机械振动与机械波专题练习带详解

1、机械振动与机械波专题练习（带详解）一、多选题1下列有关波动现象的特性与应用说法正确的是（ ）A.医学诊断时用“B超”仪器探测人体内脏，是利用超声波的多普勒效应B. 5G通信技术（采用3300 - 5000MHz频段），相比现有的4G通信技术（采用1880-2635MHz频段），5G容量更大，信号粒子性更显著C.在镜头前装偏振片，可以减弱镜头反射光D.电子显微镜的电子束速度越大，电子显微镜分辨本领越强【答案】BDA.“B超”仪器通过它的探头不断向人体发出短促的超声波（频率很高，人耳听不到的声 波）脉冲，超声波遇到人体不同组织的分界面时会反射回来，又被探头接收，这些信号 经电子电路处理后可以合成体

2、内脏器的像，没有使用多普勒效应。故A错误；B.5G,即第五代移动通信技术，采用3300 - 5000MHz频段，相比于现有的4G （即第四 代移动通信技术，1880 - 2635MHz频段）技术而言，具有极大的带宽、极大的容量和 极低的时延。5G容量更大，信号的频率更大，所以粒子性更显著。故B正确；C.在镜头前装偏振片，可以减弱被拍摄物体反射光，而不是减弱镜头反射光。故C错误；D.电子显微镜的电子束速度越大，则电子的波长越短，电子显微镜分辨本领越强。故口 正确2.如图所示的装置中，在曲轴AB上悬挂一个弹簧振子，若不转动把手。，让其上下 振动，周期为T，若使把手以周期T2（T T）匀速转动， 当

3、运动都稳定后，则（ ）A.弹簧振子的振动周期为TB.弹簧振子的振动周期为T21C.弹簧振子的振动频率为2D.要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速减小E.要使弹簧振子的振幅增大，可让把手转速增大【答案】BCEABC.弹簧振子在把手作用下做受迫振动，其振动周期等于驱动力的周期，因此振动周期为T2, A项不合题意，B项符合题意，C项符合题意.DE.由于T 4，故欲使振幅增大，应使T2减小，即转速应增大，要使弹簧振子的振 幅增大，可让把手转速增大，周期减小，与固有周期接近或相等时，振幅可增大，D项 不合题意，E项符合题意.一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是. （填正确答案标号）A.质点振

4、动频率是0.25 HzB.在10 s内质点经过的路程是20 cmC.第4 s末质点的速度最大D.在t =1 s和t=3 s两时刻，质点位移大小相等、方向相同E.在t=2 s和t=4 s两时刻，质点速度大小相等、方向相同【答案】ABCA、振动图象表示质点在不同时刻相对平衡位置的位移，由图象可知，质点运动的周期 1T =4 s,其频率f= t =0.25 Hz,故A正确；555B、10 s内质点运动了 5 T，其运动路程为5 = x4A = x4x2 cm=20 cm,故B正确；C、第4 s末质点在平衡位置，其速度最大，故C正确；D、t =1 s和t=3 s两时刻，由图象可知，位移大小相等、方向相

5、反，故D错误；E、在t=2 s质点处于平衡位置，其速度最大，但t=2 s和t=4 s两时刻，速度方向相 反，故E错误.有两列简谐横波的振幅都是10cm,传播速度大小相同。点是实线波的波源，实线 波沿轴正方向传播，波的频率为3Hz；虚线波沿轴负方向传播。某时刻实线波刚好传到=12m处质点，虚线波刚好传到x=0处质点，如图所示，则下列说法正确的是i7cm。寄送t -A.实线波和虚线波的频率之比为2:3B.平衡位置为=6m处的质点此刻振动速度最大C.实线波源的振动方程为y = 10sin（6兀t +兀）（cm）D.平衡位置为46m处的质点始终处于振动加强区，振幅为20cmE.从图示时刻起再经过0.7

6、5s,平衡位置为45m处的质点的位移y 0【答案】BCEA、在同一介质中传播的两列简谐横波波速相等，由图可知，实线波的波长丸1=4m,虚线 波的波长丸2=6m,由v=f可知，实线波和虚线波的频率之比为f1： f2=A2： A3:2,故A 错误；B、两列波单独引起平衡位置为46m处的质点的速度方向均向上，所以该质点此时速 度最大，故B正确；,一八2兀C、根据振动方程y = A sin（t +90），而振幅A = 10cm, 3 = - = 2兀f = 6兀rad/s , 因实线波沿轴正向传播，根据同侧法克知x=12m处的质点起振向下，则波源的起振 向下，Q二兀，故振动方程为y = 10sin（6

7、兀t +兀）；故C正确.D、两列波的频率不一致，不是相干波源无法产生干涉现象，故不能形成振动加强和减 弱的点；故D错误；E、纥于实=4 * 3m/s=12m/s，从图示时刻起再经过0.75s实线波往轴正向传播了 9m,对应的45m质点位移为y1 = -10cm，虚线波往轴负向传播了 9m，对应的45m 的质点位移y 2 10cm，显然y1+ y 2 0 ；故e正确.故选BCE.如图所示，两木块A和5叠放在光滑水平面上，一起做简谐运动，质量分别为m和M，当他们运动到平衡位置时，突然拿去A之后（对B的速度无影响），则（）!中A.振子的周期变小B.振子的振幅变小C.振子的周期变大D.振子的振幅变大【

8、答案】AB 一 m根据弹簧振子的周期公式T = 2几:7 ,可知m减小，则周期变小，故A正确，C错误;振子运动到平衡位置时速度最大，弹簧的弹性势能为零，拿去A之后系统的机械能减小， 由机械能守恒定律知振子到达最大位移处时弹簧的弹性势能减小，其形变量减小，则振 幅减小，故B正确，D错误.所以AB正确，CD错误.二、解答题.自然界真是奇妙，微观世界的规律竟然与宏观运动规律存在相似之处.在长期的科 学探索实践中，人类已经建立起各种形式的能量概念以及度量方法，其中一种能量是势 能，势能是有由于物体间存在相互作用而具有的、由物体间相对位置决定的能.如重力 势能，弹性势能，分子势能和电势能等.0 1A7o

9、x(1)可以认为蹦极运动中的弹性绳的弹力的变化规律和弹簧相同，k为其劲度系数，10 为弹性绳的原长.a .游客相对蹦极平台的位移为羽弹性绳对游客的弹力为死取竖直向下为正方向，请在图中画出F随变化的示意图，并借助F-x图像推导当游客位移为x (x 10)时，弹性绳弹性势能EP的表达式；b .已知10=10m, k =100N/m,蹦极平台与地面间的距离D=55m.取重力加速度g =10m/s2.计算总质量M=160kg的游客使用该蹦极设施时距离地面的最小距离.(2)如图甲所示，a、b为某种物质的两个分子，假设分子a固定不动，分子b只在ab间分子力的作用下运动(在x轴上)，以a为原点，沿两分子连线

10、建立x轴.两个分子 之间的作用力与它们之间距离x的F-x关系图线如图乙所示.图线在r0处的斜率为k, 当分子b在两分子间距r0附近小范围振动时.a.弹簧、橡皮筋等弹性物质，大多有“弹性限度”，在“弹性限度”范围遵守胡克定律，请结合图乙从微观尺度上谈谈你对“弹性限度”范围的理解说明在“弹性限度”范围内， 微观层面上分子b的运动形式；b.推导两分子间距为 (%r0)时，两分子间分子势能EP的表达式；当两分子间距离 为r0时，b分子的动能为Ek0.求两分子在r0附近小范围振动时的振动范围.当温度小 范围升高时，热运动加剧，A同学认为分子振动范围变大，B同学认为分子振动频率变【答案】(1)大，哪位同学

11、的观点正确？1 ,=77k(% l )2b. 1 = 50m (2) a.弹力是20分子力的宏观表现，从微观尺度上看，只有在r0附近，分子力才和分子偏离r0的距离成正比，宏观上表现为弹性限度范围.简谐运动b.振动范围22 E、-kk0温度升高，Ek0增大，振动范围增大，频率不变.解：(1)a.设弹性绳的原长为10，根据胡克定律则有F = -k(% 10)，弹性绳对游客的弹力F随游客位移%变化关系的图线如图所示在图中，图线与%轴所围面积表示弹力F做的功，则在游客位从l0变为%的过程中，弹1力F做的功：卬=-k(% 1 )2201所以弹性绳的弹性势能：E =W = -k (% 1 )2P20b.设

12、游客从蹦极平台第一次到达最低点的距离为1，在此过程中，根据机械能守恒定律： mgl = k(l -1 )220解得：1 = 50m或1 = 2m (舍)(2)a.弹力是分子力的宏观表现，从微观尺度上看，只有在第附近，分子力才和分子偏离的距离成正比，宏观上表现为“弹性限度”范围；在“弹性限度”范围内，微观层面上分子b的运动形式为简谐运动；2 Eb.根据kA2= E，可得振动范围x = 2A = 2 ,产k 0k温度升高，Ek0增大，振动范围增大，频率不变.三、填空题.某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播，但他并 不向海滩靠近，该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s, 下列说法正确的是( )A.水面波是一种机械波.该水面波的频率为6HzC.该水面波的波长为3mD.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移E.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去【答案】ACDA.水面波是有机械振动一起的，在介质(水)中传播的一种波