1、1专题检测卷十 机械振动和机械波一、选择题(共 22 题,每题 4 分,共 88 分)1.(多选)一台洗衣机的脱水桶正常工作时非常平衡,当切断电源后,发现洗衣机先是振动越来越剧烈,然后振动逐渐减弱,下列说法中正确的是( )A.洗衣机做的是受迫振动B.正常工作时,洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大C.正常工作时,洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率小D.当洗衣机振动最剧烈时,脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率2.一弹簧振子沿一直线作简谐振动,当振子的位移为负值时,下列说法正确的是( )A.其速度一定为正值,加速度一定为正值B.其速度可能为负值,加速度一定为正值C.其速度一定为负
2、值,加速度可能为负值D.其速度一定为正值,加速度可能为正值3.(多选)如图为某物体做简谐运动的图象,下列说法正确的是( )A.由 PQ 位移在增大B.由 PQ 速度在增大C.由 MN 位移先减小后增大D.由 MN 位移始终减小4.(2018 浙江台州中学高三上学期第四次统练)置于同地点的甲、乙两单摆的振动图象如图,下列说法正确的是( )A.甲、乙两摆的摆长相等,最大偏角相等B.甲摆长大于乙摆摆长,最大偏角小于乙最大偏角C.甲摆在 a 时刻的重力势能小于 b 时刻的重力势能D.减小摆球质量,其周期将变小5.(多选)(2018 浙江嘉兴期末)如图所示,为一质点的振动图象,曲线满足正弦变化规律,则下
3、列说法中正确的是( )A.该振动为简谐振动B.该振动的振幅为 10 cmC.前 0.08 s 内,质点发生的位移为 20 cmD.0.04 s 末,质点的振动方向沿 x 轴负向6.2(多选)一质点做简谐运动的图象如图所示,关于该质点的运动,下列说法正确的是( )A.质点运动的频率是 4 HzB.质点振动的周期为 4 sC.在 10 s 内,质点经过的路程是 20 cmD.第 4 s 末,质点的速度是零7.(多选)(2018 浙江温州联盟期末)如图所示,a、b、c、d 是均匀媒介中 x 轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为 2 m、4 m 和 6 m,一列简谐横波以 2 m/s 的波速沿 x 轴
4、正向传播,在 t=0 时刻到达质点 a 处,质点 a 由平衡位置开始竖直向下运动,t=3 s 时 a 第一次到达最高点。下列说法正确的是( )A.在 t=3 s 时刻波恰好传到质点 d 处B.在 t=5 s 时刻质点 c 恰好经过平衡位置向上运动C.质点 b 开始振动后,其振动周期为 4 sD.该机械波遇到尺寸 6 m 的障碍物能发生明显衍射8.(多选)(2017 浙江湖州一中期末)如图所示,两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图,已知甲波向左传,乙波向右传。下列说法正确的是 ( )A.甲波的速度 v 甲 比乙波的速度 v 乙 大B.两列波的速度一样大C.两列波相遇时不会发生干涉现象D.两
5、列波相遇时绳上 x=0 的质点始终为振动加强点9.(多选)(2018 浙江金华市十校高二上学期期末)将一条长 x=16 m 的均匀弹性绳沿水平拉直,M 为绳的中点,两端的波源 P、Q 同时开始沿竖直方向上下振动,两波源振动 0.4 s 产生的波形如图,A 点距 P 点 4 m,以下判断正确的是 ( )A.两列波的波速均为 10 m/sB.波源 Q 的振动频率为 5 HzC.质点 M 开始振动时,速度方向竖直向下D.从两波源开始振动经时间 1.0 s,质点 M 恰好在平衡位置10.(多选)(2018 浙江选考十校联盟适应性考试)下图为两列沿绳传播的(虚线表示甲波,实线表示乙波)简谐横波在某时刻的
6、波形图,M 为绳上 x=0.2 m 处的质点,则下列说法正确的是( )A.甲波的传播速度 v1比乙波的传播速度 v2大B.这两列波发生干涉现象时,质点 M 的振动始终加强C.由图示时刻开始,再经甲波的周期,M 将位于波峰D.位于原点的质点与 M 点的振动方向总是相反的311.(2018 浙江新高考选考物理终极适应性考试)如图所示,S 1和 S2是两个相干波源,其振幅均为 A,周期均为 T。实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。此刻,c 是波谷与波谷的相遇点,下列说法中正确的是( )A.a 处质点始终处于离平衡位置 2A 处B.随着时间的推移,c 处的质点将向右移动C.从该时刻起,经过 T,c
7、处的质点将通过平衡位置D.若 S2不动,S 1沿 S1b 连线向 b 运动,则 b 处质点仍然始终处于平衡位置12.(多选)(2018 浙江名校协作体模拟)在均匀介质中,一列简谐横波沿 x 轴传播,在 t=0 时刻的部分波形图如图所示,波速为 v=4 m/s,P,Q 两点平衡位置坐标分别为(1.5 m,0)(4 m,0)且 O、Q 两点此时都在波谷,则下列说法正确的是( )A.P、Q 两点的振动周期相等B.若该波沿 x 轴正方向传播,则 t=0.875 s 时 P 点在波峰C.若该波沿 x 轴负方向传播,Q 点到达波峰时,P 点向上振动D.若该波沿 x 轴正方向传播,则 x=7 m 处的质点开
8、始振动时方向向上13.(多选)(2018 浙江杭州余杭高级中学模拟)图甲所示为一列沿 x 轴正方向传播的横波在 t=0 时刻的波动图象。乙图可能是 P 质点,也可能是 N 质点的振动图象,质点振动方程为 y =10 sin 5t(cm)。则( )A.该波的振幅为 10 cmB.乙图为 P 质点的振动图象C.该波的波速为 10 m/sD.1 s 内质点 N 通过的路程为 1 m14. (多选)(2018 浙江温州普通高中选考适应性测试)长为 5 m 的弹性绳左端 O 点从 t=0 时刻开始做简谐运动,形成一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波,t=0.7 s 时的波形图如图所示,则下列说法正确的是(
9、 )A.这列波的振幅为 60 cm,波速为 2.5 m/sB.波源 O 的起振方向沿 y 轴负方向C.t=0.7 s 时刻,x=1.25 m 的质点已经振动了 0.2 sD.从 t=0 至 t=2.1 s 的时间内,x=1.25 m 的质点运动总路程为 2.4 m15.4(多选)(2018 浙江名校新高考研究联盟联考)如图所示,在一平静水面上建立 xOy 坐标系,甲、乙两波源分别在 O1和 O2位置先后以 5 Hz 的频率上下振动,图中 A、B 为某一时刻两波刚到达的位置。波传播过程中能量损耗不计。图示时刻 x=0.4 m 处的质点沿振动方向的位移为零,速度向下。已知水波的波速为 0.5 m/
10、s,振幅均为 2 cm,两波源起振方式相同,则下列说法正确的是( )A.再经 0.5 s,两波都到达 x=0.9 m 处B.波源 O1比 O2开始振动的时间早 0.4 sC.若某点为振动加强点,则该点位移始终为 4 cmD.图示时刻 x=0.46 m 处的质点振动方向向上16.(多选)(2018 浙江嘉兴第一中学高三上学期期末)将一根较长的弹性细绳沿 x 轴放置,左端记为坐标原点,将绳子拉平后,手握左端,以固定的频率和振幅上下抖动(简谐运动),如图甲所示。从抖动开始计时,在 t=0.3 s 时的波形如图乙所示,下列说法正确的是( )A.手抖动绳的频率为 2.5 HzB.在 t=0.75 s 时
11、,A 点的速度方向向上C.在 00.3 s 的时间内,质点 B 经过的路程为 6 cmD.该列波遇到宽度为 6 m 的障碍物时不能发生衍射17.(多选)(2017 浙江湖州高三上学期期末)一简谐横波沿 x 轴传播,如图所示,轴上 a、b 两质点相距12 m,t=0 时 a 质点位于波峰,b 质点位于波谷;t=0.5 s 时,a 质点位于波谷,b 质点位于波峰。下列判断正确的是( )A.波一定沿 x 轴正方向传播B.波长可能是 8 mC.周期可能是 0.2 sD.波速一定是 24 m/s18.如图所示, P 为桥墩,A 为靠近桥墩浮出水面的叶片,波源 S 连续振动,形成水波,此时叶片 A 静止不
12、动。为使水波能带动叶片振动,可用的方法是( )A.提高波源频率B.降低波源频率C.增加波源距桥墩的距离D.减小波源距桥墩的距离19.(多选)(2018 浙江嘉兴期末)关于下列图片中的物理现象,描述正确的是( )5A.甲图,水波由深水区传播至浅水区,波速方向改变,属于波的反射现象B.乙图,水波穿过障碍物的小孔后,能传播至两侧区域,属于波的衍射现象C.丙图,两列同频率的水波在空间叠加,部分区域振动加强,属于波的干涉现象D.丁图,竹竿举起蜂鸣器快速转动,听到蜂鸣器频率发生变化,属于波的多普勒效应20.(多选)(2018 浙江杭州期末)如图是在两个不同介质中沿 x 轴正方向传播的两列波的波形图。图中的
13、实线分别表示横波甲和横波乙在 t=0 时刻的波形图,经过 0.5 s 后,甲、乙的波形分别变成如图中虚线所示。已知两列波的周期均大于 0.3 s,则下列说法中正确的是( )A.t=0 时刻甲中 x =2 m 处的质点向上振动B.甲中 x=1 m 处的质点振幅为 20 cmC.波甲的周期一定等于波乙的周期D.波甲的速度可能大于波乙的速度21.(多选)(2018 浙江嘉兴期末)如图所示,一列简谐波在 x 轴上传播,实线和虚线分别表示前后间隔1 s 的两个时刻的波形图,则这列简谐波的波速可能是( )A.0.60 m/s B.0.75 m/s C.1.05 m/s D.1.15 m/s22.如图为一大
14、型娱乐场所内进行“特技表演”时的俯视效果的草图。表演者骑着摩托车在球体的内壁以恒定的速率做飞檐走壁的表演,在离表演者很远的观众席后排 P 点的观众听到摩托声的感觉应是( )A.观众接收到摩托车在 A 点发出声音的频率最大B.观众接收到摩托车在 B 点发出声音的频率最大C.观众接收到摩托车在 C 点发出声音的频率最大D.观众接收到摩托车在 C 点和 D 点发出声音的频率相同二、实验题(共 3 题,共 12 分)623.(4 分)某实验小组用单摆测重力加速度。先用游标卡尺测摆球直径,结果如图甲所示,则摆球的直径为 cm。若将单摆悬挂后,用刻度尺测得摆线的长是 87.00 cm,测得单摆完成 40
15、次全振动的时间如图乙表所示,则秒表读数是 s,单摆的摆动周期是 s,由此计算当地的重力加速度为 m/s2。(保留三位有效数字, 取 3.14) 24.(4 分)有人说矿区的重力加速度偏大,某兴趣小组用单摆测定重力加速度的实验探究该问题。(1)用刻度尺测得摆长为 L,测量周期时用到了秒表,长针转一周的时间为 30 s,表盘上部的小圆共15 大格,每一大格为 1 min,该单摆摆动 n=50 次时,长短针的位置如图所示,所用时间为 t= s。 (2)用以上直接测量的物理量的英文符号表示重力加速度的计算式为 g= (不必代入具体数据)。 (3)若有一位同学在实验时测出多组单摆的摆长 l 和运动周期
16、T,作出 T2-l 图象,就可以求出矿区的重力加速度。理论上 T2-l 图象是一条过坐标原点的直线,该同学根据实验数据作出的图象如图所示。 造成图象不过坐标原点的原因最有可能是 。 由图象求出的重力加速度 g= m/s2(取 2=9.87)。 25.(4 分)(1)利用单摆测定重力加速度的实验中, 若测得的 g 值偏小, 可能的原因是 。 A.摆球在水平面上做圆周运动B.测摆长时, 仅测了线长, 未加小球半径C.测周期时, 把 n 次全振动误记为(n+1)次D.摆球上端未固定牢固,振动中出现松动(2)某同学在做测重力加速度实验时,单摆完成 50 次全振动秒表如图所示,则秒表的读数为 s。线长为
17、 98.50 cm,小球直径用游标卡尺测得如图所示,则摆长为 cm。当地重力加速度为 m/s2(结果保留两位有效数字)。 7专题检测卷十 机械振动和机械波1.ABD 2.B 3.AC 4.BC 5.AD 6.BC 7.BCD 8.BC 9.ABD 10.BCD11.C a 处是波峰与波峰叠加,为振动加强点,振幅为 2A,但质点并不始终处于离平衡位置 2A 处,A错误;质点只在平衡位置附近振动,并不随波移动,B 错误;从该时刻起,经过 T,c 处为平衡位置与平衡位置相遇,质点将通过平衡位置,C 正确;两列波传到 b 点的振动情况一直在变化,当 S2不动,S 1沿S1b 连线向 b 运动,b 处质
18、点不可能始终处于平衡位置,D 错误。故选 C。12.AB P、Q 两点是同一波源上的两个质点,故两点的振动周期与波的周期相等,故 A 正确;由图可知波长 =4 m,则周期 T= s=1 s,若该波沿 x 轴正方向传播,根据“平移法”可知,在 x 轴负方=44向离 P 点最近的波峰的距离为 d=3.5 m,则经过时间 t 质点 P 在波峰,则有 t= s=0.875 s,=3.54故 B 正确;若该波沿 x 轴负方向传播,Q 点与 P 点的距离大于半个波长,故当 Q 点在波峰时 P 点应从平衡位置向下波谷运动,即 P 点的振动方向向下,故 C 错误;由于图中波最前列的质点无法确定,所以无法确定各
19、质点刚开始振动时的方向,故 D 错误;故选 AB。13.ACD 由图象可知,该波的振幅为 10 cm,选项 A 正确;由波形图可知,t=0 时刻质点 P 在平衡位置向下振动,可知乙图不是 P 质点的振动图象,选项 B 错误;由 y=10sin 5t(cm),知 =5 rad/s,则该波的周期为 T= s=0.4 s,由甲图读出波长 =4 m,所以波速为 v= m/s=10 2=25 =40.4m/s。故 C 正确。因为 t=1 s=2.5 T,所以 1 s 内,质点 P 通过的路程为 s=10 A=100 cm=1 m,故 D 正确。故选 ACD。14.CD 由波动图象可知,这列波振幅为 30
20、 cm,A 选项错误;机械波中的每一个质点起振方向都相同,波形最右端的点起振方向向上,则波源 O 的起振方向也向上,沿 y 轴正方向,B 错误;由图可知波长 =2 m,波在 0.7 s 内传播到了平衡位置等于 1.75 m 处,波速 v= =2.5 m/s,根据公式 v=得=1.750.7周期 T=0.8 s,机械波到达 x=1.25 m 处时需要的时间 t= =0.5 s,则 t=0.7 s 时刻,x=1.25 m1.252.5/处质点已经振动 0.2 s,C 选项正确;t=0.5 s 前 x=1.25 m 处质点未开始振动,从 t=0.5 s 到 t=2.1 s 时间内,质点振动 1.6
21、s,即完成两侧全振动,质点运动总路程为 4 倍振幅 2.4 m,D 正确。15.BD 再经 0.5 s,两波传播的距离为 x=vt=0.50.5 m=0.25 m,则甲波到达 0.6 m+0.25 m=0.85 m 处,乙波到达 0.7 m+0.25 m=0.95 m 处,A 错误;两波已经形成的时间分别为 t 甲 = 甲=0.6-0.30.5s=0.6 s,t 乙 = s=0.2 s。故波源 O1比 O2开始振动的时间早 0.4 s,B 正确;振动加强点,为乙=0.10.5振幅叠加,其位移也随时间不断变化,最大位移为 4 cm,C 错误;图示时刻 x=0.46 m 处的质点与 O1的距离为
22、x=0.46 m-0.3 m=0.16 m,而 A 处质点刚起振,速度方向向下,结合波形可知,x=0.46 m 处的质点振动方向向上,D 正确。16.ABC 由图可知波传播个波长用时 0.3 s,则该波的周期 T=0.4 s,频率 f=2.5 Hz,故 A 正确。0.3 s 时,A 点由平衡位置向上振动,在 t=0.75 s 时,即再经过 0.45 s,A 点的速度方向向上,故 B 正确;0. 2 s 时,B 开始振动,经 0.1 s 到达波谷位置,在 00.3 s 的时间内,质点 B 经过的路程为一个振幅,即 6 cm,故 C 正确;由图可知,波长 =2 m,发生明显衍射的条件是波长跟障碍物
23、尺寸差不多,所以该列波遇到宽度为 6 m 的障碍物时不会发生明显衍射,故 D 错误。17.BC 由题意可知波的传播方向是不确定的,故 A 错误;若 a 点为波峰,b 点为波谷,则 x=12 m=(n+) (n=0、1、2、3),则得 = m,故 的可能值有 24 m、8 m,故 B 正确;同理,对应的周242+1期可能有:t=0.5 s=(k+)T(k=0、1、2、3),T= s,则 T 的可能值有 1 s、s、0.2 s,故 C12+18正确;波速可能为 v= m/s(n=0、1、2、3,k=0、1、2、3),当 n=0,k=0 时,v=24 =24(2+1)2+1m/s,波速可能是 24
24、m/s,D 错误。18.B 叶片 A 之所以不动,是因为水波不能绕过桥墩传过来,也就是说水波衍射不太明显,而发生明显衍射的条件是,障碍物的尺寸比波长小或差不多,所以要让叶片 A 动起来方法只能是减小桥墩的尺寸或增大水波的波长,水波的速度一定,减小频率会增大波长,增大频率会减小波长,故 A 错误,B正确;改变波源与桥墩的距离不会让衍射现象更明显,所以 C、D 错误。19.BCD 水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象,故 A 错误;乙图,水波穿过障碍物的小孔后,能传播至两侧区域,属于波的衍射现象,故 B 正确;丙图,两列同频率的水波在空间叠加,部分区域振动加强,属于波的干涉现象
25、,故 C 正确;丁图,竹竿举起蜂鸣器快速转动,听到蜂鸣器频率发生变化,属于波的多普勒效应,故 D 正确。所以 BCD 正确,A 错误。20.AD 根据“上下坡法”可确定甲中 x =2 m 处的质点向上振动,故 A 正确;振幅为质点离平衡位置最大的距离,由图甲可知,所有质点的振幅为 10 cm,故 B 错误;由两图可知,两波的周期+nT=0.5,即 T=(n+1) s(n=0,1,2,),所以两列波的周期不一定相等,故 C 错误;由两图可知,两波的波长分别为 甲 =4 m, 乙 =6 m,综合 C 可知,波甲的速度可能大于波乙的速度,故 D 正确。21.BC 由图可知波长为: =60 cm。若波
26、沿 x 轴正方向,传播的距离为:x 1= (n=0,1,2,),(+14)波速为:v 1= m/s= m/s(n=0,1,2,),当 n=1 时, v 1=0.75 m/s,故 B 正确;若1=(+14)1(0.6+0.15)波沿 x 轴负方向,传播的距离为:x 2= (n=0,1,2,),波速为:v 2= m/s=(+34) 2=(+34)1m/s(n=0,1,2,),当 n=1 时, v 2=1.05 m/s,故 C 正确。所以选 BC。(0.6+0.45)22.C 据多普勒效应可知,当声源与观察者靠近时,观察者接收的频率较高;当声源与观察者远离时,观察者接收的频率较低;当声源与观察者距离
27、不变时,观察者接收的频率不变,选项 C 正确。23.答案 0.97 75.3 1.88 9.7624.答案 (1)100.2 (2) (3)测单摆摆长时漏掉了摆球的半径 9.874222解析 (1)内圈读数为:1.5 min=90 s,外圈读数为:10.2 s,相加得读数为:100.2 s;(2)由单摆周期公式 T=2 可得:g= ,又 T= ,所以重力加速度表达式为 :g= ; 422 4222(3) 如果测摆长 l 时,没有包括摆球半径 r,则:T 2= (l-r)= l- r,则 T2是 l 的一次函42 42 42数,而不是正比例函数,故函数图象不是过原点的直线的原因最可能是摆长没包括
28、球的半径; 摆长单位换算成米,由图象的斜率可得斜率为:k= =4.04.01由 =k 得重力加速度为:g= 2=9.87 m/s2。4225.答案 (1)BD (2)100.1 99.99 9.9解析 (1)设摆线长为 L,摆球直径为 d,则 T=2 ,解得 :g= ,测得的 g 值偏小,可能是+2 422(+2)摆长偏小或周期偏大造成的。摆球在水平面上做圆周运动,成了圆锥摆,设摆线与竖直方向夹角为 ,则 mgtan =m sin ,解得:T=2 ,即测得的周期偏小,测得的重力加(2)2(+2) (+2)9速度偏大。故 A 项不可能。测摆长时,仅测了线长,未加小球半径,据 g= 可知,测得的重
29、力422(+2)加速度偏小。故 B 项可能。测周期时, 把 n 次全振动误记为(n+1)次,测得的周期偏小,测得的重力加速度偏大。故 C 项不可能。D:摆球上端未固定牢固,振动中出现松动,摆线长度增大,测量得到的周期偏大,测得的重力加速度偏小。故 D 项可能。综上,答案为 BD。(2)秒表如图所示,则秒表的读数为 1 min+40.1 s=100.1 s,单摆周期 T= s2.0 s100.150小球直径用游标卡尺测得如图所示,小球直径 d=29 mm+80.1 mm=29.8 mm,摆长 l=L+ =98.50 2cm+ 10-1 cm=99.99 cm,据 T=2 ,解得:g9.9 m/s 2。29.82
