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山东专用高考物理一轮复习专题八机械振动与机械波专题检测含解析
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专题八 机械振动与机械波
【专题检测】
选择题
1.(2020浙大附中月考,7)如图甲所示,在升降机的顶部安装了一个能够显示拉力大小的传感器,传感器下方挂上一轻质弹簧,弹簧下端挂一质量为m的小球,若升降机在匀速运行过程中突然停止,并以此时为零时刻,在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示,g为重力加速度,则 ( )
A.升降机停止前在向下运动
B.0~t1时间内小球处于失重状态,t1~t2时间内小球处于超重状态
C.t1~t3时间内小球向下运动,动能先增大后减小
D.t3~t4时间内弹簧弹性势能变化量小于小球动能变化量
答案 C 初始时刻弹簧伸长,弹力与重力大小相等,由图像看出,升降机停止运动后弹簧的拉力先变小,即小球向上运动,小球的运动是由于惯性,所以升降机停止前小球是向上运动的,即升降机停止前在向上运动,故A错误;0~t1时间内拉力小于重力,小球处于失重状态,t1~t2时间内拉力也小于重力,小球也处于失重状态,故B错误;t1时刻弹簧的拉力是0,说明t1时刻弹簧处于原长状态,t1时刻之后弹簧的拉力又开始增大说明弹簧开始变长,所以t1~t3时间内小球向下运动,t1~t3时间内,弹簧对小球的弹力先小于重力,后大于重力,小球所受的合力方向先向下后向上,小球先加速后减速,动能先增大后减小,故C正确;t3~t4时间内,小球向上运动,重力势能增大,弹簧弹性势能减小,动能增大,根据系统机械能守恒可知,弹簧弹性势能变化量大于小球动能变化量,故D错误。故选C。
2.(2020浙江稽阳联考,14)一列波向右传播,经过某个有一串粒子的介质。如图所示为某一时刻各粒子的位置,虚线为对应各粒子的平衡位置。以下关于该波在图示时刻说法正确的是 ( )
A.此波为纵波,波长为8cm
B.粒子8和10正朝同一方向运动
C.粒子3此时速度为零
D.粒子7和11的位移大小始终相等
答案 D 从图中可以看出,有疏部和密部,故此波为纵波,粒子3到粒子11正好为一个波长,为16cm,A错误;波向右传播,波形平移,粒子8在靠近平衡位置,向左运动,粒子10在远离平衡位置,向右运动,B错误;粒子3位于平衡位置,速度最大,C错误;粒子7跟粒子11运动情况相反,但位移大小相等,D正确。故选D。
3.如图所示,将小球甲、乙、丙(都可视为质点)分别从A、B、C三点由静止同时释放,最后都到达竖直面内圆弧的最低点D,其中甲是从圆心处出发做自由落体运动,乙沿弦轨道从一端B到达另一端D,丙沿圆弧轨道从C点运动到D,且C点很靠近D点。如果忽略一切摩擦阻力,那么下列判断正确的是 ( )
A.甲球最先到达D点,乙球最后到达D点
B.甲球最先到达D点,丙球最后到达D点
C.丙球最先到达D点,乙球最后到达D点
D.甲球最先到达D点,无法判断哪个球最后到达D点
答案 A 设圆弧轨道半径为R,由自由落体运动规律,可得甲球运动时间t1=;设BD倾角为θ,则对乙球分析可得,其运动的加速度大小为a=gsinθ,又BD长为2Rsinθ,故2Rsinθ=(gsinθ),得乙球运动时间t2=2;因C点很靠近D点,可认为丙球做简谐运动,则丙球运动时间t3=×2π=。综上可知A正确。
4.(2020浙江十校联盟返校联考,15)(多选)两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播,如图所示是两列波在t=0时的各自波形图,实线波A向右传播,周期为TA=2s,虚线波B向左传播。已知实线波的振幅为10cm,虚线波的振幅为5cm。则下列说法正确的是 ( )
A.两列波在相遇区域内会发生干涉现象
B.虚线波B的波速为3m/s
C.x=5m处的质点起振方向向下
D.t=TA时,x=5m处的质点的位移等于10cm
答案 CD 两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播,则波速相等,实线波的波长为λ1=4m,虚线波的波长为λ2=6m,由波速公式v=λf得实线波和虚线波的频率不相等,不能发生干涉现象,故A错误;实线波A的波速为v==m/s=2m/s,两列简谐横波波速相等,所以虚线波B的波速为2m/s,故B错误;两列波由于波速相同,故同时传播到x=5m处。由同侧法可知实线波的起振方向向下,虚线波的起振方向向上,由于实线波的振幅大,所以x=5m处的质点起振方向向下,故C正确;t=TA时,两列波传播的距离x=vTA=4m,故实线波x=1m处的波峰状态传播到x=5m处,虚线波x=9m处的平衡位置状态传播到x=5m处,根据波的叠加原理可知t=TA时,x=5m处的质点位移为10cm,故D正确。故选C、D。
5.(2020浙江选考模拟联考,16)(多选)一列波源在x轴原点的简谐横波沿x轴正方向传播,如图所示为t=0时刻的波形,此时波源正好运动到y轴的1cm处,此时波刚好传播到x=7m的质点A处,已知波的传播速度为24m/s,下列说法正确的是 ( )
A.波源的起振方向沿y轴正方向
B.从t=0时刻起再经过s时间,波源第一次到达波谷
C.从t=0时刻起再经过2.75s时间质点B第一次出现在波峰
D.从t=0时刻起到质点B第一次出现在波峰的时间内,质点A经过的路程是48cm
答案 BC 波向x轴的正方向传播,波传到质点A位置,此时质点A的振动方向沿y轴负方向,所以波源的起振方向沿y轴负方向,故A错误;该波的波长为12m,周期T==s=s,从t=0时刻起波源振动到波谷需要的振动时间t=T+T×=s,故B正确;波从质点A传播到质点B需要的时间为t1=T=s,质点B从开始振动到第一次到达波峰所用的时间为t2==s,所以质点B第一次出现在波峰所用时间为t=t1+t2=2.75s,故C正确;从t=0时刻起到质点B第一次出现在波峰,经历的时间为2.75s=T,则A经过的路程是s=×8cm=44cm,故D错误。故选B、C。
6.(2020浙江学军中学模拟)(多选)装有一定量液体的玻璃管竖直漂浮在水中,水面足够大,如图甲所示。把玻璃管向下缓慢按压4cm后放手,忽略运动阻力,玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动,测得振动周期为0.5s。以竖直向上为正方向,某时刻开始计时,其振动图像如图乙所示,其中A为振幅。对于玻璃管(包括管内液体),下列说法正确的是 ( )
A.回复力等于重力和浮力的合力
B.振动过程中动能和重力势能相互转化,玻璃管的机械能守恒
C.位移满足函数式x=4sincm
D.振动频率与按压的深度有关
答案 AC 玻璃管(包括管内液体)只受到重力和水的浮力,所以玻璃管做简谐运动的回复力等于重力和浮力的合力,故A正确;玻璃管在做简谐运动的过程中,水的浮力对玻璃管做功,所以振动的过程中玻璃管的机械能不守恒,故B错误;振动周期为0.5s,则ω==4πrad/s,由题意可知题图乙中A=4cm,t=0时刻x0=-A=Asinφ0,结合t=0时刻玻璃管振动的方向向下,可知φ0=π,则玻璃管的位移满足函数式x=Asin(ωt+φ0)=4·sincm=4sincm,故C正确;由于玻璃管做简谐运动,与弹簧振子的振动相似,结合简谐运动的特点可知,该振动的周期与振幅无关,即振动频率与按压的深度无关,故D错误。
7.(2020,5·3原创)(多选)有时候当我们打开铁质的水龙头时,它就会发出很大、很刺耳的响声,稍微开大或开小一点它就不响了,下面的解释或者说法中正确的是 ( )
A.水龙头的振动是自由振动,振动频率是固有频率
B.水龙头的振动是受迫振动,振动频率是驱动力的频率
C.这是共振现象,稍微开大或开小改变了驱动力的频率
D.换用塑料水龙头,可能就不会出现这个现象了
答案 BCD 根据题干中的“稍微开大或开小一点它就不响了”,可知这是改变了振动频率,所以可以确定发出响声是因为发生了共振,水龙头的振动是受迫振动,所以A错,B、C对;换用别的材质的水龙头,改变了固有频率,可能远离了驱动力的频率,就不会发生共振了,所以D也对。
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