【物理】2020届二轮复习专题9机械振动和机械波专题练（信阳高中）

【物理】2020届二轮复习专题9机械振动和机械波专题练（信阳高中）

专题9机械振动和机械波专题练 ‎1．如图所示,摆长为L的单摆,周期为T。如果在悬点O的正下方的B点固定一个光滑的钉子,OB的距离为OA长度的5/9，使摆球A通过最低点向左摆动,悬线被钉子挡住成为一个新的单摆,则下列说法中正确的是　(　　)‎ A．单摆在整个振动过程中的周期不变 B．单摆在整个振动过程中的周期将变大为原来的6/5倍 C．单摆在整个振动过程中的周期将变小为原来的5/6倍 D．单摆在整个振动过程中的周期无法确定 ‎2．两列振幅和波长都相同而传播方向相反的波（如图甲所示），在相遇的某一时刻，两列波“消失”（如图乙所示）．此时介质在x、y两质点的运动方向是 （）‎ A．x向下，y向上 B．x向上，y向下 C．x、y都向上 D．x、y都向下 ‎3．用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波向右传播。某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是（ ）‎ A．a、b两点之间的距离为半个波长 B．a、b两点振动开始时刻相差半个周期 C．a点完成全振动的次数比b点多一次 D．a点完成全振动的次数比b点少一次 ‎4．如图所示为某弹簧振子在 0 到 5 s 内的振动图像，由图可知，下列说法中正确的是（ ）‎ A．振动周期为 5 s，振幅为 8 cm B．第 2 s 末振子的速度为零，加速度为负向的最大值 C．第 3 s 内振子的加速度逐渐增大 D．从第 3 s 末到第 4 s 末振子做减速运动 ‎5．以下运动中加速度保持不变的是( )‎ A．简谐振动 B．匀速圆周运动 C．竖直上抛运动 D．加速直线运动 ‎6．下列关于机械振动的说法正确的是 A．受迫振动稳定后，其振动的周期总等于系统的固有周期 B．阻尼振动振幅逐渐减小，同时周期也逐渐减小 C．当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大 D．为避免共振现象发生时，应使驱动力频率接近或等于振动系统的固有频率 ‎7．下列科学技术在实际的应用中不是应用多普勒效应的是 A．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速 B．技术人员用超声波检测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡 C．交警向行进中的车辆发射频率已知的超声波，根据反射波频率变化检测车的速度 D．利用地球上接收到遥远天体发出的光的频率来判断遥远天体远离或靠近地球的速度 ‎8．如图所示的单摆，不计空气阻力，摆球在运动过程中，最大摆角仅有4°，关于摆球受力情况的说法，正确的是 A．摆球受重力、弹力、回复力的作用 B．摆球所受合力充当回复力 C．摆球通过最高点时，合力等于零 D．摆球通过最低点时，合力不为零 ‎9．如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时的波形图，当Q点在t ‎=0时的振动状态传到P点时，则（ ）。‎ A．范围内的质点正在向y轴的负方向运动 B．Q处的质点加速度沿y轴的正方向 C．P处的质点速度沿y轴正向最大 D．Q处的质点此时运动到P处 ‎10．如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是（ ）‎ A．该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱 B．该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强 C．再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都处于各自的平衡位置.‎ D．a质点的振动始终是最弱的， b、c、d质点的振动始终是最强的 ‎11．如图所示，实线为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，过了1秒钟，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，则（　　）‎ A．此时范围内的质点正在向y轴正方向运动 B．此时范围内的质点正在向y轴正方向运动 C．此波的传播速度为（4n+3）cm/s，n＝0，1，2，3…‎ D．Q处质点此时正在波谷位置，加速度沿y轴的负方向 ‎12．如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0s时刻的波形图，图乙为质点B的振动图像，下列说法正确的是()‎ A．该波沿x轴正方向传播 B．在t=0s时，质点A的速度方向和加速度方向均沿y轴正方向 C．从t=0s到t=0.1s，质点通过的路程等于5cm D．在t=0.1s时，质点C和质点D的速度相同 E. 质点D做简谐运动的表达式为y=0.05cos(5t)(m)‎ ‎13．某同学用如图所示的装置做“用单摆测重力加速度”实验。实验时拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，这样做的目的是_______________________；释放摆球，当摆球振动稳定后，从__________位置开始计时。若误将49次全振动记为50次，则测得的重力加速度__________（填“大于”或“小于”）重力加速度的真实值。‎ ‎14．在“利用单摆测重力加速度”实验中，由单摆做简谐运动的周期公式得到。只要测量出多组单摆摆长l和运动周期T，作出T2 -l图象，就可求出当地重力加速度，理论上T2 -l图象是一条过坐标原点直线。某同学在实验中，用一个直径为d的带孔实心钢球作为摆球，多次改变悬点到摆球顶部的距离l0，分别测出摆球做简谐运动的周期T后，作出T2-l图象，如图所示．‎ ‎(1)在某次实验中，用秒表测出n次全振动的时间为如图所示，则秒表的读数为_____________s.‎ ‎ (2)造成图象不过坐标原点的原因可能是（______）‎ A．将l0记为摆长l； B．摆球的振幅过小 C．将（lo+d）计为摆长l D．摆球质量过大 ‎(3)由图像求出重力加速度g=________m/s2‎ ‎15．如图所示,实线是一列简谐横波在某一时刻的图象,经过t=0.2s后这列波的图象如图中虚线所示,已知这列波的周期大于0.2s.求这列波的波速.‎ ‎16．一列沿x轴方向传播的简谐横波，在时刻的波形图如图所示。经，质点M第一次回到平衡位置，求：‎ ‎（1）此列波的波长和传播速度；‎ ‎（2）若波沿x轴正方向传播，质点M在2.4s内走过的路程？‎ ‎17．声波在空气中的传播速度为，在钢铁中的传播速度为。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为。桥的长度为______若该声波在空气中的波长为，则它在钢铁中的波长为的______倍。‎ ‎18．机械横波某时刻的波形图如图所示，波沿x轴正方向传播，波长λ=0.8m，质点p的坐标x=0.32m．从此时刻开始计时．‎ ‎①若每间隔最小时间0.4s重复出现波形图，求波速；‎ ‎②若p点经0.4s第一次达到正向最大位移，求波速；‎ ‎③若p点经0.4s到达平衡位置，求波速．‎ 参考答案 ‎1．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 根据单摆周期公式：，未加钉子时，周期：，悬线长变为被挡后，周期变为，所以加了钉子的周期为：，所以周期变为原来的，ABD错误C正确 ‎2．A ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 由图看出，两列波的波峰与波谷叠加，振动减弱，两波的振幅相等，所以如图（乙）所示的时刻两列波“消失”。根据波形平移法判断可知，向右传播的波单独引起x的振动方向向下，y的振动方向向上，向左传播的波单独引起x的振动方向向下，y的振动方向向上，根据叠加原理可知，此时x质点的振动方向是向下，y质点的振动方向是向上。‎ A. x向下，y向上，与分析相符，故A正确。‎ B. x向上，y向下，与分析不符，故B错误。‎ C. x、y都向上，与分析不符，故C错误。‎ D. x、y都向下，与分析不符，故D错误。‎ ‎3．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 由波形可知，a、b两点之间的距离为一个波长，选项A错误； a、b两点振动开始时刻相差一个周期，选项B错误；a点距离波源较近，且ab相差一个波长，则 a点完成全振动的次数比b点多一次，选项C正确，D错误.‎ ‎4．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．根据图像可知，振动周期为4s，振幅为8cm，A错误 B．第2秒末，振子到达波谷处，速度为零，加速度最大，回复力指向正向，所以加速度为正向最大，B错误 C．第3秒内，即2到3这一秒，振子在向平衡位置移动，回复力减小，加速度减小，C错误 D．从第 3 s 末到第 4 s 末振子从平衡位置向波峰移动，速度越来越小，D正确 ‎5．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 加速度不变即:所受合外力不变，竖直上抛运动过程中只受重力，加速度不变；简谐振动合外力与位移有关，不是恒定的；匀速圆周运动的合外力始终指向圆心，方向一直在变；加速直线运动，加速度不一定恒定；ABD错误C正确 ‎6．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 受迫振动稳定后，其振动的周期总等于驱动力的周期，选项A错误；阻尼振动振幅逐渐减小，周期不变，选项B错误；当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，产生共振，此时受迫振动的振幅最大，选项C正确；为避免共振现象发生时，应使驱动力频率远离振动系统的固有频率，故D错误。‎ ‎7．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的距离发生变化，使观察者收到的频率发生了变化；‎ A、医生利用超声波探测病人血管中血液的流速利用声波的多普勒效应 B、技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡是利用的是超声波的穿透能力强，与多普勒效应无关 C、交通警察对行进中的汽车发射一个已知频率的超声波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生变化，来知道汽车的速度，以便于进行交通管理，利用了多普勒效应 D、利用地球上接收到遥远天体发出的原子光谱线的移动来判断遥远天体相对地球运动的速度，利用了多普勒效应，‎ 本题选不是应用多普勒效应的，故选：B。‎ ‎8．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 摆球受重力、摆线的拉力的作用，选项A错误；摆球重力沿切线方向的分量充当回复力，选项B错误；摆球通过最高点时，合力不等于零，选项C错误；摆球通过最低点时，合力为m，不为零，选项D正确；故选D.‎ ‎9．ABC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A. 当点在时的振动状态传到点时，波形向左平移波长，此时，处质点在波谷，处质质点在波峰，则向轴的负方向运动，故A正确；‎ BC. 当点在时的振动状态传到点时经过四分之三周期，此时点到达波谷，加速度沿轴的正方向最大，此时点到达平衡位置，处的质点速度沿轴正向最大，故B、C正确；‎ D. 质点只能上下振动，不可能运动到处，故D错误。‎ ‎10．BCD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB、该时刻质点处是两列波波峰与波峰叠加的地方，质点处是波谷与波谷叠加的地方，振动是最强的，质点处在振动加强的区域，振动也是最强的，即、、质点振动都最强，质点处是波峰与波谷相遇处，振动最弱，故选项A错误，B正确；‎ C、图示时刻在波峰，在波谷，再过后的时刻、三个质点都将处于各自的平衡位置，而质点A处于波峰和波谷相遇的振动减弱点，且两列波的振幅相等，因此质点A的合振幅为零，将一直在平衡位置；故选项C正确；‎ D、质点处是两列波波峰与波谷叠加的地方，振动始终是最弱的，而、、质点处是两列波波峰与波峰、波谷与波谷叠加的地方，振动始终是最强的，故选项D正确。‎ ‎11．AC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB、当Q点在时的振动状态（通过平衡位置向上振动）传到P点时，x=0cm处质元在波谷，x=2cm处质元在波峰，则向y轴的正方向运动，向y轴的负方向运动，A正确B错误；‎ C、波长，根据传播规律可知，1s时间内，波向x轴负方向传播了，n=0、1、2…．即传播了个周期，则周期，n=0、1、2…．根据波长、周期和波速的关系可知，，n=0，1，2，3…，C正确。‎ D、根据波动规律可知，此时Q处质点处于波谷，加速度沿y轴正方向，D错误。‎ ‎12．ACE ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ 由波动图象读出波长，由振动图象读出周期，可求出波速；由振动图象读出t=0时刻B点的振动方向，判断波的传播方向，即可知道t=0时刻质点A的速度方向，根据位移方向确定加速度方向。根据时间与周期的关系，求质点B通过的路程。质点C和质点D振动情况总是相反。根据振幅、角频率和初相位写出质点D做简谐运动的表达式 ‎【详解】‎ A．由乙图知：在t= 0 s时刻，质点B的振动方向沿y轴正方向，代入甲图，则知该波沿x轴正方向传播，故A正确；‎ B．在t=0时刻，质点A的速度方向为正，位移为正，由知：加速度为负，即沿y轴负方向，故B错误；‎ C．从t=0s到t=0.1s，，质点通过的路程等于5cm,故C正确；‎ D．质点C和质点D平衡位置相距半个波长，振动情况总是相反，则在t=0.1s时，质点C和质点D均处于各自的平衡位置，速度相反，故D错误；‎ E．在t=0时刻，质点D位于波峰，则质点D做简谐运动的表达式为y=0.05cos(5t ‎)(m)，故E正确。‎ ‎【点睛】‎ 本题主要考查了波形图和振动图的综合应用，一般题型。‎ ‎13．单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动 平衡位置 大于 ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎[1]2单摆在摆角很小的情况下才做简谐运动，单摆的摆角不能太大，一般不超过5°，否则单摆将不做简谐运动；‎ ‎[2]拉开摆球，使摆线偏离平衡位置不大于5°，为准确计时减小单摆周期的测量误差，应在摆球经过平衡位置时开始计时；‎ ‎[3]由，可得：，T偏小，则测量的重力加速度偏大，所以测得的重力加速度大于重力加速度的真实值。‎ ‎14．75.2 A 9.87 ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1) 停表的读数为t=60+15.2s=75.2s；‎ ‎(2) 图象不通过坐标原点，将图象向右平移1cm就会通过坐标原点，故相同的周期下，摆长偏小1cm，故可能是测摆长时漏掉了摆球的半径；将l0记为摆长，故A正确；‎ ‎(3)由可得：，则，图象的斜率等于由数学知识得：，解得：。‎ ‎15．15m/s；5m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 根据波形图得到波长为4m;‎ ‎①如果波向左传播,传播距离为: 波速 ‎ ‎②如果波向右传播,传播距离为: △X=/4 =1m 波速 ‎16．（1）2.4m；1m/s；5m/s（2）0.8m ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎（1） 根据波形图，由数学知识可得： ‎ 当x=0.2m时，由题知： ‎ 则波长为： ‎ ‎①若波沿x轴正方向传播，当M第一次回到平衡位置，此过程中波传播的距离为： ‎ 则波速为： ‎ ‎②若波沿x轴负方向传播，当M第一次回到平衡位置，此过程中波传播的距离为:‎ ‎ ‎ 则波速为: ‎ ‎（2） 若波沿x轴正方向传播，周期: ‎ 质点M在2.4s内走过的路程 ‎17．(1). 365 (2). ‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 设桥的长度为s 则声音在钢铁中传播的时间 ‎ 声音在空气中的传播时间为 ‎ 根据题意 ‎ 解得： ‎ 声音在不同介质中的频率是不会改变的，由公式可知 即 ‎ 解得 ‎18．①2 m/s ②0.3 m/s ③（0.8+n）m/s（n=0，1，2，3，…）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎①依题意，周期T=0.4 s，波速 v= = m/s=2 m/s．‎ ‎②波沿x轴正方向传播，当x=0.2m的振动传到p点，p点恰好第一次达到正向最大位移．‎ 波传播的距离 ‎△x=0.32 m﹣0.2 m=0.12 m 波速 v= = m/s=0.3 m/s．‎ ‎③波沿x轴正方向传播，若p点恰好第一次到达平衡位置则 ‎△x=0.32 m，‎ 由周期性，可知波传播的可能距离 ‎△x=（0.32+n）m（n=0，1，2，3，…）‎ 可能波速 v==m/s=（0.8+n）m/s（n=0，1，2，3，…）．‎