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专题检测卷十机械振动和机械波一、选择题(共22题,每题4分,共88分)1.(多选)一台洗衣机的脱水桶正常工作时非常平衡,当切断电源后,发现洗衣机先是振动越来越剧烈,然后振动逐渐减弱,下列说法中正确的是()A.洗衣机做的是受迫振动B.正常工作时,洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率大C.正常工作时,洗衣机脱水桶运转的频率比洗衣机的固有频率小D.当洗衣机振动最剧烈时,脱水桶的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率2.一弹簧振子沿一直线作简谐振动,当振子的位移为负值时,下列说法正确的是()A.其速度一定为正值,加速度一定为正值B.其速度可能为负值,加速度一定为正值C.其速度一定为负值,加速度可能为负值D.其速度一定为正值,加速度可能为正值3.(多选)如图为某物体做简谐运动的图象,下列说法正确的是()A.由PQ位移在增大B.由PQ速度在增大C.由MN位移先减小后增大D.由MN位移始终减小4.(2018浙江台州中学高三上学期第四次统练)置于同地点的甲、乙两单摆的振动图象如图,下列说法正确的是()A.甲、乙两摆的摆长相等,最大偏角相等B.甲摆长大于乙摆摆长,最大偏角小于乙最大偏角C.甲摆在a时刻的重力势能小于b时刻的重力势能D.减小摆球质量,其周期将变小5.(多选)(2018浙江嘉兴期末)如图所示,为一质点的振动图象,曲线满足正弦变化规律,则下列说法中正确的是()A.该振动为简谐振动B.该振动的振幅为10 cmC.前0.08 s内,质点发生的位移为20 cmD.0.04 s末,质点的振动方向沿x轴负向6.(多选)一质点做简谐运动的图象如图所示,关于该质点的运动,下列说法正确的是()A.质点运动的频率是4 HzB.质点振动的周期为4 sC.在10 s内,质点经过的路程是20 cmD.第4 s末,质点的速度是零7.(多选)(2018浙江温州联盟期末)如图所示,a、b、c、d是均匀媒介中x轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m,一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3 s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是()A.在t=3 s时刻波恰好传到质点d处B.在t=5 s时刻质点c恰好经过平衡位置向上运动C.质点b开始振动后,其振动周期为4 sD.该机械波遇到尺寸6 m的障碍物能发生明显衍射8.(多选)(2017浙江湖州一中期末)如图所示,两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图,已知甲波向左传,乙波向右传。下列说法正确的是()A.甲波的速度v甲比乙波的速度v乙大B.两列波的速度一样大C.两列波相遇时不会发生干涉现象D.两列波相遇时绳上x=0的质点始终为振动加强点9.(多选)(2018浙江金华市十校高二上学期期末)将一条长x=16 m的均匀弹性绳沿水平拉直,M为绳的中点,两端的波源P、Q同时开始沿竖直方向上下振动,两波源振动0.4 s产生的波形如图,A点距P点4 m,以下判断正确的是()A.两列波的波速均为10 m/sB.波源Q的振动频率为5 HzC.质点M开始振动时,速度方向竖直向下D.从两波源开始振动经时间1.0 s,质点M恰好在平衡位置10.(多选)(2018浙江选考十校联盟适应性考试)下图为两列沿绳传播的(虚线表示甲波,实线表示乙波)简谐横波在某时刻的波形图,M为绳上x=0.2 m处的质点,则下列说法正确的是()A.甲波的传播速度v1比乙波的传播速度v2大B.这两列波发生干涉现象时,质点M的振动始终加强C.由图示时刻开始,再经甲波的周期,M将位于波峰D.位于原点的质点与M点的振动方向总是相反的11.(2018浙江新高考选考物理终极适应性考试)如图所示,S1和S2是两个相干波源,其振幅均为A,周期均为T。实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。此刻,c是波谷与波谷的相遇点,下列说法中正确的是()A.a处质点始终处于离平衡位置2A处B.随着时间的推移,c处的质点将向右移动C.从该时刻起,经过T,c处的质点将通过平衡位置D.若S2不动,S1沿S1b连线向b运动,则b处质点仍然始终处于平衡位置12.(多选)(2018浙江名校协作体模拟)在均匀介质中,一列简谐横波沿x轴传播,在t=0时刻的部分波形图如图所示,波速为v=4 m/s,P,Q两点平衡位置坐标分别为(1.5 m,0)(4 m,0)且O、Q两点此时都在波谷,则下列说法正确的是()A.P、Q两点的振动周期相等B.若该波沿x轴正方向传播,则t=0.875 s时P点在波峰C.若该波沿x轴负方向传播,Q点到达波峰时,P点向上振动D.若该波沿x轴正方向传播,则x=7 m处的质点开始振动时方向向上13.(多选)(2018浙江杭州余杭高级中学模拟)图甲所示为一列沿x轴正方向传播的横波在t=0时刻的波动图象。乙图可能是P质点,也可能是N质点的振动图象,质点振动方程为y =10 sin 5t(cm)。则()A.该波的振幅为10 cmB.乙图为P质点的振动图象C.该波的波速为10 m/sD.1 s内质点N通过的路程为1 m14. (多选)(2018浙江温州普通高中选考适应性测试)长为5 m的弹性绳左端O点从t=0时刻开始做简谐运动,形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波,t=0.7 s时的波形图如图所示,则下列说法正确的是()A.这列波的振幅为60 cm,波速为2.5 m/sB.波源O的起振方向沿y轴负方向C.t=0.7 s时刻,x=1.25 m的质点已经振动了0.2 sD.从t=0至t=2.1 s的时间内,x=1.25 m的质点运动总路程为2.4 m15.(多选)(2018浙江名校新高考研究联盟联考)如图所示,在一平静水面上建立xOy坐标系,甲、乙两波源分别在O1和O2位置先后以5 Hz的频率上下振动,图中A、B为某一时刻两波刚到达的位置。波传播过程中能量损耗不计。图示时刻x=0.4 m处的质点沿振动方向的位移为零,速度向下。已知水波的波速为0.5 m/s,振幅均为2 cm,两波源起振方式相同,则下列说法正确的是()A.再经0.5 s,两波都到达x=0.9 m处B.波源O1比O2开始振动的时间早0.4 sC.若某点为振动加强点,则该点位移始终为4 cmD.图示时刻x=0.46 m处的质点振动方向向上16.(多选)(2018浙江嘉兴第一中学高三上学期期末)将一根较长的弹性细绳沿x轴放置,左端记为坐标原点,将绳子拉平后,手握左端,以固定的频率和振幅上下抖动(简谐运动),如图甲所示。从抖动开始计时,在t=0.3 s时的波形如图乙所示,下列说法正确的是()A.手抖动绳的频率为2.5 HzB.在t=0.75 s时,A点的速度方向向上C.在00.3 s的时间内,质点B经过的路程为6 cmD.该列波遇到宽度为6 m的障碍物时不能发生衍射17.(多选)(2017浙江湖州高三上学期期末)一简谐横波沿x轴传播,如图所示,轴上a、b两质点相距12 m,t=0时a质点位于波峰,b质点位于波谷;t=0.5 s时,a质点位于波谷,b质点位于波峰。下列判断正确的是()A.波一定沿x轴正方向传播B.波长可能是8 mC.周期可能是0.2 sD.波速一定是24 m/s18.如图所示, P为桥墩,A为靠近桥墩浮出水面的叶片,波源S连续振动,形成水波,此时叶片A静止不动。为使水波能带动叶片振动,可用的方法是()A.提高波源频率B.降低波源频率C.增加波源距桥墩的距离D.减小波源距桥墩的距离19.(多选)(2018浙江嘉兴期末)关于下列图片中的物理现象,描述正确的是()A.甲图,水波由深水区传播至浅水区,波速方向改变,属于波的反射现象B.乙图,水波穿过障碍物的小孔后,能传播至两侧区域,属于波的衍射现象C.丙图,两列同频率的水波在空间叠加,部分区域振动加强,属于波的干涉现象D.丁图,竹竿举起蜂鸣器快速转动,听到蜂鸣器频率发生变化,属于波的多普勒效应20.(多选)(2018浙江杭州期末)如图是在两个不同介质中沿x轴正方向传播的两列波的波形图。图中的实线分别表示横波甲和横波乙在t=0时刻的波形图,经过0.5 s后,甲、乙的波形分别变成如图中虚线所示。已知两列波的周期均大于0.3 s,则下列说法中正确的是()A.t=0时刻甲中x =2 m处的质点向上振动B.甲中x=1 m处的质点振幅为20 cmC.波甲的周期一定等于波乙的周期D.波甲的速度可能大于波乙的速度21.(多选)(2018浙江嘉兴期末)如图所示,一列简谐波在x轴上传播,实线和虚线分别表示前后间隔1 s的两个时刻的波形图,则这列简谐波的波速可能是()A.0.60 m/sB.0.75 m/sC.1.05 m/sD.1.15 m/s22.如图为一大型娱乐场所内进行“特技表演”时的俯视效果的草图。表演者骑着摩托车在球体的内壁以恒定的速率做飞檐走壁的表演,在离表演者很远的观众席后排P点的观众听到摩托声的感觉应是()A.观众接收到摩托车在A点发出声音的频率最大B.观众接收到摩托车在B点发出声音的频率最大C.观众接收到摩托车在C点发出声音的频率最大D.观众接收到摩托车在C点和D点发出声音的频率相同二、实验题(共3题,共12分)23.(4分)某实验小组用单摆测重力加速度。先用游标卡尺测摆球直径,结果如图甲所示,则摆球的直径为 cm。若将单摆悬挂后,用刻度尺测得摆线的长是87.00 cm,测得单摆完成40次全振动的时间如图乙表所示,则秒表读数是 s,单摆的摆动周期是 s,由此计算当地的重力加速度为 m/s2。(保留三位有效数字,取3.14)24.(4分)有人说矿区的重力加速度偏大,某兴趣小组用单摆测定重力加速度的实验探究该问题。(1)用刻度尺测得摆长为L,测量周期时用到了秒表,长针转一周的时间为30 s,表盘上部的小圆共15大格,每一大格为1 min,该单摆摆动n=50次时,长短针的位置如图所示,所用时间为t= s。(2)用以上直接测量的物理量的英文符号表示重力加速度的计算式为g=(不必代入具体数据)。(3)若有一位同学在实验时测出多组单摆的摆长l和运动周期T,作出T2-l图象,就可以求出矿区的重力加速度。理论上T2-l图象是一条过坐标原点的直线,该同学根据实验数据作出的图象如图所示。造成图象不过坐标原点的原因最有可能是。由图象求出的重力加速度g= m/s2(取2=9.87)。25.(4分)(1)利用单摆测定重力加速度的实验中, 若测得的g值偏小, 可能的原因是。A.摆球在水平面上做圆周运动B.测摆长时, 仅测了线长, 未加小球半径C.测周期时, 把n次全振动误记为(n+1)次D.摆球上端未固定牢固,振动中出现松动(2)某同学在做测重力加速度实验时,单摆完成50次全振动秒表如图所示,则秒表的读数为 s。线长为98.50 cm,小球直径用游标卡尺测得如图所示,则摆长为 cm。当地重力加速度为 m/s2(结果保留两位有效数字)。专题检测卷十机械振动和机械波1.ABD2.B3.AC4.BC5.AD6.BC7.BCD8.BC9.ABD10.BCD11.Ca处是波峰与波峰叠加,为振动加强点,振幅为2A,但质点并不始终处于离平衡位置2A处,A错误;质点只在平衡位置附近振动,并不随波移动,B错误;从该时刻起,经过T,c处为平衡位置与平衡位置相遇,质点将通过平衡位置,C正确;两列波传到b点的振动情况一直在变化,当S2不动,S1沿S1b连线向b运动,b处质点不可能始终处于平衡位置,D错误。故选C。12.ABP、Q两点是同一波源上的两个质点,故两点的振动周期与波的周期相等,故A正确;由图可知波长=4 m,则周期T=v=44 s=1 s,若该波沿x轴正方向传播,根据“平移法”可知,在x轴负方向离P点最近的波峰的距离为d=3.5 m,则经过时间t质点P在波峰,则有t=dv=3.54 s=0.875 s,故B正确;若该波沿x轴负方向传播,Q点与P点的距离大于半个波长,故当Q点在波峰时P点应从平衡位置向下波谷运动,即P点的振动方向向下,故C错误;由于图中波最前列的质点无法确定,所以无法确定各质点刚开始振动时的方向,故D错误;故选AB。13.ACD由图象可知,该波的振幅为10 cm,选项A正确;由波形图可知,t=0时刻质点P在平衡位置向下振动,可知乙图不是P质点的振动图象,选项B错误;由y=10sin 5t(cm),知=5 rad/s,则该波的周期为T=2=25 s=0.4 s,由甲图读出波长 =4 m,所以波速为v=T=40.4 m/s=10 m/s。故C正确。因为 t=1 s=2.5 T,所以1 s内,质点P通过的路程为s=10 A=100 cm=1 m,故D正确。故选ACD。14.CD由波动图象可知,这列波振幅为30 cm,A选项错误;机械波中的每一个质点起振方向都相同,波形最右端的点起振方向向上,则波源O的起振方向也向上,沿y轴正方向,B错误;由图可知波长=2 m,波在0.7 s内传播到了平衡位置等于1.75 m处,波速v=xt=1.750.7=2.5 m/s,根据公式v=得周期T=0.8 s,机械波到达x=1.25 m处时需要的时间t=1.25m2.5m/s=0.5 s,则t=0.7 s时刻,x=1.25 m处质点已经振动0.2 s,C选项正确;t=0.5 s前x=1.25 m处质点未开始振动,从t=0.5 s到t=2.1 s时间内,质点振动1.6 s,即完成两侧全振动,质点运动总路程为4倍振幅2.4 m,D正确。15.BD再经0.5 s,两波传播的距离为x=vt=0.50.5 m=0.25 m,则甲波到达0.6 m+0.25 m=0.85 m处,乙波到达0.7 m+0.25 m=0.95 m处,A错误;两波已经形成的时间分别为t甲=x甲v=0.6-0.30.5 s=0.6 s,t乙=x乙v=0.10.5 s=0.2 s。故波源O1比O2开始振动的时间早0.4 s,B正确;振动加强点,为振幅叠加,其位移也随时间不断变化,最大位移为4 cm,C错误;图示时刻x=0.46 m处的质点与O1的距离为x=0.46 m-0.3 m=0.16 m,而A处质点刚起振,速度方向向下,结合波形可知,x=0.46 m处的质点振动方向向上,D正确。16.ABC由图可知波传播个波长用时0.3 s,则该波的周期T=0.4 s,频率f=2.5 Hz,故A正确。0.3 s时,A点由平衡位置向上振动,在t=0.75 s时,即再经过0.45 s,A点的速度方向向上,故B正确;0. 2 s时,B开始振动,经0.1 s到达波谷位置,在00.3 s的时间内,质点B经过的路程为一个振幅,即6 cm,故C正确;由图可知,波长=2 m,发生明显衍射的条件是波长跟障碍物尺寸差不多,所以该列波遇到宽度为6 m的障碍物时不会发生明显衍射,故D错误。17.BC由题意可知波的传播方向是不确定的,故A错误;若a点为波峰,b点为波谷,则x=12 m=(n+)(n=0、1、2、3),则得=242n+1 m,故的可能值有24 m、8 m,故B正确;同理,对应的周期可能有:t=0.5 s=(k+)T(k=0、1、2、3),T=12k+1 s,则T的可能值有1 s、s、0.2 s,故C正确;波速可能为v=T=24(2k+1)2n+1 m/s(n=0、1、2、3,k=0、1、2、3),当n=0,k=0时,v=24 m/s,波速可能是24 m/s,D错误。18.B叶片A之所以不动,是因为水波不能绕过桥墩传过来,也就是说水波衍射不太明显,而发生明显衍射的条件是,障碍物的尺寸比波长小或差不多,所以要让叶片A动起来方法只能是减小桥墩的尺寸或增大水波的波长,水波的速度一定,减小频率会增大波长,增大频率会减小波长,故A错误,B正确;改变波源与桥墩的距离不会让衍射现象更明显,所以C、D错误。19.BCD水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象,故A错误;乙图,水波穿过障碍物的小孔后,能传播至两侧区域,属于波的衍射现象,故B正确;丙图,两列同频率的水波在空间叠加,部分区域振动加强,属于波的干涉现象,故C正确;丁图,竹竿举起蜂鸣器快速转动,听到蜂鸣器频率发生变化,属于波的多普勒效应,故D正确。所以BCD正确,A错误。20.AD根据“上下坡法”可确定甲中x =2 m处的质点向上振动,故A正确;振幅为质点离平衡位置最大的距离,由图甲可知,所有质点的振幅为10 cm,故B错误;由两图可知,两波的周期+nT=0.5,即T=(n+1) s(n=0,1,2,),所以两列波的周期不一定相等,故C错误;由两图可知,两波的波长分别为甲=4 m,乙=6 m,综合C可知,波甲的速度可能大于波乙的速度,故D正确。21.BC由图可知波长为:=60 cm。若波沿x轴正方向,传播的距离为:x1=n+14(n=0,1,2,),波速为:v1=x1t=n+141 m/s=0.6n+0.15 m/s(n=0,1,2,),当n=1时, v1=0.75 m/s,故B正确;若波沿x轴负方向,传播的距离为:x2=n+34(n=0,1,2,),波速为:v2=x2t=n+341 m/s=0.6n+0.45 m/s(n=0,1,2,),当n=1时, v2=1.05 m/s,故C正确。所以选BC。22.C据多普勒效应可知,当声源与观察者靠近时,观察者接收的频率较高;当声源与观察者远离时,观察者接收的频率较低;当声源与观察者距离不变时,观察者接收的频率不变,选项C正确。23.答案 0.9775.31.889.7624.答案 (1)100.2(2)42Ln2t2(3)测单摆摆长时漏掉了摆球的半径9.87解析 (1)内圈读数为:1.5 min=90 s,外圈读数为:10.2 s,相加得读数为:100.2 s;(2)由单摆周期公式T=2Lg可得:g=42LT2,又T=tn,所以重力加速度表达式为:g=42Ln2t2;(3)如果测摆长l时,没有包括摆球半径r,则:T2=42g(l-r)=42gl-42gr,则T2是l的一次函数,而不是正比例函数,故函数图象不是过原点的直线的原因最可能是摆长没包括球的半径;摆长单位换算成米,由图象的斜率可得斜率为:k=4.01=4.0由42g=k得重力加速度为:g=2=9.87 m/s2。25.答案 (1)BD(2)100.199.999.9解析 (1)设摆线长为L,摆球直径为d,则T=2L+d2g,解得:g=42T2L+d2,测得的g值偏小,可能是摆长偏小或周期偏大造成的。摆球在水平面上做圆周运动,成了圆锥摆,设摆线与竖直方向夹角为,则mgtan =m2T2L+d2sin ,解得:T=2(L+d2)cosg,即测得的周期偏小,测得的重力加速度偏大。故A项不可能。测摆长时,仅测了线长,未加小球半径,据g=42T2L+d2可知,测得的重力加速度偏小。故B项可能。测周期时, 把n次全振动误记为(n+1)次,测得的周期偏小,测得的重力加速度偏大。故C项不可能。D:摆球上端未固定牢固,振动中出现松动,摆线长度增大,测量得到的周期偏大,测得的重力加速度偏小。故D项可能。综上,答案为BD。(2)秒表如图所示,则秒表的读数为1 min+40.1 s=100.1 s,单摆周期T=100.150 s2.0 s小球直径用游标卡尺测得如图所示,小球直径d=29 mm+80.1 mm=29.8 mm,摆长l=L+d2=98.50 cm+29.8210-1 cm=99.99 cm,据T=2lg,解得:g9.9 m/s2。
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