2022届新高考物理二轮检测-专题九　第17讲　振动和波.docx

第17讲振动和波一、选择题1四川省长宁县发生地震，成都提前61秒收到预警，成都高新减灾研究所通过社区喇叭、手机短信、电视等途径向社区居民发布预警信息。已知地震发生时主要发出纵波和横波，纵波振动方向与波的传播方向一致，而横波振动方向与波的传播方向垂直，纵波传播速度约为8 km/s，横波传播速度约为4 km/s，一般来说纵波的振幅比横波小。根据以上信息，下列说法正确的是()A一般来说，纵波造成的危害比横波大B在震源中心地区的人们先感受到上下震动，过一小会儿再感受到水平晃动C根据以上信息可以推断长宁县距离成都市不足200 kmD该新闻说明人类已经掌握在地震发生前提前“预测地震”的技术了解析：地震波分为纵波和横波，纵波传播快，破坏性弱，横波传播慢，破坏性强，故A错误；地震波从深处传到地表，纵波传播速度快，在震源中心地区的人们先感受到上下晃动，过一小会儿再感受到水平晃动，故B正确；svt4 km/s×61 s244 km，故C错误；监测到地震时地震已经发生，不能说明人类已经掌握在地震发生前提前“预测地震”的技术，故D错误。答案：B2(2021·北京朝阳区一模)如图所示，两个摆长均为L的单摆，摆球A、B质量分别为m1、m2，悬点均为O。在O点正下方0.19L处固定一小钉。初始时刻B静止于最低点，其摆线紧贴小钉右侧，A从图示位置由静止释放(足够小)，在最低点与B发生弹性正碰。两摆在整个运动过程中均满足简谐运动条件，悬线始终保持绷紧状态且长度不变，摆球可视为质点，不计碰撞时间及空气阻力，重力加速度为g。下列选项正确的是()A若m1m2，则A、B在摆动过程中最大振幅之比为910B若m1m2，则每经过1.9时间A回到最高点C若m1>m2，则A与B第二次碰撞不在最低点D若m1<m2，则A与B第二次碰撞必在最低点解析：若m1m2，则两球碰撞后交换速度，所以A、B在摆动过程中最大振幅相等，A错误；碰后A的速度减为零，B的速度等于A到最低点时的速度，只有B向上摆，故B的周期为TB21.8，A的周期TA，则A再次回到最高点的时间t1.9，B正确；若m1>m2，则第一次碰后两球均向右摆动，摆长相等，周期相等，A与B第二次碰撞仍在最低点，C错误；若m1<m2，则两球第一次碰后，A球反弹向左运动，B向右运动，两摆的摆长不等，周期不等，A与B第二次碰撞不在最低点，D错误。答案：B3(2021·重庆渝中区二模)如图所示为某时刻的两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图，M为a波与b波的交点，且a波上的M质点正在向上运动，则下列说法不正确的是()A两列波具有相同的波速B此时b波上的质点M正在向下运动C两列波相遇时可能会产生稳定的干涉现象D在a波振源完成6次全振动的时间内b波振源可完成4次全振动解析：两列简谐横波在同一介质中传播，故具有相同的波速，A正确；a波上的M质点正在向上运动，则波向x轴正方向传播，故b波上的质点M正在向下运动，B正确；由题图知，a、b波的波长之比为23，故周期比为23，两列波相遇时不会产生稳定的干涉现象，C错误；由题图知，a、b波的波长之比为23，故周期比为23，在a波振源完成6次全振动的时间内b波振源可完成4次全振动，D正确。答案：C4(多选)(2021·山东临沂二模)如图所示，下列关于机械振动和机械波的说法正确的是()A图甲：粗糙斜面上的金属球在弹簧的作用下运动，该运动是简谐运动B图乙：单摆的摆长为L，摆球的质量为m、位移为x，此时回复力为Fx(摆角较小)C图丙：实线为t10时刻的波形图，虚线为t20.25 s时刻的波形图，该波的周期大于0.25 s，若这列波沿x轴向右传播，则波速为2 m/sD图丁：如图所示为两列振幅均为1 cm的相干水波某时刻的波峰和波谷位置(实线表示波峰，虚线表示波谷)，图示时刻A、B两点的竖直高度差为8 cm解析：粗糙斜面上的金属球在运动过程中，要不断克服摩擦力做功，系统的机械能减小，金属球最终静止，所以该运动不是简谐运动，故A错误；单摆模型中摆球的回复力等于重力沿运动方向上的分力，即有Fmg sin ，因为较小，故有sin ，考虑到回复力的方向与位移x的方向相反，所以有Fx，故B正确；若波向右传播，传播的距离为x0.5 m，波速为v m/s2 m/s，C正确；实线表示波峰，虚线表示波谷，则A、D是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强区，A点是波峰与波峰相遇，则A点相对平衡位置高2 cm，而B点是波谷与波谷相遇，则B点相对平衡位置低2 cm，所以A、B相差4 cm，故D错误。答案：BC5(2021·山东聊城二模)一列简谐横波沿x轴在均匀介质中传播，t0.1 s时的波形图如图甲所示，A、B是介质中的两个质点，质点B的振动图像如图乙所示。分析图像可知()A波沿着x轴负方向传播Bt0.65 s时质点B的加速度为负向最大值C质点B的振动方程可表示为y0.1sin (10t) mDt0.1 s到t0.15 s时间内质点A通过的路程为0.1 m解析：根据图乙可知，t0.1 s时质点B处于平衡位置向下振动，根据“同侧法”可知波沿着x轴正方向传播，A错误；t0.65 s时，即再经过tT(2)T，质点B处于波峰处，其加速度为负向最大值，B正确；质点B的A10 cm，0，角速度10 rad/s，振动方程为yA sin (t) m，则y0.1sin (10t) m，C错误；根据图像可知该波的振幅A10 cm，t0.1 s到t0.15 s时间内，即经过的时间t0.05 sT，质点A振动不是从平衡位置或最大位移处开始，所以通过的路程不是0.1 m，D错误。答案：B6(多选)(2021·山东潍坊二模)一列简谐横波沿x轴方向传播，如图所示，实线为某时刻的波形，虚线为从该时刻起0.1 s后的波形。下列判断正确的是()A.当波沿x轴负方向传播时，这列波的波速为(80n50)m/s(n0，1，2，)B当波沿x轴正方向传播时，这列波的波速为(80n30)m/s(n0，1，2，)C若波沿x轴负方向传播，则波的最大周期为2 sD若这列波的波速为110 m/s，则波的传播方向沿x轴正方向解析：由图可知，波长为8 m，当波沿x轴负方向传播时，这列波的波速为v1m/s(n0，1，2，)，当波沿x轴正方向传播时，这列波的波速为v2(80n30)m/s(n0，1，2，)，A、B正确；当波沿x轴负方向传播时，这列波的最小波速为vminm/s50 m/s，则波的最大周期为Tmax0.16 s，C错误；若波的传播方向沿x轴正方向，当n1 时的速度为v2(80×130)m/s110 m/s，D正确。答案：ABD7(多选)如图甲所示，S1、S2、Q三点位于某一均匀介质的同一平面内，S1、S2为振动情况完全相同的两个波源，其振动图像如图乙所示，波源产生的简谐波在该介质中的传播速度为20m/s。下列说法正确的有()A两机械波的波长为4 mBQ点为振动减弱点C质点Q的位移不可能为0D质点Q振动的振幅为20 cm解析：由题图乙可知两列波的周期均为T0.2 s，所以两列波的波长均为vT4 m，故A正确；Q点到S1和S2的路程差为s6 m2 m4 m，由题意可知两列波的相位差为0，所以Q点为振动加强点，其振幅为AQ2A20 cm，故B错误，D正确；当质点Q运动至平衡位置时，其位移为0，故C错误。答案：AD8(多选)图甲为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x4.0 m处的质点；图乙为质点Q的振动图像，下列说法正确的是()A这列简谐横波向左传播B这列简谐横波的波速为80 m/sC在t0.10 s时刻，质点P的位移为5 cmD从t0.10 s到t0.25 s，质点Q通过的路程为30 cm解析：根据振动图像，质点Q下一时刻的振动方向向下，结合波的图像，可知这列简谐横波向左传播，A正确；波速为v m/s40 m/s，B错误；简谐波的方程为y(10sin x) cm(10sin x) cm，将x1.0 m代入得y(10sin ) cm5 cm，C错误；从t0.10 s到t0.25 s，经历了T，质点Q通过的路程为s×4A30 cm，D正确。答案：AD二、计算题9(2021·河北唐山二模)一列简谐横波沿x轴传播，图中实线和虚线分别代表t0时刻和t0.01 s时刻在0x8 m区域的波形，已知该波的频率f30 Hz，求：(1)波速大小及波的传播方向；(2)图中P质点(坐标xP1 m)从t0时刻开始经过多长时间第一次向下经过平衡位置以及此过程中P的平均速度大小。解析：(1)若波向右传播，传播的距离为：x(8n1)m(n0，1，2，)对应的波速为：v m/s(n0，1，2，)对应的频率：f(n0，1，2，)若波向左传播，传播的距离为：x(8n7)m(n0，1，2，)对应的波速为：v m/s(n0，1，2，)对应的频率为：f(n0，1，2，)由于波的频率小于30 Hz，波只可能是向右传播，波速大小v100 m/s(2)由于8 m，v100 m/s得，T s0.08 s，P点经0.01 s回到平衡位置，再经过过平衡位置向下运动t0.01 s0.05 s，0时刻P质点纵坐标为：yPA2 cm此过程质点P的平均速度大小为：40 cm/s m/s答案：(1)100 m/s，向右传播(2)0.05 cm m/s10(2021·山东威海二模)图甲为一沿x轴传播的简谐横波在t6 s时刻的图像。质点M的振动图像如图乙所示，t0时，质点N已经开始振动，028 s时间内质点N运动的路程L84 cm。求：(1)横波的波速大小v；(2)横波的传播方向以及质点M的振动方程。解析：(1)振幅A6 cm，由周期个数为n3.5，则3.5Tt，解得周期T8 s，由图甲得波长4 m，由v得v0.5 m/s(2)由周期结合图甲、乙知t6 s时质点M的振动方向为沿y轴负方向。根据“波动方向与振动方向间的关系”知，横波的传播方向为沿x轴负方向设质点M的振动方程为yA sin ，当t0时y6 cm得，因此质点M的振动方程为y6sin (t) cm答案：(1)0.5m/s(2)沿x轴负方向，y6sin (t) cm