高考物理二轮复习专项分层特训专项7含答案

这是一份高考物理二轮复习专项分层特训专项7含答案，共8页。试卷主要包含了单项选择题，多项选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

1.[2022·江苏盐城模拟]消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题．图示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声，频率为f的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成上下两束波，这两束波在b处相遇时可削弱噪声．设上下两束波从a运动到b的时间差为Δt，不考虑声波在传播过程中波速的变化，关于该消声器的工作原理及要达到良好的消声效果必须满足的条件，下列说法正确的是( )
A．利用了波的干涉，Δt是 eq \f(1,2f) 的奇数倍
B．利用了波的衍射，Δt是 eq \f(1,2f) 的奇数倍
C．利用了波的干涉，Δt是 eq \f(1,f) 的奇数倍
D．利用了波的衍射，Δt是 eq \f(1,f) 的奇数倍
2.[2022·辽宁模拟卷]如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t＝0时刻波刚好传播到x＝3 m处的质点P，已知波的传播速度为10 m/s.则( )
A．波源的起振方向沿＋y方向
B．波源的振动频率为5 Hz
C．t＝1.2 s时，x＝12 m处的质点Q第一次处于波谷
D．t＝1.2 s时，x＝8 m处的质点已通过的路程为14 cm
3.[2022·浙江6月]如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距x.套在杆上的小球从中点以初速度v向右运动，小球将做周期为T的往复运动，则( )
A．小球做简谐运动
B．小球动能的变化周期为 eq \f(T,2)
C．两根弹簧的总弹性势能的变化周期为T
D．小球的初速度为 eq \f(v,2) 时，其运动周期为2T
4.下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1 Hz的简谐运动；与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图(a)所示．以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图(b)所示．已知河水密度为ρ，木棒横截面积为S，重力加速度大小为g.下列说法正确的是( )
A．x从0.05 m到0.15 m的过程中，木棒的动能先减小后增大
B．x从0.21 m到0.25 m的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变大
C．x＝0.35 m和x＝0.45 m时，木棒的速度大小相等，方向相反
D．木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为 eq \f(F1－F2,2ρSg)
5.
如图所示，A是竖直固定放置圆环的最低点，经过圆心O、倾角为30°的光滑轨道固定放置在圆环上的B、C两点之间，另一个光滑轨道固定放置在圆环上的D、A两点之间，E是圆环上距离A非常近的点．分别从B、D、E三点由静止释放甲、乙、丙三个小球(均可视为质点)，则甲到达C点的时间、乙到达A点的时间和丙到达A点的时间之比为( )
A．2 eq \r(2) ∶ eq \r(2) ∶π B．4 eq \r(2) ∶4∶π
C．2 eq \r(2) ∶2∶π D．4 eq \r(2) ∶2 eq \r(2) ∶π
二、多项选择题
6.[2022·山东卷]一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如图所示．当t＝7 s时，简谐波的波动图像可能正确的是( )
7.两列简谐横波a、b在同一介质中沿x轴正方向传播，波速均为v＝10 m/s，波源均位于原点处，它们的振动图像分别如图中的实线和虚线所示，则( )
A.两列简谐横波a、b的周期之比为1∶2
B．两列简谐横波a、b的波长之比为2∶3
C．t＝0时刻，x＝10 m处两简谐波的波峰重合
D．t＝0时刻，x＝14 m处两简谐波的波峰重合
8.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t＝0时刻波源从坐标原点开始振动，如图甲所示是简谐横波在t＝0.6 s时的部分波动图像，如图乙所示是这列波上x＝0.7 m处的质点从t＝0.7 s时刻开始振动的图像，下列说法正确的是( )
A．波源的起振方向向上
B．t＝0.6 s时，x＝0.1 m处的质点在波谷处
C．波的振动频率为f＝0.5 Hz
D．波源的振动方程为y＝－15sin 5πt (cm)
9.[2022·浙江6月]位于x＝0.25 m的波源P从t＝0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在t＝2.0 s时波源停止振动，t＝2.1 s时的部分波形如图所示，其中质点a的平衡位置xa＝1.75 m，质点b的平衡位置xb＝－0.5 m．下列说法正确的是( )
A．沿x轴正负方向传播的波发生干涉
B．t＝0.42 s时，波源的位移为正
C．t＝2.25 s时，质点a沿y轴负方向振动
D．在0到2 s内，质点b运动总路程是2.55 m
三、非选择题
10.两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x轴－0.2 m和1.2 m处，两波的波速均为0.4 m/s，波源的振幅均为2 cm.如图为t＝0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x轴0.2 m和0.8 m的P、Q两质点开始振动．质点M、N的平衡位置分别处于x轴0.5 m和0.6 m处．求：
(1)M点开始振动的时刻；
(2)0～3.0 s内质点N运动的路程．
专项7 机械振动与机械波
1．解析：消声器的原理是两束波分别通过不同的路程到达b处时振动情况完全相反，振动减弱，利用了波的干涉，选项B、D错误；由干涉减弱的条件可知，两束波的路程差为半波长的奇数倍，即v·Δt＝（2n＋1）× eq \f(λ,2) （n＝0，1，2…），又v＝λf，解得Δt＝（2n＋1）× eq \f(1,2f) （n＝0，1，2…），选项A正确，C错误．
速解：根据振动减弱的条件为半波长奇数倍的特征系数 eq \f(1,2) ，可知结果中一定含有该特征系数，从而排除C、D选项；再结合消声器利用两束波的干涉排除B项，最终确定答案为A项．
答案：A
2．解析：由波形图，结合“同侧法”可知，P点起振的方向沿y轴负向，则波源的起振方向沿－y方向，选项A错误；波源的振动频率为f＝ eq \f(v,λ) ＝ eq \f(10,4) Hz＝2.5 Hz，选项B错误；波传到x＝12 m处的质点需要的时间为t1＝ eq \f(12－3,10) s＝0.9 s，则t＝1.2 s时，Q已经振动了0.3 s，即振动了 eq \f(3,4) T到达了波峰位置，选项C错误；波传到x＝8 m处的质点需要的时间为t2＝ eq \f(8－3,10) s＝0.5 s，则t＝1.2 s时，该质点已经振动了0.7 s＝1 eq \f(3,4) T，即t＝1.2 s时，x＝8 m处的质点已通过的路程为7A＝14 cm，选项D正确．
答案：D
3．解析：由于刚开始的一段时间内小球做匀速运动，受力大小与位移大小不成正比，小球做的不是简谐运动，A错误．小球从杆中点到第一次回到杆中点的过程，初、末动能相等，则小球动能的变化周期为 eq \f(T,2) ，分析可知两根弹簧的总弹性势能的变化周期也为 eq \f(T,2) ，B正确，C错误．小球的初速度为 eq \f(v,2) 时，在细杆上匀速运动的时间等于初速度为v时的2倍，小球从接触弹簧到速度减到零的时间等于初速度为v时的，故初速度为 eq \f(v,2) 时的运动周期小于2T，D错误．
答案：B
4．解析：由简谐运动的对称性可知，0.1 m、0.3 m、0.5 m时木棒处于平衡位置；则x从0.05 m到0.15 m的过程中，木棒从平衡位置下方向上移动，经平衡位置后到达平衡位置上方，速度先增大后减小，所以动能先增大后减小，A错误；x从0.21 m到0.25 m的过程中，木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动（未到平衡位置），加速度方向竖直向下，大小逐渐变小，B错误；x＝0.35 m和x＝0.45 m时，由图像的对称性知浮力大小相等，说明木棒在同一位置，竖直方向速度大小相等，方向相反，而这两时刻木棒水平方向速度相同，所以合速度大小相等，方向不是相反，C错误；木棒底端处于水面下最大位移时，F1＝ρgSh1，木棒底端处于水面下最小位移时，F2＝ρgSh2，木棒在竖直方向做简谐运动的振幅A＝ eq \f(h1－h2,2) ＝ eq \f(F1－F2,2ρSg) ，D正确．
答案：D
5．解析：设甲、乙、丙的运动时间分别为t甲、t乙、t丙，圆环的半径为R，对甲受力分析，由牛顿第二定律可得其加速度为a甲＝g sin 30°，由匀变速直线运动的规律有2R＝ eq \f(1,2) a甲t eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(甲)) ，对乙，由等时圆模型的运动规律有2R＝ eq \f(1,2) gt eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(乙)) ，丙的运动时间是等效单摆运动周期的 eq \f(1,4) ，则有t丙＝ eq \f(1,4) ×2π eq \r(\f(R,g)) ，综合比较可得t甲∶t乙∶t丙＝4 eq \r(2) ∶4∶π，B正确．
答案：B
6．解析：由振动图像可知波的振幅A＝20 cm，波的周期T＝12 s，从振动图像上可以看出t＝7 s时平衡位置位于原点O的质点相对平衡位置的位移为y7＝－ eq \f(\r(3),2) A，且向下运动．A图该质点位移符合条件，且当波沿x轴负方向传播时向下运动，符合题意，A项正确；C图该质点位移符合条件，且当波沿x轴正方向传播时向下运动，符合题意，C项正确．
答案：AC
7．解析：由振动图像可知两列简谐横波a、b的周期之比为2∶3，A错误；根据λ＝vT可得简谐横波a的波长为λa＝8 m，简谐横波b的波长为λb＝12 m，简谐横波a、b的波长之比为2∶3，B正确；由于波沿x轴正方向传播，作出t＝0时刻两简谐横波的波动图像如图所示，由图可知x＝10 m处两简谐波的波峰不重合，x＝14 m时两简谐波的波峰重合，C错误，D正确．
答案：BD
8．解析：波上质点的起振方向都与波源的起振方向相同，由图乙可知，x＝0.7 m处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向向下，A错误；把图甲的波动图像补充完整，可看出t＝0.6 s时，x＝0.1 m处的质点在波谷处，B正确；根据题意可知0到0.7 s的时间内，波传播的距离为x＝0.7 m，由v＝ eq \f(x,t) ，解得波速v＝1 m/s，由图甲可以看出波长λ＝0.4 m，结合波速v＝λf，解得波的振动频率为f＝2.5 Hz，C错误；由图像可知波的振幅A＝15 cm，波源的起振方向向下，t＝0时刻波源从坐标原点开始振动，所以可设波源振动的方程为y＝－A sin 2πft，代入数据可得y＝－15sin 5πt （cm），D正确．
答案：BD
9．解析：沿x轴正、负方向传播的波不会相遇，不会发生干涉，A错误；根据题述可知，在t＝2.0 s时波源停止振动，t＝2.1 s时的部分波形如图所示，可知在Δt＝0.1 s的时间内波传播的距离为x0＝0.50 m－0.25 m＝0.25 m，波速v＝ eq \f(x0,Δt) ＝2.5 m/s，由波形图可知，波长λ＝1.0 m，波振动的周期T＝ eq \f(λ,v) ＝0.4 s，结合波形图可知，t＝0时波源从平衡位置向上运动，t＝0.42 s时，波源的位移为正，B正确；2.1 s到2.25 s内波传播的距离为x1＝0.375 m，即2.1 s时平衡位置位于1.375 m处质点的振动状态在2.25 s时传播到质点a处，故2.25 s时a沿y轴正方向振动，C错误；经 eq \f(xP－xb,v) ＝0.3 s，振动传播到b点，在0到2 s内，质点b振动了1.7 s，为4 eq \f(1,4) T，0～2 s内质点b振动的总路程为s＝17A＝17×15 cm＝2.55 m，D正确．
答案：BD
10．解析：（1）由图像得，两列波同时到达M点
t＝ eq \f(xPM,v) ＝0.75 s
（2）由图像得，λ＝0.4 m
T＝ eq \f(λ,v) ＝1 s
右波传到N点的时间t1＝ eq \f(xQN,v) ＝0.5 s
左波传到N点的时间t2＝ eq \f(xPN,v) ＝1.0 s
1．0 s后，N点始终处于振动减弱状态，静止不动，N点实际振动时间为0.5 s，即半周期，N点的路程s＝2A＝4 cm
答案：（1）0.75 s （2）4 cm