機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波專(zhuān)題練習(xí)(帶詳解)

機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波專(zhuān)題練習(xí)（帶詳解)一、多選題1．下列有關(guān)波動(dòng)現(xiàn)象的特性與應(yīng)用說(shuō)法正確的是（）A．醫(yī)學(xué)診斷時(shí)用“B超”儀器探測(cè)人體內(nèi)臟，是利用超聲波的多普勒效應(yīng)B．5G通信技術(shù)（采用3300﹣5000MHz頻段），相比現(xiàn)有的4G通信技術(shù)（采用1880﹣2635MHz頻段），5G容量更大，信號(hào)粒子性更顯著C．在鏡頭前裝偏振片，可以減弱鏡頭反射光D．電子顯微鏡的電子束速度越大，電子顯微鏡分辨本領(lǐng)越強(qiáng)【答案】BDA.“B超”儀器通過(guò)它的探頭不斷向人體發(fā)出短促的超聲波（頻率很高，人耳聽(tīng)不到的聲波）脈沖，超聲波遇到人體不同組織的分界面時(shí)會(huì)反射回來(lái)，又被探頭接收，這些信號(hào)經(jīng)電子電路處理后可以合成體內(nèi)臟器的像，沒(méi)有使用多普勒效應(yīng)。故A錯(cuò)誤；B.5G，即第五代移動(dòng)通信技術(shù)，采用3300﹣5000MHz頻段，相比于現(xiàn)有的4G（即第四代移動(dòng)通信技術(shù)，1880﹣2635MHz頻段）技術(shù)而言，具有極大的帶寬、極大的容量和極低的時(shí)延。5G容量更大，信號(hào)的頻率更大，所以粒子性更顯著。故B正確；C.在鏡頭前裝偏振片，可以減弱被拍攝物體反射光，而不是減弱鏡頭反射光。故C錯(cuò)誤；D.電子顯微鏡的電子束速度越大，則電子的波長(zhǎng)越短，電子顯微鏡分辨本領(lǐng)越強(qiáng)。故D正確2．如圖所示的裝置中，在曲軸上懸掛一個(gè)彈簧振子，若不轉(zhuǎn)動(dòng)把手，讓其上下振動(dòng)，周期為，若使把手以周期勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)都穩(wěn)定后，則（）A．彈簧振子的振動(dòng)周期為B．彈簧振子的振動(dòng)周期為C．.彈簧振子的振動(dòng)頻率為D．要使彈簧振子的振幅增大，可讓把手轉(zhuǎn)速減小E.要使彈簧振子的振幅增大，可讓把手轉(zhuǎn)速增大【答案】BCEABC．彈簧振子在把手作用下做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)周期等于驅(qū)動(dòng)力的周期，因此振動(dòng)周期為，A項(xiàng)不合題意，B項(xiàng)符合題意，C項(xiàng)符合題意.DE．由于，故欲使振幅增大，應(yīng)使減小，即轉(zhuǎn)速應(yīng)增大，要使彈簧振子的振幅增大，可讓把手轉(zhuǎn)速增大，周期減小，與固有周期接近或相等時(shí)，振幅可增大，D項(xiàng)不合題意，E項(xiàng)符合題意.3．一質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖所示，下列說(shuō)法正確的是__________．(填正確答案標(biāo)號(hào))A．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率是0.25HzB．在10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程是20cmC．第4s末質(zhì)點(diǎn)的速度最大D．在t＝1s和t＝3s兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移大小相等、方向相同E.在t＝2s和t＝4s兩時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)速度大小相等、方向相同【答案】ABCA、振動(dòng)圖象表示質(zhì)點(diǎn)在不同時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移，由圖象可知，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的周期T＝4s，其頻率f＝＝0.25Hz，故A正確；B、10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了T，其運(yùn)動(dòng)路程為s＝×4A＝×4×2cm＝20cm，故B正確；C、第4s末質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，其速度最大，故C正確；D、t＝1s和t＝3s兩時(shí)刻，由圖象可知，位移大小相等、方向相反，故D錯(cuò)誤；E、在t＝2s質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置，其速度最大，但t＝2s和t＝4s兩時(shí)刻，速度方向相反，故E錯(cuò)誤．4．有兩列簡(jiǎn)諧橫波的振幅都是10cm，傳播速度大小相同。O點(diǎn)是實(shí)線(xiàn)波的波源，實(shí)線(xiàn)波沿x軸正方向傳播，波的頻率為3Hz；虛線(xiàn)波沿x軸負(fù)方向傳播。某時(shí)刻實(shí)線(xiàn)波剛好傳到x=12m處質(zhì)點(diǎn)，虛線(xiàn)波剛好傳到x=0處質(zhì)點(diǎn)，如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是_______A．實(shí)線(xiàn)波和虛線(xiàn)波的頻率之比為2:3B．平衡位置為x=6m處的質(zhì)點(diǎn)此刻振動(dòng)速度最大C．實(shí)線(xiàn)波源的振動(dòng)方程為D．平衡位置為x=6m處的質(zhì)點(diǎn)始終處于振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)，振幅為20cmE.從圖示時(shí)刻起再經(jīng)過(guò)0.75s，平衡位置為x=5m處的質(zhì)點(diǎn)的位移【答案】BCEA、在同一介質(zhì)中傳播的兩列簡(jiǎn)諧橫波波速相等,由圖可知，實(shí)線(xiàn)波的波長(zhǎng)λ1=4m，虛線(xiàn)波的波長(zhǎng)λ2=6m，由v=λf可知，實(shí)線(xiàn)波和虛線(xiàn)波的頻率之比為f1：f2=λ2：λ1=3:2，故A錯(cuò)誤；B、兩列波單獨(dú)引起平衡位置為x=6m處的質(zhì)點(diǎn)的速度方向均向上，所以該質(zhì)點(diǎn)此時(shí)速度最大，故B正確；C、根據(jù)振動(dòng)方程，而振幅，，因?qū)嵕€(xiàn)波沿x軸正向傳播，根據(jù)同側(cè)法克知x=12m處的質(zhì)點(diǎn)起振向下，則波源的起振向下，，故振動(dòng)方程為；故C正確.D、兩列波的頻率不一致，不是相干波源無(wú)法產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故不能形成振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的點(diǎn)；故D錯(cuò)誤；E、，從圖示時(shí)刻起再經(jīng)過(guò)0.75s實(shí)線(xiàn)波往x軸正向傳播了9m，對(duì)應(yīng)的x=5m質(zhì)點(diǎn)位移為，虛線(xiàn)波往x軸負(fù)向傳播了9m，對(duì)應(yīng)的x=5m的質(zhì)點(diǎn)位移，顯然；故E正確.故選BCE.5．如圖所示，兩木塊A和B疊放在光滑水平面上，一起做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量分別為m和M，當(dāng)他們運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)，突然拿去A之后對(duì)B的速度無(wú)影響，則A．振子的周期變小 B．振子的振幅變小C．振子的周期變大 D．振子的振幅變大【答案】AB根據(jù)彈簧振子的周期公式，可知m減小，則周期變小，故A正確，C錯(cuò)誤；振子運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí)速度最大，彈簧的彈性勢(shì)能為零，拿去A之后系統(tǒng)的機(jī)械能減小，由機(jī)械能守恒定律知振子到達(dá)最大位移處時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能減小，其形變量減小，則振幅減小，故B正確，D錯(cuò)誤．所以AB正確，CD錯(cuò)誤．二、解答題6．自然界真是奇妙，微觀(guān)世界的規(guī)律竟然與宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)規(guī)律存在相似之處．在長(zhǎng)期的科學(xué)探索實(shí)踐中，人類(lèi)已經(jīng)建立起各種形式的能量概念以及度量方法，其中一種能量是勢(shì)能，勢(shì)能是有由于物體間存在相互作用而具有的、由物體間相對(duì)位置決定的能．如重力勢(shì)能，彈性勢(shì)能，分子勢(shì)能和電勢(shì)能等．（1）可以認(rèn)為蹦極運(yùn)動(dòng)中的彈性繩的彈力的變化規(guī)律和彈簧相同，k為其勁度系數(shù)，l0為彈性繩的原長(zhǎng)．a(chǎn)．游客相對(duì)蹦極平臺(tái)的位移為x，彈性繩對(duì)游客的彈力為F，取豎直向下為正方向，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出F隨x變化的示意圖，并借助F-x圖像推導(dǎo)當(dāng)游客位移為x（x>l0）時(shí)，彈性繩彈性勢(shì)能EP的表達(dá)式；b．已知l0=10m，k=100N/m，蹦極平臺(tái)與地面間的距離D=55m．取重力加速度g=10m/s2．計(jì)算總質(zhì)量M=160kg的游客使用該蹦極設(shè)施時(shí)距離地面的最小距離．（2）如圖甲所示，a、b為某種物質(zhì)的兩個(gè)分子，假設(shè)分子a固定不動(dòng)，分子b只在ab間分子力的作用下運(yùn)動(dòng)（在x軸上），以a為原點(diǎn)，沿兩分子連線(xiàn)建立x軸．兩個(gè)分子之間的作用力與它們之間距離x的F-x關(guān)系圖線(xiàn)如圖乙所示．圖線(xiàn)在r0處的斜率為k，當(dāng)分子b在兩分子間距r0附近小范圍振動(dòng)時(shí)．a(chǎn)．彈簧、橡皮筋等彈性物質(zhì)，大多有“彈性限度”，在“彈性限度”范圍遵守胡克定律，請(qǐng)結(jié)合圖乙從微觀(guān)尺度上談?wù)勀銓?duì)“彈性限度”范圍的理解．說(shuō)明在“彈性限度”范圍內(nèi)，微觀(guān)層面上分子b的運(yùn)動(dòng)形式；b．推導(dǎo)兩分子間距為x（x>r0）時(shí)，兩分子間分子勢(shì)能EP的表達(dá)式；當(dāng)兩分子間距離為r0時(shí)，b分子的動(dòng)能為Ek0．求兩分子在r0附近小范圍振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)范圍．當(dāng)溫度小范圍升高時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)加劇，A同學(xué)認(rèn)為分子振動(dòng)范圍變大，B同學(xué)認(rèn)為分子振動(dòng)頻率變大，哪位同學(xué)的觀(guān)點(diǎn)正確？【答案】（1）a．b．（2）a．彈力是分子力的宏觀(guān)表現(xiàn)，從微觀(guān)尺度上看，只有在r0附近，分子力才和分子偏離r0的距離成正比，宏觀(guān)上表現(xiàn)為“彈性限度”范圍．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)b．振動(dòng)范圍溫度升高，Ek0增大，振動(dòng)范圍增大，頻率不變．解：(1)a．設(shè)彈性繩的原長(zhǎng)為，根據(jù)胡克定律則有，彈性繩對(duì)游客的彈力隨游客位移變化關(guān)系的圖線(xiàn)如圖所示在圖中，圖線(xiàn)與軸所圍面積表示彈力做的功，則在游客位從變?yōu)榈倪^(guò)程中，彈力做的功：所以彈性繩的彈性勢(shì)能：b．設(shè)游客從蹦極平臺(tái)第一次到達(dá)最低點(diǎn)的距離為，在此過(guò)程中，根據(jù)機(jī)械能守恒定律：解得：或（舍）(2)a．彈力是分子力的宏觀(guān)表現(xiàn)，從微觀(guān)尺度上看，只有在附近，分子力才和分子偏離的距離成正比，宏觀(guān)上表現(xiàn)為“彈性限度”范圍；在“彈性限度”范圍內(nèi)，微觀(guān)層面上分子的運(yùn)動(dòng)形式為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；b．根據(jù)，可得振動(dòng)范圍溫度升高，增大，振動(dòng)范圍增大，頻率不變．三、填空題7．某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近，該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過(guò)身下的時(shí)間間隔為，下列說(shuō)法正確的是（）A．水面波是一種機(jī)械波B．該水面波的頻率為6HzC．該水面波的波長(zhǎng)為3mD．水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移E.水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會(huì)傳遞出去【答案】A