2022年高考物理二轮复习 考点对接模拟题经典特训 专题十四 机械振动与机械波（含3年模拟题详解）.doc

专题十四机械振动与机械波模拟试题考点一 简谐运动和受迫振动1.(2013北京朝阳区期末)弹簧振子在光滑的水平面上做简谐运动,在振子向着平衡位置运动的过程中()A.振子所受的回复力逐渐增大B.振子离开平衡位置的位移逐渐增大C.振子的速度逐渐增大D.振子的加速度逐渐增大解析:在振子向着平衡位置运动的过程中,所受的回复力逐渐减小,位移逐渐减小,速度逐渐增大,加速度逐渐减小,故选项C正确.答案:C2.(2013上海市崇明县期末)甲乙两单摆静止于平衡位置,摆球质量相同,摆长l甲>l乙.现给摆球相同的水平初速v,让其在竖直平面内做小角度摆动,它们的频率与能量分别为f1、f2和E1、E2,则它们的关系是()A.f1>f2,E1=E2B.f1<f2,E1=E2C.f1<f2,E1>E2D.f1=f2,E1<E2解析:给摆球相同的水平初速v,即给予单摆相同的机械能,E1=E2,根据单摆周期公式,甲单摆周期较大,频率较小,f1<f2,选项B正确.答案:B3.(2013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,那么下列说法正确的是() A.小球仍然能在A、B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.小球不可能再做简谐运动D.小球从B点运动到A点,其动能的增加量一定等于电势能的减小量解析:小球在匀强电场中受到水平向左的静电力,设该静电力大小为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、C错误;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;小球做简谐运动的过程中,其动能和电势能的和不变,静电力做的功等于机械能的增加量,由于A、B两点关于O对称,所以小球从B点运动到A点,弹性势能相等,因此动能的增加量一定等于电势能的减小量,选项D正确.答案:D4.(2012上海二校联考)如图所示为某弹簧振子在05 s内的振动图像,由图可知,下列说法中正确的是()A.振动周期为5 s,振幅为8 cmB.第2 s末振子的速度为零,加速度为负向的最大值C.第3 s末振子的速度为正向的最大值D.从第1 s末到第2 s末振子在做加速运动解析:根据图像,周期T=4 s,振幅A=8 cm,选项A错误;第2 s末振子到达波谷位置,速度为零,加速度最大,但沿x轴正方向,选项B错误;第3 s末振子经过平衡位置,速度达到最大,且向x轴正方向运动,选项C正确;从第1 s末到第2 s末振子经过平衡位置向下运动到达波谷位置,速度逐渐减小,选项D错误.答案:C5.(2011宁波模拟)将一单摆向左拉至水平标志线上,从静止释放,当摆球运动到最低点时,摆线碰到障碍物,摆球继续向右摆动.用频闪照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片,以下说法正确的是() A.摆线碰到障碍物前后的周期之比为32B.摆线碰到障碍物前后的摆长之比为32C.摆球经过最低点时,线速度变小,半径减小,摆线张力变大D.摆球经过最低点时,角速度变大,半径减小,摆线张力不变解析:摆线碰到障碍物前的T/4时间为频闪照相机每两次照相时间间隔的9倍,摆线碰到障碍物后的T'/4时间为频闪照相机每两次照相时间间隔的6倍,所以摆线碰到障碍物前后的周期之比为96=32,选项A正确;由单摆的周期公式T=2,可得l=,所以摆线碰到障碍物前后的摆长之比为周期的平方之比为94,选项B错误;摆球经过最低点时,摆线拉力只改变线速度的方向,不改变线速度的大小,但摆球经过最低点后,半径变小,角速度=变大,摆线张力FT=mg+m变大,故选项C、D均错.答案:A点评： 牢记单摆的周期公式,知道单摆的周期与哪些因素有关.6.(2011泰州模拟)一砝码和一轻弹簧构成弹簧振子,如图(甲)所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动,匀速转动把手时,曲杆给弹簧振子以驱动力,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,振动图线如图(乙)所示.当把手以某一速度匀速转动,受迫振动达到稳定时,砝码的振动图线如图(丙)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,关于下列有关说法不正确的是()A.由图线可知T0=4 sB.由图线可知T=8 sC.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很小解析:若保持把手不动,砝码以一定的初速度做简谐振动,其周期为固有周期T0,由图(乙)知,T0=4 s.当把手以某一速度匀速转动,砝码为受迫振动,此时砝码振动的周期T等于驱动力的周期,由图(丙)知T=8 s.当驱动力的周期越接近砝码的固有周期时,砝码的振动越强烈,振幅越大;当驱动力的周期远离砝码的固有周期时,砝码的振动较弱,选项A、B、C正确,D错误.答案:D考点二 机械波及其传播规律7.(2013皖南八校高三第二次联考)如图所示,一根柔软的弹性绳子右端固定,左端自由,A、B、C、D为绳上等间隔的点,相邻点间间隔为50 cm,现用手拉绳子的端点A使其上下振动,t=0时A点开始向上振动,经0.1 s第一次达到最大位移,C点恰好开始振动.则()A.该绳波的波长为1 mB.该绳波的频率为10 HzC.该绳波的G点的起振方向向上D.t=0.3 s时,质点C的加速度最大解析:由题意知,在A点振动的周期内,所用时间为0.1 s,绳波传播1 m,故该绳波的周期为T=0.4 s,频率为f=2.5 Hz,波长为4 m,选项A、B均错误;该绳波的任意一点的起振方向都与波源的起振方向相同,选项C正确;t=0.3 s时,质点C振动后第一次回到平衡位置,速度最大,加速度为零,选项D错误.答案:C8.(2013开封一模)在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播,某时刻的波形如图所示,其波速为5 m/s,则下列说法正确的是()A.此时P、Q两点运动方向相反B.再经过0.5 s质点N刚好在(-5 m,20 cm)位置C.能与该波发生干涉的横波的频率一定为3 HzD.波的频率与波源的振动频率无关解析:P、Q两点关于波源O对称,此时P、Q两点运动方向相同,选项A错误;该波波长为2 m,波速为5 m/s,则周期为0.4 s,在t=0.5 s=(0.4+0.1)s时,质点N刚好处在波峰处即在(-5 m,20 cm)位置,选项B正确;根据波发生干涉的条件,能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5 Hz,选项C错误;波的频率与波源的振动频率相同,选项D错误.解析:B.9.(2013安徽安师大附中高三摸底考试)如图所示,为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图,波速为2 m/s,则以下说法正确的是()A.经过t=4 s,质点Q通过的路程是0.4 mB.经过t=4 s,质点P将向右移动8 mC.P点振幅比Q点振幅小D.质点P此时刻的振动方向沿y轴正方向解析:根据波形图可知,波长=4 m,振幅A=5 cm,已知v=2 m/s,所以T=/v=2 s,t=4 s=2T,所以质点Q通过的路程是s=8A=40 cm=0.4 m,所以选项A正确;沿波传播方向上各质点并不随波迁移,而是在平衡位置附近做简谐运动,并且各质点振动的振幅相同,选项B、C错误;由波的传播中后一质点要“模仿”前一质点的振动可知,质点P此时刻的振动方向沿y轴负方向,选项D错误.答案:A10.(2013宿迁检测)下列四幅图的有关说法中正确的是()A.由两个简谐运动的图像可知:它们的相位差为/2或者B.当球与横梁之间存在摩擦的情况下,球的振动不是简谐运动C.频率不相同的两列波叠加时,也会使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱D.当简谐波向右传播时,质点A此时的速度沿y轴正方向解析:由两个简谐运动的图像可知,它们的相位差为,选项A错误;当球与横梁之间存在摩擦的情况下,回复力与位移的大小不成正比,球的振动不是简谐运动,选项B正确;只有频率相同的两列波叠加时,才能形成某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,产生干涉,选项C错误;当简谐波向右传播时,质点A此时的速度沿y轴负方向,选项D错误.答案:B11.(2012上海吴淞中学期中)两列水波,S1、S2是相干波源,波峰用实线表示,波谷用虚线表示(如图所示),以下说法正确的是() A.振动加强的点是b、cB.振动加强的点是a、dC.振动加强的点是a、b、c、dD.经过半个周期时,振动加强的点是b、c解析:实线与实线的交点以及虚线与虚线的交点是振动加强点,实线与虚线的交点是振动减弱点,所以振动加强的点是a、d,减弱的点是b、c,而加强点始终加强,减弱点始终减弱,选项B正确.答案:B12.(2013益阳检测)一列横波上有相距4 m的A、B两点,波的传播方向是由A向B,波长大于2 m,如图(甲)、(乙)分别是A、B两质点的振动图像,求这列波可能的波速.解析:由振动图像得质点振动周期T=0.4 s,B点比A点晚振动的时间t=nT+T(n=0,1,2,3,),所以A、B间的距离为s=n+(n=0,1,2,3,),则波长为=,因为>2 m,所以n=0,1,当n=0时,1=m,v1=m/s=m/s,当n=1时,2=m,v2=m/s=m/s.答案: m/s或m/s考点三 波的图像与振动图像的综合应用13.(2013成都二诊)一列简谐机械横波沿x轴负方向传播,波速v=1 m/s.若在x=0.5 m处质点的振动图像如图(甲)所示,则该波在t=0.5 s时刻的波形图线为图(乙)中的() 解析:由(甲)图可知,在t=0.5 s时刻x=0.5 m处的质点在平衡位置且正在向下运动,由质点振动方向与波的传播方向间的关系可判断出选项B正确.答案:B14.(2013合肥高三一模)一列简谐波在t=0.2 s时刻波的图像如图(甲)所示,x=0的质点的振动图像如图(乙)所示,由此可知()A.波沿x轴负方向传播,波速v=10 m/sB.波沿x轴正方向传播,波速v=10 m/sC.t=0.2 s时刻,质点c向y轴负方向运动D.t=0.3 s时刻,质点b的位移y=10 cm解析:由振动图像可知,在t=0.2 s时,x=0的质点从平衡位置向y轴正方向运动.在波的图像中由质点振动方向与波的传播方向的关系,可判断出波向x轴负方向传播,再由波速公式v=10 m/s,可知选项A正确,B错误;由于波沿x轴向左传播,t=0.2 s时c质点向y轴正方向运动,选项C错误;t=0.3 s时,即又经时,b质点向下振动到波谷处,故选项D错误.答案:A15.(2012广西百校联考)如图所示,振源A带动细绳上各点上下做简谐运动,t=0时刻绳上形成的波形如图所示.规定绳上质点向上运动的方向为x轴的正方向,则P点的振动图像是() 解析:在机械波的传播过程中,介质中各质点靠弹力相互作用,后一质点“模仿”前一质点振动,故可根据前一质点的位置确定后一质点的运动方向;故t=0时刻P点前一质点在下方,则P点的起振方向是从平衡位置向下振动,显然,只有选项B正确.答案:B16.(2013济宁高三一模)图(甲)所示为一列沿水平方向传播的简谐横波在t=0时的波形图,图(乙)是这列波中质点P的振动图线,求:(1)该波的传播方向;(2)该波的传播速度.解析:(1)由图(乙)知,t=0时刻质点P在平衡位置且向上运动,根据质点的振动方向与波的传播方向的关系可判断出波的传播方向沿x轴负方向.(2)由图像可知,=2 m,T=2 s,根据公式v=得传播速度v=1 m/s.答案:(1)沿x轴负方向(2)1 m/s考点四 用单摆测定当地的重力加速度17.(2013南京二模)如图(a)所示,细线的上端固定在铁架台上,下端系一个小钢球,做成一个单摆.测量摆长l和摆的周期T,得到一组数据.改变摆长,再得到几组数据.从中可以找出周期与摆长的关系.实验过程有两组同学分别用了图(b)(c)的两种不同方式悬挂小钢球,你认为(选填“b”或“c”)悬挂方式较好.图(d)是某组同学根据实验数据画出的T2l图线,通过图线得到振动周期T与摆长l的关系是. 解析:用单摆测重力加速度的实验中,单摆的摆长应保持不变,(c)图较好;(d)图中T2与摆长l成正比,由此得T2=l,即T=2.答案:cT或单摆周期T与摆长平方根成正比或T=218.(2012浙江台州中学高三月考)某课外兴趣小组拟用如图(甲)所示的装置研究滑块的运动情况.所用实验器材有滑块、钩码、纸带、米尺、秒表、带滑轮的木板以及由小漏斗和细线组成的单摆等.实验时滑块在钩码的作用下拖动纸带做匀加速直线运动,同时单摆沿垂直于纸带运动的方向做小角度摆动.漏斗漏出的有色液体在纸带上留下的痕迹记录了漏斗在不同时刻的位置(如图(乙)所示).(1)在(乙)图中,测得AB间距离10.0 cm,BC间距离15.0 cm,若漏斗完成72次全振动的时间如图(丙)所示,则漏斗的振动周期为s.用这种方法测得此滑块的加速度为m/s2.(结果均保留2位有效数字)(2)用该方法测量滑块加速度的误差主要来源有:  .(写出一种原因即可) 解析:漏斗相当于一个单摆,其完成每个全振动的时间是相同的,纸带上留下的痕迹记录了单摆完成全振动的次数,利用漏斗的振动周期就可以得到纸带运动的时间.(1)图(丙)中记录的时间t=36.0 s,漏斗的振动周期为T=t/72=0.50 s;此滑块的加速度为a=cm/s2=20 cm/s2=0.20 m/s2.(2)随着有色液体的流出,单摆的摆长发生变化,测量振动周期会出现误差,漏斗“计时”则会出现误差,因此测出的滑块加速度也有误差;如果考虑空气的阻力,漏斗的振动周期也会发生变化;如果液体痕迹偏粗,测量的长度会出现误差.答案:(1)0.500.10(2)单摆的摆长发生变化(或液体痕迹偏粗、阻力变化等)8