高三二轮高效复习主题巩固卷物理机械振动和机械波

[课下巩固检测练(四)]机械振动和机械波【基础练】1．(2025·广东高考)关于受迫振动和多普勒效应，下列说法正确的是()A．系统的固有频率与驱动力频率有关B．只要驱动力足够大，共振就能发生C．应用多普勒效应可以测量车辆的速度D．观察者与波源相互远离时，接收到的波的频率比波源的频率大解析：选C。系统的固有频率只与系统本身有关，与驱动力频率无关，A错误；只有驱动力频率与系统固有频率相同时，共振才能发生，B错误；根据多普勒效应可知，观察者与波源相互远离时，接收到的波的频率比波源的频率小，观察者与波源相互靠近时，接收到的波的频率比波源的频率大，所以应用多普勒效应可以测量车辆的速度，C正确，D错误。2．如图甲所示，“笑脸弹簧小人”由头部、轻弹簧及底座组成，将弹簧小人静置于桌面上，其简化模型如图乙所示，头部在O点时刚好静止。现将头部压到B点由静止释放，头部在AB之间上下振动，底座始终未离开地面，不计空气阻力，且弹簧始终在弹性限度内，下列说法正确的是()A．头部在上下振动的过程中受到重力、弹力和回复力B．头部从O点向A点运动过程中，速度逐渐减小C．头部从O点向A点运动过程中，加速度逐渐减小D．头部在上下振动过程中，头部的机械能守恒解析：选B。头部在上下振动时，做简谐运动，重力和弹力的合力提供回复力，故A错误；头部从O点向A点运动过程中，是从平衡位置向最大位移位置运动，速度减小，加速度增大，故B正确，C错误；在整个运动过程中，头部和弹簧组成的系统机械能守恒，故D错误。3．(2025·安徽高考)如图，某同学演示波动实验，将一根长而软的弹簧静置在光滑水平面上，弹簧上系有一个标记物，在左端沿弹簧轴线方向周期性地推、拉弹簧，形成疏密相间的机械波。下列表述正确的是()A．弹簧上形成的波是横波B．推、拉弹簧的周期越小，波长越长C．标记物振动的速度就是机械波传播的速度D．标记物由静止开始振动的现象表明机械波能传递能量解析：选D。弹簧上形成的波的振动方向与传播方向平行，是纵波，故A错误；同一介质中，波的传播速度相同，则波的传播速度不变，推、拉弹簧的周期越小，波的周期越小，由公式λ＝vT可知，波长越短，故B错误；标记物振动的速度反映的是标记物在平衡位置附近往复运动的快慢，机械波的传播速度是波在介质中的传播速度，二者不是同一个速度，故C错误；标记物由静止开始振动，说明它获得了能量，这是因为机械波使得能量传递给标记物，则标记物由静止开始振动的现象表明机械波能传递能量，故D正确。4．(2025·黑吉辽蒙卷)平衡位置在同一水平面上的两个振动完全相同的点波源，在均匀介质中产生两列波。若波峰用实线表示，波谷用虚线表示，P点位于其最大正位移处，曲线ab上的所有点均为振动减弱点，则下列图中可能满足以上描述的是()解析：选C。根据题意P点位于其最大正位移处，故可知此时P点位于两列波的波峰与波峰相交处，故B、D错误；由题图可知，两列波分别向左、向上传播，根据干涉规律，作出振动加强点和振动减弱点的连线分别如图中实线和虚线所示，易知A错误，C正确。5．(2024·河北高考)如图，一电动机带动轻杆在竖直框架平面内匀速转动，轻杆一端固定在电动机的转轴上，另一端悬挂一紫外光笔，转动时紫外光始终竖直投射至水平铺开的感光纸上，沿垂直于框架的方向匀速拖动感光纸，感光纸上就画出了描述光点振动的x­t图像。已知轻杆在竖直面内长0.1m，电动机转速为12r/min。该振动的圆频率和光点在12.5s内通过的路程分别为()A．0.2rad/s，1.0mB．0.2rad/s，1.25mC．1.26rad/s，1.0mD．1.26rad/s，1.25m解析：选C。由于电动机的转速为12r/min，则光点1min振动12个周期，故光点振动的周期T＝1min12＝60s12=5s，所以光点振动的圆频率ω＝2πT＝0.4πrad/s≈1.26rad/s，A、B错误；由题意可知光点的振幅A＝0.1m，又t＝12.5s＝2.5T，则光点在12.5s内通过的路程s＝2.5×4A＝10A6．(2025·黑龙江哈尔滨模拟)一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形图如图甲所示，P、Q是介质中的两个质点，图乙是质点Q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．该波在传播过程中遇到20m的障碍物，能发生明显衍射现象C．质点Q在4s内沿x轴传播的距离为4mD．质点P在2s内运动的路程为20cm解析：选D。由题图乙知，质点Q在t＝0时刻向y轴负方向振动，根据同侧法知，该波沿x轴负方向传播，故A错误；由题图甲可知，该波波长λ＝4m<20m，不能发生明显衍射现象，故B错误；质点Q在平衡位置上下振动，不会随波迁移，故C错误；t＝2s＝12T，则质点P在2s内运动的路程s＝2A＝20cm，故D7．(多选)(2025·山东高考)均匀介质中分别沿x轴负向和正向传播的甲、乙两列简谐横波，振幅均为2cm，波速均为1m/s，M、N为介质中的质点。t＝0时刻的波形图如图所示，M、N的位移均为1cm。下列说法正确的是()A．甲波的周期为6sB．乙波的波长为6mC．t＝6s时，M向y轴正方向运动D．t＝6s时，N向y轴负方向运动解析：选BD。根据题图可知甲波的波长λ甲＝4m，根据λ甲＝vT甲，可得T甲＝4s，A错误；设N左边在平衡位置的质点与N质点平衡位置的距离为x，根据题图结合1cm＝2sinxλ乙×2π(cm)，又6m－2m－2x＝λ乙2，可得x＝0.5m，λ乙＝6m，B正确；t＝6s时即经过T甲＋T甲2，结合同侧法可知M向y轴负方向运动，C错误；同理根据λ乙＝vT乙，可得T乙＝6s，根据同侧法可知t＝0时N向y轴负方向运动，t＝6s时即经过时间T【能力练】8．(多选)(2025·重庆高考)一浮筒(视为质点)在池塘水面以频率f上下振动，水面泛起圆形的涟漪(视为简谐波)。用实线表示波峰位置，某时刻第1圈实线的半径为r，第3圈实线的半径为9r，如图所示，则()A．该波的波长为4rB．该波的波速为2frC．此时浮筒在最低点D．再经过14解析：选AD。根据题意某时刻第1圈实线的半径为r，第3圈实线的半径为9r，故可得2λ＝9r－r，即λ＝4r，故A正确；该波的波速为v＝λf＝4rf，故B错误；由λ＝4r，根据某时刻第1圈实线的半径为r＝14λ可得此时浮筒处于平衡位置，由于波向外传播，根据同侧法可知此时浮筒处于平衡位置向下振动，故再经过14f＝19．一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正向传播，已知x1＝0处质点的振动图像如图所示。将t0时刻作为计时起点，x2＝λ3解析：选D。由图像可知x1＝0处质点在t0时刻位移为－2cm，令此时x1＝0处质点的相位为φ，则有－2＝4sinφ，解得φ＝76π或φ＝116π(舍去)，由两质点之间的关系可知φ−φx2＝λ3λ·2π＝23π，则φx2＝π2，可知x2＝λ3处质点此时的位移为y＝4sin10．(2024·江西高考)如图(a)所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图(b)、(c)所示。已知超声波在机翼材料中的波速为6300m/s。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d，下列选项正确的是()A．振动减弱；d＝4.725mmB．振动加强；d＝4.725mmC．振动减弱；d＝9.45mmD．振动加强；d＝9.45mm解析：选A。根据反射信号图像可知，超声波的传播周期为T＝2×107s，又波速v＝6300m/s，则超声波在机翼材料中的波长λ＝vT＝1.26×103m，结合题图可知，两个反射信号传播到探头处的时间差为Δt＝1.5×106s，故两个反射信号的路程差2d＝vΔt＝9.45×103m＝152λ，解得d＝4.725mm，两个反射信号在探头处振动减弱，A11．(2025·四川泸州模拟)一简谐横波从质点a向质点b传播，a、b的平衡位置相距3.5m，其振动图像如图所示，已知波长大于3.5m。下列判断正确的是()A．机械波的振幅为4cmB．机械波的周期为6sC．机械波的波长为5mD．机械波的速度为1.4m/s解析：选B。由题图可知，机械波的振幅为A＝2cm，故A错误；由a的振动图像，可知T4＝2s－0.5s＝1.5s，解得T＝6s，故B正确；根据a的振动图像可知，从t＝0开始，质点a到达波谷需要的时间为0.5s＝112T，根据b的振动图像可知，质点b在2.5s处于平衡位置，而从前一个波峰到该平衡位置所需要的时间为T4＝1.5s，所以质点b在t＝1s时处于波峰，故从t＝0开始，质点b到达波峰需要的时间为1s＝16T，波从质点a向质点b传播，则有12λ−112λ+16λ＋nλ＝3.5m，化简得712+nλ＝3.5m，由题知波长大于3.5m，即n＝0，则有712【创新练】12．(2025·广西高考)某乐器发出频率为两倍关系的两个纯音(简谐声波)，其波形叠加后呈现一种周期性变化。图甲和图乙分别为同一时刻两列简谐声波单独沿x正方向传播的波形图，图中的坐标原点位于同一质点处，声速为340m/s。(1)从图中读出这两列波的波长；(2)该时刻这两列波叠加，分别求x＝0和x＝0.375m处的质点在该时刻偏离平衡位置的位移；(3)求这两列波叠加后的周期。解析：(1)根据波长的定义及两列波的波形图可知λ1＝0.5m，λ2＝1m。(2)由波形图可知在x＝0处两列波均处于波峰处，