2023年度高二物理期末复习单元检测机械振动 机械

第6页机械振动机械波1．如下图，一单摆悬于O点，摆长为L，假设在O点正下方的O′点钉一个光滑钉子，使OO′＝eq\f(L,2)，将单摆拉至A处由静止释放，小球将在A、B、C间来回振动，假设振动中摆线与竖直方向夹角小于5°，那么此摆的周期是________。2．(多项选择)如下图，A球振动后，通过水平细绳迫使B、C振动，振动到达稳定时，以下说法中正确的选项是()A．只有A、C的振动周期相等B．C的振幅比B的振幅小C．C的振幅比B的振幅大D．A、B、C的振动周期相等E．C与A发生共振现象3．甲、乙两弹簧振子的振动图象如下图，那么可知()A．两弹簧振子完全相同B.两弹簧振子所受回复力最大值之比F甲∶F乙＝2∶1C．振子甲速度为零时，振子乙速度最大D．两振子的振动频率之比f甲∶f乙＝1∶2E．振子乙速度为最大时，振子甲速度不一定为零4(多项选择)如下图为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，那么以下说法中正确的选项是()A．甲、乙两单摆的摆长相等B．甲摆的振幅比乙摆大C．甲摆的机械能比乙摆大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5．[波的干预现象](多项选择)如下图，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波峰的相遇点。设这两列波的振幅均为A，那么以下说法正确的选项是()A．此时刻位于O处的质点正处于平衡位置B．P、N两处的质点始终处在平衡位置C．随着时间的推移，M处的质点将向O处移动D．从此时刻起，经过四分之一周期，M处的质点到达平衡位置，此时位移为零E．O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为2A6．(多项选择)一列简谐横波，某时刻的波形图如图甲所示，从该时刻计时，波上质点A的振动图象如图乙所示，那么()A．假设此波传播过程中遇到频率为1.25Hz的同类波，一定会发生干预，产生稳定的干预图样B．假设此波传播过程中遇到波长为20m的同类波，一定会发生干预，产生稳定的干预图样C．假设此波传播过程中遇到的障碍物的尺寸为2000m，可能发生明显衍射现象D．该波的传播速度为2.5m/sE．该波的传播速度为25m/s7．如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)；S1的振幅A1＝4cm，S2的振幅A2＝3cm，那么以下说法正确的选项是()A．质点D是振动减弱点B．质点A、D在该时刻的高度差为14cmC．再过半个周期，质点B、C是振动加强点D．质点C的振幅为1cmE．质点C此刻以后将向下振动8．如下图是一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，图中质点P正沿y轴正方向运动，此波的传播速度为v＝4m/s，那么()A．此波沿x轴正方向传播B．质点P的振动周期为T＝1.0sC．x＝1.0m处质点做简谐运动的表达式为y＝5cos(4t)cmD．x＝1.0m处质点在0～2.5s内通过的路程为50cmE．t＝0.25s时，x＝2.0m处质点有最大正向加速度9．如图甲所示，一水平放置的绳子上的五个质点A、B、C、D、E间隔都为1m，从t＝0时刻开始，质点C开始向上振动，并依次带动各点振动起来，其中质点C的振动图象如图乙所示，t＝1s时质点B刚开始振动，那么()A．B、D两质点的振动步调始终相反B．当质点A第一次到达负的最大位移处时，质点C通过的路程为25cmC．波速为v＝1m/sD．假设质点C的振动频率变大，那么波的传播速度变大E．质点A处于正的最大位移处时，质点E也处于正的最大位移处10．图甲是一列简谐横波在某一时刻的波的图象，图乙是x＝2m处的质点从该时刻开始计时的振动图象，a、b是介质中两个质点，以下说法正确的选项是()A．质点a振动的周期为2sB．这列波的波速是2m/sC．这列波沿x轴负方向传播D．8s内质点b通过的路程是40cmE．质点a比质点b先回到平衡位置11．一列自右向左传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形图如图5所示，此时坐标为(1，0)的质点刚好开始运动，在t＝0.3s时刻，质点P在t＝0时刻后首次到达波峰位置，质点Q的坐标是(－3，0)，那么以下说法正确的选项是()A．在t＝0时刻，质点P的速度方向沿y轴负方向B．这列波的传播速度为eq\f(1,30)m/sC．在0～0.3s时间内，质点A运动的路程为0.03mD．在t＝0.5s时刻，质点Q首次到达波峰位置E．这列波的波源起振方向沿y轴正方向12．一列简谐横波，沿波的传播方向依次有P、Q两点，平衡位置相距5.5m，其振动图象如图甲所示，实线为P点的振动图象，虚线为Q点的振动图象。(1)图乙是t＝0时刻波形的一局部，假设波沿x轴正向传播，试在给出的波形上用黑点标明P、Q两点的位置，并写出P、Q两点的坐标(横坐标用λ表示)；(2)求波的最大传播速度。1.【答案】π(eq\r(\f(L,g))＋eq\r(\f(L,2g)))【解析】由A→B的运动时间t1＝eq\f(T1,4)＝eq\f(π,2)eq\r(\f(L,g))，由B→C的运动时间t2＝eq\f(T2,4)＝eq\f(π,2)eq\r(\f(L,2g))，由对称性知此摆的周期T＝2(t1＋t2)＝π(eq\r(\f(L,g))＋eq\r(\f(L,2g)))。2.【答案】CDE【解析】A振动后，水平细绳上驱动力的周期TA＝2πeq\r(\f(lA,g))，迫使B、C做受迫振动，受迫振动的频率等于A施加的驱动力的频率，所以TA＝TB＝TC，而TC固＝2πeq\r(\f(lC,g))＝TA，TB固＝2πeq\r(\f(lB,g))＞TA，故C共振，B不共振，C的振幅比B的振幅大，所以C、D、E正确。3.【答案】CDE【解析】从图象中可以看出，两弹簧振子周期之比T甲∶T乙＝2∶1，那么频率之比f甲∶f乙＝1∶2，D正确；弹簧振子周期与振子质量、弹簧劲度系数k有关，周期不同，说明两弹簧振子不同，A错误；由于弹簧的劲度系数k不一定相同，所以两振子所受回复力(F＝－kx)的最大值之比F甲∶F乙不一定为2∶1，B错误；由简谐运动的特点可知，在振子到达平衡位置时位移为零，速度最大，在振子到达最大位移处时，速度为零，从图象中可以看出，在振子甲到达最大位移处时，振子乙恰好到达平衡位置，C正确；当振子乙到达平衡位置时，振子甲有两个可能的位置，一个是最大位移处，一个是平衡位置，E正确。4.【答案】ABD【解析】由振动图象可以看出，甲摆的振幅比乙摆的大，两单摆的振动周期相同，根据单摆周期公式T＝2πeq\r(\f(L,g))可得甲、乙两单摆的摆长相等，但不知道摆长是多少，不能计算出重力加速度g，故A、B正确，E错误；两单摆的质量未知，所以两单摆的机械能无法比拟，故C错误；在t＝0.5s时，乙摆有负向最大位移，即有正向最大加速度，而甲摆的位移为零，加速度为零，故D正确。5.【答案】BDE【解析】此时刻位于O处的质点正处于波谷与波谷的相遇点，不在平衡位置，选项A错误；P、N两处的质点处于波峰和波谷的相遇点，两列波在这两处的位移始终相反，合位移为0，选项B正确；质点并不随波迁移，选项C错误；从此时刻起，经过四分之一周期，两列波在M点的振动均到达平衡位置，合位移为零，选项D正确；O、M连线的中点是振动加强区的点，其振幅为2A，选项E正确。6.【答案】ABE【解析】由题图甲可知，该波的波长为λ＝20m，由题图乙可知，周期为T＝0.8s，频率为f＝eq\f(1,T)＝1.25Hz。该波的传播速度为v＝eq\f(λ,T)＝25m/s，选项D错误，E正确；根据干预的产生条件可知，假设此波传播过程中遇到频率为1.25Hz的同类波，一定会发生干预，产生稳定的干预图样，而遇到波长为20m的同类波，也一定会发生干预，产生稳定的干预图样，选项A、B正确；根据产生明显衍射现象的条件，假设此波传播过程中遇到的障碍物的尺寸为2000m，不可能发生明显衍射现象，选项C错误。7.【答案】BDE【解析】由图象可知，D点为两波谷相遇应该是加强点，选项A错误；此时A点在加强后的最高点，D点在加强后的最低点，由合成叠加关系可知A、D质点在该时刻的高度差为14cm，选项B正确；由于两波的频率相等，叠加后会形成稳定的干预图象，所以A、D点始终是加强点，B、C点始终是减弱点，选项C错误；质点C为减弱点，振幅为两振幅之差，为1cm，选项D正确；由题意可知此时质点C将向下振动，选项E正确。8.【答案】ABD【解析】因质点P正沿y轴正方向运动，由“上下坡法〞知波沿x轴正方向传播，A对；由题图知波长为λ＝4m，由λ＝vT知各质点振动周期为T＝1.0s，B对；由题图知x＝1.0m处质点做简谐运动的表达式为y＝5cos(2πt)cm，C错；t＝2.5s＝2.5T，所以x＝1.0m处质点在0～2.5s内通过的路程为s＝2.5×4A＝50cm，D对；t＝0.25s＝eq\f(T,4)时，x＝2.0m处质点正处于波峰，具有最大负向加速度，E错。9.【答案】BCE【解析】根据对称性，B、D两质点振动步调始终一致，故A错误；质点A起振方向与质点C起振方向相同，质点A第一次到达负的最大位移处，需振动eq\f(3,4)T的时间，而波由质点C传到质点A的时间为eq\f(1,2)T，那么质点C通过的路程为s＝5A＝25cm，故B正确；波速v＝1m/s，C正确；波速由介质的性质决定，故D错误；根据对称性，A、E两质点的振动情况完全相同，故E正确。10.【答案】BDE【解析】由题图知，此波的波长λ＝8m，周期T＝4s，所以波速v＝eq\f(λ,T)＝2m/s，选项B正确，A错误；质点振幅为5cm，一个周期内通过的路程为20cm，8s＝2T，8s内质点通过的路程是40cm，选项D正确；由振动图线可知t＝0时刻，x＝2m处的质点向上振动，所以波沿x轴正方向传播，选项C错误；因为此时质点a振动方向向上，质点b振动方向向下，所以质点a比质点b先回到平衡位置，选项E正确。11.【答案】ADE【解析】根据t＝0时刻的波形图，可知波长λ＝4cm，在t＝0时刻质点P沿y轴负方向运动，质点P的速度方向沿y轴负方向，选项A正确；在t＝0.3s时，质点P在t＝0时刻后首次到达波峰位置，说明波动周期T＝0.4s，这列波的传播速度为v＝eq\f(λ,T)＝10cm/s＝0.1m/s，选项B错误；在0～0.3s时间，即eq\f(3,4)T时间内，质点A运动的路程为3个振幅，即3×8cm＝24cm＝0.24m，选项C错误；在t＝0.5s时，波沿x轴负方向传播了5cm，质点Q首次到达波峰位置，选项D正确；根据波形