高考復(fù)習(xí)二輪專項(xiàng)練習(xí)物理專題分層突破練12振動與波

專題分層突破練12振動與波A組1.(多選)(2021湖南師范大學(xué)附中模擬)下列說法正確的是()A.在同一地點(diǎn),單擺做簡諧運(yùn)動的周期的二次方與其擺長成正比B.彈簧振子做簡諧運(yùn)動時,振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變C.在同一地點(diǎn),當(dāng)擺長不變時,擺球質(zhì)量越大,單擺做簡諧運(yùn)動的周期越小D.系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時,系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅(qū)動力的頻率2.(2021北京西城區(qū)高三一模)用小球和輕彈簧組成彈簧振子,使其沿水平方向振動,振動圖像如圖所示,下列描述正確的是()A.1~2s內(nèi),小球的速度逐漸減小,加速度逐漸增大B.2~3s內(nèi),彈簧的勢能逐漸減小,彈簧彈力逐漸增大C.t=4s時,小球的動能達(dá)到最大值,彈簧的勢能達(dá)到最小值D.t=5s時,彈簧彈力為正的最大值,小球的加速度為負(fù)的最大值3.(2021福建高三二模)右圖為海洋生態(tài)自動監(jiān)測浮標(biāo),可用于監(jiān)測水質(zhì)和氣象等參數(shù)。一列水波(視為橫波)沿海面?zhèn)鞑?在波的傳播方向上相距4.5m的兩處分別有甲、乙兩浮標(biāo),兩浮標(biāo)隨波上下運(yùn)動。當(dāng)甲運(yùn)動到波峰時,乙恰好運(yùn)動到波谷,此時甲、乙之間只有一個波峰。觀察到甲從第1次到達(dá)波峰與第11次到達(dá)波峰的時間間隔為20s,則該水波()A.振幅為4.5m B.波長為3mC.頻率為2Hz D.波速為2.25m/s4.(2021浙江衢州高三二模)在某科幻電影中有一種地心車,無需額外動力就可以讓人在幾十分鐘內(nèi)到達(dá)地球的另一端。不考慮地球自轉(zhuǎn)的影響、車與軌道及空氣之間的摩擦,乘客和車的運(yùn)動為簡諧運(yùn)動,則()A.乘客做簡諧運(yùn)動的回復(fù)力是由車對人的支持力提供的B.乘客達(dá)到地心時的速度最大,加速度最大C.乘客只有在地心處才處于完全失重狀態(tài)D.乘客所受地球的萬有引力大小與到地心的距離成正比5.(2021北京東城區(qū)高三一模)一列簡諧橫波某時刻的圖像如圖所示,此時質(zhì)點(diǎn)P的速度方向沿y軸正方向,則()A.這列波沿x軸負(fù)方向傳播B.質(zhì)點(diǎn)a此時動能最大,加速度最小C.再經(jīng)過一個周期,質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動到x=6m處D.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動到最低點(diǎn)時,質(zhì)點(diǎn)b恰好運(yùn)動到平衡位置6.(2021遼寧大連高三一模)p、q兩列簡諧橫波在同一均勻連續(xù)介質(zhì)中沿+x方向傳播,振幅為5cm,波速為v=10m/s。在t=0時刻波的圖像如圖所示,則()A.此時x=1.5m處質(zhì)點(diǎn)的位移為5cmB.此時x=1.0m處的質(zhì)點(diǎn)正沿y方向振動C.p、q兩列波的波長之比為2∶3D.p、q兩列波能形成穩(wěn)定的干涉圖樣7.(2021山東棗莊高三二模)在均勻連續(xù)介質(zhì)中,從波源O發(fā)出的一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,t1時刻波的圖像用實(shí)線表示,t2(t2>t1)時刻波的圖像用虛線表示。介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)Q位于x=18m處,則下列說法正確的是()A.該簡諧橫波的波長可能為6mB.該波的波速大小一定為4tC.在t1時刻至t2時刻這段時間內(nèi),介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動過程是由先加速、后減速兩段過程組成的D.根據(jù)圖像無法判斷質(zhì)點(diǎn)Q的起振方向B組8.(多選)(2021天津高三模擬)圖甲是原點(diǎn)O處波源的振動圖像,波源產(chǎn)生的波在x軸上傳播,圖乙是某時刻在x軸上波的圖像。下列說法正確的是()甲乙A.圖乙所示的波出現(xiàn)的時刻為t=14B.圖乙質(zhì)點(diǎn)P此刻的振動方向沿y軸正方向C.經(jīng)83s波從原點(diǎn)O傳播到x=4m處的質(zhì)點(diǎn)D.圖乙對應(yīng)時刻質(zhì)點(diǎn)P正向y軸負(fù)方向運(yùn)動9.(多選)(2021湖南婁底模擬)一列簡諧橫波沿x軸傳播,P、Q是平衡位置分別位于x=5m和x=15m的兩個質(zhì)點(diǎn),圖甲為t=4s時刻波的圖像,圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖像。則下列判斷正確的是()甲乙A.波沿x軸負(fù)向傳播B.波的傳播速度大小為2.5m/sC.質(zhì)點(diǎn)P的振動方程為y=2sinπ4tD.質(zhì)點(diǎn)P的振動與質(zhì)點(diǎn)Q的振動總是相反10.(多選)(2021天津高三模擬)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,t=0時波的圖像為圖中實(shí)線,此時波剛好傳到c點(diǎn),經(jīng)過0.6s波剛好傳到e點(diǎn),波的圖像為圖中虛線,a、b、c、d、e是不同位置的質(zhì)點(diǎn),下列說法正確的是()A.當(dāng)t=0.5s時質(zhì)點(diǎn)a運(yùn)動到波谷位置B.在0~0.6s時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c沿x軸正方向移動了3mC.在0~0.6s時間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)d通過的路程為20cmD.這列簡諧橫波遇到尺寸為3m的障礙物,能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象11.(多選)(2021浙江溫州高三二模)如圖甲所示,A、B、P是同一水平面內(nèi)的三個點(diǎn),有兩列性質(zhì)相同且振動均沿豎直方向的橫波Ⅰ、Ⅱ在同一介質(zhì)中分別沿著AP和BP方向傳播,已知A與P相距40cm,B與P相距30cm。在t=0時刻,兩列波同時分別傳到A、B兩點(diǎn),A、B兩點(diǎn)的振動圖像如圖乙、丙所示。在t=2s時刻,橫波Ⅰ傳播到P點(diǎn)。則以下說法正確的是()甲乙丙A.兩列波的波長均為0.2mB.P點(diǎn)為振動減弱點(diǎn)且振幅為5cmC.t=3.5s時P點(diǎn)在平衡位置且向下振動D.t=3.5s內(nèi)P點(diǎn)通過的路程為180cm12.(2021廣東深圳高三一模)如圖所示,圖中兩小孩各握住輕繩一端,當(dāng)只有一個小孩上下抖動繩子時,在繩上產(chǎn)生簡諧橫波,圖中實(shí)線和虛線分別表示繩子中間某段在t1=0和t2=0.75s時刻波的圖像,已知小孩抖動繩子的周期T滿足0.75s<T<2s。(1)判斷哪側(cè)(左側(cè)、右側(cè))小孩在抖動繩子,并寫出判斷依據(jù)。(2)求此列波在繩子中傳播的速度。參考答案專題分層突破練12振動與波1.ABD解析在同一地點(diǎn),重力加速度g為定值,根據(jù)單擺周期公式T=2πl(wèi)g可知,周期的二次方與擺長成正比,選項(xiàng)A正確。彈簧振子做簡諧運(yùn)動時,只有動能和勢能參與轉(zhuǎn)化,根據(jù)機(jī)械能守恒條件可知,振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變,選項(xiàng)B正確。根據(jù)單擺周期公式T=2πl(wèi)g可知,單擺的周期與質(zhì)量無關(guān),選項(xiàng)C錯誤。當(dāng)系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時,系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅(qū)動力的頻率,選項(xiàng)2.C解析由題圖可知,1~2s內(nèi)小球的位移減小,說明彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能,即速度增大,由a=kxm可知,加速度減小,選項(xiàng)A錯誤。由題圖可知,2~3s內(nèi)小球的位移增大,說明動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能,即彈性勢能增大,彈簧彈力逐漸增大,選項(xiàng)B錯誤。由題圖可知,t=4s時,小球位于平衡位置,此時動能最大,由能量守恒定律可知,彈簧的勢能達(dá)到最小值,選項(xiàng)C正確。t=5s時,小球的位移正向最大,則彈簧彈力為負(fù)的最大值,小球的加速度為負(fù)的最大值,選項(xiàng)D3.B解析根據(jù)題給條件無法得知浮標(biāo)離開平衡位置的最大距離,選項(xiàng)A錯誤。設(shè)波長為λ,則由題意可知32λ=4.5m,解得λ=3m,選項(xiàng)B正確。設(shè)周期為T,則由題意可知10T=20s,解得T=2s,所以頻率為f=1T=0.5Hz,選項(xiàng)C錯誤。波速為v=λT=1.5m/s,4.D解析因無需額外動力,故乘客做簡諧運(yùn)動的回復(fù)力是由地球?qū)Τ丝偷娜f有引力提供的,選項(xiàng)A錯誤。乘客達(dá)到地心時的速度最大,加速度為零,因?yàn)榈匦奶幊丝退芤Φ暮狭榱?選項(xiàng)B錯誤。乘客只受地球引力的作用,全程處于完全失重狀態(tài),選項(xiàng)C錯誤。乘客做簡諧運(yùn)動,地心處為平衡位置,由簡諧運(yùn)動的受力特點(diǎn)可知,乘客所受地球的萬有引力大小與到地心的距離成正比,選項(xiàng)D正確。5.B解析由題意,根據(jù)波的圖像與振動方向的關(guān)系可推知,這列波沿x軸正方向傳播,選項(xiàng)A錯誤。質(zhì)點(diǎn)a此時位于平衡位置,動能最大,加速度最小,選項(xiàng)B正確。質(zhì)點(diǎn)P只是在平衡位置附近做往復(fù)振動,不會沿波的傳播方向移動,選項(xiàng)C錯誤。質(zhì)點(diǎn)P和質(zhì)點(diǎn)b的平衡位置相差一個波長,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動到最低點(diǎn)時,質(zhì)點(diǎn)b恰好也運(yùn)動到最低點(diǎn),選項(xiàng)D錯誤。6.B解析由波的疊加原理可知,此時x=1.5m處質(zhì)點(diǎn)的位移為10cm,選項(xiàng)A錯誤。此時對于x=1.0m處的質(zhì)點(diǎn),由兩列波引起的振動方向均沿y方向,則該質(zhì)點(diǎn)正沿y方向振動,選項(xiàng)B正確。由題圖可知p、q兩列波的波長分別為3m和2m,則波長之比為3∶2,選項(xiàng)C錯誤。p、q兩列波波長不同,波速相同,則頻率不同,故不能形成穩(wěn)定的干涉圖樣,選項(xiàng)D錯誤。7.D解析由波的圖像可知,波長λ=8m,選項(xiàng)A錯誤。波沿x軸正方向傳播,位移為x=nλ+λ2=(8n+4)m(n=0,1,2,3,…),則波速為v=xΔt=8n+4t2-t1(m/s)(n=0,1,2,3,…),則當(dāng)n=0時,波速為4t2-t1(m/s),不是一定為4t2-t1(m/s),選項(xiàng)B錯誤。在t1~t2時間內(nèi),若是在一個周期內(nèi),則質(zhì)點(diǎn)M是先加速、后減速,若是包含多個周期則由多個運(yùn)動階段組成,不僅僅是由兩段過程組成,選項(xiàng)8.CD解析由題圖甲可知,原點(diǎn)處波源運(yùn)動到y(tǒng)軸負(fù)向最大位移處所用最短時間t0=14T,則題圖乙所示的波出現(xiàn)的時刻t=n+14Tn=0,1,2,…,其中T=2s,因此t=2n+14sn=0,1,2,…,選項(xiàng)A錯誤。波源在原點(diǎn)O,則波以原點(diǎn)O對稱向x軸正、負(fù)方向傳播,由此可知質(zhì)點(diǎn)P此刻的振動方向沿y軸負(fù)方向,選項(xiàng)B錯誤,D正確。由題圖乙知波長λ=39.BCD解析由題圖乙可知,t=4s時質(zhì)點(diǎn)Q在平衡位置正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動,根據(jù)振動與波動關(guān)系可知波沿x軸正向傳播,選項(xiàng)A錯誤。由題圖甲知波長為20m,由題圖乙知周期為8s,則波的傳播速度v=λT=208m/s=2.5m/s,選項(xiàng)B正確。由題圖乙知,在t=0時刻,質(zhì)點(diǎn)Q在平衡位置正沿y軸正方向振動,而質(zhì)點(diǎn)P與質(zhì)點(diǎn)Q相差半個波長,故此時質(zhì)點(diǎn)P應(yīng)在平衡位置正沿y軸負(fù)方向振動,因此質(zhì)點(diǎn)P的振動方程為y=2sin2π8t(m)=2sinπ4t(m),選項(xiàng)C正確。質(zhì)點(diǎn)P與質(zhì)點(diǎn)Q10.CD解析根據(jù)題意知波速為v=ΔxΔt=9-60.6m/s=5m/s,周期T=λv=45s=0.8s,角速度ω=2πT=2π0.8rad/s=5π2rad/s,質(zhì)點(diǎn)a的初相為π6,振動方程為y=Asin(ωt+φ)=10sin5π2t+π6cm,當(dāng)t=0.5s時質(zhì)點(diǎn)a的位移y=10sin52π×0.5+π6cm=9.7cm,質(zhì)點(diǎn)a不會運(yùn)動到波谷位置,選項(xiàng)A錯誤。質(zhì)點(diǎn)c在這段時間內(nèi)只是沿y軸方向振動,沒有沿x軸正方向移動11.ACD解析由題意可知,2s時間波傳播40cm,則波速v=xt=0.2m/s,因兩列波的周期均為T=1s,則波長均為λ=vT=0.2m,選項(xiàng)A正確。因?yàn)閘AP=2λ,lBP=1.5λ,即P點(diǎn)到A、B的距離之差等于半波長的奇數(shù)倍,且兩列波的振動方向相反,可知P點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn),振幅為25cm,選項(xiàng)B錯誤。t=3.5s時由波Ⅰ在P點(diǎn)引起的振動位移為零,振動方向向下,由波Ⅱ在P點(diǎn)引起的振動位移為零,振動方向也向下,則P點(diǎn)在平衡位置且向下振動,選項(xiàng)C正確。當(dāng)波Ⅰ傳到P點(diǎn)時,波Ⅱ在P點(diǎn)已經(jīng)振動了0.5s,經(jīng)過的路程為2A2=30cm;等到波Ⅰ傳到P點(diǎn)時,因P點(diǎn)振動加強(qiáng),振幅為A=25cm,t=3.5s內(nèi)P點(diǎn)兩列波疊加共同振動了1.5個周期,則通過的路程為1.5×4A=150cm,則t=3.5s內(nèi)P點(diǎn)通過的