2025届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练十五机械振动和机械波

这是一份2025届高考物理二轮专题复习与测试专题强化练十五机械振动和机械波，共6页。

A．波长小于b的波长
B．波长大于b的波长
C．波速小于b 波速
D．波速大于b的波速
解析：由题图可知，a的波长小于b的波长，故A正确，B错误；声波在空气中的传播速度都相同，故C、D错误。
2.(2024·梅州市二模) 轿车的悬挂系统是由车身与轮胎间的弹簧及避震器组成的支持系统。某型号轿车的“车身—悬挂系统”振动的固有周期是0.4 s，这辆汽车匀速通过某路口的条状减速带，如图所示，已知相邻两条减速带间的距离为1.2 m，该车经过该减速带过程中，下列说法正确的是( A )
A．当轿车以10.8 km/h的速度通过减速带时，车身上下颠簸得最剧烈
B．轿车通过减速带的速度越小，车身上下振动的幅度也越小
C．轿车通过减速带的速度越大，车身上下颠簸得越剧烈
D．该轿车以任意速度通过减速带时，车身上下振动的频率都等于2.5 Hz，与车速无关
解析：当轿车以v＝10.8 km/h＝3 m/s的速度通过减速带时，车身因过减速带而产生的受迫振动的周期T＝ eq \f(L,v) ＝ eq \f(1.2,3) s＝0.4 s，与“车身—悬挂系统”振动的固有周期相等，故此时车身会产生共振现象，颠簸得最剧烈，故A正确；因过减速带使车身上下振动的频率与车身系统的固有频率越接近，车身上下振动的幅度越大越剧烈，所以当轿车通过减速带的速度越小，车身上下振动的幅度不一定越小，速度越大时，车身上下颠簸得也不一定越剧烈，B、C错误；受迫振动的物体的振动频率等于驱动力的频率，故该轿车以任意速度通过减速带时，车身上下振动的频率不一定都等于2.5 Hz，与车速有关，故D错误。
3.(多选)在一次传物游戏中，小明同学设计了如图方式想要传递游戏道具小圆环。他把绳的一端固定在墙上，另一端用手握住并连续向上、向下抖动长绳，从图中可看出在绳上形成由近及远传播的波，该波可以看作是简谐波。若t＝0时，小圆环离开平衡位置的位移恰好为零，振动方向为竖直向上，且小圆环距离临近最高点的水平间距为2L，则下列说法正确的是( BC )
A．该波的波长为4L
B．t＝ eq \f(3,8) T时，小圆环的振动方向为竖直向下
C．若手上下振动加快，则该简谐波的波长将变小
D．若手上下振动加快，则小圆环可更快随波前进，被传送至墙边
解析：t＝0时，小圆环离开平衡位置的位移恰好为零，且小圆环距离临近最高点的水平间距为2L，可知该波的波长为8L，A错误；t＝0时，小圆环离开平衡位置的位移恰好为零，振动方向为竖直向上，根据振动规律可知t＝ eq \f(3,8) T时，小圆环的振动方向为竖直向下，B正确；若手上下振动加快，周期变小，由λ＝vT可知该简谐波的波长将变小，C正确；质点只在平衡位置附近振动，不会随着机械波移动，所以套在绳上的光滑小圆环不会随波前进，被传送至墙边，D错误。
4．一列简谐横波的波形图如图所示，传播速度v＝1 m/s，则该列简谐横波的( D )
A．振幅为0.8 m B．波长为1 m
C．周期为1 s D．频率为0.5 Hz
解析：由题图可知该简谐横波的振幅为0.4 m，波长为2 m，故A、B错误；根据周期的计算公式有T＝ eq \f(λ,v) ＝2 s，则频率f＝ eq \f(1,T) ＝0.5 Hz，故C错误，D正确。
5．如图甲所示，2023年春晚创意节目《满庭芳·国色》中的水袖舞文化在我国源远流长。其简化模型如下：材质不同的重水袖A和轻水袖B连接在一起，放在光滑水平玻璃上。某时刻在重水袖A左端抖动产生如图乙所示波形，下列说法正确的是( D )
A．振幅越大，则波速越小
B．重水袖上某点一个周期内通过的路程等于波长
C．波在A、B中传播的速度一定相等
D．波在A、B中传播的频率相等
解析：机械波的波速仅由介质决定，与振幅无关，则介质一定时，振幅变大，但波速不变；波的频率仅由波源决定，机械波从一种介质中进入另一种介质时，其频率不变，波速改变，可见机械波在A、B中传播的频率相等，波速不相等，A、C错误，D正确。重水袖上某点一个周期内通过的路程为4倍振幅，而这一个周期内机械波传播的距离为一个波长，B错误。
6.(2024·揭阳市二模) 近年来，人们越来越注重身体锻炼。有种健身设施叫战绳，其用途广泛，通常可用于高强度间歇训练形式的心肺锻炼或肌肉锻炼。当某健身人士双手以相同节奏上下抖动两根相同的战绳，使战绳形成绳波，如图所示。下列说法正确的是( B )
A．两根战绳形成的波形一定完全相同
B．两根战绳上的波传播速度相同
C．两根战绳上的点的振动频率一定不相同
D．若人停止抖动战绳，则绳波立即消失
解析：当某健身人士双手以相同节奏上下抖动两根相同的战绳，使战绳形成绳波，由于双手抖动的初相位和抖动幅度不一定相同，所以两根战绳形成的波形不一定完全相同，故A错误；介质材料相同，则两根战绳上的波传播速度相同，故B正确；若双手以相同节奏上下抖动，则两根战绳上的点的振动频率一定相同，故C错误；若人停止抖动战绳，绳波不会立即消失，故D错误。
7．(2024·佛山市二模)将重物静止悬挂在轻质弹簧下端，往左右方向轻微扰动重物，将会形成一个单摆；往上下方向轻微扰动重物，将会形成一个弹簧振子。若此单摆及弹簧振子的周期满足2∶1时，无论给予哪种扰动，该装置都会周期性地在单摆和弹簧振子状态间切换，这种现象称为“内共振”。已知弹簧振子的周期T＝2π eq \r(\f(m,k)) (m为重物质量，k为弹簧劲度系数)，单摆摆长为L，重力加速度为g，若要产生“内共振”现象，则该弹簧劲度系数应该满足( 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：单摆振动周期T′＝2π eq \r(\f(L,g)) ，弹簧振子周期T＝2π eq \r(\f(m,k)) ，又因为“内共振”满足 eq \f(T′,T) ＝ eq \f(2,1) ，联立可得k＝ eq \f(4mg,L) 。
8．(多选)2023年2月5日佛山和2月11日河源发生地震，为了了解地震，减少地震带来的危害，研究地震波的发生、传播等规律特别重要。某地震监测站监测到一列沿x轴传播的地震波，t＝0时刻x轴上－3 km～3 km 区间内的波形如图甲所示。x＝－1 km处质点的振动图像如图乙所示，t＝0.25 s时该质点第一次处于波峰。下列说法正确的是( BC )
A．该地震波的周期为0.75 s
B．该地震波沿x轴正方向传播
C．该地震波沿x轴传播的速度为4 km/s
D．t＝2.25 s时，x＝1 km处的质点处于波峰
解析：由题可知，x＝－1 km处质点的振动图像如题图乙所示，t＝0.25 s时该质点第一次处于波峰，则有 eq \f(1,4) T＝0.25 s，解得该地震波的周期T＝1 s，故A错误；由题图乙可知， x＝－1 km处质点在t＝0时刻沿y轴正方向振动，根据波形平移法可知，该地震波沿x轴正方向传播，故B正确；由题图甲可知波长为4 km，则该地震波沿x轴传播的速度v＝ eq \f(λ,T) ＝4 km/s，故C正确；由题图甲可知，t＝0时刻，x＝1 km处的质点位于平衡位置沿y轴负方向振动，根据t＝2.25 s＝2T＋ eq \f(T,4) 可知，t＝2.25 s时，x＝1 km处的质点处于波谷，故D错误。
9．(2024·韶关市综合测试)绽放激情和力量，升腾希望与梦想，“龙狮舞水城”表演中绸带宛如水波荡漾，展现水城特色，舞动的绸带可简化为沿x轴方向传播的简谐横波，图甲为t＝1 s时的波形图，此时质点P在平衡位置，质点Q在波谷位置，图乙为质点P的振动图像，则( D )
A．该波沿x轴负方向传播
B．t＝1 s时，质点Q的振动方向沿y轴负方向
C．t＝1 s时，质点P的加速度正在减小
D．该波传播速度为3 m/s
解析：从振动图形可看出t＝1 s时质点P的振动方向沿y轴正方向，根据波动图像及“同侧法”可判断该波沿x轴正方向传播，A错误；从题图甲可看出，t＝1 s时，质点Q在波谷，速度为0，B错误；从题图甲可看出，t＝1 s时，质点P在平衡位置，加速度为0，C错误；从题图中可知λ＝6 m，T＝2 s，可得v＝ eq \f(λ,T) ＝3 m/s，D正确。
10．主动降噪功能的耳机可以拾取噪声信号，经智能降噪处理器对不同的噪声精准运算，通过Hi－Fi扬声器播放与噪声频率相同、相位相反、振幅相同的降噪声波，从而起到抵消噪声的作用。如图所示的是噪声在某时刻的简谐波图像，则( A )
A．降噪声波的振幅为10 cm
B．降噪声波和噪声叠加后，波的振幅变为20 cm
C．质点P此时刻一定正从平衡位置向上振动
D．质点P再经过一个周期水平移动一个波长
解析：根据题意可知降噪声波与噪声声波振幅相同，即为10 cm，A正确；降噪声波与噪声声波频率相同、相位相反、振幅相同，相互叠加后波的振幅变为零，B错误；因为不知道题图中波的传播方向，所以无法判断此时质点P的振动方向，C错误；质点P在平衡位置附近振动，不随波迁移，D错误。
11.如图甲所示，水袖舞是中国京剧的特技之一，因其身姿摇曳、技法神韵倍受人们喜欢。某次表演中演员甩出水袖的波浪可简化为如图乙所示沿x轴方向传播的简谐横波，P、Q为该波沿水平传播方向上相距0.8 m的两个质点，且横波由P传向Q。t＝0时P质点正经过平衡位置向上振动，Q质点正处于波谷(未画出)，图丙为P质点振动图像。已知该水袖舞甩出的波长在0.5 m至1 m之间，袖子足够长且忽略传播时振幅的衰减。求：
(1)质点P振动的位移y与时间t的关系式；
(2)该水袖舞形成的简谐波的波速。
解析：(1)根据题图丙可知T＝0.8 s，A＝0.2 m
由于t＝0时P质点正经过平衡位置向上振动，则其振动的位移y与时间t的关系式为
y＝A sin eq \f(2π,T) t＝0.2sin eq \f(2π,0.8) t eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(m)) ＝0.2sin eq \f(5π,2) t eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(m)) 。
(2)P、Q为该波沿水平传播方向上相距0.8 m的两个质点，且t＝0时P质点正经过平衡位置向上振动，Q质点正处于波谷，则有Δx＝nλ＋ eq \f(1,4) λ(n＝0，1，2，3，…)
解得λ＝ eq \f(16,20n＋5) m(n＝0，1，2，3，…)
根据题意有0.5 m≤λ≤1 m
解得0.55≤n≤1.35，即取n＝1
则有λ＝ eq \f(16,25) m
则简谐波的波速v＝ eq \f(λ,T) ＝0.8 m/s。
答案：(1)y＝0.2sin eq \f(5π,2) t(m) (2)0.8 m/s