高考物理一轮复习 巩固练习 机械波 机械振动

2023届高考物理一轮基础巩固题：机械波机械振动含答案一、选择题1、图为一列简谐波在t＝0时刻的图象，已知质点P将比质点Q后回到平衡位置，则下列说法中正确的是()A．波一定沿x轴正方向传播B．质点Q与质点R的运动方向相同C．质点P的速度正在增大D．质点R的加速度正在减小E．质点Q的速度正在增大2、（多选）如图为振幅、频率相同的两列横波在t=0时刻相遇时形成的干涉图样，实线与虚线分别表示波峰和波谷，已知两列波的振幅均为5cm，波速和波长均为1m/s和0.4m。下列说法正确的是()A.P点始终处于波谷位置B.R、S两点始终处于静止状态C.Q点在t=0.1s时刻将处于平衡位置D.从t=0到t=0.2s的时间内，Q点通过的路程为20cmE.如果A、B两波源频率不同，也能产生类似的稳定的干涉现象3、（多选）如图所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图象，下列说法正确的是()A．甲、乙两单摆的摆长相等B．甲摆的振幅比乙摆的大C．甲摆的机械能比乙摆的大D．在t＝0.5s时有正向最大加速度的是乙摆E．由图象可以求出当地的重力加速度4、(多选)关于简谐运动的周期，以下说法正确的是()A．间隔一个周期的整数倍的两个时刻，物体的振动情况相同B．间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同C．半个周期内物体的动能变化一定为零D．一个周期内物体的势能变化一定为零E．经过一个周期质点通过的路程变为零5、(多选)一个质点做简谐运动的图象如图所示，下列叙述正确的是()A．质点的振动频率为4HzB．在10s内质点经过的路程是20cmC．在5s末，速度为零，加速度最大D．在t＝1.5s和t＝4.5s两时刻质点的位移大小相等E．在t＝1.5s和t＝4.5s两时刻质点的速度相同6、(多选)如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射。下列措施可能使波发生较为明显衍射的是()A．增大波源的振动频率B．减小波源的振动频率C．增大障碍物的长度D．减小障碍物的长度E．波源远离障碍物运动7、（多选）图甲为某一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0.5s时刻的波形图，图乙为参与波动的质点M的振动图象，则下列说法正确的是()甲乙A．该简谐波的传播速度为4m/sB．这列波的传播方向沿x轴正方向C．t＝2.0s时M质点的振动速度小于Q质点的振动速度D．t＝2.0s时P质点的位移为2cmE．从t＝0时刻开始P质点的振动方程为y＝2sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2πt－\f(π,2)))(cm)8、做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是()A．位移B．速度C．加速度D．回复力9、(多选)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播．波源振动的频率为20Hz，波速为16m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m．P、Q开始振动后，下列判断正确的是()A．P、Q两质点运动的方向始终相同B．P、Q两质点运动的方向始终相反C．当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置D．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰E．当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰10、（双选）如图所示，两列简谐横波的振幅都是20cm，传播速度大小相同。实线波的频率为2Hz，沿x轴正方向传播；虚线波沿x轴负方向传播。某时刻两列波在如图所示区域相遇，则()A．在相遇区域会发生干涉现象B．虚线波的传播速度为8m/sC．平衡位置为x＝6m处的质点此时刻速度为零D．平衡位置为x＝8.5m处的质点此时刻位移y>20cm11、（多选）图甲为一列简谐横波在t＝2s时的波形图，图乙为媒质中平衡位置在x＝1.5m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x＝2m的质点，下列说法正确的是()A．波速为0.5m/sB．波的传播方向向右C．0～2s时间内，P运动的路程为8cmD．0～2s时间内，P向y轴正方向运动E．当t＝7s时，P恰好回到平衡位置12、关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列说法中正确的是（）A.位移减小时，加速度减小，速度也减小B.位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同C.物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同D.物体向负方向运动时，加速度方向与速度方向相同；向正方向运动时，加速度方向与速度方向相反二、填空含实验题。13、在“用单摆测定重力加速度”的实验中：(1)摆动时偏角满足的条件是偏角小于5°，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最________(选填“高”或“低”)点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图甲中停表示数为一单摆全振动50次所用的时间，则单摆振动周期为________。甲乙(2)用最小刻度为1mm的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示。O为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为________m。(3)若用L表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为g＝________。(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大。”学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中________。A．甲的说法正确B．乙的说法正确C．两学生的说法都是错误的14、如图(a)所示，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，－2)。两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示。两列波的波速均为1.00m/s。两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________m，两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互________(选填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)处质点的振动相互________(选填“加强”或“减弱”)。(a)(b)(c)三、解答类习题。15、（计算题）如图所示，ACB为光滑弧形槽，弧形槽半径为R，C为弧形槽最低点，R≫eq\o\ac(AB,\s\up15(︵)).甲球从弧形槽的圆心处自由下落，乙球从A点由静止释放，问：(1)两球第1次到达C点的时间之比；(2)若在圆弧的最低点C的正上方h处由静止释放小球甲，让其自由下落，同时将乙球从圆弧左侧由静止释放，欲使甲、乙两球在圆弧最低点C处相遇，则甲球下落的高度h是多少？16、（计算类综合题）如图甲所示，一个不计重力的弹性绳水平放置，O、b、c是弹性绳上的三个质点。现让质点O从t＝0时刻开始，在竖直面内做简谐运动，其位移随时间变化的振动方程为y＝20sin5πt(cm)，形成的简谐波同时沿该直线向Ob和Oc方向传播，在t1＝0.5s时，质点b恰好第一次到达正向最大位移处，O、b两质点平衡位置间的距离L1＝0.8m，O、c两质点平衡位置间的距离L2＝0.6m。求：(1)此横波的波长和波速；(2)计算0～1.0s的时间内质点c运动的总路程。并在图乙中画出t＝1.0s时刻向两方向传播的大致波形图。(画波形图时不要求解题过程)17、（计算类综合题）如图所示实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2s后的波形图象，求：(1)波传播的可能距离；(2)可能的周期(频率)；(3)可能的波速；(4)若波速是35m/s，求波的传播方向；(5)若0.2s小于一个周期时，求传播的距离、周期(频率)、波速．2023届高考物理一轮基础巩固题：机械波机械振动含答案一、选择题1、图为一列简谐波在t＝0时刻的图象，已知质点P将比质点Q后回到平衡位置，则下列说法中正确的是()A．波一定沿x轴正方向传播B．质点Q与质点R的运动方向相同C．质点P的速度正在增大D．质点R的加速度正在减小E．质点Q的速度正在增大【答案】ABE2、（多选）如图为振幅、频率相同的两列横波在t=0时刻相遇时形成的干涉图样，实线与虚线分别表示波峰和波谷，已知两列波的振幅均为5cm，波速和波长均为1m/s和0.4m。下列说法正确的是()A.P点始终处于波谷位置B.R、S两点始终处于静止状态C.Q点在t=0.1s时刻将处于平衡位置D.从t=0到t=0.2s的时间内，Q点通过的路程为20cmE.如果A、B两波源频率不同，也能产生类似的稳定的干涉现象【答案】B、C、D3、（多选）如图所示为同一地点的两个单摆甲、乙的振动图象，下列说法正确的是()A．甲、乙两单摆的摆长相等B．甲摆的振幅比乙摆的大C．甲摆的机械能比乙摆的大D．在t＝0.5s时有正向最大加速度的是乙摆E．由图象可以求出当地的重力加速度【答案】ABD4、(多选)关于简谐运动的周期，以下说法正确的是()A．间隔一个周期的整数倍的两个时刻，物体的振动情况相同B．间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同C．半个周期内物体的动能变化一定为零D．一个周期内物体的势能变化一定为零E．经过一个周期质点通过的路程变为零【答案】ACD5、(多选)一个质点做简谐运动的图象如图所示，下列叙述正确的是()A．质点的振动频率为4HzB．在10s内质点经过的路程是20cmC．在5s末，速度为零，加速度最大D．在t＝1.5s和t＝4.5s两时刻质点的位移大小相等E．在t＝1.5s和t＝4.5s两时刻质点的速度相同【答案】BCD6、(多选)如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射。下列措施可能使波发生较为明显衍射的是()A．增大波源的振动频率B．减小波源的振动频率C．增大障碍物的长度D．减小障碍物的长度E．波源远离障碍物运动【答案】BDE7、（多选）图甲为某一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0.5s时刻的波形图，图乙为参与波动的质点M的振动图象，则下列说法正确的是()甲乙A．该简谐波的传播速度为4m/sB．这列波的传播方向沿x轴正方向C．t＝2.0s时M质点的振动速度小于Q质点的振动速度D．t＝2.0s时P质点的位移为2cmE．从t＝0时刻开始P质点的振动方程为y＝2sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2πt－\f(π,2)))(cm)【答案】ABE8、做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是()A．位移B．速度C．加速度D．回复力【答案】B9、(多选)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播．波源振动的频率为20Hz，波速为16m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m．P、Q开始振动后，下列判断正确的是()A．P、Q两质点运动的方向始终相同B．P、Q两质点运动的方向始终相反C．当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置D．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰E．当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰【答案】BDE10、（双选）如图所示，两列简谐横波的振幅都是20cm，传播速度大小相同。实线波的频率为2Hz，沿x轴正方向传播；虚线波沿x轴负方向传播。某时刻两列波在如图所示区域相遇，则()A．在相遇区域会发生干涉现象B．虚线波的传播速度为8m/sC．平衡位置为x＝6m处的质点此时刻速度为零D．平衡位置为x＝8.5m处的质点此时刻位移y>20cm【答案】BD11、（多选）图甲为一列简谐横波在t＝2s时的波形图，图乙为媒质中平衡位置在x＝1.5m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x＝2m的质点，下列说法正确的是()A．波速为0.5m/sB．波的传播方向向右C．0～2s时间内，P运动的路程为8cmD．0～2s时间内，P向y轴正方向运动E．当t＝7s时，P恰好回到平衡位置【答案】ACE12、关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列说法中正确的是（）A.位移减小时，加速度减小，速度也减小B.位移方向总是与加速度方向相反，与速度方向相同C.物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向与位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同D.物体向负方向运动时，加速度方向与速度方向相同；向正方向运动时，加速度方向与速度方向相反【答案】C二、填空含实验题。13、在“用单摆测定重力加速度”的实验中：(1)摆动时偏角满足的条件是偏角小于5°，为了减小测量周期的误差，计时开始时，摆球应是经过最________(选填“高”或“低”)点的位置，且用停表测量单摆完成多次全振动所用的时间，求出周期。图甲中停表示数为一单摆全振动50次所用的时间，则单摆振动周期为________。甲乙(2)用最小刻度为1mm的刻度尺测摆长，测量情况如图乙所示。O为悬挂点，从图乙中可知单摆的摆长为________m。(3)若用L表示摆长，T表示周期，那么重力加速度的表达式为g＝________。(4)考虑到单摆振动时空气浮力的影响后，学生甲说：“因为空气浮力与摆球重力方向相反，它对球的作用相当于重力加速度变小，因此振动周期变大。”学生乙说：“浮力对摆球的影响好像用一个轻一些的摆球做实验，因此振动周期不变”，这两个学生中________。A．甲的说法正确B．乙的说法正确C．两学生的说法都是错误的【答案】(1)低2.05s(3)0.9980(3)eq\f(4π2L,T2)(4)A【解析】(1)摆球经过最低点时小球速度最大，容易观察和计时；图甲中停表的示数为1.5min＋12.5s＝102.5s，则周期T＝eq\f(102.5,50)s＝2.05s。(2)从悬点到球心的距离即为摆长，可得L＝0.9980m。(3)由单摆周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))可得g＝eq\f(4π2L,T2)。(4)由于受到空气浮力的影响，小球的质量没变而相当于小球所受重力减小，即等效重力加速度减小，因而振动周期变大，选项A正确。14、如图(a)所示，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，－2)。两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示。两列波的波速均为1.00m/s。两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________m，两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互________(选填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)处质点的振动相互________(选填“加强”或“减弱”)。(a)(b)(c)【答案】2减弱加强【解析】波长λ＝vT＝2m，两列波的波长相等。两波源到A点的路程差Δx＝eq\r(62＋82)m－8m＝2m。两波源到B点的路程差Δx′＝eq\r(32＋42)m－eq\r(32＋42)m＝0，初相相差π，B点为振动减弱点。两波源到C点的路程差Δx″＝3.5m－2.5m＝1m＝eq\f(λ,2)，初相相差π，C点为振动加强点。三、解答类习题。15、（计算题）如图所示，ACB为光滑弧形槽，弧形槽半径为R，C为弧形槽最低点，R≫eq\o\ac(AB,\s\up15(︵)).甲球从弧形槽的圆心处自由下落，乙球从A点由静止释放，问：(1)两球第1次到达C点的时间之比；(2)若在圆弧的最低点C的正上方h处由静止释放小球甲，让其自由下落，同时将乙球从圆弧左侧由静止释放，欲使甲、乙两球在圆弧最低点C处相遇，则甲球下落的高度h是多少？【答案】(1)eq\f(2\r(2),π)(2)eq\f(2n＋12π2R,8)(n＝0,1,2…)【解析】(1)甲球做自由落体运动R＝eq\f(1,2)gteq\o\al(2,1)，所以t1＝eq\r(\f(2R,g))乙球沿圆弧做简谐运动(由于eq\o\ac(AC,\s\up17(︵))≪R，可认为摆角θ<5°)．此运动与一个摆长为R的单摆运动模型相同，故此等效摆长为R，因此乙球第1次到达C处的时间为t2＝eq\f(1,4)T＝eq\f(1,4)×2πeq\r(\f(R,g))＝eq\f(π,2)eq\r(\f(R,g))，所以t1t2＝eq\f(2\r(2),π).(2)甲球从离弧形槽最低点h高处自由下落，到达C点的时间为t甲＝eq\r(\f(2h,g))由于乙球运动存在周期性，所以乙球到达C点的时间为t乙＝eq\f(T,4)＋neq\f(T,2)＝eq\f(π,2)eq\r(\f(R,g))(2n＋1)(n＝0,1,2，…)由于甲、乙在C点相遇，故t甲＝t乙联立解得h＝eq\f(2n＋12π2R,8)(n＝0,1,2…)．16、（计算类综合题）如图甲所示，一个不计重力的弹性绳水平放置，O、b、c是弹性绳上的三个质点。现让质点O从t＝0时刻开始，在竖直面内做简谐运动，其位移随时间变化的振动方程为y＝20sin5πt(cm)，形成的简谐波同时沿该直线向Ob和Oc方向传播，在t1＝0.5s时，质点b恰好第一次到达正向最大位移处，O、b两质点平衡位置间的距离L1＝0.8m，O、c两质点平衡位置间的距离L2＝0.6m。求：(1)此横波的波长和波速；(2)计算0～1.0s的