2022届高中物理机械振动与机械波考点题型与解题方法.pdf

1 (每日一练每日一练)2022)2022 届高中物理机械振动与机械波考点题型与解题方法届高中物理机械振动与机械波考点题型与解题方法 单选题 1、B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射。探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t=0 时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为 1107 Hz，下列说法不正确的是（）A01.2510-7s内质点M运动的路程为 2 mm B质点M第一次位移为 0.2mm 的时刻是7610-7s C超声波在血管中的传播速度为 1.4103 m/s Dt=1.510-7s时质点N恰好处于波谷 答案：B 解析：A由题可知，质点 M 运动的路程为 =4=1.25 107 107 4 0.4mm=2mm A 正确，不符合题意；BC超声波在血管中的传播速度为 2 =14 105 107m/s=1.4 103m/s 根据传播方向可知，质点 M 开始振动的方向沿y轴负方向。当坐标为=283 102mm 的质点的振动形式传到M点时，质点M第一次位移为 0.2mm，此时波向前传播 =(7+3.53)105m=496 105m 所用时间 =496 1.4 103s 5.8 103s B 错误，符合题意；C 正确，不符合题意；D质点 N 第一次到达波谷的时间为 =(35 14)1051.4 103s=1.5 107s D 正确，不符合题意。故选 B。2、如图 1 所示，弹簧振子在竖直方向做简谐振动。以其平衡位置为坐标原点，竖直方向上为正方向建立坐标轴，振子的位移x随时间t的变化如图 2 所示，下列说法正确的是（）A振子的振幅为 4cmB在 0-4s 内振子做了 4 次全振动 Ct=1s 时，振子的速度为正的最大值 Dt=1s 时，振子动能最小 答案：C 解析：3 AB由振动图像可知，该弹簧振子的振幅为 A=2cm 周期为 T=2s 在 0-4s 内振子做了 2 次全振动，选项 AB 错误；CDt=1s 时，振子在平衡位置，向 y 轴正向运动，速度最大，动能最大，选项 C 正确，D 错误。故选 C。3、两个简谐运动图线如图所示，则下列说法正确的是（）AA 的相位超前 B 的相位2 BA 的相位落后 B 的相位2 CA 的相位超前 B 的相位 DA 的相位落后 B 的相位 答案：B 解析：A、B 简谐运动的表达式分别为=sin(2)=cos(2)=sin(2+2)4 所以 =2 0=2 则 B 的相位比 A 的相位超前2，也就是说 A 的相位比 B 的相位落后2 故选 B。4、如图所示，一列简谐横波沿x轴负方向传播，实线为t10 时刻的波形图，虚线为t20.25s 时刻的波形图，则该波传播速度的大小可能为（）A18m/sB20m/sC22m/sD24m/s 答案：C 解析：一列简谐横波沿x轴负方向传播，则传播的距离为 =2+1.5m 那么波速为 =2+1.50.25m s（n0，1，2，3）当n0 时，则v16m/s，当n1 时，则v214m/s，当n2 时，则v322m/s，当n3 时，则v430m/s，故 C 正确，ABD 错误。故选 C。5、波在传播过程中，下列说法正确的是（）A介质中的质点随波的传播而迁移 5 B波源的能量随波传递 C振动质点的频率随着波的传播而减小 D波源的能量靠振动质点的迁移来传播 答案：B 解析：A介质中的质点随波的传播不迁移，A 错误；B波源的能量随波传递，B 正确；C振动质点的频率随着波的传播而不变，C 错误；D质点只振动不迁移，D 错误。故选 B。6、如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说法正确的是（）A若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线是月球上的单摆共振曲线 B若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则两次摆长之比为1:2=4:25 C图线若是在地球表面上完成的，则该单摆摆长约为1m D若摆长均为 1m，则图线是在地球表面上完成的 答案：C 解析：6 AD当受迫振动的频率等于单摆的固有频率，将发生共振，振幅最大，若两次受迫振动分别在月球和地球上进行，因为图线I单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据单摆的周期公式 =2 知周期大的重力加速度小，则图线是月球上单摆的共振曲线，故 AD 错误；B若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则重力加速度相等，因为固有频率之比为2:5，则固有周期比之为5:2，根据 =2 知摆长之比为 1:2=25:4 故 B 错误；C图线若是在地球表面上完成的，则固有频率为0.5Hz，则 =1=2s 由 =2 解得 =1m 故 C 正确。故选 C。7、下列说法正确的是（）A“闻其声而不见其人”是一种司空见惯的现象，这体现了声波的衍射 7 B在地球上测量出星球上某些元素发出的光波频率，若其小于地球上这些元素静止时的发光频率，则利用多普勒效应可以推知该星球在靠近地球 C空气中产生的声波是纵波，纵波中的质点振动方向与波的传播方向相同 D单摆的周期与振幅无关，所以无论静止释放摆球时的摆角为多少，周期不变 答案：A 解析：A“闻其声而不见其人”是一种司空见惯的现象，这体现了声波的衍射，A 正确；B波源远离时，接收的频率变小，B 错误；C纵波中的质点振动方向有时与波的传播方向相同，有时则相反，C 错误；D小角度单摆才可近似为简谐运动，此时周期与摆角无关，然而若摆角很大，就不再是单摆周期，D 错误。故选 A。多选题 8、一频率为 600 Hz 的声源以 20 rad/s 的角速度沿一半径为 0.80 m 的圆周做匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，下列判断正确的是（）A观察者接收到声源在A点发出声音的频率大于 600 Hz B观察者接收到声源在B点发出声音的频率等于 600 Hz C观察者接收到声源在C点发出声音的频率等于 600 Hz 8 D观察者接收到声源在D点发出声音的频率小于 600 Hz 答案：AB 解析：根据多普勒效应，当声源和观测者相向运动时，观测者接收到的声音的频率高于声源；当声源和观测者相背运动时，观测者接收到的声音的频率低于声源。把速度方向标出来，A点有接近的趋势，频率变大；C点有远离的趋势，频率变小；B、D点速度方向垂直于OP，频率不变，故 AB 正确，CD 错误。故选 AB。9、如图所示的装置可用于研究弹簧振子的受迫振动，砝码和轻弹簧构成弹簧振子。匀速转动把手时，曲杆给弹簧振子一驱动力，使振子做受迫振动，把手匀速转动的周期就是驱动力的周期，改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动，给砝码一向下的初速度，砝码便做简谐运动，振动图象如图甲所示。当把手以某一速度匀速转动，受迫振动达到稳定时，砝码的振动图象如图乙所示。若用T0表示弹簧振子的固有周期，T表示驱动力的周期，y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅。则（）A由图线可知T04 s B由图线可知T08 s 9 C当T在 4 s 附近时，y显著增大；当T比 4 s 小得多或大得多时，y很小 D当T在 8 s 附近时，y显著增大；当T比 8 s 小得多或大得多时，y很小 答案：AC 解析：AB若保持把手不动，砝码以一定的初速度做简谐振动，这时为自由振动，题中图甲为砝码的自由振动图象，由图读出固有周期为 T04s B 错误，A 正确；CD当把手以某一速度匀速转动时，砝码做受迫振动，此时砝码振动的周期T等于驱动力的周期，题中图乙为砝码做受迫振动的图象，由图读出驱动力周期为 T8s 当驱动力的周期越靠近砝码的固有周期时，砝码的振动越强烈，振幅越大；当驱动力的周期越远离砝码的固有周期时，砝码的振动越弱，振幅越小，D 错误，C 正确。故选 AC。10、一质点在竖直方向做简谐运动，取竖直向上为正方向，其运动的图像如图所示，则下列说法正确的是（）A质点振动的振幅为 8m B=2.5s时质点的回复力方向向上 C=2s时质点的回复力最大 10 D=10s 时质点的速度方向向下 答案：BD 解析：A由图可知，质点振动的振幅为 8cm，故 A 错误；B=2.5s时质点的位移向下，根据 =可知回复力向上，故 B 正确；C=2s时质点质点处于平衡位置，位移为零，回复力为零，故 C 错误；D根据简谐运动的周期性可知，=10s 时质点的速度方向和=6s时速度方向相同，可得=10s 时质点的速度方向向下，故 D 正确。故选 BD。填空题 11、简谐横波某时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点，波沿x轴的正方向传播。质点P此时刻的速度沿y轴_（选填“正方向”或“负方向”）再过半个周期时，质点P的位移为_（选填“正值”或“负值”）。答案：正方向 负值 解析：1波沿x轴正方向传播，波形向右平移，可知P点正沿y轴正方向运动；2再过半个周期时，P点运动到关于x轴对称的位置，位移为负值。11 12、一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距 7.5 m 的a、b两处的质点振动图像如图中甲、乙所示，则该列波的振幅是_cm；该列波最大波长是_m；该列波最大波速是_m/s。答案：10 30 7.5 解析：123由振动图像可知，波的振幅是 10cm；由图像知，波的周期是T=4s，从a到b的时间为 =+14=(4+1)s(=0,1,2,3,.)则波速 =当n=0 时，该波的速度最大，为 v=7.5m/s 最大波长 =30m 13、在某种介质中，一列简谐横波沿x轴传播，在t=0 时刻的波形图如图甲所示，图中质点 B 的振动图像如图乙所示。该简谐横波的波速v=_m/s；t=0.5 s 时，质点 A 沿_方向振动（选填“y轴正”“y轴负”）。12 答案：10 y轴负 解析：12由波动图像可知，在=0时刻，质点在平衡位置，由振动图像可知，从=0开始质点 B 由平衡位置沿轴负方向振动，所以该波沿轴正方向传播。由波动图像可知波长为：=4，由振动图像可知周期为：=0.4，则波速为 =10m/s 且沿轴正方向传播；t=0.5s 时波沿x轴正方向向前通过 5 米位移，做出新的波形图，即可得知质点 A 沿 y 轴负方向振动（或由其他方法也可判断质点 A 沿 y 轴负方向振动）。