2021届高考物理二轮复习易错题型专项练习（12）机械振动和机械波

2021届高考物理二轮复习易错题型专项练习（12）

机械振动和机械波

1.2020年我国将全面进入万物互联的商用网络新时代，即时代.所谓是指第五代通信技术，采用（）频段的无线电波.现行的第四代移动通信技术，其频段范围是.网络的传输速率（指单位时间传送的数据量大小）可达（为的英文缩写，即比特率、比特/秒），是网络的50~100倍.下列说法正确的是(   )

A．信号和信号都是纵波

B．信号更容易发生明显的衍射现象

C．信号和信号相遇能发生稳定干涉现象

D．信号比信号在真空中的传播速度快

2.汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的应用是自适应巡航控制，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟进.汽车使用的距离传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度.若该雷达发射的无线电波的频率为，接收到的回波的频率为，只考虑前车的运动状态,则(   )

A.当时，表明前车一定做匀速直线运动

B.当时，表明前车一定处于静止状态

C.当时，表明前车正在减速行驶

D.当时，表明前车正在减速行驶

3.如图甲所示为一列简谐横波在时刻的波形图,如图乙所示为该波中处质点P的振动图像.下列说法正确的是(   )

A.此波的波速为2 m/s  B.此波沿x轴正方向传播

C.时质点P的速度最大 D.时质点P的加速度最大

4.在某种介质中,一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图甲所示,此时质点A在波峰位置,质点D刚要开始振动,质点C的振动图像如图乙所示;时刻在D点有一台机械波信号接收器(图中未画出),正以2 m/s的速度沿x轴正向匀速运动.下列说法正确的是(   )

A.质点D的起振方向沿y轴负方向

B.时质点B回到平衡位置

C.信号接收器接收到该机械波的频率小于2.5 Hz

D.若改变振源的振动频率,则形成的机械波在该介质中的传播速度也将发生改变

5.一列简谐横波沿x轴负方向传播,周期为0.2 s,时的部分波形如图所示.下列说法不正确的是(   )

A.该波的传播速度为4.0 m/s

B.时,平衡位置在处的质点的振幅为6.0 cm

C.时,平衡位置在处的质点向y轴正方向运动

D.时,平衡位置在处的质点加速度向上最大

6.有两列简谐横波的振幅都是10 cm,传播速度大小相同.O点是实线波的波源,实线波沿x轴正方向传播,波的频率为5 Hz;虚线波沿x轴负方向传播.某时刻实线波刚好传到处的质点,虚线波刚好传到处的质点,如图所示.则下列说法正确的是(   )

A.实线波和虚线波的周期之比为3:2

B.平衡位置为处的质点此刻的振动速度为零

C.平衡位置为处的质点始终处于振动加强区,振幅为20 cm

D.从图示时刻起再经过0.5 s,处的质点的位移

7.如图甲所示，从重型机械的机械臂的顶部垂下一个大铁球并让它小角度摆动，即可以用来拆卸混凝土建筑，可视为单摆模型，它对应的振动图像如图乙所示，则下列说法正确的是(   )
 

A.单摆振动的周期是6 s B.时，摆球的速度最大

C.球摆开的角度增大，周期增大 D.该单摆的摆长约为16 m

8.一列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向由a向b传播,波速为v.若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点相距为,之间只有一个波谷,则从该时刻开始计时,质点a第一次到达波谷所用的时间可能是(   )

A. B. C. D.

9.固定在同一个振动片上的两根细杆,当振动片振动时,两根细杆周期性地触动水面,形成两个波源.两列波相遇后,形成稳定的干涉图样,如图所示.已知两波源间的距离为0.6 m,波长为0.25 m,下列判断正确的是(   )

A.两波源的频率相同,相位差恒定

B.振动加强区域各质点的振动频率为波源的2倍

C.在水面上放一树叶,树叶会振动着向水槽边缘漂去

D.两波源的连线上振动加强的位置有5处

10.两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播,如图所示是两列波在时刻各自的波形图,实线波A沿x轴正方向传播,周期,虚线波B沿x轴负方向传播.已知实线波的振幅为10 cm,虚线波的振幅为5 cm.则下列说法正确的是(   )

A.两列波在相遇区域内会发生干涉现象 B.虚线波B的波速为3 m/s

C.处的质点起振方向向下 D.时,处的质点的位移等于10 cm

11.在“用单摆测定重力加速度”的实验中。

（1）提供的器材有：铁架台、铁夹、细线、有孔的小铁球、刻度尺、秒表（停表）和天平，其中多余的器材是_________，尚需补充的器材是_______________。

（2）测周期时，当摆球经过_________位置时开始计时并数1次，测出经过该位置n次（约80~100次）的时间为t，则周期为_________。

（3）测摆长时，测得摆线长为97.50 cm，球的直径为2.00 cm，然后用秒表记录了单摆全振动50次所用的时间（如图1），则：

①该摆的摆长为___________cm，秒表的读数为___________s。

②如果他测得的g值偏小，可能的原因是___________。

A.测摆线长时摆线拉得过紧

B.摆线上端未牢固地系于悬点，摆动中出现松动使摆线长度增加了

C.开始计时时，秒表过迟按下

D.实验中将49次全振动误数为50次

③为了提高实验精度，在实验中可改变几次摆长L并测出相应的周期T，从而得出几组对应的L与T的数据，再以L为横轴，为纵轴将所得数据点连成直线（如图2），并求得该直线的斜率为k，则重力加速度___________（用k表示）。

12.甲、乙两列简谐横波分别沿x轴负方向和x轴正方向传播，时刻两列波刚好分别传播到质点A和质点B处，如图所示，设时刻为计时起点，已知甲、乙两列波的波速大小相等，甲波的频率为5 Hz.

（1）时刻之前，x轴上的质点C振动了多长时间？

（2）求在时刻之后的0.9 s内，处的质点位移为的时刻.

答案以及解析

1.答案：B

解析：电磁波均为横波,选项A错误;因5G信号的频率更髙,则波长小,故4G信号更容易发生明显的衍射现象,选项B正确;两种不同频率的波不能发生干涉,选项C错误;任何电磁波在真空中的传播速度均为光速,故传播速度相同,选项D错误.

2.答案：C

解析：当声源和观察者之间的距离不变化时,观察者接收到的波的频率和声源发出的波的频率相等,故当时,说明二者之间的距离不变,表明前车与无人车速度相同,但不一定做匀速直线运动,也不一定静止,故A、B错误;当时,说明接收到的波的频率增大,说明两车距离减小,表明前车正在减速行驶,故C正确；当时,说明接收到的波的频率减小,说明两车距离增大,表明前车正在加速行驶,故D错误.

3.答案：C

解析：由题图可知,该简谐横波的周期,波长,则波速,选项A错误;处的质点P在时刻沿y轴向下振动,可知此波沿x轴负方向传播,选项B错误;时质点P运动到平衡位置沿y轴向上振动,偏离平衡位置的位移为零,速度最大,选项C正确;时质点P运动到平衡位置沿y轴向下振动,偏离平衡位置的位移为零,加速度为零,选项D错误.

4.答案：C

解析：因时刻质点C从平衡位置向下振动,可知波沿x轴正向传播,则质点D的起振方向沿y轴正方向,选项A错误;由题图知,则波速为,当质点B回到平衡位置时,波至少向右传播1.5 m,则所需时间为,选项B错误;机械波的频率为,接收器远离波源运动,根据多普勒效应可知,信号接收器接收到该机械波的频率小于2.5 Hz,选项C正确;机械波的传播速度只与介质有关,则若改变振源的振动频率,则形成的机械波在该介质中的传播速度不变,选项D错误.

5.答案：C

解析：根据题图可知,波长,所以波速,故A正确;根据题图可知,所有质点的振幅都相同,都等于6.0 cm,故B正确;根据波沿x轴负方向传播可知,时刻平衡位置在处的质点向y轴正方向运动,而,所以时刻该质点位于平衡位置且向y轴负方向运动,故C错误;因为,所以处的质点的振动状态和处的质点的振动状态相同,时处的质点处于波峰,所以与处的质点在0时刻处于波谷,具有向上的最大加速度,故D正确.

6.答案：D

解析：由题图可知，波长,由得,波速v相同,则有,故A错误;由题图可知,对于实线波,此刻平衡位置为处的质点位于平衡位置向上振动,其振动速度最大,对于虚线波,此刻处的质点位于平衡位置向上振动,其振动速度最大,根据波的叠加原理可得,平衡位置为处的质点此刻振动速度最大,故B错误;两列波的频率不同,不能形成稳定的干涉现象,因此不存在质点始终处于振动加强区,故C错误；对于实线波,根据可得,则0.5 s相当于个周期,时处的质点位于波峰位置,则从题图所示时刻起再经过个周期,处的质点位于波谷,则有,对于虚线波,由于,则有,0.5 s相当于个周期,时处的质点位移不是最大,则从图示时刻起再经过个周期后处质点的位移,故D正确.

7.答案：BD

解析：由图像知，单摆的周期为8 s，根据单摆周期公式，得摆长，单摆的周期与摆球的摆角无关；时，摆球位于平衡位置，速度最大，故B、D正确.

8.答案：AB

解析：位于平衡位置的两质点相距为,之间只存在一个波谷,则之间波形可能为以下四种情况,如图所示.又因为波沿x轴正方向由a向b传播,则a点的振动方向如图所示,所以质点a第一次到达波谷的时刻可能是，，故A、B正确，C、D错误.

9.答案：AD

解析：由于两根细杆固定在同一个振动片上,则两波源的频率相同,相位差恒定,故A正确;由题意可知,这两列波的周期与频率相同,即这两列波为相干波,形成干涉图样后,有加强与减弱区域,处在不同区域的质点的振幅不一样,但不同的质点振动的频率和周期与波源的频率和周期相同,即振动加强区域各质点的振动频率等于波源的频率,故B错误;在水面上放一树叶,树叶会振动起来,但只会在自己的平衡位置附近上下振动,并不会随波漂流,故C错误;已知两波源间的距离为0.6 m,波长为0.25 m,则两波源间含有的波长数,每一个波长内有两个振动加强点,2.4个波长内有4个振动加强点,两波源连线中点也为振动加强点,则两波源的连线上振动加强的位置有5处,故D正确.

10.答案：CD

解析：两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播,则波速相等,实线波A的波长,虚线波B的波长,由波速公式可知,实线波A和虚线波B的频率不相等,在相遇区域内不能发生干涉现象,故A错误;实线波A的波速,两列简谐横波在同种介质中沿x轴相向传播,则波速相等,所以虚线波B的波速为2 m/s,故B错误;两列波由于波速相同,故同时传播到处,由波的传播方向可知,实线波A的起振方向向下,虚线波B的起振方向向上,由于实线波A的振幅大,所以处的质点起振方向向下,故C正确;时,两列波传播的距离,故实线波处的波峰状态传播到处,虚线波处的平衡位置状态传播到处,根据波的叠加原理可知,时,处的质点的位移为10 cm,故D正确.

11.答案：（1）天平；游标卡尺

（2）平衡；

（3）①98.50；99.8

②B

③

解析：（1）根据实验原理可知，不需要天平，但需要游标卡尺测量球的直径。

（2）当摆球经过平衡位置时开始计时，摆球连续两次经过最低点的时间间隔是半个周期，所以摆球通过最低点作为第1次，秒表开始计时到一直数到摆球第n次通过最低点，摆球经过了个半个周期，所以该单摆的周期。

（3）①单摆的摆长是从悬点到摆球的球心的距离，；小表盘表针超过了半刻线，故。②测摆长时将线拉得过紧导致测量值偏大，由公式，可知g值偏大，故A错误；摆线上端未牢固地系于悬点，摆动中出现松动，使摆线长度增加，周期变大，但运算时选用的L仍为开始所测得的值，将导致g值偏小，故B正确；开始计时时，秒表过迟按下，将使所测周期偏小，由上式可知，g值将偏大，故C错误；实验中将49次全振动误数为50次，由知，周期偏小，g值偏大，故D错误。③由单摆周期表达式可得。故以L为横轴、为纵轴得到的图像的斜率为，整理得。

12.答案：（1）甲波的周期为

波速为

乙波的周期为

由题图可知，质点C在时刻之间已振动的时间

解得.

（2）处的质点位移为，表明两列波的波峰同时到达处.

甲波的波峰到达处的时刻为

乙波的波峰到达处的时刻为

解得

时，，

时，，

时，，（不符合题意舍去）

故在时刻之后的0.9 s内，处的质点位移为的时刻为0.2 s和0.6 s.