高考总复习优化设计二轮用书物理浙江专版 作业13　振动和波

作业13振动和波选择题每小题3分。1.(2024浙江杭州期末)如图甲所示,粗细均匀的一根木筷,下端绕有铁丝,可使其竖直漂浮于装水的杯中。以竖直向上为正方向,把木筷提起一段距离后放手,木筷的振动图像如图乙所示。关于木筷(含铁丝),下列说法正确的是()A.在t1时刻处于超重状态B.在t2时刻向下运动C.在t2时刻合力不为零D.运动过程中,机械能一直减小2.(2024浙江台州二模)控制噪声的基本原则是设法将噪声的能量转化为其他形式的能量,如图是一种利用薄板消除噪声的方法。将薄板安放在框架上,并与框架之间留有一定的空气层,当声波入射到薄板上时,引起板的振动。由于板在振动时会消耗振动的能量,使其转化为热量,因此改变薄板的材料和空气层的厚度,可有效消除不同频率的噪声。下列说法正确的是()A.薄板振动频率始终与入射声波的频率相等B.随着入射声波频率的增加,薄板振动的幅度一定增大C.当噪声停止后,薄板振动频率仍等于原噪声频率,但振幅减小D.该系统可有效消除的噪声频率范围在其可调节的共振频率之间3.(2024浙江金丽衢十二校联考)水面上有两个频率、振幅、振动方向均相同的振源S1、S2,先后开始振动形成两列水波在空间叠加。S1先振动,形成的水波如图所示,a、b、c、d、e是S1S2连线上的点,e点是S1S2的中点,a、c、e此时均处在波峰处,b点和d点分别是ac和ce的中点。当S2振动一段时间后,观察到e处水面始终平静。已知两振源的频率为f,波速为v,下列说法正确的是()A.c点是振动加强点,b点是振动减弱点B.振动加强区的质点一直处于最大位移处C.d点到两振源之间的距离差为vD.d点到两振源之间的距离差为v4.(2024浙江新阵地教育联盟联考)如图甲所示,竖直放置的弹簧振子静止在平衡位置,激光测距仪与小球的位置齐平。将小球竖直向下拉动一段距离后释放,小球开始向上运动,同时测距仪开始记录从测距仪到遮挡物(弹簧、小球或墙壁)的距离数据,图像经过优化拟合后,测得距离s与时间t的图像如图乙所示,弹簧始终在弹性限度内,下列说法正确的是()A.弹簧振子的振动周期为0.4sB.刚释放时弹簧的弹性势能最大C.0.2s时小球的机械能最大D.0.6s时小球的动能减为05.(2024浙江嘉兴期末)某同学设计了一个声波检测器,由相互插接的两条圆弧管道组成半径为R的圆形,管道直径远远小于R。当声波从入口进入后分为上下两路传播,并在出口处汇合。某次测试时,先调节上下路径相等,如图甲所示,保持入口声波强度不变,顺时针方向旋转右侧出口管道角度θ(弧度制)后(如图乙所示),探测到声波强度第一次达到最弱,假设声波波速为v,则()A.该同学设计的声波检测器的原理是波的衍射B.若由图甲逆时针旋转右侧出口管道θ角度时,探测到的声波强度最强C.可以求出该声波的波长为2RD.可以求出该声波的频率为v6.(多选)(2024浙江三模)深度均匀的水槽中垂直水面放有一个挡板,挡板上与水面等高处开有小孔A、B,A、B距水面上一波源S的距离分别为3m、4m,A、B间距离为5m,俯视图如图甲所示。在挡板前方12m处的水面上有一点C,直线AC与挡板垂直。t=0时刻,波源S开始振动,振动图像如图乙所示。已知水波可视为简谐横波,水波的波长λ=2m,则()A.水波在经过小孔A、B后传播速度变小B.水波在小孔A处比在小孔B处振动相位超前πC.在挡板的前方水波会发生干涉,干涉图样关于AB的垂直平分线左右对称D.从小孔A、B发出的水波在C点相干加强7.(2025浙江高三开学考试)如图甲所示,在均匀介质中两波源M、N分别位于x1=-2m、x2=6m处,质点P位于坐标原点,t=0时刻,两波源同时振动。图乙为质点P的振动图像。则()A.M、N的起振方向相反B.波的传播速度为2m/sC.较长时间后,MN间有7个振动减弱点D.0~10s内质点P经过的路程为48cm8.(多选)(2024浙江湖州二模)图甲和图乙分别表示甲、乙两列波在不同介质中沿x轴正方向传播,图中实线和虚线分别表示两列波在t=0和t=0.5s时的波形图。若两列波的周期均大于0.35s,则()A.甲波的周期可能是乙波周期的1B.甲波传播的速度可能比乙波速度大,也可能比乙波速度小C.0~0.5s内某时刻,质点P、Q的运动方向可能相同D.t=1s时,质点P、Q的位移大小可能相等9.(多选)(2024浙江金华期末)如图所示,一轻质弹簧下端系一质量为m的书写式激光笔,组成一弹簧振子,并将其悬挂于教室内一体机白板的前方,使弹簧振子沿竖直方向上下自由振动,白板以速率v水平向左匀速运动,激光笔在白板上留下书写印迹。图中相邻竖直虚线的间隔均为x0,印迹上P、Q两点的纵坐标为y0和-y0。不计一切阻力,则()A.该弹簧振子的振动周期为4B.在激光笔留下PQ段印迹的过程中,弹簧对它做功为-2mgy0C.在激光笔留下PQ段印迹的过程中,弹簧对它的冲量为0D.在激光笔留下PQ段印迹的过程中,振动系统的重力势能和弹性势能之和先减小后增大10.如图甲所示,将一弹簧振子竖直悬挂,以小球的平衡位置为坐标原点O,竖直向上为正方向建立x轴。若将小球从弹簧原长处由静止释放,其在地球与某球状天体表面做简谐运动的图像如图乙所示(不考虑自转影响)。设地球和该天体的平均密度分别为ρ1和ρ2,地球半径是该天体半径的n倍。ρ1ρ2的值为A.2n B.n2 C.2n D

参考答案作业13振动和波1.D【解析】在t1时刻,振动物体处于正的最大位移处,加速度方向竖直向下,物体处于失重状态,故A错误;在t2时刻,物体处于平衡位置,加速度为零,合力为零,且向上运动,故B、C错误;由于物体做减幅振动,所以运动过程中,机械能一直减小,故D正确。2.D【解析】薄板振动稳定后的频率与入射声波的频率相同,在没有达到稳定的初始时频率不同,A错误;在入射声波的频率与薄板的固有频率相同时,二者共振,薄板的振幅最大,所以随着入射声波频率的增加,薄板的振幅可能会增大,也可能会减小,B错误;当噪声停止后,薄板振动逐渐不稳定直至振动停止,此时频率与原噪声频率不同,C错误;只有当噪声频率范围在系统可调节的共振频率之间,二者才可以产生干涉波纹,达到消除噪声的目的,D正确。3.C【解析】当S2振动一段时间后,观察到e处水面始终平静,所以e点为振动减弱点,即两波源都振动时,振动完全相反,c点到e点的距离为λ,则c点到两波源的距离差为2λ,所以c点为振动减弱点,b点到e点的距离为3λ2,则b点到两波源的距离差为3λ,所以b点为振动减弱点,故A错误;振动加强区的质点振幅最大,但并不是一直处于最大位移处,故B错误;根据λ=vf,d点到e点的距离为λ2,则d点到两波源的距离差为λ,即距离差为vf,4.B【解析】0~0.2s小球从最低点运动到平衡位置,0.2~0.6s小球从平衡位置运动到最高点再回到平衡位置,0.6~0.8s小球从平衡位置运动到最低点,所以弹簧振子的周期为0.8s,A错误;刚释放时,弹簧伸长量最大,弹性势能最大,B正确;0.2s时小球回到平衡位置将继续向上运动,弹簧弹力仍做正功,小球机械能继续增大,C错误;0.6s时小球回到平衡位置,速度最大,动能最大,D错误。5.D【解析】该声波检测器是利用波的干涉原理设计的,A错误;由图甲逆时针旋转右侧出口管道θ角度时,探测到的声波强度依然是最弱,B错误;由于顺时针方向旋转右侧出口管道角度θ,故两列波的波程差Δx=2Rθ,探测到声波强度第一次达到最弱,根据波的干涉原理,有Δx=12λ,联立解得λ=4Rθ,C错误;根据波长、频率、波速的关系v=λf,解得该声波的频率f=vλ6.BCD【解析】水波在经过小孔A、B后,处于同种介质中,波速保持不变,故A错误;根据Δx=4m-3m=1m=12λ,可知水波在小孔A处比在小孔B处振动相位超前π,故B正确;把小孔A与小孔B当成两个波源,两波源发出的水波在挡板的前方发生干涉,由于相对于AB的垂直平分线对称的左右任意两点到两波源的路程差一样,所以干涉图样关于AB的垂直平分线左右对称,故C正确;C点与小孔A、B的路程差为Δx=122+52m-12m=1m=λ2,由于水波在小孔A处与在小孔B处振动相位相差π,所以从小孔A、B7.D【解析】由P点的振动图像知,t=2s时,M的振动传到P点,则波的传播速度为v=ΔxΔt=22m/s=1m/s,故B错误;N的振动传到P点所用时间为Δt'=Δx'v=61s=6s,由P点的振动图像知,M的振动周期为2s,在t=6s时,两波在P点叠加,且振动加强,所以两波源的起振方向相同,故A错误;两列波的波长为λ=vT=2m,由于两波源的起振方向相同,所以振动减弱点到两波源的路程差满足Δx=n+12λ=(2n+1)m(n为整数),所以MN间有8个振动减弱点,分别为x=-1.5m、-0.5m、0.5m、1.5m、2.5m、3.5m、4.5m、5.5m,故C错误;在0~6s内质点P经过的路程为s1=2×4A=16cm,在6~10s内质点P经过的路程为s2=2×4(A+A)=32cm,则0~108.BC【解析】由图甲可得甲波的波长λ甲=4m,有x1=14λ甲+nλ甲,t=14T甲+nT甲,周期大于0.35s,可得T甲=0.4s或2s,由图乙可得乙波的波长λ乙=6m,有x2=12λ乙+nλ乙,t=12T乙+nT乙,周期大于0.35s,可得T乙=1s,甲波的周期不可能是乙波周期的12,故A错误;甲波传播的速度v甲=λ甲T甲=10m/s或2m/s,乙波传播的速度v乙=λ乙T乙=6m/s,甲波传播的速度可能比乙波速度大,也可能比乙波速度小,故B正确;当甲波周期为0.4s时,质点P在0~0.1s内向y轴正方向运动,0.1~0.3s内向y轴负方向运动,0.3~0.5s内向y轴正方向运动,质点Q在0~2.56s内向y轴负方向运动,2.56~0.5s内向y轴正方向运动,所以质点P、Q的运动方向可能相同,故C正确;当t=1s时,甲波周期不论为09.BD【解析】图中相邻竖直虚线的间隔均为x0,则该弹簧振子的振动周期为T=2x0v,故A错误;由于P、Q两位置弹簧振子的速度均为0,从P到Q根据动能定理得W弹+2mgy0=0-0,解得W弹