专题08 机械振动和机械波—— 备战高考各校及地市好题高三物理试卷分项汇编（江苏专用）

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专题08 机械振动和机械波
一、单选题
1．（2022·江苏连云港·模拟预测）部分汽车有“主动降噪”这项配置，原理是在车上特定区域安装麦克风采集噪声信号样本，样本通过系统处理后产生相位差为π的抑噪信号再由车厢内的扬声器放出，可以有效降低车内噪音。关于该降噪系统，下列说法正确的是（ ）
A．该降噪系统降噪原理是声波的多普勒效应
B．抑噪信号与噪音信号频率可能不同
C．抑噪信号与噪音信号振幅相同，降噪效果最好
D．车内与两信号源距离差为0的位置，降噪效果最差
2．（2022·江苏扬州·模拟预测）医学上利用超声波进行身体检查，探头发出一定频率的超声波，指向需要检查的部位，超声波射入人体后，在机体的组织器官形成反射波，回声返回到探头，经过信号转换之后形成影像，用于诊断。下列说法正确的是（ ）。
A．超声波在空气中传播时，质点的振动方向与传播方向垂直
B．为提高成像分辨力应使超声波的波长比探测目标小的多
C．若被检界面向探头运动，回声频率比发射频率降低
D．进行超声探测时，探头与人体表面间需留有空隙
3．（2022·江苏省海头高级中学高三期末）在观察水波衍射实验的时候，在发波水槽盛有一定深度的水，改变波源的频率和狭缝的宽度，分别拍摄了以下四幅照片。对于照片上出现的情景，下列判断正确的是（ ）
①已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显
②已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越大衍射现象越明显
③已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越短的水波衍射现象越明显
④已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越长的水波衍射现象越明显
A．①③B．①④C．②③D．②④
4．（2022·江苏省海头高级中学高三期末）如图所示，S1、S2是软绳两端的波源，同时做半个周期的简谐运动形成两列简谐波，已知波源S1、S2的振幅分别为A1、A2，周期为T1、T2，P为软绳的中点，下列分析正确的是（ ）
A．两列波都是纵波B．波源S1起振方向向下
C．波源S2形成的波峰先到达P点D．P点的最大位移等于A1+A2
5．（2022·江苏苏州·三模）如图甲所示，细线下端悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。将摆线拉开一较小幅度，当注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向以速度v匀速拖动木板，得到喷在木板上的墨汁图样如图乙所示，若测得木板长度为L，墨汁图样与木板边缘交点P、Q恰好是振动最大位置处，已知重力加速度为g，则该单摆的等效摆长为（ ）
A．B．C．D．
6．（2022·江苏镇江·高三开学考试）某种减噪装置结构如图所示，通过装置的共振可吸收声波。已知其固有频率为（制），其中为薄板单位面积的质量，L为空气层的厚度。经测试发现它对频率为的声音减噪效果最强，若外界声波频率由变为，则（ ）
A．系统振动频率为
B．系统振动频率为
C．为获得更好减噪效果，可仅增大L的大小
D．为获得更好减噪效果，可仅换用更大的薄板
7．（2022·江苏·模拟预测）一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，质点P、Q在x轴上的位置为和。从此时开始，P质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该波沿x轴正向传播
B．此后P、Q两点速度大小始终不相等
C．时，Q质点的位移为
D．若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则所遇到的波的频率为
8．（2022·江苏·南京师大附中模拟预测）如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T型支架在竖直方向振动，T型支架下面连接一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中，当小球振动稳定时（ ）
A．小球振动的频率与圆盘转速无关
B．小球振动的振幅与圆盘转速无关
C．圆盘的转速越大，小球振动的频率越大
D．圆盘的转速越大，小球振动的振幅越大
9．（2022·江苏·扬州中学模拟预测）如图为一简谐横波在t=0.2s时刻的波形图，P是平衡位置为x=7m处的质点，此刻P点振动方向沿y轴负方向，并经过0.4s完成了一次全振动，Q是平衡位置为x=4m处的质点，下列判断正确的是（ ）
A．该波沿x轴负方向传播，波速为20m/s
B．t=0.1s时，质点Q的加速度正向最大，速度为0
C．从t=0.1s到t=0.25s，质点Q沿x轴移动的距离是3m
D．从t=0.2s到t=0.5s的时间内，质点P通过的路程为18cm
10．（2022·江苏省木渎高级中学模拟预测）下列四幅图中关于机械振动和机械波的说法正确的是（ ）
A．粗糙斜面上的金属球m在弹簧的作用下运动，该运动是简谐运动
B．单摆的摆长为l，摆球的质量为m、位移为x，此时回复力为
C．质点A、C的传播速度不同
D．实线为某时刻的波形图，此时质点M向下运动，经极短时间后波形图如虚线所示
11．（2022·江苏·高三开学考试）图甲为一列简谐横波在t = 0时刻的波动图像，图乙为质点P的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．波沿x轴负方向传播，波速v = 20m/s
B．t = 0时刻质点Q的加速度沿y轴负方向
C．质点P的振动方程为y = - 0.2sin10πt（m）
D．从t = 0至t = 2s，质点P的路程为40m
12．（2022·江苏省昆山中学模拟预测）一般来说现在的手机上都会有2个麦克风，一个比较大的位于手机下方，另一个一般位于手机顶部。查阅手机说明后知道手机内部上麦克风为降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，从而实现降噪的效果。如图是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。下列说法错误的是（ ）
A．降噪过程实际上是声波发生了干涉
B．降噪过程本质上是两列声波相遇时叠加的结果
C．降噪声波与环境噪声的传播速度一定相等
D．P点经过一个周期沿波的传播方向传播的距离为一个波长
13．（2022·江苏扬州·模拟预测）如图所示，在均匀介质中，位于x=-10m和x=10m处的两波源S1和S2沿y轴方向不断振动，在x轴上形成两列振幅均为4cm、波速均为2m/s的相向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图，下列说法正确的是（ ）
A．波源S1和S2的起振方向都沿y轴正方向
B．t=5s时，两列波的第一个波峰在x=-1m处相遇
C．0~5s内，x=-2m处的质点运动的路程为8cm
D．形成稳定干涉图样后，x轴上两波源间（不含波源）有9个振动加强点
14．（2022·江苏南通·高三期末）甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿轴正方向传播，乙波沿轴负方向传播，时刻两列波的波形如图所示。已知波速，下列说法正确的是（ ）
A．波的频率
B．两列波波源的起振方向相同
C．在时刻，处质点第一次到达处
D．两列波相遇时，处质点第一次到达处
15．（2022·江苏省丹阳高级中学三模）位于水面上的波源S1、S2产生两列周期均为T、振动方向相同、振幅均为A的相干波，实线、虚线分别表示在同一时刻它们所发出的波的波峰和波谷，如图所示，a、b、c、d、e是水面上的五个点，其中有一小树叶（未画出）位于d处，下列说法正确的是（ ）
A．b点的振动加强，d点的振动减弱
B．一段时间后，小树叶被水波推至b处
C．e点在某时间内也会振动
D．若波源S2突然停止振动，之后的2T内，b点通过的路程为16A
16．（2022·江苏南通·三模）如图所示的直角坐标系中，时刻，波源在O点开始沿着y轴正方向振动，形成沿x轴正方向传播的简谐波，经个周期后刚好传播到P点。已知该波的周期为0.4s，振幅为2cm，则P点的振动方程为（ ）
A．cm（）B．cm（）
C．cm（）D．cm（）
17．（2022·江苏盐城·三模）战绳训练被称为身体训练的综合训练神器，如图所示，训练者跨步蹲。两手各正握同一材质的两绳一端从同一水平高度左右手分别在竖直方向上抖动。绳子上交替出现不同的波动，可视为简谐波，由于初练者双手的肌肉力量不一致，左手每秒抖动三下，右手每秒抖动四下下面左右两绳上波动的波的图像可能正确的是。（ ）
A．B．
C．D．
18．（2022·江苏·模拟预测）一列简谐横波在轴上传播，在和时，其波形分别用如图所示的实线和虚线表示，则（ ）
A．若波沿轴正向传播，则时刻质点向上振动
B．若波沿轴正向传播，则波速可能为24m/s
C．若波沿轴负向传播，则波速可能为28m/s
D．若波沿轴负向传播，从时刻到时刻质点的位移为2cm
19．（2022·江苏·模拟预测）中国地震台网正式测定：2021年11月17日13时54分在江苏盐城市大丰区海域（北纬33.50度，东经121.19度）发生5.0级地震，震源深度17千米。地震波既有横波也有纵波。地震发生后南京监测站监测到了一列沿x轴传播的地震横波，t=0时刻x轴上在-3km~3km区间内的波形图如图甲所示；x轴上处质点的振动图象如图乙所示，t=0.2s时刻该质点到达波峰，下列说法正确的是（ ）
A．该地震波沿x轴正向传播
B．该地震波沿x轴传播的速度可能为25km/s
C．该地震波沿x轴传播10km距离所需的最长时间为0.8s
D．当x=2km处质点到达波谷时，x=1km处质点将到达波峰
20．（2022·江苏·海门中学高三开学考试）如图所示为一列机械波在t=0时刻传播的波形图，此刻图中P点速度沿y轴正方向，t=2s时刻，图中Q点刚好在x轴上。则下列说法正确的是（ ）
A．P点振幅是5m
B．该机械波沿x轴正方向传播
C．该机械波周期不可能是s
D．无论周期是多少，当Q点在x轴时，P点一定离x轴最远
21．（2022·江苏苏州·模拟预测）一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线（振幅A与驱动力频率f的关系）如图所示，则（ ）
A．此单摆的固有周期约为0.5sB．此单摆的摆长约为1m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大D．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移动
22．（2022·江苏泰州·模拟预测）如图所示，在一平静水面上建立坐标系。甲、乙两波源分别在、处先后以的频率上下振动，在水面上产生简谐横波。图中虚线为某一时刻两列波到达的位置，此时处的质点沿振动方向的位移为零且速度向下。已知该水波的波速为，振幅为，两波源起振方向相同，传播过程中能量损耗不计。则下列说法正确的是（ ）
A．波源、起振方向向上
B．波源比振动提前0.2s
C．图示时刻处的质点向下振动
D．图示时刻处的质点位移大小为4cm
23．（2022·江苏·模拟预测）如图（a）为简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点，M是平衡位置在处的质点，图（b）为质点Q的振动图像，下列说法正确的说法是（ ）
A．在时，质点P向y轴正方向运动
B．在时，质点P的加速度方向沿y轴负方向
C．在到，质点P通过的路程为
D．质点M简谐运动的表达式为
24．（2022·江苏·泰兴市第一高级中学高三开学考试）如图所示，劲度系数为k的轻弹簧下端悬挂一质量为M的圆盘，圆盘处于静止状态。现将质量为m的粘性小球自h高处由静止释放，与盘发生完全非弹性碰撞，不计空气阻力，下列说法正确的是（ ）
A．圆盘将以碰后瞬时位置作为平衡位置做简谐运动
B．圆盘做简谐运动的振幅可能为
C．振动过程中圆盘的最大速度为
D．从碰后瞬时位置向下运动过程中，小球、圆盘与弹簧组成的系统势能先减小后增大
二、解答题
25．（2022·江苏省海头高级中学高三期末）如图所示，小球A挂在轻质弹簧下端，上下振动。 小球B在竖直平面内以O为圆心做匀速圆周运动，用水平平行光照射小球B，可以观察到小球B的投影总和小球A重合。已知小球A的质量为m，小球B的角速度 ，圆周运动半径为R。求：
（1）小球A简谐运动的表达式；
（2）小球A的最大加速度a及弹簧的劲度系数k。
26．（2022·江苏南京·模拟预测）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在和处的两个质点A、B的振动图像如图所示，求：
（1）波由质点A传到质点B的时间；
（2）这列波的波速。
27．（2022·江苏省海头高级中学二模）一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，P和Q是介质中平衡位置分别位于 和处的两个质点。t=0时波形如图所示； 时质点Q第一次回到平衡位置，且通过的路程为6cm。求：
（1）简谐波的波速；
（2）质点P的初位置及其位移随时间变化的关系式。
28．（2022·江苏·公道中学模拟预测）如图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，P为平衡位置x=17.5cm的质点。图乙为此波中平衡位置坐标x=10cm的质点从该时刻起的振动图像。问：
（1）从该时刻起，在哪些时刻质点P会出现在波峰？
（2）求从该时刻起，P点第二次回到平衡位置通过的路程。（结果保留3位有效数字）
29．（2022·江苏·高三开学考试）如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波，介质中两质点P、Q的平衡位置相距个波长。已知t=0时的波形图如图所示，此时质点P的位移为，设向上为正方向，经时间t1（小于一个周期），质点P的位移又为，且向下运动，已知该简谐横波的振幅为6cm，频率为1Hz。求：
（1）该横波的波速大小；
（2）t1时刻质点Q的位移。
30．（2022·江苏·高三开学考试）资料记载，海啸波浪海啸波是重力长波，波长可达100公里以上；它的传播速度等于重力加速度g与海水深度乘积的平方根，使得在开阔的深海区低于几米的一次单个波浪，到达浅海区波长减小，振幅增大，掀起10~40米高的拍岸巨浪，有时最先到达的海岸的海啸可能是波谷，水位下落，暴露出浅滩海底；几分钟后波峰到来，一退一进，造成毁灭性的破坏。
（i）在深海区有一海啸波（忽略海深度变化引起的波形变化）如图甲，实线是某时刻的波形图，虚线是t =900s后首次出现的波形图。已知波沿x轴正方向传播，波源到浅海区的水平距离s1=1.08万公里，求海啸波到浅海区的时间t1；
（ii）在浅海区有一海啸波（忽略海深度变化引起的波形变化）如图乙，波从进入浅海区到达海岸的水平距离为s2，写出该海啸波的表达式和波谷最先到达海岸的关系式。