提升训练17 机械振动与机械波1.(2022·4浙江普通高校招生选考科目)摆球质量相等的甲、乙两单摆悬挂点高度相同,其振动图象如图所示。选悬挂点所在水平面为重力势能的参考面,由图可知( )A.甲、乙两单摆的摆长之比是B.ta时刻甲、乙两单摆的摆角相等C.tb时刻甲、乙两单摆的势能差最大D.tc时刻甲、乙两单摆的速率相等2.(2022·10浙江普通高校招生选考科目)沿x轴正方向传播的简谐横波,振幅为5cm,质点A、B的平衡位置离O点的距离分别为1.8m和3.0m。t=0时的波形如图所示,t=0.6s时质点A恰好第二次到达波峰。下列说法正确的是( )A.波速为3m/sB.频率为2HzC.质点B在0~0.6s内路程为25cmD.质点B在t=0.6s沿y轴正方向运动3.一列简谐波沿x轴正方向传播,在某一时刻波形图如图所示,已知P点振动周期为0.5s,由此可以判断出( )A.此时P点加速度正在增大B.该波波速为8m/sC.离坐标原点为11m的Q点先沿y轴负方向运动D.从此时刻算起,t=1.125s时Q点第一次达到波峰4.(2022浙江湖州模拟)一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点,相距14.0m,b点在a点的右方,如图所示。当一列简谐横波沿此长绳向右传播时,若a点的位移达到正向最大时,b点的位移恰为零,且向下运动,经过1.0s后,a点的位移为零,且向下运动,而b点的位移达到负向最大,则这列简谐横波的波速可能等于( )A.4.67m/sB.6m/sC.10m/sD.14m/s5.(2022浙江台州联考)在同一地点有两个静止的声源,发出声波1和声波2。在同一空间的空气中沿同一方向传播,如图所示为某时刻这两列波的图象,则下列说法正确的是( )-7-\nA.波1速度比波2速度大B.这两列波的频率相同C.在这两列波传播方向上,不会产生稳定的干涉现象D.相对于同一障碍物,波1比波2发生衍射现象更明显6.如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,P是平衡位置在x=2m的质点,Q是平衡位置在x=4m的质点,此时平衡位置在x=6m的质点刚刚要开始振动。图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图象(计时起点相同)。由此可知( )A.这列波的波长λ=2mB.图乙可能是图甲中质点Q的振动图象C.这列波的传播速度v=3m/sD.这列波的波源起振方向为向下7.(2022浙江选考10月,16)有两列频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面波相遇发生干涉。如图所示,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,a为波谷与波谷相遇点,b、c为波峰与波谷相遇点,d为波峰与波峰相遇点,e、g是a、d连线上的两点,其中e为连线的中点,则( )A.a、d处的质点振动加强,b、c处的质点振动减弱B.从图示时刻经过半个周期,e处的质点通过的路程为4AC.从图示时刻经过半个周期,g处的质点加速向平衡位置运动D.从图示时刻经过四分之一周期,d处的质点振幅恰好为零8.有两个同学利用假期分别去参观位于天津市的“南开大学”和上海市的“复旦大学”,他们各自在那里的物理实验室利用先进的DIS系统较准确地探究了单摆周期T和摆长L的关系。然后他们通过互联网交流实验数据,并由计算机绘制了T2-L图象,如图甲所示。已知天津市比上海市的纬度高。另外,去“复旦”做研究的同学还利用计算机绘制了他实验用的a、b两个摆球的振动图象,如图乙所示。则下列说法正确的是( )-7-\nA.甲图中“南开”的同学所测得的实验结果对应的图象是BB.甲图中图线的斜率表示所在位置的重力加速度C.由乙图可知,a、b两摆球振动周期之比为3∶2D.由乙图可知,a、b两单摆摆长之比为4∶99.(2022年高考物理原创押题预测卷02【新课标Ⅰ卷】)下列说法正确的是( )A.机械波的传播过程也是传递能量的过程B.做简谐振动的物体,经过同一位置时,加速度大小一定相等,方向可能不同C.光的双缝干涉实验中,若仅将入射光从红光改为紫光,则相邻亮条纹间距一定变小D.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度10.(2022年高考物理原创押题预测卷01【新课标Ⅱ卷】)P、Q是一列沿x轴传播的简谐横波中的两质点,水平间距为Δx=40cm,从某时刻开始计时,两质点的振动图象如图所示,则下列说法正确的是( )A.P点的振动方程是y=0.05cos50πtmB.经过时间0.03s,质点P运动到Q位置C.这列波遇到5m的障碍物,也能发生很明显的衍射现象D.简谐横波的传播速度可能是m/s11.如图所示,质量为m的物体A放在质量为M的物体B上(M=2m),B与弹簧相连,它们一起在光滑水平面上做简谐运动。振动过程中A、B之间无相对运动,设弹簧的劲度系数为k,振动的振幅为A0,重力加速度为g。则物体A,B间动摩擦因数μ的大小为( )A.最大为B.最小为C.最大为D.最小为12.如图甲所示,某均匀介质中各质点的平衡位置在同一条直线上,相邻两点间距离为d。质点1开始振动时速度方向竖直向上,振动由此开始向右传播。经过时间t,前13-7-\n个质点第一次形成如图乙所示的波形。关于该波的周期与波长说法正确的为( )A.t,9dB.t,8dC.,9dD.,8d13.在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动,其表达式为y=5sintm,它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻波刚好传播到x=12m处,波形图象如图所示,则( )A.此后再经6s该波传播到x=24m处B.M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向C.波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D.此后M点第一次到达y=-3m处所需的时间是2s14.如图所示,一简谐横波在t=0时的波形是图中实线,在t1=0.2s时的波形是图中虚线,P为介质中x=4m处的质点,则( )A.该波一定沿x轴正方向传播B.该波的传播速度可能为5m/sC.从t=0开始,质点P经过0.2s沿x轴正方向运动1mD.t=0.4s时,质点P的位置y=4cm答案：1.AC 解析由题图可知,又因为T=2π,所以摆长之比为,A正确;由于两摆线长度不同,在ta时刻离开平衡位置位移相等的位置,两个单摆的摆角不相等,B错误;因为甲的摆线短、摆幅大,所以甲上升的最大高度大于乙的,在tb时刻,乙在平衡位置(最低处),而甲在最高处,因此两者的势能差是最大的,C正确。由于甲偏离平衡位置高度差大于乙的,所以甲经过平衡位置时的速率大于乙的,所以D错误。2.BD 解析由题图可知λ=4m,波沿x轴正方向传播,t=0时质点A左边的第二个波峰距质点A的距离x=λ+(1.8m-)=4.8m,可知波速为v==8m/s,A错误;波的频率f=-7-\nHz=2Hz,波的周期T==0.5s,B正确;由于0.6s<T,故0~0.6s内质点B的路程s<×4A=25cm,C错误;t=0.6s时,质点B在平衡位置下方,沿y轴正方向运动,D正确。3.BC 解析简谐横波沿x轴正向传播,此时刻P点向上振动,故加速度正在减小,选项A错误;由题图读出,波长λ=4m,波速为v=m/s=8m/s,故B正确。根据波形的平移法判断可知此刻E点的振动方向沿y轴负方向,则Q点开始振动方向必定沿y轴负方向,故C正确。Q点第一次达到波峰时,波向右传播的距离是x=11m,此时经过的时间是t=s=1.375s,选项D错误。4.AC 解析由于波向右传播,据“a点位移达到正向最大时,b点的位移恰为零,且向下运动”,可画出此时a、b间的最简波形,如图所示。因未明确a、b距离与波长的约束关系,故a、b间的距离存在“周期性”。即n1+λ=lab=14m(n1=0,1,2,…)因所给定时间与周期的关系未知,故运动时间也存在“周期性”。即T=Δt=1.0s(n2=0,1,2,…)因此可能的波速为v=m/s当n2=0,n1=0时,v≈4.67m/s;当n2=0,n1=1时,v=2m/s;(n2=0,v随n1增大将减小)当n2=1,n1=0时,v≈23.3m/s;(n1=0,v随n2的增大而增大)当n2=1,n1=1时,v=10m/s;据以上计算数据,不可能出现B和D选项的结果,故选项A、C正确。5.CD 解析在同一空间的空气中沿同一方向传播,波速由介质决定,波速相同,故A错;波长不同,波速相同,频率不同,所以B错,C对;波1波长大于波2,故相对于同一障碍物,波1比波2发生衍射现象更明显,D对。6.BD 解析由题图甲读出波长λ=4m,由题图乙读出周期T=2s,波速v==2m/s,A、C错误;由题图乙看出,t=0时刻,质点经过平衡位置向上振动,而题图甲中,Q-7-\n点也经过平衡位置向上运动,B正确;波源的起振方向与x=6m的质点在t=0时刻的振动方向相同,简谐波沿x轴正方向传播,则知x=6m的质点在t=0时刻的振动方向向下,则波源的起振方向向下,D正确。7.ABC 解析由题意可知两列波满足发生干涉的条件,a、d两点分别为波谷波谷叠加和波峰波峰叠加,属于振动加强点,而b、c两点为波峰与波谷叠加,属于振动减弱点,选项A正确。在e处,两列波都处于平衡位置,且下一时刻都向下运动,该点属于振动加强点,振幅为2A,故B正确。在g处,该时刻两列波都在平衡位置上方向下运动,则半个周期后,两列波都在平衡位置下方向上运动,g处的质点为加速向平衡位置运动,所以C正确。振动加强点质点振动的振幅为偏离平衡位置最大距离,是一定值,不会发生变化,所以d点的振幅为2A,选项D错误。8.AD 解析根据单摆的周期公式T=2π,即题图甲中图象的斜率为,纬度越高,重力加速度越大,斜率越小,所以“南开”的同学所测得的实验结果对应的图象是B,选项A正确。斜率不是重力加速度而是,选项B错误。由题图乙可知,a、b两摆球振动周期之比为2∶3,选项C错误。由于都在同一地点,重力加速度相等,根据可判断周期平方与摆长成正比,所以摆长之比为4∶9,选项D正确。9.ACD 解析机械波的传播过程也是传递能量的过程,故A正确;做简谐振动的物体,每次经过同一位置时,加速度大小和方向一定相同,故B错误;根据公式Δx=λ,入射光的波长减小,相邻亮条纹间距一定变小,故C正确;根据多普勒效应,遥远天体相对于地球远离,地球接收到的该天体的光谱将红移,反之将紫移,而其接收频率与相对速度有关,故D正确。10.AD 解析从题干振动图象可知,振幅A=0.05m,周期T=0.04s,结合t=0时Q在平衡位置向下振动,对质点P点,y=Acosωt=0.05cos50πt,故A正确;在波的传播过程中,质点不会随波运动,故B错误;根据振动图象,若波由P传到Q那么Δx=(n+)λ,解得波长λ=,传播速度v=,当n=2时,波速v=m/s,故D正确;不管波由P传到Q,还是由Q传到P,障碍物的尺寸都比波长大得多,不会发生明显的衍射现象,故C错误。11.D 解析对整体由弹簧的弹力提供回复力,且在最大位移处回复力最大,加速度最大,为a=。对A由静摩擦力提供回复力,在最大位移处,静摩擦力Ff=ma≤μmg,即μ≥,故选D。12.D 解析根据振动的周期性和波的传播特点可知,质点13此时的振动方向向下,而波源的起振方向向上,所以从质点13算起,需要再经-7-\n时间振动的方向才能向上,即与波源的起振方向相同,图上还有半个波长的波没有画出,设周期为T,则t=T+=2T,即T=;相邻波峰(或波谷)间的距离等于波长,由题意知波长为8d,故D正确。13.AB 解析由题中波的图象可知,该波的波长λ=8m,由波源简谐运动的表达式y=5sintm可知,ω=rad/s,周期T==4s,波速v==2m/s。此后再经6s,该波再向前传播的距离s=vt=2×6m=12m,即再经6s,该波传播到x=12m+12m=24m处,选项A正确。题中波的图象上此时M点向下振动,在此后的第3s末的振动方向沿y轴正方向,选项B正确。由题图为某时刻波刚好传播到x=12m时的波的图象可知,波源开始振动时的方向沿y轴正方向,选项C错误。题图中M点振动方向向下,此后M点第一次到达y=-3m处所需的时间小于半个周期,即小于2s,选项D错误。14.B 解析当波向左传播时,传播的距离x=nλ+λ=(4n+3)m,0.2s=nT+T,波速v=(20n+15)m/s,T=(n=0,1,2,3,…)。当波向右传播时,传播的距离x=nλ+λ=4n+1,0.2s=nT+T,波速v=(20n+5)m/s,T=(n=0,1,2,3,…)。由于波传播方向的不确定性,所以据波形图与时间无法判断该波的传播方向,故A错误;据以上分析可知,当波向右传播时,该波的波速可能为5m/s,故B正确;据波传播特点可知,各质点并不随波迁移,而是在平衡位置附近做简谐运动,故C错误;据波的图象可知,t=0.4s时,质点P的位置y=0,故D错误。-7-
