2022年机械振动和机械波练习 .pdf

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1、机械振动和机械波练习一、选择题1.对单摆在竖直面内的振动,下面说法中正确的是(C ) A.摆球所受向心力处处相同B.摆球的回复力是它所受的合力C.摆球经过平衡位置时所受回复力为零D.摆球经过平衡位置时所受合外力为零2.一弹簧振子作简谐运动，下列说法正确的是（D）A.若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值B.振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大C.振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同D.振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同3.若单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4 倍，摆球经过平衡位置时的速度减小为原来的1/2，则单摆振动的（B）A.频率不

2、变，振幅不变B.频率不变，振幅改变C.频率改变，振幅改变D.频率改变，振幅不变4.一列波由一种介质进入另一种介质中继续传播，则（B）A.传播方向一定改变 B.其频率不变C.如波速增大，频率也会增大 D.如波长变小，频率也会变小5.关于波长，下列说法正确的是（A）A.波长等于一个周期内振动在介质中传播的距离B.波长等于一个周期内振动质点通过的距离C.两个振动情况完全相同的质点间的距离等于一个波长D.同一时刻两个波峰间的距离等于一个波长6. 振源 A 带动细绳振动，某时刻形成的横波如图甲所示，则在波传播到细绳上一点P 时开始计时，下列图乙的四个图形中能表示P 点振动图象的是（A）7. 一列横波在x

3、 轴上传播， ts与 t+o.4 s在 x 轴上 -3 m3m 的区间内的波形如图中同一条图线所示，由图可知该波最大速度为10m/ s质点振动周期的最大值为0.4 s在 t+o.2 s时， x=3m 的质点位移为零若波沿x轴正方向传播，各质点刚开始振动时的方向向上上述说法中正确的是（B ）A . B. C. D. 8. 如图为一列在均匀介质中传播的简谐横波在t=4s 时刻的波形图，若已知振源在坐标原点 O 处，波速为2m/ s，则（D ）A .振源 O 开始振动时的方向沿y 轴正方向B. P 点振幅比Q 点振幅小C. 再经过 t=4s，质点 P 将向右移动8mx/m y/cm 5O 2 3 1

4、 4 -55768PQ A P 图甲xtA B xtC xtD xt图乙x/m y/m -1 O 2 3 1 -2-3精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 5 页D.再经过 t=4s，质点 Q 通过的路程是0.4m9. 振源 O 起振方向沿 +y 方向，从振源O 起振时开始计时，经t=0.9 s，x 轴上 0 至 12m范围第一次出现图示简谐波，则（BC）A .此列波的波速约为13.3 m/ s B. t=0.9 s时， x轴上 6m 处的质点振动方向向下C. 波的周期一定是0.4 sD.波的周期snT146. 3(n 可取

5、0，1，2，3 ) 10. 如图所示，一简谐横波在x 轴上传播，轴上a、b 两点相距12m. t=0 时 a 点为波峰， b点为波谷； t=0.5 s时 a 点为波谷， b 点为波峰，则下列判断只正确的是（B）A. 波一定沿x 轴正方向传播B. 波长可能是8mC. 周期可能是0.5 sD. 波速一定是24m/ s 解读 :由波的周期性可知:)21(12nm（n=0，1， 2，3，）Tks)21(5. 0（n=0，1，2， 3）波的传播方向不确定. 由式得 : mn1224，当 n=1 时， =8m.由式得skT121，T0.5 s 由公式Tv知波速不确定 . 故正确选项为B. 11. 一简谐横

6、波在图中x 轴上传播，实线和虚线分别是t1时刻和 t2时刻的波形图，已知t2- t1=1.0 s. 由图判断下列哪一个波速是不可能的（ D）A.1 m/s B.3 m/s C.5 m/s D. 10m/s解读 : 据图可知波长 =4m，因为不知道波的传播方向，因此有两种可能，所以波的周期: snT1441或snT3442（ n=0，1，2，3，）则波速smnTv/) 14(11，（ n=0，1，2，3，），可能值为1，5， 9，smnTv/)34(22，（ n=0，1，2，3，），可能值为3，7， 11，则波速不可能为10m/s，故正确选项为D.12. 一平台沿竖直方向做简谐运动, 一物体置于

7、振动平台上随平台一起运动. 当振动平台处于什么位置时, 物体对台面的正压力最大( C) A. 当振动平台运动到最高点时B. 当振动平台向下运动过振动中心点时x/m y/cm 8 O 10 6 2 4 12 a 0 b x x/my/cmO 12345-1-2m 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 5 页C. 当振动平台运动到最低点时D. 当振动平台向上运动过振动中心点时13. 下列关于波的衍射的说法正确的是（BD）A. 衍射是一切机械波的特有的现象B. 对同一列波，缝、孔的宽度越小，障碍物越小衍射现象越明显C. 只有横波才能

8、发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D. 声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大14. 在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5 Hz ，水波在水波槽中的传播速度为0.05 m/s ，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d 应为（ D）A.10 cm B.5 m C.d 1 cmD.d 1 cm 15. 关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是（BD ）A. 任意两列波都能产生稳定干涉现象B. 发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C. 在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D. 在振动加强的区域，有时质点的位移等于零16.如图所示， S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同

9、 .实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷.关于图中所标的a、b、c、d 四点，下列说法中正确的有（BC）A.该时刻 a 质点振动最弱，b、c 质点振动最强，d 质点振动既不是最强也不是最弱B.该时刻 a 质点振动最弱，b、c、d 质点振动都最强C.a质点的振动始终是最弱的， b、c、d 质点的振动始终是最强的D.再过 T/4 后的时刻a、b、c 三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱解：该时刻a 质点振动最弱，b、c 质点振动最强，这不难理解。但是d 既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加，如何判定其振动强弱？这就要用到充要条件：“到两波源的路程之差是波长的整数倍”

10、时振动最强，从图中可以看出，d 是 S1、 S2连线的中垂线上的一点，到S1、S2的距离相等，所以必然为振动最强点. 描述振动强弱的物理量是振幅，而振幅不是位移.每个质点在振动过程中的位移是不断改变的，但振幅是保持不变的，所以振动最强的点无论处于波峰还是波谷，振动始终是最强的 .本题答案应选B、C 二、填空题17. 固定圆弧轨道弧AB所含度数小于5，末端切线水平. 两个相同的小球a、b 分别从轨道的顶端和正中由静止开始下滑，比较它们到达轨道底端所用的时间和动能：ta tb，Ea 2Eb.18. 如图所示是演示沙摆振动图象的实验装置，沙摆的运动可看作简谐运动若用手向外拉 木 板 的 速 度 是0

11、.20m/s ， 木 板 的 长 度 是0.60m， 那 么 这 次实 验 所用 的 沙 摆的 摆 长为0.56 m （答案保留2位有效数字，计算时可取2=g）19. 如图所示，有四列简谐波同时沿x 轴正方向传播，波速分别是v、2v、3v 和 4v，a、b 是 x 轴上所给定的两点，且ab=l.在 t 时刻 a、b 两点间的4 列波的波形分别如图所A B OAxvabBx2vabCx3vabDx4vabc S1 S2 a b d 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 5 页示，则由该时刻起a 点出现波峰的先后顺序依次是图BDC

12、A ；频率由高到低的先后顺序依次是 DBCA .20. 下图是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图， C 情况中水波的频率最大， A 情况中水波的频率最小. 三、计算题21. 如图所示，质量为m 的木块放在弹簧上，与弹簧一起在竖直方向上做简谐运动。当振幅为A 时，物体对弹簧的最大压力是物体重力的1.5倍，则物体对弹簧的最小弹力是多大？要使物体在振动中不离开弹簧，振幅不能超过多大？解: 当木块运动到最低点时，对弹簧弹力最大，此时由牛顿第二定律得：Fmax-mg=ma，因为 Fmax=1.5 mg，所以 a=0.5 g. 当木块运动到最高点时，对弹簧弹力最小，此时由牛顿第二定律得：mg

13、- Fmin=ma，由运动的对称性知，最高点与最低点的加速度大小相等，即a=0.5 g，代入求得Fmin=mg/2. 在最高点或最低点: kA=ma=mg21，所以弹簧的劲度系数k=Amg2. 物体在平衡位置下方处于超重状态，不可能离开弹簧，只有在平衡位置上方可能离开弹簧 . 要使物体在振动过程中恰好不离开弹簧，物体在最高点的加速度a=g 此时弹簧的弹力为零 . 若振幅再大，物体便会脱离弹簧. 物体在最高点刚好不离开弹簧时，回复力为重力，所以 : mg=KA/，则振幅A/=kmg=2A. 22. 一列横波的波形如图所示，实线表示t1=0 时刻的波形图，虚线表示t2=0.005s 时刻的波形图，

14、求：(1) 若 2T t2-t1T，波速可能为多大？（T 为周期）(2) 若 T t2-t1，并且波速为3600m/s，则波向哪个方向传播？解:(1) 由图象可知：若波向右传播，则在t=0.005s 内波传播的距离为x=10m，则波速smsmtxv/2000/005.0101若 波 向 左 传 播 ， 则 在 t=0.005s内 波 传 播 的 距 离 为 x=14m ， 则 波 速smsmtxv/2800/005.0142(2) 由图象可知 : 波长 =8m 在 t=0.005s 内波传播的距离为x=vt=36000.005 m=18m则412818x，所以波向右传播. 5 5 O 2 4

15、6 8 10 12 x/my/cmm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 5 页例 10. 如图所示，声源S 和观察者A 都沿 x 轴正方向运动，相对于地面的速度分别为vS和 vA，空气中声音传播的速率为vP，设 vSvP，vAvP，空气相对于地面没有流动. (1) 若声源相继发出两个声音信号，时间间隔为t. 请根据发出的这两个声信号从声源传播到观察者的过程，确定观察者接收到这两个声音信号的时间间隔t；(2) 利用 (1) 的结果，推导此情形下观察者接收到的声波频率和声源放出的声波频率间的关系式 . 解:(1) 设声源发出第

16、一个声音信号时声源与观察者间的距离为 L，第一个声音信号放出后经过t1的时间被观察者接收到，则: vPt1 vAt1 = L设第二个声音信号发出后经过t2的时间被观察者接收到，则: vPt2 vAt2 = L - (vS - vA)t则观察者接收到这两个声音信号的时间间隔t=( t +t2 )- t1由式得:tvvvvtAPSP(2) 设声源放出的声波的周期和频率分别为T 和 f，观察者接收到的声音的周期和频率分别为 T和 f，则 :SPAPvvvvttTT. 所以，fvvvvfTTfAPSP. S vSA x vA精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 5 页