2025屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測(cè)試專題強(qiáng)化練十五機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波

專題強(qiáng)化練（十五）機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波1.(2024·廣東省普通高中一模)如圖是敲擊甲、乙兩個(gè)音叉后，發(fā)出的兩列聲波a和b在空氣中向前傳播的示意圖。從圖中信息可知聲波a的(A)A．波長(zhǎng)小于b的波長(zhǎng)B．波長(zhǎng)大于b的波長(zhǎng)C．波速小于b波速D．波速大于b的波速解析：由題圖可知，a的波長(zhǎng)小于b的波長(zhǎng)，故A正確，B錯(cuò)誤；聲波在空氣中的傳播速度都相同，故C、D錯(cuò)誤。2.(2024·梅州市二模)轎車的懸掛系統(tǒng)是由車身與輪胎間的彈簧及避震器組成的支持系統(tǒng)。某型號(hào)轎車的“車身—懸掛系統(tǒng)”振動(dòng)的固有周期是0.4s，這輛汽車勻速通過(guò)某路口的條狀減速帶，如圖所示，已知相鄰兩條減速帶間的距離為1.2m，該車經(jīng)過(guò)該減速帶過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是(A)A．當(dāng)轎車以10.8km/h的速度通過(guò)減速帶時(shí)，車身上下顛簸得最劇烈B．轎車通過(guò)減速帶的速度越小，車身上下振動(dòng)的幅度也越小C．轎車通過(guò)減速帶的速度越大，車身上下顛簸得越劇烈D．該轎車以任意速度通過(guò)減速帶時(shí)，車身上下振動(dòng)的頻率都等于2.5Hz，與車速無(wú)關(guān)解析：當(dāng)轎車以v＝10.8km/h＝3m/s的速度通過(guò)減速帶時(shí)，車身因過(guò)減速帶而產(chǎn)生的受迫振動(dòng)的周期T＝eq\f(L,v)＝eq\f(1.2,3)s＝0.4s，與“車身—懸掛系統(tǒng)”振動(dòng)的固有周期相等，故此時(shí)車身會(huì)產(chǎn)生共振現(xiàn)象，顛簸得最劇烈，故A正確；因過(guò)減速帶使車身上下振動(dòng)的頻率與車身系統(tǒng)的固有頻率越接近，車身上下振動(dòng)的幅度越大越劇烈，所以當(dāng)轎車通過(guò)減速帶的速度越小，車身上下振動(dòng)的幅度不一定越小，速度越大時(shí)，車身上下顛簸得也不一定越劇烈，B、C錯(cuò)誤；受迫振動(dòng)的物體的振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，故該轎車以任意速度通過(guò)減速帶時(shí)，車身上下振動(dòng)的頻率不一定都等于2.5Hz，與車速有關(guān)，故D錯(cuò)誤。3.(多選)在一次傳物游戲中，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖方式想要傳遞游戲道具小圓環(huán)。他把繩的一端固定在墻上，另一端用手握住并連續(xù)向上、向下抖動(dòng)長(zhǎng)繩，從圖中可看出在繩上形成由近及遠(yuǎn)傳播的波，該波可以看作是簡(jiǎn)諧波。若t＝0時(shí)，小圓環(huán)離開平衡位置的位移恰好為零，振動(dòng)方向?yàn)樨Q直向上，且小圓環(huán)距離臨近最高點(diǎn)的水平間距為2L，則下列說(shuō)法正確的是(BC)A．該波的波長(zhǎng)為4LB．t＝eq\f(3,8)T時(shí)，小圓環(huán)的振動(dòng)方向?yàn)樨Q直向下C．若手上下振動(dòng)加快，則該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)將變小D．若手上下振動(dòng)加快，則小圓環(huán)可更快隨波前進(jìn)，被傳送至墻邊解析：t＝0時(shí)，小圓環(huán)離開平衡位置的位移恰好為零，且小圓環(huán)距離臨近最高點(diǎn)的水平間距為2L，可知該波的波長(zhǎng)為8L，A錯(cuò)誤；t＝0時(shí)，小圓環(huán)離開平衡位置的位移恰好為零，振動(dòng)方向?yàn)樨Q直向上，根據(jù)振動(dòng)規(guī)律可知t＝eq\f(3,8)T時(shí)，小圓環(huán)的振動(dòng)方向?yàn)樨Q直向下，B正確；若手上下振動(dòng)加快，周期變小，由λ＝vT可知該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)將變小，C正確；質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng)，不會(huì)隨著機(jī)械波移動(dòng)，所以套在繩上的光滑小圓環(huán)不會(huì)隨波前進(jìn)，被傳送至墻邊，D錯(cuò)誤。4．一列簡(jiǎn)諧橫波的波形圖如圖所示，傳播速度v＝1m/s，則該列簡(jiǎn)諧橫波的(D)A．振幅為0.8m B．波長(zhǎng)為1mC．周期為1s D．頻率為0.5Hz解析：由題圖可知該簡(jiǎn)諧橫波的振幅為0.4m，波長(zhǎng)為2m，故A、B錯(cuò)誤；根據(jù)周期的計(jì)算公式有T＝eq\f(λ,v)＝2s，則頻率f＝eq\f(1,T)＝0.5Hz，故C錯(cuò)誤，D正確。5．如圖甲所示，2023年春晚創(chuàng)意節(jié)目《滿庭芳·國(guó)色》中的水袖舞文化在我國(guó)源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。其簡(jiǎn)化模型如下：材質(zhì)不同的重水袖A和輕水袖B連接在一起，放在光滑水平玻璃上。某時(shí)刻在重水袖A左端抖動(dòng)產(chǎn)生如圖乙所示波形，下列說(shuō)法正確的是(D)A．振幅越大，則波速越小B．重水袖上某點(diǎn)一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路程等于波長(zhǎng)C．波在A、B中傳播的速度一定相等D．波在A、B中傳播的頻率相等解析：機(jī)械波的波速僅由介質(zhì)決定，與振幅無(wú)關(guān)，則介質(zhì)一定時(shí)，振幅變大，但波速不變；波的頻率僅由波源決定，機(jī)械波從一種介質(zhì)中進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，其頻率不變，波速改變，可見機(jī)械波在A、B中傳播的頻率相等，波速不相等，A、C錯(cuò)誤，D正確。重水袖上某點(diǎn)一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路程為4倍振幅，而這一個(gè)周期內(nèi)機(jī)械波傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng)，B錯(cuò)誤。6.(2024·揭陽(yáng)市二模)近年來(lái)，人們?cè)絹?lái)越注重身體鍛煉。有種健身設(shè)施叫戰(zhàn)繩，其用途廣泛，通?？捎糜诟邚?qiáng)度間歇訓(xùn)練形式的心肺鍛煉或肌肉鍛煉。當(dāng)某健身人士雙手以相同節(jié)奏上下抖動(dòng)兩根相同的戰(zhàn)繩，使戰(zhàn)繩形成繩波，如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(B)A．兩根戰(zhàn)繩形成的波形一定完全相同B．兩根戰(zhàn)繩上的波傳播速度相同C．兩根戰(zhàn)繩上的點(diǎn)的振動(dòng)頻率一定不相同D．若人停止抖動(dòng)戰(zhàn)繩，則繩波立即消失解析：當(dāng)某健身人士雙手以相同節(jié)奏上下抖動(dòng)兩根相同的戰(zhàn)繩，使戰(zhàn)繩形成繩波，由于雙手抖動(dòng)的初相位和抖動(dòng)幅度不一定相同，所以兩根戰(zhàn)繩形成的波形不一定完全相同，故A錯(cuò)誤；介質(zhì)材料相同，則兩根戰(zhàn)繩上的波傳播速度相同，故B正確；若雙手以相同節(jié)奏上下抖動(dòng)，則兩根戰(zhàn)繩上的點(diǎn)的振動(dòng)頻率一定相同，故C錯(cuò)誤；若人停止抖動(dòng)戰(zhàn)繩，繩波不會(huì)立即消失，故D錯(cuò)誤。7．(2024·佛山市二模)將重物靜止懸掛在輕質(zhì)彈簧下端，往左右方向輕微擾動(dòng)重物，將會(huì)形成一個(gè)單擺；往上下方向輕微擾動(dòng)重物，將會(huì)形成一個(gè)彈簧振子。若此單擺及彈簧振子的周期滿足2∶1時(shí)，無(wú)論給予哪種擾動(dòng)，該裝置都會(huì)周期性地在單擺和彈簧振子狀態(tài)間切換，這種現(xiàn)象稱為“內(nèi)共振”。已知彈簧振子的周期T＝2πeq\r(\f(m,k))(m為重物質(zhì)量，k為彈簧勁度系數(shù))，單擺擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，重力加速度為g，若要產(chǎn)生“內(nèi)共振”現(xiàn)象，則該彈簧勁度系數(shù)應(yīng)該滿足(B)A．k＝eq\f(2mg,L) B．k＝eq\f(4mg,L)C．k＝eq\f(L,2mg) D．k＝eq\f(L,4mg)解析：?jiǎn)螖[振動(dòng)周期T′＝2πeq\r(\f(L,g))，彈簧振子周期T＝2πeq\r(\f(m,k))，又因?yàn)椤皟?nèi)共振”滿足eq\f(T′,T)＝eq\f(2,1)，聯(lián)立可得k＝eq\f(4mg,L)。8．(多選)2023年2月5日佛山和2月11日河源發(fā)生地震，為了了解地震，減少地震帶來(lái)的危害，研究地震波的發(fā)生、傳播等規(guī)律特別重要。某地震監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)到一列沿x軸傳播的地震波，t＝0時(shí)刻x軸上－3km～3km區(qū)間內(nèi)的波形如圖甲所示。x＝－1km處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示，t＝0.25s時(shí)該質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰。下列說(shuō)法正確的是(BC)A．該地震波的周期為0.75sB．該地震波沿x軸正方向傳播C．該地震波沿x軸傳播的速度為4km/sD．t＝2.25s時(shí)，x＝1km處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰解析：由題可知，x＝－1km處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如題圖乙所示，t＝0.25s時(shí)該質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰，則有eq\f(1,4)T＝0.25s，解得該地震波的周期T＝1s，故A錯(cuò)誤；由題圖乙可知，x＝－1km處質(zhì)點(diǎn)在t＝0時(shí)刻沿y軸正方向振動(dòng)，根據(jù)波形平移法可知，該地震波沿x軸正方向傳播，故B正確；由題圖甲可知波長(zhǎng)為4km，則該地震波沿x軸傳播的速度v＝eq\f(λ,T)＝4km/s，故C正確；由題圖甲可知，t＝0時(shí)＝2T＋eq\f(T,4)可知，t＝2.25s時(shí)，x＝1km處的質(zhì)點(diǎn)處于波谷，故D錯(cuò)誤。9．(2024·韶關(guān)市綜合測(cè)試)綻放激情和力量，升騰希望與夢(mèng)想，“龍獅舞水城”表演中綢帶宛如水波蕩漾，展現(xiàn)水城特色，舞動(dòng)的綢帶可簡(jiǎn)化為沿x軸方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，圖甲為t＝1s時(shí)的波形圖，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P在平衡位置，質(zhì)點(diǎn)Q在波谷位置，圖乙為質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像，則(D)A．該波沿x軸負(fù)方向傳播B．t＝1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向C．t＝1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度正在減小D．該波傳播速度為3m/s解析：從振動(dòng)圖形可看出t＝1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方向沿y軸正方向，根據(jù)波動(dòng)圖像及“同側(cè)法”可判斷該波沿x軸正方向傳播，A錯(cuò)誤；從題圖甲可看出，t＝1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q在波谷，速度為0，B錯(cuò)誤；從題圖甲可看出，t＝1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P在平衡位置，加速度為0，C錯(cuò)誤；從題圖中可知λ＝6m，T＝2s，可得v＝eq\f(λ,T)＝3m/s，D正確。10．主動(dòng)降噪功能的耳機(jī)可以拾取噪聲信號(hào)，經(jīng)智能降噪處理器對(duì)不同的噪聲精準(zhǔn)運(yùn)算，通過(guò)Hi－Fi揚(yáng)聲器播放與噪聲頻率相同、相位相反、振幅相同的降噪聲波，從而起到抵消噪聲的作用。如圖所示的是噪聲在某時(shí)刻的簡(jiǎn)諧波圖像，則(A)A．降噪聲波的振幅為10cmB．降噪聲波和噪聲疊加后，波的振幅變?yōu)?0cmC．質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)刻一定正從平衡位置向上振動(dòng)D．質(zhì)點(diǎn)P再經(jīng)過(guò)一個(gè)周期水平移動(dòng)一個(gè)波長(zhǎng)解析：根據(jù)題意可知降噪聲波與噪聲聲波振幅相同，即為10cm，A正確；降噪聲波與噪聲聲波頻率相同、相位相反、振幅相同，相互疊加后波的振幅變?yōu)榱?，B錯(cuò)誤；因?yàn)椴恢李}圖中波的傳播方向，所以無(wú)法判斷此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方向，C錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)P在平衡位置附近振動(dòng)，不隨波遷移，D錯(cuò)誤。11.如圖甲所示，水袖舞是中國(guó)京劇的特技之一，因其身姿搖曳、技法神韻倍受人們喜歡。某次表演中演員甩出水袖的波浪可簡(jiǎn)化為如圖乙所示沿x軸方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，P、Q為該波沿水平傳播方向上相距0.8m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，且橫波由P傳向Q。t＝0時(shí)P質(zhì)點(diǎn)正經(jīng)過(guò)平衡位置向上振動(dòng)，Q質(zhì)點(diǎn)正處于波谷(未畫出)，圖丙為P質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像。已知該水袖舞甩出的波長(zhǎng)在0.5m至1m之間，袖子足夠長(zhǎng)且忽略傳播時(shí)振幅的衰減。求：(1)質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的位移y與時(shí)間t的關(guān)系式；(2)該水袖舞形成的簡(jiǎn)諧波的波速。解析：(1)根據(jù)題圖丙可知T＝0.8s，A＝0.2m由于t＝0時(shí)P質(zhì)點(diǎn)正經(jīng)過(guò)平衡位置向上振動(dòng)，則其振動(dòng)的位移y與時(shí)間t的關(guān)系式為y＝Asineq\f(2π,T)t＝0.2sineq\f(2π,0.8)teq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m))＝0.2sineq\f(5π,2)teq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(m))。(2)P、Q為該波沿水平傳播方向上相距0.8m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，且t＝0