选择题考点专项训练57 机械振动和机械波（后附解析）-【选择题专练】2025年高考物理一轮复习练习

这是一份选择题考点专项训练57 机械振动和机械波（后附解析）-【选择题专练】2025年高考物理一轮复习练习，共9页。试卷主要包含了25 s时物体对弹簧的压力最大等内容，欢迎下载使用。

A.x＝Rsineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωt－\f(π,2))) B.x＝Rsineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωt＋\f(π,2)))
C.x＝2Rsineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωt－\f(π,2))) D.x＝2Rsineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωt＋\f(π,2)))
2.(振动图像)如图所示，为一个水平弹簧振子的振动图像，下列说法不正确的是( )
A.t＝1 s到t＝2 s内，弹簧振子的动能不断减小
B.该弹簧振子的振动方程为x＝－10sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)t))cm
C.t＝3 s时，弹簧振子的加速度沿x轴负方向
D.t＝0到t＝10 s内，弹簧振子的路程为100 cm
3.(竖直弹簧振子)直立的轻弹簧一端固定在地面上，另一端拴住一个铁块，现让铁块在竖直方向做往复运动，从铁块所受合力为零开始计时，取向上为正方向，其运动的位移—时间图像如图所示，则下列说法正确的是( )
A.t＝0.25 s时物体对弹簧的压力最大
B.t＝0.25 s和t＝0.75 s两时刻弹簧的弹力大小相等
C.t＝0.25 s至t＝0.50 s这段时间内，物体做加速度逐渐增大的加速运动
D.t＝0.25 s至t＝0.50 s这段时间内，物体的动能和弹簧的弹性势能之和在增大
4.(单摆)如图所示为相同的小球(可看作质点)构成的单摆，所有的绳子长度都相同，在不同的条件下的周期分别T1、T2、T3、T4，关于周期大小关系的判断，正确的是( )
A.T1>T2>T3>T4
B.T4T2
D.T1t丁
6.(波的图像)一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为3 cm/s。t＝0时刻波形如图所示，且波刚传到c点。下列说法正确的是( )
A.波源振动的频率2 Hz
B.b质点起振方向沿y轴负方向
C.在0～eq \f(1,6) s内，质点a运动通过的路程为5 cm
D.t＝1 s时，平衡位置在x＝9 cm处的质点c将运动到12 cm处
7.(振动与波综合)(多选)均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。t＝0时刻，波面分布如图a所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处质点的振动图像如图b所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是( )
A.该波从A点传播到B点，所需时间为4 s
B.t＝6 s时，B处质点位于波峰
C.t＝8 s时，C处质点振动速度方向竖直向上
D.t＝10 s时，D处质点所受回复力方向竖直向上
8.(波的比较)(多选)如图甲，水袖舞是中国京剧的特技之一，2023年春晚创意节目《满庭芳·国色》中的水袖舞给观众带来了一场绝美的视觉盛宴。如图乙，水袖由厚薄程度不同的重水袖和轻水袖连接而成。如图丙，某同学为研究重水袖和轻水袖传播机械波的情况，将水袖拉直平放在光滑水平玻璃上，在水袖方向和垂直水袖方向的水平面内建立坐标系，交界点O为坐标原点，P为轻水袖上0.70 m处的一个点。某时刻对交界点施加一个外力，使此交界点沿y方向振动，并在两边水袖上形成两列沿x轴传播的简谐波。t＝0时，交界点O从平衡位置开始向y轴正方向运动，t＝2.25 s时，O点第3次到达波峰，P点第一次经过平衡位置向下运动，则下列说法正确的是( )
A.两列波的传播周期相同
B.波在重水袖上传播的速度等于在轻水袖上传播的速度
C.在轻水袖上传播的速度为0.4 m/s
D.在重水袖上各质点的振动频率低于在轻水袖上各质点的振动频率
9.(波的叠加与干涉)主动降噪耳机能收集周围环境中的噪声信号，并产生相应的抵消声波，某一噪声信号传到耳膜的振动图像如图所示，取得最好降噪效果的抵消声波(声音在空气中的传播速度为340 m/s)( )
A.振幅为2A
B.频率为100 Hz
C.波长应为1.7 m的奇数倍
D.在耳膜中产生的振动与图中所示的振动同相
10.(波的干涉)(多选)如图所示，坐标系xOy位于水平面内，波源在坐标原点O垂直于纸面做简谐振动，振幅为8 cm。t＝0时刻，波源O点开始振动，形成的简谐横波向四周传播，波面为圆。t＝1 s时，波面分布如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷，横波恰好传到C点，OBCD为矩形。下列说法正确的是( )
A.该波波速为8 m/s
B.波源起振方向垂直于纸面向外
C.当E点位于波峰时，C点也位于波峰
D.A点的相位比B落后eq \f(π,2)
11.(干涉的应用)如图所示，置于管口T前的声源发出一列单一频率的声波，分成两列强度不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O。先调节A、B两管等长，O处探测到声波强度为400个单位，然后将A管拉长d＝15 cm，在O处第一次探测到声波强度最小，其强度为100个单位。已知声波强度与声波振幅平方成正比，不计声波在管道中传播的能量损失，则( )
A.声波的波长λ＝15 cm
B.声波的波长λ＝30 cm
C.两声波的振幅之比为3∶1
D.两声波的振幅之比为2∶1
12.(波的折射)船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中传播时的( )
A.波速和波长均不同 B.频率和波速均不同
C.波长和周期均不同 D.周期和频率均不同
13.(波的干涉、折射、衍射和多普勒效应)渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物。声波在水中传播速度为1 500 m/s，若探测器发出频率为1.5×106 Hz的声波，下列说法正确的是( )
A.两列声波相遇时一定会发生干涉
B.声波由水中传播到空气中，波长会改变
C.该声波遇到尺寸约为1 m的被探测物时会发生明显衍射
D.探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关
解析答案57 机械振动和机械波
1．B [由图可知，影子P做简谐运动的振幅为R，以向上为正方向，设P的振动方程为x＝Rsin(ωt＋φ)，由图可知，当t＝0时，P的位移为R，代入振动方程解得φ＝eq \f(π,2)，则P做简谐运动的表达式为x＝Rsineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(ωt＋\f(π,2)))，故B正确，A、C、D错误。]
2．A [t＝1 s到t＝2 s内，弹簧振子从位移最大位置向平衡位置运动，则振子的动能不断增加，A错误；因为ω＝eq \f(2π,T)＝eq \f(π,2) rad/s，该弹簧振子的振动方程为x＝－10sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(π,2)t))cm，B正确；t＝3 s时，弹簧振子的位移正向最大，则加速度沿x轴负方向，C正确；因10 s＝2.5T，则t＝0到t＝10 s内弹簧振子的路程为10A＝100 cm，D正确。]
3．D [t＝0.25 s时物体在平衡位置上方最大位移处，此时加速度向下最大，根据牛顿第二定律可知，此时弹簧对物体的弹力最小，则此时物体对弹簧的压力最小，故A错误；t＝0.25 s和t＝0.75 s两时刻物块相对平衡位置的位移大小相等，但平衡时弹簧的形变量并不为零，故两时刻弹簧形变量不同，即弹簧的弹力不相等，故B错误；t＝0.25 s至t＝0.50 s这段时间物体从最高点向平衡位置运动，相对平衡位置的位移逐渐减小，则所受合外力逐渐减小，则加速度减小，即物体做加速度逐渐减小的加速运动，故C错误；物体的动能和弹簧的弹性势能以及物体的重力势能之和不变，t＝0.25 s至t＝0.50 s时间内物体的重力势能减小，则物体的动能和弹簧的弹性势能之和在增大，故D正确。]
4．C [设细线长度均为L，根据单摆的周期公式可得T1＝2πeq \r(\f(L,g))，T2＝2πeq \r(\f(Lcs 30°,g))，T3＝2πeq \r(\f(L,g))，T4＝2πeq \r(\f(L,g－a))，则T4>T1＝T3>T2，故C正确。]
5．AC [依题意，小球自M运动至N可视为简谐运动，其运动时间为tMN＝eq \f(T,2)＝πeq \r(\f(R,g等))，其中g等为等效重力加速度，图甲中g甲等＝g，图乙中g乙等＝g＋a>g，图丙中g丙等＝g＋eq \f(qE,m)>g，图丁中g丁等＝g，所以t甲＝t丁>t乙，t甲＝t丁>t丙，但t乙、t丙大小关系不能确定，故A、C正确，B、D错误。]
6．C [根据图像可知，波的波长λ＝6 cm，根据v＝λf，解得f＝0.5 Hz，周期T＝eq \f(1,f)＝2 s，A错误；根据同侧法，波沿x轴正方向传播，则质点c的振动方向是沿y轴正方向，则b质点起振方向沿y轴正方向，B错误；根据ω＝eq \f(2π,T)＝π rad/s，质点a的振动方程为y＝10sin(ωt＋φ)cm＝10sineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(πt－\f(π,6)))cm，在0～eq \f(1,6) s内，质点a为位移为0－(－5)cm＝5 cm，通过的路程为5 cm，C正确；平衡位置在x＝9 cm处的质点c只能在平衡位置附近振动不能随波迁移，D错误。]
7．AC [由题图可知，该波的波长、周期分别为λ＝10 m、T＝4 s，根据波速公式有v＝eq \f(λ,T)＝2.5 m/s，该波从A点传播到B点，所需时间为t＝eq \f(x,v)＝eq \f(10,2.5) s＝4 s，A正确；由选项A可知，该波从A点传播到B点，所需时间为4 s，则在t＝6 s时，B点运动了2 s，即eq \f(T,2)，则B处质点位于波谷，B错误；波从AE波面传播到C的距离为x1＝(10eq \r(5)－10) m，波从AE波面传播到C的时间为t1＝eq \f(x1,v)≈4.9 s，则t＝8 s时，C处质点动了3.1 s，所以此时质点速度方向向上，C正确；波从AE波面传播到D的距离为x2＝(10eq \r(2)－10) m，则波从AE波面传播到C的时间为t2＝eq \f(x2,v)≈1.7 s，则t＝10 s时，C处质点运动了8.3 s，所以此时质点位于z轴上方，回复力方向向下，D错误。]
8．AC [两列波由同一个波源产生，则传播周期相同，A正确；波在重水袖上传播与在轻水袖上传播时的介质不同，则波在重水袖上传播的速度不等于在轻水袖上传播的速度，B错误；波传到P点时从平衡位置向上振动，t＝2.25 s时，O点第3次到达波峰，P点第一次经过平衡位置向下运动，可知t＝2.25 s＝2eq \f(1,4)T，则T＝1 s，1eq \f(3,4)λ＝0.7 m，可知λ＝0.4 m，在轻水袖上传播的速度为v＝eq \f(λ,T)＝0.4 m/s，C正确；在重水袖上各质点的振动频率等于在轻水袖上各质点的振动频率，都等于波源的振动频率，D错误。]
9．B [主动降噪耳机是根据波的干涉条件，使抵消声波与噪声的振幅、频率相同，相位相反，叠加后相互抵消来实现降噪的。抵消声波与噪声的振幅相同，也为A，A错误；抵消声波与噪声的频率相同，有f＝eq \f(1,T)＝100 Hz，B正确；抵消声波与噪声的波速、频率相同，则波长也相同，为λ＝vT＝340×0.01 m＝3.4 m，C错误；抵消声波在耳膜中产生的振动与图中所示的振动反相，D错误。]
10．BD [由几何关系可知OC＝eq \r(62＋82) m＝10 m，该波波速为v＝eq \f(10,1) m/s＝10 m/s，故A错误；由图可知，该波波长为8 m，周期为T＝eq \f(λ,v)＝0.8 s，t＝0时刻，波源O点开始振动，t＝1 s时，O点位于波峰，波源起振方向垂直于纸面向外，故B正确；由图可知，E点位于波谷时，C点位于平衡位置；当E点位于波峰时，C点也位于平衡位置，故C错误；由图可知，B点位于平衡位置，A点位于波峰，A点的相位比B落后eq \f(π,2)，故D正确。]
11．C [分析可知A、B两管等长时，声波的振动加强，将A管拉长d＝15 cm后，两声波在O点减弱，根据题意设声波加强时振幅为A1＋A2＝20，声波减弱时振幅为10，则A1＋A2＝20，A1－A2＝10，可得两声波的振幅之比eq \f(A1,A2)＝eq \f(3,1)，故C正确，D错误；根据振动减弱的条件可得eq \f(λ,2)＝2d，解得λ＝60 cm，故A、B错误。]
12．A [声波的周期和频率由振源决定，故声波在空气中和在水中传播的周期和频率均相同，但声波在空气和水中传播的波速不同，根据波速与波长关系v＝λf可知，波长也不同，故A正确，B、C、D错误。]
13．B [根据多普勒效应可知，探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度有关，而两列声波发生干涉的条件是频率相等，所以两列声波相遇时不一定发生干涉，故A、D错误；声波由水中传播到空气中时，声波的波速发生变化，所以波长会发生改变，故B正确；声波的波长为λ＝eq \f(v,f)＝eq \f(1 500,1.5×106) m＝1×10－3 m，当遇到尺寸约1 m的被探测物时不会发生明显衍射，故C错误。]