2024届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练五机械振动机械波

这是一份2024届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练五机械振动机械波，共6页。试卷主要包含了摆钟是一种较有年代的计时钟表等内容，欢迎下载使用。

A．80次/min B．70次/min
C．60次/min D．50次/min
解析：由图读出相邻峰值之间的距离s＝42 mm－17 mm＝25 mm＝0.025 m，因为v＝1.5 m/min＝0.025 m/s.则心动周期T＝eq \f(s,v)＝eq \f(0.025 m,0.025 m/s)＝1 s，人的心率：f＝eq \f(1,T)＝1次/s＝60次/min，C项正确．
答案：C
2．如图甲所示，悬挂在竖直方向上的弹簧振子，在C、D两点之间做简谐运动，O点为平衡位置．振子到达D点时开始计时，以竖直向上为正方向，一个周期内的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是( )
A．振子在O点受到的弹簧弹力等于零
B．振子在C点和D点的回复力相同
C．t＝0.3 s时，振子的速度方向为竖直向上
D．t＝0.75 s到t＝1.25 s的时间内，振子通过的路程为(6－eq \r(2)) cm
解析：振子在O点受到的合力等于零，弹簧弹力与其自身重力平衡，故A项错误；由简谐运动的对称性可知，振子在C点和D点的回复力大小相同，方向相反，故B项错误；由乙图可知，t＝0.3 s时，振子由D点向O点运动，其速度方向为竖直向上，故C项正确；由乙图可知，t＝0.75 s到t＝1.25 s的时间内，振子通过的路程为s＝2×(3－3sin 45°) cm＝(6－3eq \r(2)) cm，故D项错误．故选C.
答案：C
3.如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全相反，S1和S2之间相距两个波长，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，以R＝BS1为半径画圆，在该圆周的上半圆部分(S1和S2两波源除外)共有几个振动加强的点( )
A．2个 B．3个
C．4个 D．5个
解析：S1和S2两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全相反，则取圆上一点，到S1和S2两个波源分别为x1和x2，则当满足|x1－x2|＝(2n＋1)eq \f(λ,2)，则该点振动加强的点，由题意知波长为λ＝R，又因为三角形的两边之差小于第三边，故|x1－x2|<2R，联立得n＝0或n＝1，即x1－x2＝eq \f(R,2)，或x2－x1＝eq \f(R,2)和x1－x2＝eq \f(3R,2)或x2－x1＝eq \f(3R,2)，即该圆周的上半圆部分存在四个振动加强点．故选C.
答案：C
4.将较长的绳一端固定在墙上，另一端用手捏住以恒定振幅上下持续振动，产生的绳波沿绳自左向右传播，图示时刻，波形刚好传播到A点．下列判断正确的是( )
A．手的起振方向向下
B．若减小手的振动频率，绳波的传播速度不发生变化
C．若增大手的振动频率，绳波的波长将增大
D．若停止手的振动，绳中波形立即消失
解析：根据“同侧法”可知，A点的起振方向为向上，由于A点的起振方向与手的起振方向相同，故手的起振方向向上，A项错误；由于波的传播速度只与介质有关，故减小手的振动频率，绳波的传播速度不发生变化，B项正确；根据公式λ＝eq \f(v,f)，可知，又波的传播速度只与介质有关，绳波的传播速度不发生变化，若增大手的振动频率，绳波的波长将减小，C项错误；若停止手的振动，绳中波形会继续传播，不会立即消失，D项错误．故选B.
答案：B
5．一列简谐波沿绳向右传播，P、Q是绳上两点，振动图像分别如图中实线和虚线所示．t＝5 s时，下列P、Q两点间的波形图可能正确的是( )
A B
C D
解析：由振动图像可知，t＝5 s时，P处于正向位移最大处，Q处于平衡位置且向y轴正方向运动，波向右传播，结合同侧法可知A项正确，B、C、D项错误．故选A.
答案：A
6.(2023·广东惠州三模)一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，已知图中质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5 s，b和c之间的距离是5 m，下列说法正确的是( )
A．此列波的波长为2.5 m
B．此列波的波速为5 m/s
C．此列波的频率为2 Hz
D．此时质点N正沿x轴正方向运动
解析：相邻两个波峰或者波谷之间的距离就是一个波长，所以b和c之间的距离就是一个波长，即λ＝5 m，A项错误；质点b的起振时刻比质点a 延迟了0.5 s，说明波是向x轴正方向传播的，质点N正沿y轴负方向运动，b和a之间的距离是半个波长，故T＝1.0 s，此列波的频率为f＝eq \f(1,T)＝1 Hz此列波的波速为v＝eq \f(λ,T)＝5 m/s，B项正确，C、D项错误．故选B.
答案：B
7.(2023·广东湛江二模)如图所示，小鸭A(视为质点)在平静的河道内靠近岸边戏水，在水面上引起一列稳定的水波，B为岸边的一点，已知P点为小鸭A和B点连线的中点，则下列说法正确的是( )
A．P处质点比B处质点的振动频率大
B．P处质点将随水波运动到B点
C．P点与B点的振动方向一定相反
D．小鸭A与质点P(已经振动)的振动周期相等
解析：介质中的质点都在模仿波源，所以质点的振动周期和频率都相同，所以P处质点与B处质点的振动频率一样，小鸭A与质点P(已经振动)的振动周期相等，A项错误，D项正确；根据波的形成与传播，可知介质中的质点只在各自的平衡位置附近振动，不会随波逐流，B项错误；由于不确定P点与B点的距离与波长的关系，所以不能确定这两点的振动方向是相同还是相反，C项错误. 故选D项．
答案：D
8．O、P、Q为软绳上的三点，t＝0时刻手持O点由平衡位置开始在竖直方向做简谐运动，至t1时刻恰好完成两次全振动，此时绳上OQ间形成的波形如图所示，下列四幅位移－时间图像中能反映P点在0～t1时间内运动情况的是( )
解析：由题可知，简谐振动的周期T＝eq \f(t1,2)，由于图示波形是恰好完成两次全振动时的波形，且O、P两点正好在平衡位置，OP之间有一个完整的波形，说明OP之间的距离等于一倍波长，O、P两点的振动是同步的；此时P点正在向下振动，说明O点开始时是向下振动的．所以在0～eq \f(t1,2)的时间内，波从O点传播到了P点；在eq \f(t1,2)时刻，P点开始向下振动；在eq \f(t1,2)～t1时间内，P点完成了一个全振动；在t1时刻，P点回到了平衡位置，并且正在向下振动．故选D.
答案：D
9.(多选)如图所示，曲轴上挂一个弹簧振子，转动摇把，曲轴可带动弹簧振子上下振动．开始时不转动摇把，让振子自由振动，测得其频率为2 Hz.现匀速转动摇把，转速为240 r/min.则( )
A．当振子稳定振动时，它的振动周期是0.5 s
B．当振子稳定振动时，它的振动频率是4 Hz
C．当转速增大时，弹簧振子的振幅增大
D．振幅增大的过程中，外界对弹簧振子做正功
解析：摇把匀速转动的频率f＝n＝eq \f(240,60) Hz＝4 Hz，周期T＝eq \f(1,f)＝0.25 s，当振子稳定振动时，它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等，A项错误，B项正确；当转速减小时，其频率将更接近振子的固有频率2 Hz，弹簧振子的振幅将增大，C项错误，外界对弹簧振子做正功，系统机械能增大，振幅增大，故D项正确．
答案：BD
10．(多选)摆钟是一种较有年代的计时钟表．其基本原理是利用了单摆的周期性，结合巧妙的擒纵器设计，实现计时的功能．图示为其内部的结构简图．设原先摆钟走时准确，则( )
A．摆动过程中，金属圆盘所受合力为其回复力
B．摆钟在太空实验室内是无法正常使用的
C．该摆钟从北京带到汕头，为使走时准确，需旋转微调螺母使金属圆盘沿摆杆向上移动
D．该摆钟在冬季走时准确，到夏季为了准时，考虑热胀冷缩需旋转微调螺母使金属圆盘沿摆杆向上移动
解析：摆动过程中，金属圆盘的重力沿其轨迹切线方向的分力为其回复力，故A项错误；摆钟在太空实验室内是处于失重状态，所以无法正常使用的，故B项正确；该摆钟从北京带到汕头，重力加速度变小，由单摆周期公式T＝2πeq \r(\f(L,g))，可知单摆的周期变大，摆钟变慢，为使走时准确，需要摆钟的摆长变短，即需旋转微调螺母使金属圆盘沿摆杆向上移动，故C项正确；该摆钟在冬季走时准确，到夏季由于温度升高，热胀冷缩，摆长变长，为了准时，需要摆长变短点，即需旋转微调螺母使金属圆盘沿摆杆向上移动，故D项正确．
答案：BCD
11.有一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源位于原点O，A、B分别是x轴上坐标为5 m和9 m的两个点．在t＝0时刻波刚好传到A点，此时波形图如图所示，在t1＝1.5 s时刻A质点刚好第4次出现波峰，求：
(1)这列波的周期和传播速度大小；
(2)从t＝0时刻开始计时，B点第4次出现波谷的时刻．
解析：(1)根据带动法可判断0时刻A应向y轴负方向运动，A点刚好第4次出现波峰，
需要t1＝1.5 s＝3eq \f(3,4)T，
解得周期：T＝0.4 s，
由波形图可直接读出波长：λ＝4 m，
根据v＝eq \f(λ,T)，得v＝eq \f(4,0.4) m/s＝10 m/s.
(2)如图所示：
0时刻波源位于波谷，根据波的传播规律，C点相位传播至B处时，B点第一次出现波谷，则波源的相位传播至B处时，B点第2次出现波谷，由Δx＝vΔt，
得Δt＝eq \f(Δx,v)＝eq \f(9,10) s＝0.9 s，
再经过2个周期，B点第4次出现波谷，因此t2＝Δt＋2T＝0.9 s＋2×0.4 s＝1.7 s.
答案：(1)0.4 s 10 m/s (2)1.7 s.