專題八　　機械振動與機械波【專題檢測】選擇題1.(2020浙大附中月考,7)如圖甲所示,在升降機的頂部安裝了一個能夠顯示拉力大小的傳感器,傳感器下方掛上一輕質彈簧,彈簧下端掛一質量為m的小球,若升降機在勻速運行過程中突然停止,并以此時為零時刻,在后面一段時間內傳感器顯示彈簧彈力F隨時間t變化的圖像如圖乙所示,g為重力加速度,則(　　)A.升降機停止前在向下運動B.0~t1時間內小球處于失重狀態(tài),t1~t2時間內小球處于超重狀態(tài)C.t1~t3時間內小球向下運動,動能先增大后減小D.t3~t4時間內彈簧彈性勢能變化量小于小球動能變化量答案　C　初始時刻彈簧伸長,彈力與重力大小相等,由圖像看出,升降機停止運動后彈簧的拉力先變小,即小球向上運動,小球的運動是由于慣性,所以升降機停止前小球是向上運動的,即升降機停止前在向上運動,故A錯誤;0~t1時間內拉力小于重力,小球處于失重狀態(tài),t1~t2時間內拉力也小于重力,小球也處于失重狀態(tài),故B錯誤;t1時刻彈簧的拉力是0,說明t1時刻彈簧處于原長狀態(tài),t1時刻之后彈簧的拉力又開始增大說明彈簧開始變長,所以t1~t3時間內小球向下運動,t1~t3時間內,彈簧對小球的彈力先小于重力,后大于重力,小球所受的合力方向先向下后向上,小球先加速后減速,動能先增大后減小,故C正確;t3~t4時間內,小球向上運動,重力勢能增大,彈簧彈性勢能減小,動能增大,根據系統(tǒng)機械能守恒可知,彈簧彈性勢能變化量大于小球動能變化量,故D錯誤。故選C。2.(2020浙江稽陽聯考,14)一列波向右傳播,經過某個有一串粒子的介質。如圖所示為某一時刻各粒子的位置,虛線為對應各粒子的平衡位置。以下關于該波在圖示時刻說法正確的是(　　)A.此波為縱波,波長為8cmB.粒子8和10正朝同一方向運動C.粒子3此時速度為零D.粒子7和11的位移大小始終相等答案　D　從圖中可以看出,有疏部和密部,故此波為縱波,粒子3到粒子11正好為一個波長,為16cm,A錯誤;波向右傳播,波形平移,粒子8在靠近平衡位置,向左運動,粒子10在遠離平衡位置,向右運動,B錯誤;粒子3位于平衡位置,速度最大,C錯誤;粒子7跟粒子11運動情況相反,但位移大小相等,D正確。故選D。3.如圖所示,將小球甲、乙、丙(都可視為質點)分別從A、B、C三點由靜止同時釋放,最后都到達豎直面內圓弧的最低點D,其中甲是從圓心處出發(fā)做自由落體運動,乙沿弦軌道從一端B到達另一端D,丙沿圓弧軌道從C點運動到D,且C點很靠近D點。如果忽略一切摩擦阻力,那么下列判斷正確的是(　　),A.甲球最先到達D點,乙球最后到達D點B.甲球最先到達D點,丙球最后到達D點C.丙球最先到達D點,乙球最后到達D點D.甲球最先到達D點,無法判斷哪個球最后到達D點答案　A　設圓弧軌道半徑為R,由自由落體運動規(guī)律,可得甲球運動時間t1=;設BD傾角為θ,則對乙球分析可得,其運動的加速度大小為a=gsinθ,又BD長為2Rsinθ,故2Rsinθ=(gsinθ),得乙球運動時間t2=2;因C點很靠近D點,可認為丙球做簡諧運動,則丙球運動時間t3=×2π=。綜上可知A正確。4.(2020浙江十校聯盟返校聯考,15)(多選)兩列簡諧橫波在同種介質中沿x軸相向傳播,如圖所示是兩列波在t=0時的各自波形圖,實線波A向右傳播,周期為TA=2s,虛線波B向左傳播。已知實線波的振幅為10cm,虛線波的振幅為5cm。則下列說法正確的是(　　)A.兩列波在相遇區(qū)域內會發(fā)生干涉現象B.虛線波B的波速為3m/sC.x=5m處的質點起振方向向下D.t=TA時,x=5m處的質點的位移等于10cm答案　CD　兩列簡諧橫波在同種介質中沿x軸相向傳播,則波速相等,實線波的波長為λ1=4m,虛線波的波長為λ2=6m,由波速公式v=λf得實線波和虛線波的頻率不相等,不能發(fā)生干涉現象,故A錯誤;實線波A的波速為v==m/s=2m/s,兩列簡諧橫波波速相等,所以虛線波B的波速為2m/s,故B錯誤;兩列波由于波速相同,故同時傳播到x=5m處。由同側法可知實線波的起振方向向下,虛線波的起振方向向上,由于實線波的振幅大,所以x=5m處的質點起振方向向下,故C正確;t=TA時,兩列波傳播的距離x=vTA=4m,故實線波x=1m處的波峰狀態(tài)傳播到x=5m處,虛線波x=9m處的平衡位置狀態(tài)傳播到x=5m處,根據波的疊加原理可知t=TA時,x=5m處的質點位移為10cm,故D正確。故選C、D。5.(2020浙江選考模擬聯考,16)(多選)一列波源在x軸原點的簡諧橫波沿x軸正方向傳播,如圖所示為t=0時刻的波形,此時波源正好運動到y(tǒng)軸的1cm處,此時波剛好傳播到x=7m的質點A處,已知波的傳播速度為24m/s,下列說法正確的是(　　)A.波源的起振方向沿y軸正方向B.從t=0時刻起再經過s時間,波源第一次到達波谷C.從t=0時刻起再經過2.75s時間質點B第一次出現在波峰D.從t=0時刻起到質點B第一次出現在波峰的時間內,質點A經過的路程是48cm,答案　BC　波向x軸的正方向傳播,波傳到質點A位置,此時質點A的振動方向沿y軸負方向,所以波源的起振方向沿y軸負方向,故A錯誤;該波的波長為12m,周期T==s=s,從t=0時刻起波源振動到波谷需要的振動時間t=T+T×=s,故B正確;波從質點A傳播到質點B需要的時間為t1=T=s,質點B從開始振動到第一次到達波峰所用的時間為t2==s,所以質點B第一次出現在波峰所用時間為t=t1+t2=2.75s,故C正確;從t=0時刻起到質點B第一次出現在波峰,經歷的時間為2.75s=T,則A經過的路程是s=×8cm=44cm,故D錯誤。故選B、C。6.(2020浙江學軍中學模擬)(多選)裝有一定量液體的玻璃管豎直漂浮在水中,水面足夠大,如圖甲所示。把玻璃管向下緩慢按壓4cm后放手,忽略運動阻力,玻璃管的運動可以視為豎直方向的簡諧運動,測得振動周期為0.5s。以豎直向上為正方向,某時刻開始計時,其振動圖像如圖乙所示,其中A為振幅。對于玻璃管(包括管內液體),下列說法正確的是(　　)A.回復力等于重力和浮力的合力B.振動過程中動能和重力勢能相互轉化,玻璃管的機械能守恒C.位移滿足函數式x=4sincmD.振動頻率與按壓的深度有關答案　AC　玻璃管(包括管內液體)只受到重力和水的浮力,所以玻璃管做簡諧運動的回復力等于重力和浮力的合力,故A正確;玻璃管在做簡諧運動的過程中,水的浮力對玻璃管做功,所以振動的過程中玻璃管的機械能不守恒,故B錯誤;振動周期為0.5s,則ω==4πrad/s,由題意可知題圖乙中A=4cm,t=0時刻x0=-A=Asinφ0,結合t=0時刻玻璃管振動的方向向下,可知φ0=π,則玻璃管的位移滿足函數式x=Asin(ωt+φ0)=4·sincm=4sincm,故C正確;由于玻璃管做簡諧運動,與彈簧振子的振動相似,結合簡諧運動的特點可知,該振動的周期與振幅無關,即振動頻率與按壓的深度無關,故D錯誤。7.(2020,5·3原創(chuàng))(多選)有時候當我們打開鐵質的水龍頭時,它就會發(fā)出很大、很刺耳的響聲,稍微開大或開小一點它就不響了,下面的解釋或者說法中正確的是(　　)A.水龍頭的振動是自由振動,振動頻率是固有頻率B.水龍頭的振動是受迫振動,振動頻率是驅動力的頻率C.這是共振現象,稍微開大或開小改變了驅動力的頻率D.換用塑料水龍頭,可能就不會出現這個現象了答案　BCD　根據題干中的“稍微開大或開小一點它就不響了”,可知這是改變了振動頻率,所以可以確定發(fā)出響聲是因為發(fā)生了共振,水龍頭的振動是受迫振動,所以A錯,B、C對;換用別的材質的水龍頭,改變了固有頻率,可能遠離了驅動力的頻率,就不會發(fā)生共振了,所以D也對。