1、高考物理二轮复习专题练习卷机械振动机械波附解析2020年高考物理二轮复习专题练习卷-机械振动、机械波一 选择题1.一简谐横波沿x轴正方向传播，在t时刻，该波的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。图(b)表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是_。A质点Q的振动图象与图(b)相同B在t0时刻，质点P的速率比质点Q的大C在t0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大D平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示E在t0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大解析t时刻，题图(b)表示介质中的某质点从平衡位置向下振动，而题图(a)中质点Q在t时刻从平衡位置向上振动，平衡位置在坐标
2、原点的质点从平衡位置向下振动，所以质点Q的振动图象与题图(b)不同，平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如题图(b)所示，选项A错误，D正确；在t0时刻，质点P处在波谷位置，速率为零，与其平衡位置的距离最大，加速度最大，而质点Q运动到平衡位置，速率最大，加速度为零，即在t0时刻，质点P的速率比质点Q的小，质点P的加速度比质点Q的大，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大，选项B错误，CE正确。答案CDE2.一列机械波上的A、B两质点在00.8 s内的振动图象分别如图(甲)、(乙)所示，A、B相距0.7 m，则_。A该机械波的周期一定为0.8 sB该机械波的波速可能为0.2 m/sC该机械波的波速可
3、能为1 m/sD该机械波只能从A向B传播E该机械波的波长最长为5.6 m解析由题图(甲)、(乙)可知，各质点振动周期和机械波周期相同，都是0.8 s，A正确；由题可知有两种情况，若如图1所示，则有0.7 m，解得 m，v m/s(n0,1,2，)；若如图2所示，则有0.7 m，解得 m，v m/s(n0,1,2，)，将0.2 m/s和1 m/s分别代入以上两速度表达式，n能取大于等于0的整数时符合题意，反之不符合题意，B错误，C正确；若如图1所示，波由B向A传播，若如图2所示，从A向B传播，故D错误；由以上分析可知当n0时，得出两种情况下的最长波长分别为5.6 m和0.8 m，故E正确。答案A
4、CE3.某时刻O处质点沿y轴开始做简谐振动，形成沿x轴正方向传播的简谐横波，经过0.8 s形成的波的图象如图所示。P点是x轴上距O点96 cm处的质点。下列判断正确的是_。AO处质点开始振动的方向沿y轴向上BO处质点振动的周期是0.8 sC从O处质点振动开始计时，经过3.2 s，P处质点开始振动D该波的波速是30 m/sE从P处质点振动开始计时，再经0.6 s，P处质点第一次到达波峰解析根据波的图象可知O处质点开始振动的方向沿y轴负方向，选项A错误；该波的波长为24 cm，经过0.8 s波恰好传播了一个周期，则O处质点振动的周期T0.8 s，选项B正确；该波的波速v0.3 m/s，选项D错误；
5、从O处质点振动开始计时，经过3.2 s，波传播的距离为xvt0.33.2 m0.96 m，P处质点开始振动，选项C正确；从P处质点振动开始计时，再经0.6 s，P处质点第一次到达波峰，选项E正确。答案(1)BCE4.一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t0和t0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T0.20 s。下列说法正确的是_。A波速为0.40 m/sB波长为0.08 mCx0.08 m的质点在t0.70 s时位于波谷Dx0.08 m的质点在t0.12 s时位于波谷E若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 m解析本题考查机械振动和机
6、械波的综合应用。由图象可知，该波的波长16 cm0.16 m，选项B错误；tnTT(n0,1,2，)，可得T0.20 s，即0.20 s，解得n0，T0.40 s，波速v m/s0.40 m/s，选项A正确；t10.70 sTT，即从t0时刻开始到t0.70 s时刻，x0.08 m的质点振动了TT，则可知t0.70 s时，该质点位于波谷，选项C正确；t20.12 sTT，则x0.08 m的质点在t0.12 s时位于平衡位置和波峰之间的某一位置，选项D错误；机械波传入另一介质中，其周期不变，则波长vT0.32 m，选项E正确。5.波源在坐标原点上下振动，形成沿x轴正、负方向传播的两列简谐横波，t
7、10时刻的波形如图中实线所示，t20.5 s时刻的波形如图中虚线所示，P、Q是此时位于平衡位置的两个质点。下列说法正确的是_。At10时刻波源的振动方向向下Bt20.5 s时刻P、Q质点的振动方向相反C波从波源分别向x轴正、负方向的传播速度之比为43Dt35.5 s时x10 m处的质点处于波峰位置E从t2时刻起到x10 m处的质点第一次到波峰，质点P走过的路程为40 cm解析根据题述和波形图可知，t10时刻，波源的振动方向向下，选项A正确；t20.5 s时刻，P、Q质点的振动方向都向下，选项B错误；由波形图可知，沿x轴正方向传播的简谐横波，波长为4 m，沿x轴负方向传播的简谐横波，波长为3 m
8、，周期相等，由vT可知，波从波源分别沿x轴正、负方向传播的速度之比为43，选项C正确；由t0.5 s，可得周期T2 s，则沿x轴正方向传播的波的波速为2 m/s，波从0时刻传播到x10 m处需要3 s，t35.5 s时刻，x10 m处的质点已经振动了T，即x10 m处的质点处在波谷位置，选项D错误；t20.5 s时刻，波峰在x2 m处，再经过2个周期波峰传播到x10 m处的质点，即x10 m处质点第一次到达波峰，则质点P走过的路程为8个振幅，即为85 cm40 cm，选项E正确。6.关于机械振动与机械波的说法中正确的是_。A机械波的频率等于振源的振动频率B机械波的传播速度与振源的振动速度相等C
9、质点振动的方向总是垂直于波传播的方向D在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离E机械波在介质中传播的速度由介质本身决定解析机械波的频率是振源的振动频率，A正确；机械波的传播速度与振源的振动速度无关，B错误；波分横波与纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，C错误；由v可知，沿波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，D正确；机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，E正确。7.图甲为一列简谐横波在t0时刻的波形图，图乙为介质中x2 m处的质点P的振动图象。下列说法正确的是_。A波沿x轴负方向传播B波速为20 m/sCt0.15 s时刻，质点P的位置坐标为(
10、5 m,0)Dt0.15 s时刻，质点Q的运动方向沿y轴负方向Et0.15 s时刻，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离解析由乙图读出，t0时刻质点P的速度向下，则由波形平移法可知，这列波沿x轴正方向传播，故A错误；由甲图知，这列波的波长4 m，由乙图读出，该波的周期T0.2 s，则波速为v m/s20 m/s，故B正确；图示时刻P点沿y轴负方向运动，t0.15 sT，质点P恰好到达正方向最大位移处，则其坐标位置为(2 m,20 cm)，故C错误；这列波沿x轴正方向传播，在t0时刻Q向上运动；经过T后Q点正从平衡位置向负方向最大位移处运动，所以运动的方向向下，故D正确；由C与D项的
11、分析可知，在t0.15 s时刻质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离，故E正确。8.一列简谐横波沿x轴方向传播，在0.25 s时刻的波形图如图甲所示，图乙为x1.5 m处的质点b的振动图象，下列说法正确的是_。A该波的波速为2 m/sB该波向左传播C质点c(x2 m)与质点e(x4 m)的运动方向总相反D质点d(x3 m)在t0.75 s时处于平衡位置，并正往正方向运动E质点a(x1 m)在t1.25 s时向右运动了4 m解析根据题图可知，周期T2 s，波长4 m，波速v2 m/s，A正确；根据题图乙可知， t0.25 s时刻，b点正向上运动，再结合题图甲可知，该波向右传播，B错误；
12、质点c与质点e相距半个波长，它们的运动方向总相反，C正确；t0.25 s时，质点d从波谷位置向上运动，再经过0.5 s，即在t0.75 s时，质点d处于平衡位置，并正在向正方向运动，D正确；各质点只在平衡位置上下做简谐运动，并不随波迁移，E错误。9.如图所示为甲、乙两个单摆在同一地点的振动图象，以向右的方向为摆球偏离平衡位置的位移的正方向，则下列说法正确的是_。A乙单摆的周期是甲单摆的两倍B乙单摆的摆长是甲单摆摆长的两倍Ct1.5 s时，甲、乙两摆球的运动方向相反Dt4 s时，两摆球的动能一定相等E若用一个频率为0.25 Hz的周期性驱动力驱动甲单摆，则甲单摆的振幅最大解析由题图可知，甲单摆的
13、周期为T甲4 s，乙单摆的周期T乙8 s，所以乙单摆的周期是甲单摆周期的两倍，A正确；又根据单摆的周期公式T2，可得，解得，B错误；当t1.5 s时，由题意可知，此时甲、乙两单摆的摆球均在平衡位置的右方，但乙正在远离平衡位置，甲正向平衡位置运动，所以此时甲、乙两摆球的运动方向相反，C正确；由题图可知，t4 s时甲、乙两摆的摆球均在平衡位置，Ekmv2，由图可知，甲摆在平衡位置的速度大于乙摆在平衡位置的速度，由于两摆球之间的质量关系未知，故无法比较两摆球的动能，D错误；由于甲单摆的周期T甲4 s，故振动的频率为f甲0.25 Hz，而驱动力的频率为f驱0.25 Hzf甲，所以甲单摆将发生共振，其振
14、幅最大，E正确。10.甲、乙两位同学利用假期分别在两个地方做“用单摆测重力加速度的实验”，回来后共同绘制了T2L图象，如图甲中A、B所示，此外甲同学还顺便利用其实验的单摆探究了受迫振动，并绘制了单摆的共振曲线，如图乙所示。那么下列说法中正确的是_。A单摆的固有周期由摆长和所处环境的重力加速度共同决定B由图甲分析可知A图象所对应的实验地点重力加速度较大C若将单摆放入绕地稳定飞行的宇宙飞船中，则无法利用单摆测出飞船轨道处的引力加速度D由图乙可知，甲同学探究受迫振动的单摆摆长为8 cmE如果甲同学增大摆长，他得到的共振曲线的峰值将向左移动解析根据单摆的固有周期公式为T2，L为摆长，g为当地重力加速度
15、，可知A正确；根据T2得：T2L，所以T2L图象的斜率k，图甲中A图象的斜率大于B图象的斜率，故A图象对应的实验地点重力加速度较小，B错误；若将单摆放入绕地稳定飞行的宇宙飞船中，单摆小球处于完全失重状态，不能在竖直平面内来回摆动，故C正确；由图乙可知，当驱动力的频率为0.5 Hz时，单摆发生共振，故系统的固有频率为0.5 Hz，固有周期T2 s，根据T2，解得摆长L1 m，故D错误；根据T2，若在同一地点增长摆长，则单摆固有周期变大，固有频率变小，则发生共振时的驱动力频率变小，共振峰向左移动，故E正确。二 非选择题11.有两列简谐横波a、b在同一介质中沿x轴正方向传播，速度均为v2.5 m/s
16、。在t0时。两列波的波峰正好在x2.5 m处重合，如图所示。(1)求t0时，两列波的波峰重合处的所有位置；(2)至少经多长时间x0处的质点位移达到最大值。解析(1)从图中可以看出两列波的波长分别为a2.5 m，b4.0 m。两列波波长的最小公倍数为s20 m。t0时，两列波的波峰重合处的所有位置为x(2.520n)(n1,2,3，)(2)x0左侧，离两列波的波峰重合处最近点的距离为x17.5 m，x0处的质点位移达到最大值至少需用时tx/v7 s。答案(1)(2.520n)(n1,2,3，)(2)7 s12.一列简谐横波在t s时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。图(b)是质点
17、Q的振动图象。求波速及波的传播方向；质点Q的平衡位置的x坐标。解析由图(a)可以看出，该波的波长为36 cm由图(b)可以看出，周期为T2 s波速为v18 cm/s由图(b)知，当t s时，Q点向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播。设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ。由图(a)知，x0处yAsin(30)，因此xP3 cm由图(b)知，在t0时，Q点处于平衡位置，经t s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及式有xQxPvt6 cm由式得，质点Q的平衡位置的x坐标为xQ9 cm。答案(1)大于(2)见解析13.在一列简谐横波传播的路径上有A、B两个质点，它们振动的图象
18、分别如图甲、乙所示。已知这两质点平衡位置间的距离为1 m。若B质点比A质点振动滞后1.1 s，则这列波的波速为多大？若两质点平衡位置间的距离小于一个波长，求这列波的波长和波速大小。解析 若B质点比A质点振动滞后1.1 s则波从A传播到B所用的时间为t1.1 s则波传播的速度v m/s当这列波由质点A向质点B方向传播时，由于两质点平衡位置间的距离小于一个波长，因此有1 m得波长4 m由题图可知，该列波的周期T0.4 s因此波速v10 m/s当这列波由质点B向质点A方向传播时1 m得波长 m因此波速v m/s。答案 m/s波由质点A向质点B方向传播4 m10 m/s波由质点B向质点A方向传播 m
19、m/s14.如图甲所示，介质中振源位于O点位置，它的振动图象如图乙所示，P点距离O点8 m，Q点距离O点5 m，振源振动所形成的机械波在传播过程中两相邻波谷之间的距离为0.8 m。求：(1)振源的振动方程；(2)从振源振动开始计时，P点第一次到达波谷时所需要的时间t；(3)P点第一次经过平衡位置向下运动时Q点的位置以及Q点运动的路程。解析(1)由题意得0.8 m由图(乙)可知A0.4 m，T0.4 s则 rad/s5 rad/s根据图(乙)可得振源的振动方程为y0.4sin 5t(m)。(2)波速为v2 m/s因此波传到P点用时t14 s，又由于波源起振方向向上，因此该质点到达波谷还需t2T0.3 s所以P点第一次到达波谷所需的时间为tt1t24.3 s。(3)波传到Q点用时t32.5 s，P点第一次经过平衡位置向下运动用时t3t14.2 s，因此Q点共振动t4(4.22.5) s1.7 s，合计振动4个周期所以此时Q点在波峰振动的总路程为s40.4 m6.8 m。答案(1)y0.4sin 5t(m)(2)4.3 s (3)波峰6.8 m
