高中物理高一下阶段复习专题11机械振动与机械波含解析答案

这是一份高中物理高一下阶段复习专题11机械振动与机械波含解析答案，共28页。试卷主要包含了单选题，多选题，实验题，解答题，填空题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．下列关于简谐运动的说法正确的是（ ）
A．简谐运动属于一种匀变速运动
B．做简谐运动的物体在平衡位置的速度为0
C．做简谐运动的物体经过同一位置时的速度必然相同
D．做简谐运动的物体的位移方向与回复力方向必然相反
2．一弹性细绳右端固定，左端P点从静止开始上下振动，当波沿细绳传到Q点时的波形如图所示。则P点起振方向和此时P点的振动方向分别为（ ）
A．向上、向上B．向上、向下
C．向下、向上D．向下、向下
3．如图所示，，是同频率同步调的两个波源，振幅均为A，周期为T，实线代表波峰，虚线代表波谷。关于图中所标的a、b、c、d四个质点，下列说法正确的是（ ）

A．a的振幅为2AB．b为振动加强点，c为振动减弱点
C．图示时刻b在波峰，经0.5T，b到达波谷D．经1.5T质点a运动到质点b处
4．交大附中的物理实验室有不少光电门。光电门配合挡光片可以用来测量瞬时速度。以下哪个实验中，用到光电门、测量了时间但没有计算瞬时速度（ ）
A．用单摆测量重力加速度
B．探究向心力的影响因素
C．验证机械能守恒定律
D．验证动量守恒定律
E．探究平抛运动的特点
F．观察水波的衍射
5．如图所示，水平弹簧振子沿x轴在M、N间做简谐运动，坐标原点О为振子的平衡位置，其振动方程为cm。下列说法正确的是（ ）

A．MN间距离为5cmB．振子的运动周期是0.2s
C．t=0.05s时，振子具有向正方向的速度D．t=0.05s时，振子具有最大加速度
6．如图甲竖直弹簧固定在水平地面上，一质量为m可视为质点的铁球从距弹簧上端h的O点静止释放，以O点（即坐标原点）开始计时，铁球所受的弹力F的大小随铁球下落的位置坐标x的变化关系如图乙所示，不计空气阻力，重力加速度取g。下列结论正确的是（ ）

A．弹簧弹性势能最大值为mg(h＋2x0)
B．铁球运动过程中最大动能
C．当x = h时小球重力势能与弹簧弹性势能之和最小
D．铁球压缩弹簧过程中重力做功功率逐渐增大
7．如图甲所示，在一条绷紧的绳子上挂a、b、c摆，a、c摆的摆长相同，b摆的摆长最长。当a摆振动时，通过绷紧的绳子给b、c摆施加驱动力，使b、c摆也振动起来。图乙是c摆振动稳定以后的图像，其周期为，重力加速度为g，忽略空气阻力。下列说法正确的是（ ）

A．b摆的摆长大于
B．达到稳定时，b摆的振幅最大
C．三个单摆的固有周期关系为
D．摆动过程中摆球所受重力与摆线对摆球拉力的合力充当回复力
8．两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为v=0.4m/s，两个波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处，波源的振幅均为2cm。如图所示为t=0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动，质点M的平衡位置位于x=0.5m处。下列判断正确的是（ ）
A．质点M刚开始振动时的方向沿y轴的正方向
B．t＝1.75s时，质点P、Q的位移均为2cm
C．t＝0~2s时间内，质点M经过的路程为32cm
D．t＝2.5s时，两波源间振动加强的点有7个
9．奇妙莫测的大自然中，有许多美妙的声音，以下关于大自然中的声现象，说法正确的是（ ）
A．“余音绕梁，三日不绝”体现了声波的衍射现象
B．“空山不见人，但闻人语响”体现了声波的干涉现象
C．“隔墙有耳”体现了声波的衍射现象
D．“姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船”体现了声波的干涉现象
10．船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中传播时的（ ）
A．波速和波长均不同B．频率和波速均不同
C．波长和周期均不同D．周期和频率均不同
11．夏天到了，要开电风扇。电风扇匀速转动时，扇叶上某点做（ ）
A．匀速运动B．匀变速运动C．变加速运动D．简谐运动
12．一只单摆，在第一个星球表面上的振动周期为，在第二个星球表面上的振动周期为。若这两个星球的质量之比，半径之比，则等于（ ）
A．B．C．D．
13．鱼漂是钓鱼竿的重要组成部分，如图甲所示为在水中处于平衡状态时鱼漂的简化图，鱼咬钩时会使鱼漂在竖直方向上做简谐运动。若观察到鱼漂的振动图像如图乙所示，以竖直向上为正方向。下列说法正确的是（ ）

A．鱼漂的振幅为10cmB．在时，鱼漂的加速度沿y轴正方向
C．在时，鱼漂的速度沿y轴负方向D．在0.5s~0.6s时间内，鱼漂所受回复力逐渐增大
14．如图，固定着的钢条上端有一小球，在竖直平面内左右振动的周期为0.4s，图中是小球振动到的最左侧位置。在周期为0.1s的频闪光源照射下观察到的图像可能是（ ）

A． B． C． D．
15．一列简谐横波沿x轴传播，P、Q是平衡位置分别位于和的两个质点，图甲为s时刻的波形，图乙为质点Q的振动图像。则下列判断正确的是（ ）

A．波沿x轴负向传播
B．波的传播速度大小为3.125m/s
C．质点P的振动方程为
D．质点P的振动与质点Q的振动总是相同
二、多选题
16．如图所示，质量分别为2kg和2.5kg的物块A、B，与劲度系数为1000N/m的轻弹簧拴接后竖直放在水平地面上，对物块A施加一个40N的竖直向下的压力F，物块A、B均处于静止状态。已知弹簧的弹性势能大小为，其中k为弹簧的劲度系数，x为弹簧的形变量，取g=10m/s2，突然撤去压力F，则（ ）

A．物块A的最大动能为0.8JB．物块A的最大动能为1.6J
C．物块B不可能离开水平地面D．只要k足够小，物块B就可能离开水平地面
17．关于下列四幅图的说法中，正确的是（ ）

A．甲图中，手摩擦盆耳嗡嗡作响，水花飞溅，这属于多普勒效应
B．图乙表示声源远离观察者时，观察者接收到的声音频率减小
C．图丙中，频率越大的水波绕到挡板后面继续传播的现象越明显
D．图丁中、干涉区域内振动加强的点振动更剧烈
18．图甲为某一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图，P质点对应的平衡位置的坐标为，Q质点对应的平衡位置的坐标为，M质点对应的平衡位置的坐标为。图乙为M质点的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．该简谐波的传播速度为，传播方向沿x轴正方向
B．时P质点的振动速度大于Q质点的振动速度
C．从到，P质点经过的路程为
D．Q质点的振动方程为
19．两个完全相同的音响S1和S2，分别位于B、C两个角落，如图所示，若矩形操场的长AD为40m，宽AB为30m，已知音响发出声波的频率为85Hz，声波在空气中的波速为340m/s，则小明从A点走到D点的过程中，一共能听到多少次声音的极大值和极小值（不含A点与D点），以及听到声音由弱变强的次数有（ ）

A．极大值9次，极小值10次
B．极大值4次，极小值5次
C．共9次声音由弱变强
D．共10次声音由弱变强
20．A、B两物体均在水平面上做简谐运动。如图，实线为物体A的振动图线，虚线为物体B的振动图线。则（ ）

A．物体A、B的振动均为无阻尼振动且具有相同的振动周期
B．每经历一个周期，物体A的路程比物体B的路程多10cm
C．0.4s时，物体A比物体B具有更大的动能
D．物体B的振动方程为
三、实验题
21．如图所示，某同学使用发波水槽观察到一列水波通过障碍物上的狭缝后在水面继续传播。

（1）（多选）图中可观察到波的
A．干涉 B．衍射 C． 折射 D．反射
（2）水面各点的振动均为
A．自由振动，频率由水体自身性质决定 B．自由振动，频率由驱动力决定
C． 受迫振动，频率由水体自身性质决定 D．受迫振动，频率由驱动力决定
（3）若使波源保持振动情况不变并同时向狭缝靠近，相比于波源静止，狭缝右侧水波的 增大， 减小。
四、解答题
22．如图所示，一列简谐横波沿x轴方向传播，在时刻波形如图中的实线所示，且质点P的振动方向沿y轴负方向。时刻的波形如图中虚线所示。
（1）求该列波的波长及可能的波速；
（2）若该列波的周期，时刻质点M（图中未画出）的位移为2.5cm，求从时刻开始经12s时间该质点经过的路程。

23．如图所示，“L”型平板B静置在地面上，小物块A处于平板B上的点，平板上表面点左侧粗糙，右侧光滑．用不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在点正上方的O点，轻绳处于水平拉直状态．将小球由静止释放，下摆至最低点与小物块A发生碰撞，碰后小球速度方向与碰前方向相同，开始做简谐运动（摆角小于），A以速度沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞。一段时间后，A返回到O点的正下方时，相对于地面的速度减为零，此时小球恰好第一次上升到最高点．已知A的质量，B的质量，A与B上表面左侧粗糙面间的动摩擦因数，B下表面与地面间的动摩擦因数，重力加速度g取。整个过程中A始终在B上，所有碰撞时间忽略不计，不计空气阻力，求：
（1）A与B的挡板碰撞后，二者的速度大小与；
（2）B光滑部分的长度d；
（3）单摆的摆长l（令）。

24．如图所示为水平向右传播的一列横波，图中的实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.2s时刻的波形图，已知波的传播周期大于0.2s。求：
（1）该波的波速v；
（2）平衡位置在坐标原点处的质点在0~1s这段时间内通过的路程。

25．如图所示，均匀介质中两波源、分别位于x轴上、处，质点P位于x轴上处。时刻两波源同时开始由平衡位置向y轴正方向振动，振动频率均为，形成的两列波相向传播，波长均为4m，波源的振幅均为。求：
（1）该介质中的波速，并判断P点是加强点还是减弱点；
（2）稳定后，波源、间合振动振幅最小的点的位置；
（3）从至内质点P通过的路程。

五、填空题
26．一列简谐波某时刻的波形图如图所示，此波以的速度向左传播．这列波的周期T＝ s，图中A质点从该时刻起至第一次回到平衡位置所需要的时间为t＝ s．
27．艺术体操
体操运动员在上下抖动一轻质丝带，某时刻丝带上的波形如图（i）所示（符合正弦函数特征），其中a点位于波峰、b点便于波谷、P点恰处于平衡位置，a、b两点沿波的传播方向相距1.5m、沿振动方向相距0.5m，运动员手中小棍上下抖动的频率为3Hz。以向上为正方向，由图示时刻开始计时。

（1）波形沿丝带传播的速度大小应为 m/s，小棍的起振方向向 。
（2）从图示时刻起的0.1s内，P点振动的速度和加速度的大小变化情况为：速度 、加速度 。
（3）丝带上P点的振动位移x（单位m）与时间t（单位为s）的关系式可表示为 。
一身高为1.6m的运动员将手中的丝带抛出后迅速向前完成一个空翻，图（ii）为频闪照片记录的空翻过程，黑点表示运动员各个时刻的重心位置，各段竖线均沿竖直方向，频闪记录的相邻闪光间隙均为0.1s，重力加速度g取10m/s2。

（4）若要估测运动员从14号位置运动到20号位置的过程中，重心在地面上投影的平均速度，其方法是： 。
（5）运动员处于15号位置时，头朝下，脚朝上，则此时身体各部位中速度最大的是 部，加速度最大的是 部。
（6）已知运动员质量为45kg，在17号位置时重心恰位于最高点，从17号到20号位置的运动过程可视为仅受重力作用，重心在竖直方向的位移约为0.45m，则该过程中运动员所受重力做功WG= ，重力势能变化量ΔEp= ，重心的速度变化量Δv为 ，方向 。
28．简谐横波沿x轴正方向传播，题图为某时刻（非）波形图。波源位于原点处，其位移随时间变化的关系为，则该波的振幅为 m，传播速度为 m/s，在图中的时刻开始算起，波源再过 s（秒）之后第一次回到平衡位置。

参考答案：
1．D
【详解】A．简谐运动的合外力时刻发生变化，是一种变加速运动，故A错误；
B．做简谐运动的物体在平衡位置的速度最大，不为0，故B错误；
C．做简谐运动的物体经过同一位置时的速度大小一定相同，速度方向不一定相同，故C错误；
D．做简谐运动的物体的位移方向与回复力方向必然相反，故D正确。
故选D。
2．C
【详解】根据题意可知，波向右传播，根据同侧法可知，此时，P点的振动方向向上，根据同侧法，图中质点Q开始向下振动，即Q点的起振方向向下，由于所有质点的起振方向均与波源的起振方向相同，则P点起振方向向下，可知P点起振方向和此时P点的振动方向分别为向下、向上。
故选C。
3．C
【详解】A．质点a处于两列波的波峰与波谷叠加处，由于两列波振幅相同，所以该时刻质点a的振动振幅为0，故A错误；
B．图中质点b处于两列波的波峰与波峰叠加处，经0.5T，b到达波谷，质点c处于两列波的波谷与波谷叠加处，都是振动加强点，故 B错误，C正确；
D．质点只会在平衡位置附近运动，不会“随波逐流”，故D错误。
故选C。
4．D
【详解】A．用单摆测量重力加速度实验未用到光电门，故A错误；
B．探究向心力的影响因素中，探究与线速度关系时，需要计算通过光电门的瞬时速度，故B错误；
C．用光电门验证机械能守恒定律时，需要计算通过光电门的瞬时速度，故C错误；
D．用光电门验证动量守恒定律时，由于挡光片宽度相同，可以直接通过光电门的时间比较动量关系，无需测量挡光片长度和瞬时速度，故D正确；
E．探究平抛运动的特点实验中，需要通过光电门计算抛出时的瞬时速度，故E错误；
F．观察水波的衍射实验未用到光电门，故F错误。
故选D。
5．B
【详解】A．由振动方程可知振幅为，故MN间距离为
故A错误；
B．由振动方程可知，故振子的运动周期是
故B正确；
CD．根据振动方程可知时，振子处于正向最大位移处即处于N点，故当t=0.05s时，即经过,振子刚好到达平衡位置O点向负方向运动，此时加速度为零，故CD错误。
故选B。
6．B
【详解】C．根据图乙可知，当x = h＋x0时，小球的重力跟弹簧弹力平衡，此时小球速度最大，动能最多，所以系统的势能最少，故C错误；
D．小球刚接触弹簧的一段时间内，重力大于弹簧弹力，小球加速下降，重力做功功率逐渐增大，重力与弹簧弹力平衡后，由于惯性小球继续向下运动，由于弹簧弹力大于重力，则小球减速下降，重力做功功率逐渐减小，故D错误；
A．由图像可知，h＋x0为平衡位置，此时弹簧的压缩量为x0。假如小球刚接触弹簧时没有速度，根据简谐运动的对称性可知，弹簧的最大压缩量为2x0，而实际上小球刚接触弹簧时有向下的速度，可知，弹簧的最大压缩量大于2x0，小球到达最低点的坐标大于h＋2x0，所以弹簧弹性势能的最大值大于mg(h＋2x0)，故A错误；
B．根据动能定理
可得
故B正确。
故选D。
7．A
【详解】A．由图乙可知，c摆振动后的周期为，则a摆的周期为，根据单摆周期公式可得
解得
可知b摆的摆长大于，故A正确；
BC．根据单摆周期公式
可知三个单摆的固有周期关系为
达到稳定时，b摆和c摆做受迫振动，b摆的振幅最小，故BC错误；
D．摆动过程中摆球所受重力沿切线方向的分力充当回复力，故D错误。
故选A。
8．D
【详解】A．根据“上下坡”法，由于两列波分别沿x轴正方向和负方向移动，可以P、Q两质点开始振动的方向均沿y轴负方向，质点M到P、Q的距离相等，波速相等，则两列波同时到达M点，M点开始振动的方向也是沿y轴负方向，故A错误；
B．经过t=1.75s两列波均向前传播的距离为
此时P、Q两点均为波峰和波谷叠加，故应处于平衡位置，位移为零，故B错误；
C．由图可知，两列波的波长均为
所以周期为
由题可知，M点为振动加强点，振幅为4cm，0~2s内其振动的时间为
所以M经过的路程为
故C错误；
D．t=2.5s时，两波源间的所有质点均已振动，两波源间振动最强的点到两波源的距离应该等于半波长的偶数倍，即
，（-0.2m