高考物理二轮总复习专题分层突破练12振动与波

专题分层突破练12振动与波A组1.(多选)下列说法正确的是()A.在同一地点,单摆做简谐运动的周期的二次方与其摆长成正比B.弹簧振子做简谐运动时,振动系统的势能与动能之和保持不变C.在同一地点,当摆长不变时,摆球质量越大,单摆做简谐运动的周期越小D.系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率2.用小球和轻弹簧组成弹簧振子,使其沿水平方向振动,振动图像如图所示,下列描述正确的是()A.1~2s内,小球的速度逐渐减小,加速度逐渐增大B.2~3s内,弹簧的势能逐渐减小,弹簧弹力逐渐增大C.t=4s时,小球的动能达到最大值,弹簧的势能达到最小值D.t=5s时,弹簧弹力为正的最大值,小球的加速度为负的最大值3.下图为海洋生态自动监测浮标,可用于监测水质和气象等参数。一列水波(视为横波)沿海面传播,在波的传播方向上相距4.5m的两处分别有甲、乙两浮标,两浮标随波上下运动。当甲运动到波峰时,乙恰好运动到波谷,此时甲、乙之间只有一个波峰。观察到甲从第1次到达波峰与第11次到达波峰的时间间隔为20s,则该水波()A.振幅为4.5mB.波长为3mC.频率为2HzD.波速为2.25m/s4.在某科幻电影中有一种地心车,无需额外动力就可以让人在几十分钟内到达地球的另一端。不考虑地球自转的影响、车与轨道及空气之间的摩擦,乘客和车的运动为简谐运动,则()A.乘客做简谐运动的回复力是由车对人的支持力提供的B.乘客达到地心时的速度最大,加速度最大C.乘客只有在地心处才处于完全失重状态D.乘客所受地球的万有引力大小与到地心的距离成正比5.一列简谐横波某时刻的图像如图所示,此时质点P的速度方向沿y轴正方向,则()A.这列波沿x轴负方向传播B.质点a此时动能最大,加速度最小C.再经过一个周期,质点P运动到x=6m处D.当质点P运动到最低点时,质点b恰好运动到平衡位置6.p、q两列简谐横波在同一均匀连续介质中沿+x方向传播,振幅为5cm,波速为v=10m/s。在t=0时刻波的图像如图所示,则()A.此时x=1.5m处质点的位移为5cmB.此时x=1.0m处的质点正沿y方向振动C.p、q两列波的波长之比为2∶3D.p、q两列波能形成稳定的干涉图样7.(2023辽宁协作体二模)上一般会有两个麦克风,一个比较大的位于下方,另一个位于顶部。小亮同学查阅说明书后知道顶部的麦克风为降噪麦克风。该同学进一步查阅资料得知:降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波,与噪音叠加从而实现降噪的效果。理想情况下的降噪过程如图所示,实线对应环境噪音,虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。下列说法正确的是()A.降噪过程应用的是声波的干涉原理,P点振动减弱B.降噪声波的频率与环境噪声的频率不相同C.降噪声波与环境噪声声波的波长大小不相等D.质点P经过一个周期向外迁移的距离为一个波长B组8.(多选)图甲是原点O处波源的振动图像,波源产生的波在x轴上传播,图乙是某时刻在x轴上波的图像。下列说法正确的是()甲乙A.图乙所示的波出现的时刻为t=14B.图乙质点P此刻的振动方向沿y轴正方向C.经83s波从原点O传播到x=4m处的质点D.图乙对应时刻质点P正向y轴负方向运动9.(2023广东佛山二模)地震波按传播方式可分为横波(S波)、纵波(P波)和面波(L波)。若在某地记录到S波在t=0时刻的波形如图所示,已知该S波传播速度v=4km/s,传播方向水平向右,则下列说法正确的是()A.该波波长为4mB.该波振动频率为0.25HzC.此时刻质点M向右运动D.经一个周期,质点M运动的路程为20cm10.(2023广东深圳二模)图甲是一列简谐横波在某时刻的波形,质点M、N、P、Q分别位于介质中x=3m、x=4m、x=5m、x=10m处。该时刻横波恰好传播至P点,图乙为质点M从该时刻开始的振动图像,下列说法正确的是()甲乙A.此波在该介质中的传播速度为1.25m/sB.波源起振方向沿y轴正方向C.此波传播至Q点的过程中,质点P的路程为5mD.当质点Q起振后,与质点N振动步调完全一致11.(2023重庆二诊)如图所示,某均匀介质中一列沿x轴正方向传播的简谐横波(图中未画出),波速为6m/s,两质点P、Q位于x轴上。以该波传到质点P为计时起点,质点P的振动方程为y=2sin5πt(cm),经过时间Δt该波传到质点Q时,质点P位于x轴上方距其平衡位置1cm处且向上振动。由此可知()A.该波的波长为2mB.质点Q开始振动的方向向上C.质点P、Q平衡位置的间距可能为3.8mD.Δt=0.25s12.如图所示,图中两小孩各握住轻绳一端,当只有一个小孩上下抖动绳子时,在绳上产生简谐横波,图中实线和虚线分别表示绳子中间某段在t1=0和t2=0.75s时刻波的图像,已知小孩抖动绳子的周期T满足0.75s<T<2s。(1)判断哪侧(左侧、右侧)小孩在抖动绳子,并写出判断依据;(2)求此列波在绳子中传播的速度。答案：1.ABD解析在同一地点,重力加速度g为定值,根据单摆周期公式T=2πlg可知,周期的二次方与摆长成正比,选项A正确。弹簧振子做简谐运动时,只有动能和势能参与转化,根据机械能守恒条件可知,振动系统的势能与动能之和保持不变,选项B正确。根据单摆周期公式T=2πl2.C解析由题图可知,1~2s内小球的位移减小,说明弹性势能转化为动能,即速度增大,由a=kxm可知,加速度减小,选项A错误。由题图可知,2~3s内小球的位移增大,说明动能转化为弹性势能,即弹性势能增大,弹簧弹力逐渐增大,选项B错误。由题图可知,t=4s时,小球位于平衡位置,此时动能最大,由能量守恒定律可知,弹簧的势能达到最小值,选项C正确。t=3.B解析根据题给条件无法得知浮标离开平衡位置的最大距离,选项A错误。设波长为λ,则由题意可知32λ=4.5m,解得λ=3m,选项B正确。设周期为T,则由题意可知10T=20s,解得T=2s,所以频率为f=1T=0.5Hz,选项C错误。波速为v=λT=4.D解析因无需额外动力,故乘客做简谐运动的回复力是由地球对乘客的万有引力提供的,选项A错误。乘客达到地心时的速度最大,加速度为0,因为地心处乘客所受引力的合力为0,选项B错误。乘客只受地球引力的作用,全程处于完全失重状态,选项C错误。乘客做简谐运动,地心处为平衡位置,由简谐运动的受力特点可知,乘客所受地球的万有引力大小与到地心的距离成正比,选项D正确。5.B解析由题意,根据波的图像与振动方向的关系可推知,这列波沿x轴正方向传播,选项A错误。质点a此时位于平衡位置,动能最大,加速度最小,选项B正确。质点P只是在平衡位置附近做往复振动,不会沿波的传播方向移动,选项C错误。质点P和质点b的平衡位置相差一个波长,当质点P运动到最低点时,质点b恰好也运动到最低点,选项D错误。6.B解析由波的叠加原理可知,此时x=1.5m处质点的位移为10cm,选项A错误。此时对于x=1.0m处的质点,由两列波引起的振动方向均沿y方向,则该质点正沿y方向振动,选项B正确。由题图可知p、q两列波的波长分别为3m和2m,则波长之比为3∶2,选项C错误。p、q两列波波长不同,波速相同,则频率不同,故不能形成稳定的干涉图样,选项D错误。7.A解析降噪声波与环境声波波长相等,在同一种介质中传播速度相等,由v=λf知降噪声波的频率与环境噪音的频率相同,叠加时产生干涉,由于两列声波振幅相同、相位相反,所以振动减弱,起到降噪作用,P点振动减弱,振幅为零,故A正确,B、C错误;P点只在平衡位置处振动并不随波移动,故D错误。8.CD解析由题图甲可知,原点处波源运动到y轴负方向最大位移处所用最短时间t0=14T,则题图乙所示的波出现的时刻t=n+14Tn=0,1,2,…,其中T=2s,因此t=2n+14sn=0,1,2,…,选项A错误。波源在原点O,则波以原点O对称向x9.D解析根据题意可知波的波长为400m,故A错误。根据公式f=vλ=4000400Hz=10Hz,故B错误;此时质点M的速度为零,即将向下振动,波上的质点不会随波迁移,故C错误。经过一个周期,质点M运动的路程为s=4A=410.B解析根据图甲可知波长为λ=4m,根据图乙可知T=4s,则波速为v=λT=44m/s=1m/s,故A错误。此时波刚好传到P点,根据上下坡法可知,振动方向沿y轴正方向,又因为此时P点振动方向为波源的起振方向,故B正确。根据波在x轴方向上的运动特点可知t=xv=51s=5s=54T,则P点的路程为s=5A=5×10cm=50cm,故C错误。质点Q和质点11.C解析该波的周期为T=2πω,代入数据得T=2π5πs=0.4s,波长为λ=vT得λ=2.4m,故A错误。由振动方程y=2sin5πt(cm)可知,质点Q的起振方向向下,故B错误。P的振动方程为y=2sin5πt(cm),其中y=1cm,解得t=2k5+730s,质点P、Q平衡位置的间距为Δx=v