2023届高考物理二轮复习专题二机械振动与机械波专项练含解析

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2023届二轮复习 专题二 机械振动与机械波 专项练（含解析） 1.如图甲所示为以O点为平衡位置，在两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是(   )A.在时，振子的加速度为正向最大B.从到时间内，振子做加速度减小的加速运动C.在时，弹簧有最小的弹性势能D.在与两个时刻，振子的速度都为零2.有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。如图为噪声在某时刻的简谐波图像，则(   )A.此时刻质点P一定正从平衡位置向下振动B.再经过一个周期质点P水平移动一个波长C.降噪声波的振幅为10 cmD.降噪声波和噪声叠加后，波的振幅变为20 cm3.把一个筛子用四根弹簧支起来，筛子上装一个电动偏心轮，它每转一周，给筛子一个驱动力，这就做成了一个共振筛，如图所示。不开电动机让这个筛子自由振动时，完成20次全振动用了15 s，在某电压下，电动偏心轮的转速是50 r/min。已知增大电动偏心轮电压可使其转速提高，而增加筛子的总质量可以增大筛子的固有周期。为使共振筛的振幅增大，以下做法可行的是(   )
①降低输入电压 ②增大输入电压 ③增加筛子质量 ④减小筛子质量

A.①③ B.①④ C.②③ D.②④4.图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置为处的质点，Q是平衡位置为处的质点.图乙为质点Q的振动图像.下列说法中不正确的是(   )A.该波的传播速度为40 m/sB.从到，质点Q通过的路程为40 cmC.该波沿x轴负方向传播D.时，质点P的速度方向向上5.如图所示，在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速，已知时，波刚好传播到处.在处有一处于静止状态的接收器（图中未画出），则下列说法错误的是(   )A.波源振动周期为0.1 sB.时，处的质点已运动的路程为30 mC.接收器在时开始接收此波D.若波源向x轴正方向运动，接收器接收到的波的频率可能为15 Hz6.如图甲所示，O是单摆的平衡位置，单摆在竖直平面内左右摆动，是摆球所能到达的最远位置，设向右为正方向，图乙是单摆的振动图像.重力加速度取，下列说法正确的是(   )A.单摆振动的周期为0.4 s B.单摆振动的频率是2.5 Hz C.时摆球在M点  D.单摆的摆长约为0.32 m7.简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图1所示，在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔P在纸带上画出的就是小球的振动图像。取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置位移的正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图2所示。下列说法正确的是(   )。
 A.弹簧振子的周期为2 s B.弹簧振子的振幅为10 cmC.时振子相对平衡位置的位移是10 cm D.2.5 s时振子正在向x轴正方向运动8.一单摆振动过程中离开平衡位置的位移随时间变化的规律如图所示，取向右为正方向。则下列说法正确的是(   )A.第1s末和第5s末摆球位于同一位置B.的时间内，摆球的回复力逐渐减小C.时，摆球的位移为振幅的D.时，摆球的速度方向与加速度方向相反9.如图所示为利用单摆原理制作的机械摆钟的结构示意图，关于摆钟的下列描述正确的是(   )
 A.将该摆钟从赤道移到两极，走时会变快B.将该摆钟从赤道带到两极，为使走时准确，需旋转微调螺母使金属圆盘沿摆杆向上移动C.将该摆钟从地球移到绕地球运行的人造卫星中，走时会变快D.在冬季走时准确的摆钟到了夏季，为使走时准确，需旋转微调螺母使金属圆盘沿摆杆向上移动10.一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上和处质点的振动图像分别如图1、2所示，则此列波的传播速率可能是(   )。
 A.8 m/sB.6 m/sC.2 m/sD.1.2 m/sE.1 m/s11.将气垫导轨倾斜放置，倾角为。一质量为的物块放在气垫导轨上，用轻弹簧连接固定挡板和物块，如图（a）所示。从弹簧处于自然伸长状态时上端的位置由静止释放物块，物块在气垫导轨上运动的图象如图（b）所示，物块的振幅为A（未知）。已知弹簧振子的周期，其中m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数，取。
 （1）求物块振动的位移表达式；（2）若物块振动的振幅为2 cm，请写出物块振动时所受回复力与振动位移的关系式。12.如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球与O点之间.现将摆球拉到A点，释放摆球，摆球将在竖直面内的之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置.图乙表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，图中为摆球从A点开始运动的时刻，g取.（1）求单摆的振动周期和摆长.（2）求摆球的质量.（3）求摆球运动过程中的最大速度.


答案以及解析1.答案：D解析：在时，振子的位移为正向最大值，而振子的加速度大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反，故A错误；从到时间内，振子从平衡位置向正向最大位移处运动，位移逐渐增大，加速度逐渐增大，加速度方向与速度方向相反，振子做加速度增大的减速运动，故B错误；在时，振子的位移为负向最大值，即弹簧的形变量最大，弹簧的弹性势能最大，故C错误；在与两个时刻，振子在最大位移处，速度为零，故D正确.2.答案：C解析：A.因不知道简谐波的传播方向，所以无法判断此时刻质点P的振动方向。故A错误；B.质点P在平衡位置附近振动，不随波动传播迁移，故B错误；C.由图可知降噪声波的振幅为10 cm，故C正确；D.降噪声波与噪声相位相反、振幅相同，降噪声波和噪声叠加后，波的振幅变为0，故D错误。故选C。3.答案：C解析：本题考查共振现象的利用与防止。根据题意，可得筛子的固有频率为，电动机在某电压下，电动偏心轮的转速是50 r/min，此时频率为，频率小于筛子的固有频率，要使共振筛的振幅增大，可以增大电动偏心轮的频率或减小筛子的固有频率，则可以增大输入电压或增加筛子质量，故选C。4.答案：B解析：由题图乙知该波的周期，由甲图知波长，则波速，故A正确；在时，由乙图知质点Q正向下运动，根据“上下坡法”可知该波沿x轴负方向传播，此时P点正向上运动，故C、D正确；从到经过，由于时刻质点Q在平衡位置处，所以质点Q通过的路程是，故B错误.5.答案：B解析：由图像可得波长为20 m，周期，故A正确；，质点在每个周期内运动的路程为，本题中，时，处的质点运动的路程为，故B错误；波速，在处的接收器接收到波的时间为，故C正确；此波源的振动频率为，若波源向x轴正方向运动，接收器接收到的波的频率将变大，可能为15 Hz，故D正确.B符合题意.6.答案：C解析：由题图乙知周期，选项A错误；频率，选项B错误；由题图乙知，时摆球在负向最大位移处，因向右为正方向，所以开始时摆球在M点，选项C正确；由单摆的周期公式，得，选项D错误.7.答案：B解析：周期是振子完成一次全振动的时间，由题图知，弹簧振子的周期，A项错误；振幅是振子离开平衡位置的最大距离，由题图知，弹簧振子的振幅为10 cm，B项正确；振子的周期为4 s，由周期性知，时振子相对平衡位置的位移与时振子相对平衡位置的位移相同，为0，C项错误；图像的斜率表示速度，斜率正、负表示速度的方向，则知2.5 s时振子的速度为负，正在向x轴负方向运动，D项错误。8.答案：C解析：单摆在摆动的过程中，其位移x的正、负表示摆球位于平衡位置的哪一侧，由题图可知第1s末与第5s末，摆球的位移大小相同，但方向不同，第1s末摆球位于平衡位置的右侧，第5s末摆球位于平衡位置的左侧，A错误；的时间内，摆球的位移逐渐增大，则摆球的回复力逐渐增大，B错误；由题图可知该单摆的振动方程为，将代入，则单摆的位移大小，因此时摆球的位移为振幅的，C正确；时，摆球的速度方向为负，加速度方向为负，所以时摆球的速度方向与加速度方向一致，D错误。9.答案：AD解析：摆钟的工作原理利用了单摆原理，根据单摆的周期公式，可知当把摆钟从赤道带到两极时，重力加速度g变大，摆钟周期变小，摆动变快了，要想走时准确，需要旋转微调螺母使金属圆盘沿摆杆向下移动，使摆长适当增加，A正确，B错误；将该摆钟从地球移到绕地球运行的人造卫星中，由于在太空中处于完全失重状态，摆钟不能正常工作，C错误；在冬季走时准确的摆钟到了夏季，由于热胀冷缩，摆长变长了，摆钟走时变慢，为使摆钟走时准确，需旋转微调螺母使金属圆盘沿摆杆向上移动，D正确.10.答案：BCD解析：由两质点的振动图像可知，时刻，处的质点处于平衡位置向下运动，处的质点位于波峰处，该波的传播周期。若该简谐横波沿x轴正方向传播，则两质点间的距离为，则，由波速的公式得时，时，；时，B、D两项正确；若该简谐横波沿x轴负方向传播，则两质点间的距离为，则，由波速的公式得时，时，，C项正确，A、E两项错误。11.答案：（1）（2）；解析：（1）由题意知，弹簧振子做简谐运动的振幅等于物块到平衡位置时弹簧的压缩量，即
①
又②
联立得③
由图（b）得，振动周期且④
联立解得⑤
（2）由得⑥
回复力⑦
故⑧12.答案：（1）;0.4 m（2）0.05 kg（3）0.283 m/s解析：（1）小球在一个周期内两次经过最低点，根据该规律可得，由单摆的周期公式为，解得.（2）（3）摆球受力分析如图所示，在最高点A，有，在最低点B，有，从A到B，机械能守恒，由机械能守恒定律得，联立三式并代入数据得，.