备战2024年高考物理最新模拟专题13 机械振动、机械波。
一、单项选择题。
1.一个弹簧振子,第一次被压缩x后释放做自由振动,周期为t1,第二次被压缩2x后释放做自由振动,周期为t2,则两次振动周期之比t1∶t2为( )
a.1∶1b.1∶2
c.2∶1 d.1∶4
解析:选a.周期与振幅无关,故a正确.
2.(2024年浙江质检)做简谐振动的单摆摆长不变,若摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2,则单摆振动的( )
a.频率、振幅都不变 b.频率、振幅都改变。
c.频率不变,振幅改变 d.频率改变,振幅不变。
4.(2024年安徽合肥一模)如图所示,弹簧振子在振动过程中,振子从a到b历时0.2 s,振子经a、b两点时速度相同,若它从b再回到a的最短时间为0.4 s,则该振子的振动频率为( )
a.1 hz b.1.25 hz
c.2 hz d.2.5 hz
解析:选b.由简谐运动的对称性可知,tob=0.1 s,tbc=0.1 s,故=0.2 s,解得t=0.8 s,f==1.25 hz,选项b正确.
5.(2024年江苏泰州联考)如图所示为受迫振动的演示装置,当单摆a振动起来后,通过水平悬绳迫使单摆b、c振动,则下列说法正确的是( )
a.只有a、c摆振动周期相等。
b.a摆的振幅比b摆小。
c.b摆的振幅比c摆大。
d.a、b、c三摆的振动周期相等。
7.如图所示是单摆做阻尼运动的位移-时间图线,下列说法中正确的是( )
a.摆球在p与n时刻的势能相等。
b.摆球在p与n时刻的动能相等。
c.摆球在p与n时刻的机械能相等。
d.摆球在p时刻的机械能大于n时刻的机械能。
解析:选两点表示摆球的位移大小相等,所以重力势能相等,a对;p点的速度大,所以动能大,故b、c错d对.
8.(2024年东北育才中学模拟)某振动系统的固有频率为f0,在周期性驱动力的作用下做受迫振动,驱动力的频率为f.若驱动力的振幅保持不变,下列说法正确的是( )a.当f<f0时,该振动系统的振幅随f增大而减小。
b.当f>f0时,该振动系统的振幅随f减小而增大。
c.该振动系统的振动稳定后,振动的频率等于f0
d.该振动系统的振动稳定后,振动的频率等于f
解析:选bd.受迫振动的频率总等于驱动力的频率,d正确;驱动力频率越接近固有频率,受迫振动的振幅越大,b正确.
9.一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是( )
a.质点振动频率是4 hz
b.在10 s内质点经过的路程是20 cm
c.第4 s末质点的速度是零。
d.在t=1 s和t=3 s两时刻,质点位移大小相等、方向相同[
解析:选b.读图可知,该简谐运动的周期为4 s,频率为0.
25 hz,在10 s内质点经过的路程是2.5×4a=20 cm.第4 s末的速度最大.在t=1 s和t=3 s两时刻,质点位移大小相等、方向相反.
三、计算题。
10.如图甲是一个单摆振动的情形,o是它的平衡位置,b、c是摆球所能到达的最远位置.设摆球向右运动为正方向.图乙是这个单摆的振**象.根据图象回答:
1)单摆振动的频率是多大?
2)开始时刻摆球在何位置?
3)若当地的重力加速度为10 m/s2,这个摆的摆长是多少?
解析:(1)由x-t图可知:t=0.8 s,所以f==hz=1.25 hz.
2)t=0时x=-4 cm,故开始时刻摆球在b位置.
3)根据t=2π,所以l==0.16 m.
答案:(1)1.25 hz (2)b点 (3)0.16 m
11.(2024年丽水模拟)“嫦娥二号”载人飞船的成功发射,标志着我国航天技术新的突破.如果宇航员将在地面上校准的摆钟拿到月球上去.
1)若此钟在月球上记录的时间是1 h,那么实际的时间是多少?
2)若要在月球上使该钟与在地面上时一样准,摆长应如何调节?(已知g月=)
12.在心电图仪、**仪等仪器工作过程中,要进行振动记录,如图甲所示是一个常用的记录方法,在弹簧振子的小球上安装一支记录用笔p,在下面放一条白纸带.当小球振动时,匀速拉动纸带(纸带运动方向与振子振动方向垂直),笔就在纸带上画出一条曲线,如图乙所示.
(1)若匀速拉动纸带的速度为1 m/s,则由图中数据算出振子的振动周期为多少?
2)作出p的振**象.
3)若拉动纸带做匀加速运动,且振子振动周期与原来相同,由图丙中的数据求纸带的加速度大小.
解析:(1)由题图乙可知,当纸带匀速前进20 cm时,弹簧振子恰好完成一次全振动,第二节机械波。
一、单项选择题。
1.(2024年四川绵阳一中模拟)一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚线所示,由图可确定这列波的( )
a.周期b.波速。
c.波长 d.频率。
解析:选c.由图象可知波长λ=4 m,根据题设条件无法判断周期、频率,因而也无法计算波速.只有c选项正确.
2.(2024年上海宝山测试)一个波源在绳的左端发出半个波①:频率为f1,振幅为a1;同时另一个波源在绳的右端发出半个波②:频率为f2,振幅为为两波源的中点,由图可知,下列说法中不正确的是( )
a.两列波同时到达两波源的中点p
b.两列波相遇后,p点波峰值可达a1+a2
c.两列波相遇后,各自仍保持原来的波形独立传播。
d.两列波相遇时,绳上波峰可达a1+a2的点只有一点。
解析:选b.波的传播遵守独立传播原理和叠加原理,两波由于波的传播速率一样,和p点的距离一样,所以同时到达p点;两波相遇后,绳上某点最大位移可以达到a1+a2,但并不是p点,因为两波相遇时,波峰到p点的距离不同.
3.(2024年福州一中模拟)一列简谐横波t=0时刻的波形如图中的实线所示,t=0.02 s时刻的波形如图中虚线所示.若该波的周期t>0.02 s,则该波的传播速度可能是( )
a.2 m/s b.3 m/s
c.4 m/s d.5 m/s
解析:选b.由于周期大于0.
02 s,当波沿x轴正向传播时,波传播的距离为x1=0.02 m,波速v1==m/s=1 m/s;当波沿x轴负向传播时,波传播的距离为x2=0.06 m,波速v2==m/s=3 m/s,故b选项正确.
4.(2024年北京四中模拟)一列横波沿x轴正向传播,a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置.某时刻的波形如图甲所示,此后,若经过周期开始计时,则图乙描述的是( )
a.a处质点的振**象 b.b处质点的振**象。
c.c处质点的振**象 d.d处质点的振**象。
解析:选b.由波在某时刻的波形图知,a质点经周期处在波谷,与图乙不符;c质点经周期处在波峰,也与图乙不符;d质点经周期处于平衡位置,但接着向上振动,不符合图乙;只有b质点经周期后处于平衡位置且向下振动.
5.(2024年唐山一中模拟)一列简谐横波沿x轴正向传播,传到m点时波形如图所示,再经0.6 s,n点开始振动,则该波的振幅a和频率f为( )
a.a=1 m f=5 hz b.a=0.5 m f=5 hz
c.a=1 m f=2.5 hz d.a=0.5 m f=2.5 hz
二、不定项选择题。
6.(2024年银川一中模拟)下列关于简谐振动和简谐波的说法,正确的是( )
a.媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等。
b.媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等。
c.波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致。
d.横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍。
8.(2024年哈尔滨三中模拟)一简谐横波以4 m/s的波速沿x轴正方向传播.已知t=0时的波形如图所示,则( )
a.波的周期为1 s
b.x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动。
c.x=0处的质点在t=s时速度为0
d.x=0处的质点在t=s时速度值最大。
解析:选ab.由波的图象知波长λ=4 m,所以周期t==1 s,a项正确;由波的传播方向和质点振动方向之间的关系知,此时x=0处的质点向y轴负向运动,b项正确;质点运动时越接近平衡位置速度越大,t=s=时,x=0处的质点已运动到x轴下方,某振动速度既不为零也不是最大值,c、d均错.
9.(2024年武汉二中模拟)在o点有一波源,t=0时刻开始向上振动,形成向右传播的一列横波.t1=4 s时,距离o点为3 m的a点第一次达到波峰;t2=7 s时,距离o点为4 m的b点第一次达到波谷.则以下说法正确的是( )
a.该横波的波长为2 m
b.该横波的周期为4 s
c.该横波的波速为1 m/s
d.距离o点为5 m的质点第一次开始向上振动的时刻为6 s 末。
三、计算题。
10.如图甲所示,在水平面内的三个质点分别位于直角三角形abc的顶点上,已知ab=6 m,ac=8 m.t0=0时刻a、b开始振动,波**象均如图乙所示,所形成的机械波在水平面内传播,在t=4 s时c点开始振动.则。
1)该机械波的传播速度大小为多少?
2)两列波相遇后,c点振动是加强还是减弱?
解析:(1)传播速度v==m/s=2 m/s.
2)δx=bc-ac=-ac=2 m.
由图象知λ=2 m.
δx=λ,c点振动加强.
答案:(1)2 m/s (2)加强。
11.(2024年山东青岛一模)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时的波形如图所示,已知t=0.6 s时,b点第三次出现波峰.则这列波的周期是多少?x=50 cm处的质点a回到平衡位置的最短时间为多少?
解析:由题意得t=2t,解得t=0.24 s
由图象可知,λ=120 cm=1.2 m,v==5 m/s
x=50 cm处的质点a回到平衡位置的最短时间为。
t′==0.1 s.
答案:0.24 s 0.1 s
12.(2024年宁波模拟)在某介质中形成一列简谐波,t=0时刻的波形如图中的实线所示.若波向右传播,零时刻刚好传到b点,且再经过0.6 s,p点也开始起振,求:
1)该列波的周期t;
2)从t=0时刻起到p点第一次达到波峰时止,o点相对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少?
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