内容正文:
专题08 机械振动机械波
机械振动
1.(2025·北京东城·一模)如图所示,鱼漂静止时,点恰好位于水面处。用手将鱼漂缓慢向下压,使点到达水面,松手后,鱼漂沿竖直方向运动,上升到最高处时,点到达水面。若鱼漂的段可视为圆柱体,仅在重力与浮力的作用下运动,则有关鱼漂松手后的运动,下列说法不正确的是( )
A.鱼漂的运动是简谐运动
B.点过水面时,鱼漂的速度最大
C.点到达水面时,鱼漂具有向下的加速度
D.鱼漂由释放至运动到最高点的过程中,速度先增大后减小
【答案】C
【详解】A.鱼漂在水中受到了浮力的作用,由阿基米德浮力定律可知,浮力的大小与鱼漂进入水面的深度成正比,鱼漂所受的重力为恒力,以静止时O点所处位置为坐标原点,则合力的大小与鱼漂的位移大小成正比,方向总是与位移方向相反,所以鱼漂做简谐运动,故A正确;
B.点O过水面时,鱼漂到达了平衡位置,速度最大,故B正确;
C.点M到达水面时,鱼漂达到了向下的最大位移,所受合力方向向上,所以具有向上的加速度,故C错误;
D.由简谐运动的特点可知,鱼漂由释放至运动到最高点的过程中,速度先增大后减小,故D正确。
本题选不正确项,故选C。
2.(2025·北京房山·一模)如图甲所示,一单摆做小角度摆动,从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时,相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A.单摆的摆长约为2.0m
B.从t=1.5s到t=2.0s时间内,摆球的动能逐渐增大
C.从t=0.5s到t=1.0s时间内,摆球所受回复力逐渐增大
D.单摆的位移x随时间t变化的关系式为cm
【答案】B
【详解】A.由题图乙可知,单摆的周期为T=2s,由单摆的周期公式
结合可得m
故A错误;
B.由图乙可知,从t=1.5s到t=2.0s的振动中,摆球向平衡位置运动,速度逐渐增大,动能逐渐增大,故B正确;
C.由图乙可知,从t=0.5s到t=1.0s的振动中,向平衡位置运动,摆球的位移减小,根据可知,回复力逐渐减小,故C错误;
D.由图乙可知:振幅A=8cm,,角速度rad/s
单摆的位移x随时间t变化的关系式为x=8sinπt(cm)
故D错误;
故选B。
3.(2025·河北秦皇岛·一模)如图甲所示是一个单摆,摆球在竖直面做小角度摆动,摆球经过平衡位置时的速度大小为,设摆球向右运动为正方向,图乙是这个单摆的振动图像,由此可知( )
A.该单摆振动的频率为
B.振动方程为
C.时,摆球速度大小为
D.时,摆球加速度为零
【答案】B
【详解】A.由振动图,可知周期为,即可得频率
解得
故A错误;
B.由振动图可得到振幅,因为
联立以上解得质点的振动方程为
故B正确;
C.由质点的振动图的斜率表示速度,可知时,摆球速度大小为0,故C错误;
D.由回复力与位移的关系,结合振动图,可知摆球在平衡位置,速度最大,在竖直方向上,拉力与重力的合力提供向心力,即小球有向心加速度,故D错误。
故选B。
4.(2025·宁夏银川·一模)如图甲所示,一根粗细均匀的木筷,下端绕几圈细铁丝后竖直悬浮在装有盐水的杯子中。现把木筷竖直向上提起一段距离后放手,其在水中的运动可视为简谐运动。以竖直向上为正方向,从某时刻开始计时,木筷的横截面积为S,木筷下端到水面的最小距离为,最大距离为。则( )
A.木筷在时间内动能先减小后增大
B.木筷做简谐运动的振幅为
C.木筷(含铁丝)的质量为
D.木筷在0~3t0时间内运动的路程为
【答案】BCD
【详解】A.木块在最大位移处速度最小,木筷在t0~5t0时间内由正向最大位移处运动到负向最大位移处,速度先增大后减小,故A错误;
B.由简谐运动的对称性可知h2﹣h1=2A
即
故B正确;
C.木筷静止在平衡位置时,即
求得
故C正确;
D.木筷振动方程的一般形式为y=Asin(ωt+φ)
其中,,
代入得
t=0时,有
结合木筷下端的位移y随时间t变化的图像可知,木筷在0~3t0时间内运动的路程为
故D正确。
故选BCD。
5.(2025·北京石景山·一模)如图甲所示,将一弹簧振子竖直悬挂,以小球的平衡位置为坐标原点O,竖直向上为正方向建立x轴。若将小球从弹簧原长处由静止释放,其在地球表面与某球状天体表面(不考虑自转影响)做简谐运动的x-t图像如图乙所示,则地球表面与该天体表面的重力加速度之比为( )
A.2:1 B.1:2
C.1:4 D.4:1
【答案】A
【详解】设地球表面的重力加速度为,球状天体表面的重力加速度为,弹簧的劲度系数为
根据简谐运动的对称性有
解得
故选A。
6.(2025·河北保定·一模)如图甲所示,某弹簧振子在竖直方向上做简谐运动,其振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.弹簧振子振动的圆频率为
B.弹簧振子的振动方程为
C.在和时刻弹簧的弹性势能相同
D.从到时间内弹簧振子运动的路程大于
【答案】BD
【详解】A.由图可知,周期,弹簧振子振动的圆频率
故A错误;
B.振子的振动方程为
故B正确;
C.因为弹簧振子是在竖直方向上的振动,平衡位置并不是原长位置,所以在和时刻弹簧振子的弹簧形变量不同,弹性势能也不相同,故C错误;
D.时刻弹簧振子的位移为,时刻弹簧振子的位移为,从到时间内弹簧振子的路程为
故D正确。
故选BD。
7.(2025·北京大兴·一模)惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期T与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论,某同学创设了“重力加速度”可以认为调节的实验环境:如图1所示,在水平地面上固定一倾角θ可调的光滑斜面,把摆线固定于斜面上的O点,使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点,静止释放后,摆球在ABC之间做简谐运动,摆角为α。在某次实验中,摆球自然悬垂时,通过力传感器(图中未画出)测得摆线的拉力为;摆球摆动过程中,力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示,其中、、均已知。当地的重力加速度为g。下列选项正确的是()
A.多次改变图1中α角的大小,即可获得不同的等效重力加速度
B.在图2的测量过程中,单摆n次全振动的时间为
C.多次改变斜面的倾角θ,只要得出就可以验证该结论成立
D.在图2的测量过程中,满足关系
【答案】C
【详解】A.等效重力加速度
所以若要获得不同的等效重力加速度,可以多次改变图1中角的大小,故A错误;
B.由图2可知,单摆一次全振动的时间,单摆n次全振动的时,故B错误;
C.根据单摆的周期公式可知若单摆做简谐运动的周期T与等效重力加速度的二次方根成反比,即
因为
则有
所以若多次改变斜面的倾角θ,满足
则可验证结论成立,故C正确;
D.摆球自然悬垂时,通过力传感器测得摆线的拉力为,根据平衡条件有
在图2的测量过程中,摆球在A位置有
摆球在B位置有
摆球从A位置运动到B位置过程有
解得
故D错误。
故选C。
8.(2025·贵州黔东南·一模)惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器,叫摆钟。某摆钟如图甲所示,旋转摆钟下端的螺母可以使摆上的圆盘沿摆杆上下移动,简化图如图乙所示。摆的运动可视为简谐运动,下列说法正确的是( )
A.旋转摆钟下端的螺母,若将圆盘沿摆杆上移,则摆的振幅一定减小
B.旋转摆钟下端的螺母,若将圆盘沿摆杆下移,则摆的振幅一定增大
C.旋转摆钟下端的螺母,若将圆盘沿摆杆上移,则摆的周期一定增大
D.旋转摆钟下端的螺母,若将圆盘沿摆杆上移,则摆的周期一定减小
【答案】D
【详解】AB.旋转摆钟下端的螺母,可以改变摆长,但由于摆的振幅与摆长没有直接关系,故AB错误;
CD.由单摆的周期公式,可知将圆盘沿摆杆上移,即摆长减小,周期减小,故C错误,D正确。
故选D。
9.(2025·北京顺义·一模)如图所示为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况,以向上为正方向,得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的关系为。下列说法正确的是( )
A.手机振动的周期
B.时,弹簧弹力为0
C.时,手机位于平衡位置上方
D.从至,手机的动能减小
【答案】D
【详解】A.由题意可知
可得
故A错误;
B.时,
由牛顿第二定律可知
可知,此时弹簧弹力与重力二力平衡,弹簧弹力不为零,故B错误;
C.时,
可知手机的加速度为正,则手机位于平衡位置下方,故C错误;
D.时,
可知,至时间内,手机从平衡位置向平衡位置上方移动,由于在平衡位置时手机速度最大,因此手机动能减小,故D正确。
故选D。
10.(2025·北京延庆·一模)简谐运动的振动图线可用下述方法画出:如图甲所示,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做匀速运动,绘图笔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乙所示。下列说法正确的是( )
A.弹簧振子的周期为2s
B.弹簧振子的振幅为20cm
C.2.8s时小球正在向左运动
D.若增大弹簧振子的振幅,其振动的周期也增大
【答案】C
【详解】A.周期是振子完成一次全振动的时间,由题图知,弹簧振子的周期为T=4s,故A错误;
B.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10cm,故B错误;
C.图像的斜率表示速度,斜率正负表示速度的方向,则由图乙知,2.8s时振子的速度为负,正在向左运动,故C正确;
D.根据弹簧振子的周期公式
其振动的周期与振幅无关,故增大弹簧振子的振幅,它的周期将保持不变,故D错误。
故选C。
11.(2025·山西太原·一模)如图所示,空间中有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。劲度系数为k的轻弹簧一端固定于竖直墙壁,另一端与质量为m、电荷量为+q的滑块连接,现压缩弹簧使滑块移至M点,滑块由静止释放并开始计时。滑块始终在同一光滑水平面上运动,且弹簧始终在弹性限度内,则滑块第一次回到M点所用的时间为( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】由题知,滑块始终在同一光滑水平面上运动,受到重力、地面的支持力、弹簧的弹力和洛伦兹力共四个力作用, 在竖直方向上重力、地面的支持力、洛伦兹力三力时刻平衡,水平方向只有弹簧的弹力作用,则有
其中为弹簧的形变量,符合简谐运动的回复力特征,所以滑块在弹簧弹力作用下做简谐运动。对于弹簧振子的简谐运动,其周期公式为
滑块从M点由静止释放,第一次回到M点时,刚好完成一个完整的简谐运动,所用时间就是一个周期T,即
故选A。
12.(2025·辽宁葫芦岛·一模)下面两图分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点、的振动图像,下列说法正确的是( )
A.该波的周期是5s B.2s时质点向下振动
C.2s时质点向上振动 D.该波的波速可能是
【答案】D
【详解】A.根据图像可知,周期为4s,A错误;
BC.由图可知,2s时P质点向下振动,Q质点向上振动,BC错误;
D.P、Q的振动方向相反,则P、Q的间距为(n=1,2,3…)
又
得 (n=1,2,3…)
则该波的波速可能是3m/s,D正确。
故选D。
13.(2025·江苏·一模)某电视节目上一男子表演“狮吼功”——用声音震碎玻璃杯。关于这一现象,下列说法中正确的是( )
A.声音频率越低越容易震碎玻璃杯 B.声音频率越高越容易震碎玻璃杯
C.需要很大的音量才能震碎玻璃杯 D.在适当的频率下无需很大的音量就能震碎玻璃杯
【答案】D
【详解】发生共振的条件是驱动力的频率等于物体的固有频率,用声音震碎玻璃杯是声音的频率与玻璃杯的固有频率相等,使玻璃杯发生共振,从而使玻璃杯碎裂,与音量的大小无关。
故选D。
14.(2025·山东济南·一模)如图所示,三个物块A、B、C的质量均为m=1kg,物块C放置在水平地面上,竖直放置的轻弹簧连接物块B和物块C,物块A放置在物块B上,整个装置保持静止。现对A施加竖直向下的恒定外力,将物块A、B压缩到最低点时立即撤去外力,物块A、B被竖直向上弹起。一段时间后A、B分离,当A向上运动到最高点时立即被取走,当B继续向上运动到最高点时,物块C恰好离开水平地面。轻弹簧的劲度系数为k=100N/m,轻弹簧的弹性势能表达式为(k为轻弹簧的劲度系数,x为轻弹簧的形变量),弹簧振子做简谐运动的周期表达式为(k为轻弹簧的劲度系数,M为振子的质量),重力加速度g=10m/s2,所有过程中弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力,求:
(1)物块B向上运动到最高点时的加速度大小;
(2)物块A、B分离瞬间,物块B的速度大小:
(3)恒定外力的大小:
(4)从A、B分离到各自第一次运动到最高点的过程中,二者运动的时间差(结果用π表示)。
【答案】(1)20m/s2
(2)
(3)
(4)
【详解】(1)当B继续向上运动到最高点时,物块C恰好离开水平地面,此时弹簧的拉力
对物块B进行受力分析,根据牛顿第二定律
可得;
(2)A、B在弹簧恢复原长时分离,从此时到B运动到最高点的过程中,对B、C及弹簧组成的系统,由能量守恒可得,
解得
(3)从A、B压缩到最低点到弹簧恢复原长,对A、B、C及弹簧组成的系统,由能量守恒可得
解得
最初状态,对A、B整体受力分析可得
从最初状态到A、B压缩到最低点,对A、B、C及弹簧组成的系统,由功能关系可得
解得
(4)A、B分离后A竖直向上做匀减速直线运动,有
解得
B在竖直方向做简谐运动,其周期
平衡位置
振幅
B从恢复原长到第一次运动到最高点的路程为,则
从A、B分离到各自第一次运动到最高点的时间差有
15.(2025·山东潍坊·一模)如图所示,质量为2m的物块P静置于劲度系数为k的轻弹簧上,质量为m的物块Q从P上方的高度处由静止落下,Q与P发生碰撞,碰后立即结为一体。已知两物块碰后经时间速度第一次变为零,弹性势能的表达式为(k为弹簧的劲度系数、x为弹簧的形变量),不计一切阻力,弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g,则从两物块碰撞到第一次速度最大所需的时间为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】根据速度位移关系式可知,Q与P碰前速度
碰撞过程根据动量守恒,以的方向为正方向
从碰后到最低点,以最低点为重力势能的0点,根据能量守恒
解得
整体做简谐运动,简谐运动平衡位置为压缩处,根据题意有两物块碰后位置为压缩处,最低点在压缩处,最高点位置为压缩处。经时间速度第一次变为零,结合简谐运动规律可知对应的角度为120°,而从碰后到平衡位置,即最大速度处,对应简谐运动角度为30°,所以从两物块碰撞到第一次速度最大所需的时间为。
故选B。
16.(2025·宁夏石嘴山·一模)并列悬挂的两个弹簧振子如图甲所示,分别以振子A、B的平衡位置为坐标原点,竖直向上为正方向建立y轴,当振子在振动过程中某次经过平衡位置时开始计时,两振子的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.两振子的振动频率之比为:=2:1
B.振子A速度为零时,振子B 速度最大
C.任意0.5s内,A、B两振子运动的路程相等
D.0.5s~1s内, 振子A向下振动, 振子B先向下动后向上振动
【答案】BD
【详解】A.由乙图可知,振子A、B的周期,
根据可知,两振子的振动频率之比为:=1:2
A错误;
B.由图可知,振子A速度为零时,B振子恰好在平衡位置,速度最大,B正确;
C.由于,故在任意0.5s内,振子B的路程始终为,若振子A在平衡位置或最大位移处计时,在0.5s内的路程为10cm,若从其它位置计时,0.5s时间内经过平衡位置,平均速度较大,0.5s内的路程大于10cm,0.5s时间内经过最大位置,平均速度较小,0.5s内的路程小于10cm,C错误;
D.0.5s~1s内, 振子A向下振动, 振子B先向下动后向上振动,D正确。
故选BD。
17.(2025·甘肃兰州·一模)在建筑工地上,工人使用插入式混凝土振捣器对浇筑的混凝土进行振捣作业。振捣器开启后,其内部的偏心块高速旋转,带动振捣棒做简谐运动,并将振动传递给混凝土。已知振捣棒的振动方程为。下列说法正确的是( )
A.振捣棒做简谐运动的频率为50Hz
B.时刻,振捣棒的位移为1.5mm
C.振捣棒在1s内通过的路程是600mm
D.振捣棒的振动频率越高,混凝土颗粒的振动一定越剧烈
【答案】C
【详解】AB.根据表达式
可知频率为Hz
将代入解得mm
故AB错误;
C.振捣棒的周期为s
由于1s=,则振捣棒在1s内通过的路程是mm
故C正确;
D.当振捣棒的振动频率与混凝土颗粒的固有频率越接近时,振动越剧烈,故D错误;
故选C。
18.(2025·江西南昌·一模)如图所示,并列悬挂两个相同的弹簧振子(互不影响)。把两个小球拉到相同的位置,先释放A球,当A球第一次到达平衡位置时再释放B球,在接下来的运动过程中,两小球不可能在同一时刻具有( )
A.相同的速度与相同的动能 B.相同速度与相同位移
C.相同的位移与相同的加速度 D.相同的位移与相同的动能
【答案】B
【详解】当A球第一次到达平衡位置时再释放B球,则两球振动的相位始终相差,振动图像如图,根据简谐振动的特点:
A.在同一时刻,可能具有相同大小的速度,由可知,可能相同的动能,例如t1时刻,故A不合题意;
B.在同一时刻,由于两球振动的相位始终相差,不可能同时具有相同速度与相同位移,例如t2时刻,位移相同,速度大小相同,但是方向不同,故B符合题意;
C.在同一时刻,可能具有相同的位移,根据可知,可能相同的加速度,例如t2时刻,故C不合题意。
同一时刻,可能有相同的位移,此时速度大小一定相同,则有相同的动能,例如t2时刻,故D不符合题意。
故选B。
19.(2025·广东汕头·一模)如图1所示,在距离水平圆盘中心处固定一小球,转动圆盘,小球做线速度为的匀速圆周运动,在圆盘圆心正上方,另一完全相同的小球制成的单摆在小角度的摆动。图2是两球在与摆球摆动平面平行的竖直面上的投影,两球投影时刻都在同一竖直方向上。已知小球半径为,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A.单摆的摆线长度为
B.单摆在做简谐运动,其回复力为合力
C.更换另一体积更大的摆球,投影依旧时刻在同一竖直方向
D.若该装置从汕头搬到北京,要使投影依旧时刻在同一竖直方向,则圆盘转速要变快
【答案】D
【详解】A.由题意可知,两小球的周期相同,做圆周运动的小球的周期为
根据单摆的周期公式
联立,解得单摆的摆线长度为
故A错误;
B.单摆在做简谐运动,重力沿速度方向的分力提供回复力,故B错误;
C.单摆的摆长为摆线长度加小球半径,更换另一体积更大的摆球,则单摆的摆长变长,周期变大,投影不能时刻在同一竖直方向,故C错误;
D.若该装置从汕头搬到北京,重力加速度变大,则单摆的周期变小,要使投影依旧时刻在同一竖直方向,做圆周运动的小球的周期也要变小,根据可知,圆盘转速要变快,故D正确。
故选D。
20.(2025·陕西西安·一模)力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力,如图甲所示,点为单摆的固定悬点,现将摆球从点释放,则摆球在竖直平面内的之间来回摆动。点为运动中的最低位置,小于且是未知量。图乙是由力传感器得到的细线对摆球的拉力大小随时间变化的曲线,图中时刻为摆球从点开始运动的时刻,重力加速度。下列说法正确的是( )
A.单摆的周期为
B.摆长为
C.摆球的质量为
D.摆球运动过程中的最大速度为
【答案】AC
【详解】A.小球在一个周期T内两次经过最低点,球在最低点时绳子拉力最大,结合图乙可知单摆周期,故A正确;
B.根据单摆周期
联立以上解得摆长
故B错误;
CD.分析可知球在最低点时速度v最大,图乙可知绳子拉力最大值、最小值分别为,设小球质量为m,小球在最低点时,由牛顿第二定律有
小球在最高点时,由牛顿第二定律有
小球从最高点到最低点,由动能定理得
联立以上解得
故C正确,D错误。
故选 AC。
机械波
21.(2025·内蒙古呼和浩特·一模)中医的悬丝诊脉中给悬的是“丝”;“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动;即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如图甲;假设“丝”上有A、B、C三个质点;坐标分别为;;。时刻;脉搏搭上丝线图中的质点A;质点A开始振动;其振动图像如图乙所示;产生的机械波沿丝线向x轴正方向传播;A、B两质点运动的方向始终相反;波长大于0.6m;关于该机械波;下列说法正确的是( )
A.波长为0.4m
B.质点C的起振方向沿y轴正方向
C.在时刻;质点B位于平衡位置
D.若将丝线的另一端搭在另一个人的脉搏上,则丝线中两列波相遇时一定发生干涉现象
【答案】C
【详解】A.由于波长大于0.6m,A、B两质点运动的方向始终相反,可知A、B点的距离等于半个波长,则有
解得波长为
故A错误;
B.由乙图可知,振源的起振方向沿y轴负方向,则所有质点的起振方向均沿y轴负方向,则质点C的起振方向沿y轴负方向,故B错误;
C.由乙图可知,在时刻,质点A位于平衡位置,振动方向沿y轴负方向,依题意,A、B两质点运动的方向始终相反,则该时刻质点B位于平衡位置,振动方向沿y轴正方向,故C正确;
D.若将丝线的另一端搭在另一个人的脉搏上,二人脉搏的频率大小关系不明,所以丝线中两列波相遇时不一定发生干涉现象,故D错误。
故选C。
22.(2025·北京东城·一模)一列简谐横波沿轴传播,某时刻波的图像如图所示。已知此时质点的振动方向沿轴正方向,下列说法正确的是( )
A.波沿轴负方向传播
B.此时质点沿轴正方向运动
C.质点将比质点先回到平衡位置
D.此时质点的加速度大小比质点的大
【答案】C
【详解】A.此时质点的振动方向沿轴正方向,根据同侧法可知波沿轴正方向传播,故A错误;
B.同理,根据同侧法可知此时质点沿轴负方向运动,故B错误;
C.同理,根据同侧法可知此时质点沿轴正方向运动,结合B选项分析可知质点将比质点先回到平衡位置,故C正确;
D.根据可得加速度大小,此时质点b位移的大小比质点c位移的大小小,所以此时质点的加速度大小比质点的小,故D错误。
故选C。
23.(2025·北京西城·一模)如图是以质点P为波源的机械波在绳上刚传到质点Q时的波形。下列说法正确的是( )
A.Q点即将开始向上振动
B.P点从平衡位置刚开始振动时,运动方向向下
C.若P点停止振动,绳上的波会立即消失
D.当波传到Q点时,P点恰好振动了1个周期
【答案】B
【详解】A.根据波的传播方向可知,Q点即将开始向下振动,故A错误;
B.波源的起振方向与波的最前沿的起振方向相同,所以P点从平衡位置刚开始振动时,运动方向向下,故B正确;
C.若P点停止振动,绳上的波还会继续传播下去,并不会立即消失,故C错误;
D.因P、Q两点平衡位置间的距离为个波长,所以当波传到Q点时,P点振动了个周期,故D错误。
故选B。
24.(2025·北京门头沟·一模)一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。此时介质中x=2m处的质点P由平衡位置向y轴正方向运动,其振动周期为0.4s。下列说法正确的是( )
A.该列波向右传播
B.该列波的波长为6m
C.该列波的波速为5m/s
D.t=0时x=4m位置的质点尚未运动
【答案】A
【详解】A.质点P由平衡位置向y轴正方向运动,由“同侧法”可知,该列波向右传播,选项A正确;
B.由图可知,该列波的波长为4m,选项B错误;
C.该列波的波速为
选项C错误;
D.t=0时x=4m位置的质点在平衡位置,速度最大,选项D错误。
故选A。
25.(2025·天津蓟州·一模)处于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v=200m/s。已知t=0时,波刚传播到x=40m处,波形如图所示。在x=400m处有一接收器(图中未画出),则下列说法正确的是( )
A.波源开始振动时方向沿y轴负方向
B.x=10m处质点每秒向右移动200m
C.当t=0.1s时,x=40m处的质点恰好到达波谷的位置
D.若波源向x轴正方向匀速运动,接收器接收到波的频率大于10Hz
【答案】AD
【详解】A.所有质点的起振方向和波源起振方向一致,根据上下坡法,可知图中x=40m处质点的起振方向为沿y轴负方向,则波源开始振动时方向沿y轴负方向,故A正确;
B.波上的质点只在平衡位置上下振动,不随波迁移,故B错误;
C.
CD.根据题意结合图可知
该波的频率为
当t=0.1s时,即经过了一个周期,x=40m处的质点回到了平衡位置;若波源向x轴正方向运动,波源与接收器间的距离减小,根据多普勒效应可知,接收器收到波的频率增大,将大于10Hz,故C错误,D正确;
故选AD。
26.(2025·宁夏银川·一模)2024年9月18日20时08分,安徽合肥市肥东县发生级地震,震源深度12千米,震中位于北纬度,东经度,很多居民的手机都收到了“地震预警”,而“地震预警”是指在地震发生以后,抢在地震波传播到受灾地区前,向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报,通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究,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两点速度始终相等
C.时,Q质点的位移为
D.若此波遇到另一列简谐横波并发生了稳定的干涉现象,则所遇到的波的频率为
【答案】D
【详解】A.由图乙可知,时刻质点P向下振动,根据“上下坡”法由图甲可知,该波沿x轴负向传播,故A错误;
B.由图甲可知,波长,由于P、Q两点间距离等于半个波长,所以两质点振动步调相反,速度等大反向,故B错误;
C.由图乙可知,周期为,则角频率为
设Q质点的振动方程为
当时,代入上式,可得
故Q质点的振动方程为
当时Q质点的位移为
故C错误;
D.若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象,则两列波频率相同,则所遇到的波的频率为
故D正确。
故选D。
27.(2025·天津红桥·一模)一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图中的实线所示,时的波形图如图中的虚线所示,则该简谐横波在介质中的传播速度可能为( )
A. B. C. D.
【答案】BC
【详解】由图可知波长为
若波沿x轴向正方向传播,则
当时,
若波沿x轴向负方向传播,则
当时,
故选BC。
28.(2025·湖北·一模)两列简谐横波在x轴上传播、a波沿x轴正向传播,b波沿x轴负向传播,时刻的波形图如图所示:此时刻平衡位置在和的质点P、Q刚好开始振动,两列波的波速均为2m/s,质点M、N的平衡位置分别为和,下列说法正确的是( )
A.两列波相遇时刻为1.5s,此时刻质点N不振动
B.P、Q间(不包括P、Q)有1处振动加强点
C.0~2.5s内质点M运动路程为32cm
D.两列波振幅不同,故不能发生干涉
【答案】C
【详解】A.0时刻P、Q两质点刚好开始振动,且振动方向相反,经过时间t两列波在N点相遇,则有s
相遇时两列波在N点引起的振动方向相反,故N点起振动方向向上,A错误;
B.由题可知波长,
由于两列波振动方向相反,故在处加强,振动加强点有2处,B错误;
C.根据
a波传播到M点时间
b波传播到M点时间
M点为振动加强点,0~2.5s内质点M运动路程
C正确;
D.两列波周期相同,振动方向在同一直线上,有稳定相位差,可以发生干涉,D错误。
故选C。
29.(2025·天津·一模)一列简谐波沿绳向右传播,P、Q是绳上两点(Q在P的右侧),振动图像分别如图中实线和虚线所示。t=1s时,下列P、Q两点间的波形图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】由振动图像可知,t=1s时,P点处于正向最大位移处,Q点处于平衡位置且向y轴正方向运动,波向右传播,结合同侧法可知A图像符合要求。
故选A。
30.(2025·天津和平·一模)同一介质中有一列沿x轴正方向传播的简谐横波,t=0时刻坐标原点处的质点开始沿y轴振动,该波在介质中的传播速度大小为4m/s,某时刻波刚好传到x=3m处质点,波形图如图所示,P为x=4m处的质点,则下列判断正确的是 ( )
A.坐标原点位移随时间变化的关系式为
B.再过0.5s,P 点的加速度达到向下的最大值
C.t=1.3s时刻, x=4m处的P质点向上振动
D.从0到1.5s时刻,质点P运动的路程为2cm
【答案】CD
【详解】A.由波形图可知,该波的波长,振幅
根据波长、波速、周期的关系可得
角速度
时刻,坐标原点的位移随时间变化关系为
当时,坐标原点
代入上式解得
故时刻,坐标原点位移随时间变化关系式为
A错误;
B.再经过,波向前传播的距离
此时P恰好处于波谷,加速度向上达到最大,B错误;
C.时刻,波从处传播的距离
此时处的质点P已经开始振动,根据“上、下坡”法可知,由于P质点处于下坡的位置,故其向上振动,C正确;
D.从0到1.5s时刻,质点P振动的时间
故质点P的路程为
D正确。
故选CD。
31.(2025·广东广州·一模)某次地震时,震源同时产生P波(纵波)和S波(横波),传播速率分别约为8km/s和4km/s,某监测点记录到P波比S波早到达120s。假设震源的振动周期为1.25s,地震波沿直线传播,则( )
A.P波的频率为S波的一半 B.P波的波长为S波的一半
C.P波的波长约为5.0km D.震源距监测点约960km
【答案】D
【详解】A.由于震源的振动周期为1.25s,同一震源产生的P波和S波的周期相同,均为
则P波和S波频率均为
故A错误;
BC.结合题意及前面分析,由可知,P波的波长为
S波的波长为
由此可知,S波的波长为P波的一半,故BC错误;
D.由题知,P波和S波的传播速度分别为8km/s和4km/s,且P波比S波早到达
设震源到监测点的距离为,则
解得
故D正确。
故选D。
32.(2025·广东深圳·一模)波源发出一列向右传播的简谐绳波。时波源开始振动,其位移随时间变化的关系如图所示,则一段时间后在绳上形成的波形可能正确的有( )
A. B.
C. D.
【答案】BC
【详解】由波源的振动图像可知,时波源开始向上振动,可知波传到某个质点时,质点起振方向向上,若振源振动一个周期,只让波形图为B;若波源振动,则波形图为C。
故选BC。
33.(2025·山东菏泽·一模)两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,波源分别位于和处,波速均为,振幅均为。如图为时刻两列波的图像,此刻平衡位置在和的P、Q两质点开始振动。质点M的平衡位置在处。下列说法正确的是( )
A.时,M点的振动方向向下
B.内质点M运动的路程为
C.x轴上P、Q之间振动减弱点的个数为2个
D.右侧波引起Q点的振动方程为
【答案】BD
【详解】AB.根据题意,由图可知,左侧波波源的起振方向向下,右侧波波源的起振方向向上,两列波的波长均为,则两列波的周期均为
两列波相遇后可以发生稳定的干涉现象,右侧波传播到M点的时间为
左侧波传播到M点的时间为
则内,质点未振动,路程为0,内,只有右侧波在点引起振动,路程为
时,右侧波在点引起振动向下,恰好左侧波传播到M点,振动方向向下,则M点为振动加强点,时,M点的振动方向向上,内,质点的路程为
则内质点M运动的路程为
故A错误,B正确;
C.由于两个波源的振动方向始终相反,可知波程差为偶数倍时为振动减弱点,设减弱点的坐标为,则有
可得,当时,
时,,
则x轴上P、Q之间振动减弱点的个数为3个,故C错误;
D.结合上述分析可知,Q点的起振方向向上,又有,
则右侧波引起Q点的振动方程为
故D正确。
故选BD。
34.(2025·北京丰台·一模)某绳波形成过程如图所示,t=0时质点1开始沿竖直方向做周期为T 的简谐运动。 时,质点5开始运动。下列说法正确的是( )
A.时,质点4正在向下运动
B.时,质点1的加速度为零
C.从到,质点7的速度先增大后减小
D.从到,质点7的加速度先增大后减小
【答案】D
【详解】A.波的形成过程是前一个质点带动后一个质点运动,所以时,质点4正在向上运动,A错误;
B.时,质点1在最大位移处,速度为零,的加速度最大,B错误;
C.从到,质点7先向上运动到最大位移处,后向下运动,速度先减小后增大,C错误;
D.从到,质点7先向上运动到最大位移处,后向下运动,加速度先增大后减小,D正确。
故选D。
35.(2025·山东济南·一模)甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播,波速均为,时刻的波形图如图所示。平衡位置位于处的质点在时的位移和内的路程分别为( )
A.5cm,25cm B.,25cm C.5cm,35cm D.,35cm
【答案】B
【详解】根据时刻的波形图可知,甲波和乙波的波长均为4m,由于波速均为,故两列波的周期,两列波的频率相同,两列波叠加时,可发生波的干涉。结合题意可知,前甲波和乙波均未传播到处,故时间内,处的质点路程为零;
时,乙波刚传播到处,时甲波刚传播到处,故时间内,处的质点运动的路程
4s后两列波在处叠加,由于两列波到达处的波程差
故处为振动减弱点,这段时间恰好等于四分之一个周期,故时,质点的位移
内,质点运动的路程
综上所述,平衡位置位于处的质点在时的位移和内的路程分别为,25cm;
故选B。
36.(2025·河南·一模)如甲图所示,在xOy平面内有两个完全相同的点波源S1(-4,0)和S2(4,0),同时沿垂直于xOy平面开始振动,振动图像均如乙图所示,已知波长为8m,下列说法正确的是( )
A.这两列波的波速为2m/s
B.这两列波的波速为4m/s
C.两列波在P(4,6)点引起的振动总是相互加强的
D.t=4.5s时Q(1,0)处的质点与平衡位置的距离为2cm
【答案】AD
【详解】AB.由图可知,周期为4s,所以
故A正确,B错误;
C.由于
所以P(4,6)点引起的振动总是相互减弱的,故C错误;
D.由于Q点到S1的距离为5m,则波源S1处的波传播到Q点所用时间为
Q点到S2的距离为3m,则波源S2处的波传播到Q点所用时间为
所以t=4.5s时波源S1处的波传播到Q点后振动时间为2s,而波源S2处的波传播到Q点后振动时间为3s,根据波的叠加原理可得,此时Q点的位移为-2cm,即Q处的质点与平衡位置的距离为2cm,故D正确。
故选AD。
37.(2025·北京朝阳·一模)如图所示为以S1、S2为波源的两列机械波在某时刻叠加的示意图,波峰和波谷分别用实线和虚线表示,已知S1、S2的振幅均为A。下列说法正确的是( )
A.a处质点做简谐运动,振幅为A
B.b处质点此刻的位移大小为2A
C.若想观察到稳定的干涉现象,可将S2周期调小
D.只要将S1的周期调至和S2的相等,c处质点就做振幅为2A的简谐运动
【答案】B
【详解】A.由题图可知,a处的质点此时刻处于两列波的波峰与波谷相遇的点,由波的叠加知识可知,此时刻a处速度为零。在同一介质中,不同的机械波的波速相等,根据
由图知波源的波长小,所以波源的频率较大,即两列波的频率不同,两列波无法发生稳定的干涉现象,所以a处的质点并不是一直处于静止状态,即a处质点的振幅不为零,故A错误;
B.由题图可知,b处的质点此时刻处于两列波的波谷与波谷相遇的点,由波的叠加知识可知,此时刻该处质点的位移大小为2A,故B正确;
C.以上分析可知的频率较大,若想观察到稳定的干涉现象,则两波频率要相同,可将S2频率调小,即周期要变大,故C错误;
D.将S1的周期调至和S2的相等,此时两列波的频率相同,会产生稳定的干涉现象,但c处的质点其不一定处于振动加强点位置,即c处的质点不一定做振幅为2A的简谐运动,故D错误。
故选B。
38.(2025·河北·一模)某同学在岸边振起了一列水波(可视为简谐横波),沿波的传播方向上有两个相距为2m的竖直立杆,已知该波的周期为0.5s,他发现水波在两根立杆处同时达到平衡位置,且两杆之间只有一个波峰,则该波在水中传播的速度可能为( )
A.6m/s B.m/s C.2m/s D.m/s
【答案】B
【详解】根据题意可得两根立杆之间可能有0、1、2个波谷,则波长可能为
由得
故选B。
39.(2025·安徽·一模)主动降噪技术的应用令车载音响实现沉浸式音效,图为t=0时降噪设备捕捉到的噪声波,为了实现降噪,应同时主动产生一列同性质的声波,下列选项最符合条件的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】为了实现降噪,则同时主动产生同性质的声波与噪声波叠加时应振动减弱,所以两列波的周期应相等,振动相位差为,且两列波的振幅相等。
故选B。
40.(2025·河南郑州·一模)甲、乙两列简谐横波在同种介质中分别沿轴正方向和负方向传播,两波源分别位于和处,两波源的振幅均为,持续振动。甲波源振动后的波形如图所示,此刻和处的P、Q两质点刚开始振动,质点M的平衡位置在处。从图示时刻起,求:
(1)两列波经多长时间相遇;
(2)内质点运动的路程。
【答案】(1)1.25s
(2)2.8m
【详解】(1)根据题意与波形可知,
则波传播速度
解得
两列波相遇时有
其中
解得
(2)结合上述可知,乙波传到所用时间
解得
甲波传到所用时间
解得
只有乙波引起质点振动,此时间内
解得
甲、乙两波引起质点的振动相互加强,则有
解得
则内质点运动的路程
解得
41.(2025·广西·一模)北海市因美丽的银滩和丰富的海洋资源而闻名。一条小船(视为质点)停泊在海岸边,有人测得小船在1min内完成了30次全振动,t0时刻海浪的波形如图所示,此时小船处于平衡位置,沿y轴正方向运动,求:
(1)海浪传播的速度大小;
(2)1min内小船通过的路程:
(3)s时小船偏离平衡位置的位移大小。
【答案】(1)v10m/s
(2)s12m
(3)y0.05m
【详解】(1)小船在1min内完成了30次全振动,可知小船的振动周期
由题图可知,海浪的波长
海浪传播的速度大小
(2)1min内小船通过的路程
(3)由题意可知,小船的振动方程为
故
s
时小船偏离平衡位置的位移大小
/
学科网(北京)股份有限公司
$$
专题08 机械振动机械波
机械振动
1.(2025·北京东城·一模)如图所示,鱼漂静止时,点恰好位于水面处。用手将鱼漂缓慢向下压,使点到达水面,松手后,鱼漂沿竖直方向运动,上升到最高处时,点到达水面。若鱼漂的段可视为圆柱体,仅在重力与浮力的作用下运动,则有关鱼漂松手后的运动,下列说法不正确的是( )
A.鱼漂的运动是简谐运动
B.点过水面时,鱼漂的速度最大
C.点到达水面时,鱼漂具有向下的加速度
D.鱼漂由释放至运动到最高点的过程中,速度先增大后减小
2.(2025·北京房山·一模)如图甲所示,一单摆做小角度摆动,从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时,相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是( )
A.单摆的摆长约为2.0m
B.从t=1.5s到t=2.0s时间内,摆球的动能逐渐增大
C.从t=0.5s到t=1.0s时间内,摆球所受回复力逐渐增大
D.单摆的位移x随时间t变化的关系式为cm
3.(2025·河北秦皇岛·一模)如图甲所示是一个单摆,摆球在竖直面做小角度摆动,摆球经过平衡位置时的速度大小为,设摆球向右运动为正方向,图乙是这个单摆的振动图像,由此可知( )
A.该单摆振动的频率为
B.振动方程为
C.时,摆球速度大小为
D.时,摆球加速度为零
4.(2025·宁夏银川·一模)如图甲所示,一根粗细均匀的木筷,下端绕几圈细铁丝后竖直悬浮在装有盐水的杯子中。现把木筷竖直向上提起一段距离后放手,其在水中的运动可视为简谐运动。以竖直向上为正方向,从某时刻开始计时,木筷的横截面积为S,木筷下端到水面的最小距离为,最大距离为。则( )
A.木筷在时间内动能先减小后增大
B.木筷做简谐运动的振幅为
C.木筷(含铁丝)的质量为
D.木筷在0~3t0时间内运动的路程为
5.(2025·北京石景山·一模)如图甲所示,将一弹簧振子竖直悬挂,以小球的平衡位置为坐标原点O,竖直向上为正方向建立x轴。若将小球从弹簧原长处由静止释放,其在地球表面与某球状天体表面(不考虑自转影响)做简谐运动的x-t图像如图乙所示,则地球表面与该天体表面的重力加速度之比为( )
A.2:1 B.1:2
C.1:4 D.4:1
6.(2025·河北保定·一模)如图甲所示,某弹簧振子在竖直方向上做简谐运动,其振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.弹簧振子振动的圆频率为
B.弹簧振子的振动方程为
C.在和时刻弹簧的弹性势能相同
D.从到时间内弹簧振子运动的路程大于
7.(2025·北京大兴·一模)惠更斯发现“单摆做简谐运动的周期T与重力加速度的二次方根成反比”。为了通过实验验证这一结论,某同学创设了“重力加速度”可以认为调节的实验环境:如图1所示,在水平地面上固定一倾角θ可调的光滑斜面,把摆线固定于斜面上的O点,使摆线平行于斜面。拉开摆球至A点,静止释放后,摆球在ABC之间做简谐运动,摆角为α。在某次实验中,摆球自然悬垂时,通过力传感器(图中未画出)测得摆线的拉力为;摆球摆动过程中,力传感器测出摆线的拉力随时间变化的关系如图2所示,其中、、均已知。当地的重力加速度为g。下列选项正确的是()
A.多次改变图1中α角的大小,即可获得不同的等效重力加速度
B.在图2的测量过程中,单摆n次全振动的时间为
C.多次改变斜面的倾角θ,只要得出就可以验证该结论成立
D.在图2的测量过程中,满足关系
8.(2025·贵州黔东南·一模)惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器,叫摆钟。某摆钟如图甲所示,旋转摆钟下端的螺母可以使摆上的圆盘沿摆杆上下移动,简化图如图乙所示。摆的运动可视为简谐运动,下列说法正确的是( )
A.旋转摆钟下端的螺母,若将圆盘沿摆杆上移,则摆的振幅一定减小
B.旋转摆钟下端的螺母,若将圆盘沿摆杆下移,则摆的振幅一定增大
C.旋转摆钟下端的螺母,若将圆盘沿摆杆上移,则摆的周期一定增大
D.旋转摆钟下端的螺母,若将圆盘沿摆杆上移,则摆的周期一定减小
9.(2025·北京顺义·一模)如图所示为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况,以向上为正方向,得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的关系为。下列说法正确的是( )
A.手机振动的周期
B.时,弹簧弹力为0
C.时,手机位于平衡位置上方
D.从至,手机的动能减小
10.(2025·北京延庆·一模)简谐运动的振动图线可用下述方法画出:如图甲所示,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做匀速运动,绘图笔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乙所示。下列说法正确的是( )
A.弹簧振子的周期为2s
B.弹簧振子的振幅为20cm
C.2.8s时小球正在向左运动
D.若增大弹簧振子的振幅,其振动的周期也增大
11.(2025·山西太原·一模)如图所示,空间中有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度的大小为B。劲度系数为k的轻弹簧一端固定于竖直墙壁,另一端与质量为m、电荷量为+q的滑块连接,现压缩弹簧使滑块移至M点,滑块由静止释放并开始计时。滑块始终在同一光滑水平面上运动,且弹簧始终在弹性限度内,则滑块第一次回到M点所用的时间为( )
A. B. C. D.
12.(2025·辽宁葫芦岛·一模)下面两图分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点、的振动图像,下列说法正确的是( )
A.该波的周期是5s B.2s时质点向下振动
C.2s时质点向上振动 D.该波的波速可能是
13.(2025·江苏·一模)某电视节目上一男子表演“狮吼功”——用声音震碎玻璃杯。关于这一现象,下列说法中正确的是( )
A.声音频率越低越容易震碎玻璃杯 B.声音频率越高越容易震碎玻璃杯
C.需要很大的音量才能震碎玻璃杯 D.在适当的频率下无需很大的音量就能震碎玻璃杯
14.(2025·山东济南·一模)如图所示,三个物块A、B、C的质量均为m=1kg,物块C放置在水平地面上,竖直放置的轻弹簧连接物块B和物块C,物块A放置在物块B上,整个装置保持静止。现对A施加竖直向下的恒定外力,将物块A、B压缩到最低点时立即撤去外力,物块A、B被竖直向上弹起。一段时间后A、B分离,当A向上运动到最高点时立即被取走,当B继续向上运动到最高点时,物块C恰好离开水平地面。轻弹簧的劲度系数为k=100N/m,轻弹簧的弹性势能表达式为(k为轻弹簧的劲度系数,x为轻弹簧的形变量),弹簧振子做简谐运动的周期表达式为(k为轻弹簧的劲度系数,M为振子的质量),重力加速度g=10m/s2,所有过程中弹簧始终在弹性限度内,不计空气阻力,求:
(1)物块B向上运动到最高点时的加速度大小;
(2)物块A、B分离瞬间,物块B的速度大小:
(3)恒定外力的大小:
(4)从A、B分离到各自第一次运动到最高点的过程中,二者运动的时间差(结果用π表示)。
15.(2025·山东潍坊·一模)如图所示,质量为2m的物块P静置于劲度系数为k的轻弹簧上,质量为m的物块Q从P上方的高度处由静止落下,Q与P发生碰撞,碰后立即结为一体。已知两物块碰后经时间速度第一次变为零,弹性势能的表达式为(k为弹簧的劲度系数、x为弹簧的形变量),不计一切阻力,弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g,则从两物块碰撞到第一次速度最大所需的时间为( )
A. B. C. D.
16.(2025·宁夏石嘴山·一模)并列悬挂的两个弹簧振子如图甲所示,分别以振子A、B的平衡位置为坐标原点,竖直向上为正方向建立y轴,当振子在振动过程中某次经过平衡位置时开始计时,两振子的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.两振子的振动频率之比为:=2:1
B.振子A速度为零时,振子B 速度最大
C.任意0.5s内,A、B两振子运动的路程相等
D.0.5s~1s内, 振子A向下振动, 振子B先向下动后向上振动
17.(2025·甘肃兰州·一模)在建筑工地上,工人使用插入式混凝土振捣器对浇筑的混凝土进行振捣作业。振捣器开启后,其内部的偏心块高速旋转,带动振捣棒做简谐运动,并将振动传递给混凝土。已知振捣棒的振动方程为。下列说法正确的是( )
A.振捣棒做简谐运动的频率为50Hz
B.时刻,振捣棒的位移为1.5mm
C.振捣棒在1s内通过的路程是600mm
D.振捣棒的振动频率越高,混凝土颗粒的振动一定越剧烈
18.(2025·江西南昌·一模)如图所示,并列悬挂两个相同的弹簧振子(互不影响)。把两个小球拉到相同的位置,先释放A球,当A球第一次到达平衡位置时再释放B球,在接下来的运动过程中,两小球不可能在同一时刻具有( )
A.相同的速度与相同的动能 B.相同速度与相同位移
C.相同的位移与相同的加速度 D.相同的位移与相同的动能
19.(2025·广东汕头·一模)如图1所示,在距离水平圆盘中心处固定一小球,转动圆盘,小球做线速度为的匀速圆周运动,在圆盘圆心正上方,另一完全相同的小球制成的单摆在小角度的摆动。图2是两球在与摆球摆动平面平行的竖直面上的投影,两球投影时刻都在同一竖直方向上。已知小球半径为,重力加速度为,下列说法正确的是( )
A.单摆的摆线长度为
B.单摆在做简谐运动,其回复力为合力
C.更换另一体积更大的摆球,投影依旧时刻在同一竖直方向
D.若该装置从汕头搬到北京,要使投影依旧时刻在同一竖直方向,则圆盘转速要变快
20.(2025·陕西西安·一模)力传感器连接到计算机上就可以测量快速变化的力,如图甲所示,点为单摆的固定悬点,现将摆球从点释放,则摆球在竖直平面内的之间来回摆动。点为运动中的最低位置,小于且是未知量。图乙是由力传感器得到的细线对摆球的拉力大小随时间变化的曲线,图中时刻为摆球从点开始运动的时刻,重力加速度。下列说法正确的是( )
A.单摆的周期为
B.摆长为
C.摆球的质量为
D.摆球运动过程中的最大速度为
机械波
21.(2025·内蒙古呼和浩特·一模)中医的悬丝诊脉中给悬的是“丝”;“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动;即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如图甲;假设“丝”上有A、B、C三个质点;坐标分别为;;。时刻;脉搏搭上丝线图中的质点A;质点A开始振动;其振动图像如图乙所示;产生的机械波沿丝线向x轴正方向传播;A、B两质点运动的方向始终相反;波长大于0.6m;关于该机械波;下列说法正确的是( )
A.波长为0.4m
B.质点C的起振方向沿y轴正方向
C.在时刻;质点B位于平衡位置
D.若将丝线的另一端搭在另一个人的脉搏上,则丝线中两列波相遇时一定发生干涉现象
22.(2025·北京东城·一模)一列简谐横波沿轴传播,某时刻波的图像如图所示。已知此时质点的振动方向沿轴正方向,下列说法正确的是( )
A.波沿轴负方向传播
B.此时质点沿轴正方向运动
C.质点将比质点先回到平衡位置
D.此时质点的加速度大小比质点的大
23.(2025·北京西城·一模)如图是以质点P为波源的机械波在绳上刚传到质点Q时的波形。下列说法正确的是( )
A.Q点即将开始向上振动
B.P点从平衡位置刚开始振动时,运动方向向下
C.若P点停止振动,绳上的波会立即消失
D.当波传到Q点时,P点恰好振动了1个周期
24.(2025·北京门头沟·一模)一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。此时介质中x=2m处的质点P由平衡位置向y轴正方向运动,其振动周期为0.4s。下列说法正确的是( )
A.该列波向右传播
B.该列波的波长为6m
C.该列波的波速为5m/s
D.t=0时x=4m位置的质点尚未运动
25.(2025·天津蓟州·一模)处于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v=200m/s。已知t=0时,波刚传播到x=40m处,波形如图所示。在x=400m处有一接收器(图中未画出),则下列说法正确的是( )
A.波源开始振动时方向沿y轴负方向
B.x=10m处质点每秒向右移动200m
C.当t=0.1s时,x=40m处的质点恰好到达波谷的位置
D.若波源向x轴正方向匀速运动,接收器接收到波的频率大于10Hz
26.(2025·宁夏银川·一模)2024年9月18日20时08分,安徽合肥市肥东县发生级地震,震源深度12千米,震中位于北纬度,东经度,很多居民的手机都收到了“地震预警”,而“地震预警”是指在地震发生以后,抢在地震波传播到受灾地区前,向受灾地区提前几秒至数十秒发出警报,通知目标区域从而实现预警。科研机构对波的特性展开研究,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两点速度始终相等
C.时,Q质点的位移为
D.若此波遇到另一列简谐横波并发生了稳定的干涉现象,则所遇到的波的频率为
27.(2025·天津红桥·一模)一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图中的实线所示,时的波形图如图中的虚线所示,则该简谐横波在介质中的传播速度可能为( )
A. B. C. D.
28.(2025·湖北·一模)两列简谐横波在x轴上传播、a波沿x轴正向传播,b波沿x轴负向传播,时刻的波形图如图所示:此时刻平衡位置在和的质点P、Q刚好开始振动,两列波的波速均为2m/s,质点M、N的平衡位置分别为和,下列说法正确的是( )
A.两列波相遇时刻为1.5s,此时刻质点N不振动
B.P、Q间(不包括P、Q)有1处振动加强点
C.0~2.5s内质点M运动路程为32cm
D.两列波振幅不同,故不能发生干涉
29.(2025·天津·一模)一列简谐波沿绳向右传播,P、Q是绳上两点(Q在P的右侧),振动图像分别如图中实线和虚线所示。t=1s时,下列P、Q两点间的波形图可能正确的是( )
A. B.
C. D.
30.(2025·天津和平·一模)同一介质中有一列沿x轴正方向传播的简谐横波,t=0时刻坐标原点处的质点开始沿y轴振动,该波在介质中的传播速度大小为4m/s,某时刻波刚好传到x=3m处质点,波形图如图所示,P为x=4m处的质点,则下列判断正确的是 ( )
A.坐标原点位移随时间变化的关系式为
B.再过0.5s,P 点的加速度达到向下的最大值
C.t=1.3s时刻, x=4m处的P质点向上振动
D.从0到1.5s时刻,质点P运动的路程为2cm
31.(2025·广东广州·一模)某次地震时,震源同时产生P波(纵波)和S波(横波),传播速率分别约为8km/s和4km/s,某监测点记录到P波比S波早到达120s。假设震源的振动周期为1.25s,地震波沿直线传播,则( )
A.P波的频率为S波的一半 B.P波的波长为S波的一半
C.P波的波长约为5.0km D.震源距监测点约960km
32.(2025·广东深圳·一模)波源发出一列向右传播的简谐绳波。时波源开始振动,其位移随时间变化的关系如图所示,则一段时间后在绳上形成的波形可能正确的有( )
A. B.
C. D.
33.(2025·山东菏泽·一模)两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,波源分别位于和处,波速均为,振幅均为。如图为时刻两列波的图像,此刻平衡位置在和的P、Q两质点开始振动。质点M的平衡位置在处。下列说法正确的是( )
A.时,M点的振动方向向下
B.内质点M运动的路程为
C.x轴上P、Q之间振动减弱点的个数为2个
D.右侧波引起Q点的振动方程为
34.(2025·北京丰台·一模)某绳波形成过程如图所示,t=0时质点1开始沿竖直方向做周期为T 的简谐运动。 时,质点5开始运动。下列说法正确的是( )
A.时,质点4正在向下运动
B.时,质点1的加速度为零
C.从到,质点7的速度先增大后减小
D.从到,质点7的加速度先增大后减小
35.(2025·山东济南·一模)甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播,波速均为,时刻的波形图如图所示。平衡位置位于处的质点在时的位移和内的路程分别为( )
A.5cm,25cm B.,25cm C.5cm,35cm D.,35cm
36.(2025·河南·一模)如甲图所示,在xOy平面内有两个完全相同的点波源S1(-4,0)和S2(4,0),同时沿垂直于xOy平面开始振动,振动图像均如乙图所示,已知波长为8m,下列说法正确的是( )
A.这两列波的波速为2m/s
B.这两列波的波速为4m/s
C.两列波在P(4,6)点引起的振动总是相互加强的
D.t=4.5s时Q(1,0)处的质点与平衡位置的距离为2cm
37.(2025·北京朝阳·一模)如图所示为以S1、S2为波源的两列机械波在某时刻叠加的示意图,波峰和波谷分别用实线和虚线表示,已知S1、S2的振幅均为A。下列说法正确的是( )
A.a处质点做简谐运动,振幅为A
B.b处质点此刻的位移大小为2A
C.若想观察到稳定的干涉现象,可将S2周期调小
D.只要将S1的周期调至和S2的相等,c处质点就做振幅为2A的简谐运动
38.(2025·河北·一模)某同学在岸边振起了一列水波(可视为简谐横波),沿波的传播方向上有两个相距为2m的竖直立杆,已知该波的周期为0.5s,他发现水波在两根立杆处同时达到平衡位置,且两杆之间只有一个波峰,则该波在水中传播的速度可能为( )
A.6m/s B.m/s C.2m/s D.m/s
39.(2025·安徽·一模)主动降噪技术的应用令车载音响实现沉浸式音效,图为t=0时降噪设备捕捉到的噪声波,为了实现降噪,应同时主动产生一列同性质的声波,下列选项最符合条件的是( )
A. B.
C. D.
40.(2025·河南郑州·一模)甲、乙两列简谐横波在同种介质中分别沿轴正方向和负方向传播,两波源分别位于和处,两波源的振幅均为,持续振动。甲波源振动后的波形如图所示,此刻和处的P、Q两质点刚开始振动,质点M的平衡位置在处。从图示时刻起,求:
(1)两列波经多长时间相遇;
(2)内质点运动的路程。
41.(2025·广西·一模)北海市因美丽的银滩和丰富的海洋资源而闻名。一条小船(视为质点)停泊在海岸边,有人测得小船在1min内完成了30次全振动,t0时刻海浪的波形如图所示,此时小船处于平衡位置,沿y轴正方向运动,求:
(1)海浪传播的速度大小;
(2)1min内小船通过的路程:
(3)s时小船偏离平衡位置的位移大小。
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