提升训练17 机械振动与机械波1.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49B.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.如图所示,曲轴上挂一个弹簧振子,转动摇把,曲轴可带动弹簧振子上下振动。开始时不转动摇把,让振子自由振动,测得其频率为2Hz。现匀速转动摇把,转速为240r/min。则( )A.当振子稳定振动时,它的振动周期是0.5sB.当振子稳定振动时,它的振动频率是4HzC.当转速增大时,弹簧振子的振幅增大D.当转速减小时,弹簧振子的振幅增大3.如图,a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为2m、4m和6m。一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,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=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是( )A.在t=6s时刻波恰好传到质点d处B.在t=5s时刻质点c恰好到达最高点C.质点b开始振动后,其振动周期为4sD.在4s<t<6s的时间间隔内质点c向上运动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( )6\nA.4.67m/sB.6m/sC.10m/sD.14m/s5.甲、乙两弹簧振子,振动图象如图所示,则可知( )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∶26.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年10月浙江选考,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( )6\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.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4011m/s11.(2022温州八校联考)如图所示,把能在绝缘光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子放在水平向右的匀强电场中,小球在O点时,弹簧处于原长,A、B为关于O对称的两个位置,现在使小球带上负电,并让小球从B点静止释放,则下列说法不正确的是( )A.小球仍然能在A、B间做简谐运动,O点是其平衡位置B.小球从B运动到A的过程中,动能一定先增大后减小C.小球仍然能做简谐运动,但其平衡位置不在O点D.小球不可能再做简谐运动12.如图甲所示,在水平面内,有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上,已知ab=6m,ac=8m。在t1=0时刻a、b同时开始振动,振动图象均如图乙所示,所形成的机械波在水平面内传播,在t2=4s时c点开始振动,则( )A.该机械波的传播速度大小为2m/sB.c点的振动频率先是与a点相同,两列波相遇后c点的振动频率增大C.该列波的波长是2mD.两列波相遇后,c点振动加强13.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6\nB.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=4cm6\n提升训练17 机械振动与机械波1.AC 解析由题图可知T甲T乙=8×238=23,又因为T=2πlg,所以摆长之比为49,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 解析摇把匀速转动的频率f=n=24060Hz=4Hz,周期T=1f=0.25s,当振子稳定振动时,它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等,A错误,B正确。当转速减小时,其频率将更接近振子的固有频率2Hz,弹簧振子的振幅将增大,C错误,D正确。3.ACD 解析由波的传播知t=6s时波传播的距离s=vt=2×6m=12m,即传到d点,选项A正确;t=0时a由平衡位置开始向下振动,t=3s时第一次到达最高点,则34T=3s,得T=4s;各质点振动周期相同,选项C正确;波传到c点所需时间t=sv=62s=3s,此时c点由平衡位置开始向下振动,1s后到达最低点,所以4s<t<6s内质点c向上运动,选项D正确;5s时c点正在平衡位置,选项B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+34λ=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n2+14T=Δt=1.0s(n2=0,1,2,…)因此可能的波速为v=λT=14(4n2+1)4n1+3m/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 解析从图象中可以看出,两弹簧振子周期之比T甲∶T乙=2∶1,得频率之比f甲∶f乙=1∶2,D选项正确;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,所以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,所以C正确。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=λT=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g6\n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=2πLg,T2L=4π2g,即题图甲中图象的斜率为4π2g,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4π2g,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T2L=4π2g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=ldλ,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+34)λ,解得波长λ=4Δx4n+3,传播速度v=λT=4Δx(4n+3)T,当n=2时,波速v=4011m/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.ABD 解析小球在匀强电场中受到水平向左的电场力,设该电场力大小为F0,小球合力为零的位置应该在O点左侧,设为O1,设O1、O点的间距为x0,弹簧劲度系数为k,则F0=kx0;取水平向右为正方向,当小球从O1点向右运动的位移为x时,回复力F=-F0+k(x0-x)=-kx,所以小球会以O1点为平衡位置做简谐运动,选项A、D错误,C正确;因为不知道A点与平衡位置O1点的位置关系,所以不能确定小球从B运动到A的过程中,动能如何变化,选项B错误。12.ACD 解析因为经过4s,振动由a点传到c点,则波的传播速度v=84m/s=2m/s,选项A正确;c点的振动频率先是与a点相同,两列波相遇后c点的振动频率仍然是不变的,选项B错误;该波的波长为λ=vT=2×1m=2m,选项C正确;因为bc-ac=2m=λ,故两列波相遇后,c点振动加强,选项D正确。13.B 解析当波向左传播时,传播的距离x=nλ+34λ=(4n+3)m,0.2s=nT+34T,波速v=(20n+15)m/s,T=0.84n+3(n=0,1,2,3,…)。当波向右传播时,传播的距离x=nλ+14λ=4n+1,0.2s=nT+14T,波速v=(20n+5)m/s,T=0.84n+1(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。6
