1、机械振动 机械波1.为了交通安全，常在公路上设置如图所示的减速带，一排等间距设置的减速带，可有效降低车速，称为洗衣板效应。如果某路面上的减速带的间距为1.5 m，一辆固有频率为2 Hz的汽车匀速驶过这排减速带，下列说法正确的是()A当汽车以5 m/s的速度行驶时，其振动频率为2 HzB当汽车以3 m/s的速度行驶时最不颠簸C当汽车以3 m/s的速度行驶时颠簸最厉害D汽车速度越大，颠簸就越厉害解析：选C当汽车以5 m/s的速度行驶时，驱动力的周期为T s0.3 s，所以频率为f Hz，故A错误；当汽车以3 m/s的速度行驶时，驱动力的频率为f Hz2 Hz，此时驱动力的频率和汽车的固有频率相同，
2、颠簸最厉害，故C正确，B错误；当驱动力的频率等于固有频率时，发生共振，振动的振幅最大，颠簸最厉害，故D错误。2(2021年1月新高考8省联考重庆卷)如图所示，a、b、c、d是一简谐横波上的质点，某时刻a、d位于平衡位置且相距为9 m，c在波谷，该波的波速为2 m/s。若此时a经平衡位置向上振动，则()A此波向右传播Bb点振动周期为3 sCc点运动速度大小为2 m/sD此波在a、d两点之间传播需3 s解析：选B此时a经平衡位置向上振动，根据“上下坡法”可知，波是向左传播的，故A错误；由题图1可知，这列波的波长为xad6 m，波的周期为T3 s，故B正确；c点在波谷，所以此时c点运动速度大小为0，
3、故C错误；此波在a、d两点之间传播所需时间t4.5 s，故D错误。3(多选)一列机械波在t0时刻第一次形成的波形如图所示，质点A、P、B、C、Q在x轴上的位置分别为1 cm、1.5 cm、3 cm、4 cm、19 cm。从此时开始，质点B到达波峰的时间比质点C早了0.5 s。下列说法正确的是()At0时刻，质点P向上振动B振源振动的频率为0.5 HzC该波的波速为2 m/sDt9 s时，质点Q处于波峰位置解析：选ABDt0时刻，因波向右传播，根据“上下坡”法可知，质点P向上振动，则A正确；B比C超前运动个周期，即0.5 s，则周期T2 s，频率f0.5 Hz，则B正确；由题图知4 cm，v m
4、/s0.02 m/s，则C错误；由第一波峰传到Q点历时：t s9 s，则D正确。4(多选)甲、乙两位同学利用假期分别在两个地方做“用单摆测重力加速度”的实验，回来后共同绘制了T2L图像，如图甲中A、B所示，此外甲同学还顺便利用其实验的单摆探究了受迫振动，并绘制了单摆的共振曲线，如图乙所示，那么下列说法正确的是()A单摆的固有周期由摆长和所处环境的重力加速度共同决定B由图甲分析可知，A图线所对应的实验地点重力加速度较大C若将单摆放入绕地球稳定飞行的宇宙飞船中，则无法利用单摆测出飞船轨道处的重力加速度D如果甲同学增大摆长，他得到的共振曲线的峰将向左移动解析：选ACD单摆的固有周期公式为T2 ，L为
5、摆长，g为当地重力加速度，A正确；根据T2 ，得T2L，所以T2L图像的斜率k，题图甲中A图线的斜率大于B图线的斜率，故A图线对应的重力加速度较小，故B错误；若将单摆放入绕地球稳定飞行的宇宙飞船中，摆球处于完全失重状态，不能在竖直平面内来回摆动，故C正确；根据T2 ，若在同一地点增大摆长，则单摆固有周期变大，固有频率变小，则发生共振时的驱动力频率变小，共振曲线的峰向左移动，D正确。5(多选)关于多普勒效应，下列说法正确的是()A多普勒效应是由于波的干涉引起的B发生多普勒效应时，波源的频率并未发生改变C多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而发生的D若声源向观察者靠近，则观察者接收到的频率大
6、于声源发出声波的频率解析：选BCD多普勒效应是由于波源与观察者之间发生相对运动而产生的，其波源的频率不发生变化，是观察者接收到的频率发生变化，故B、C正确，A错误；当声源向观察者靠近时，观察者接收到的频率大于声源发出声波的频率，D正确。6.有一个在y方向上做简谐运动的物体，其振动图像如图所示。下列关于图甲、乙、丙、丁的判断正确的是(选项中v、F、a分别表示物体的速度、受到的回复力和加速度)()A甲可作为该物体的vt图像B乙可作为该物体的Ft图像C丙可作为该物体的Ft图像D丁可作为该物体的at图像解析：选C在简谐运动中，速度与位移是互余的关系，故图乙可作为vt图像，A、B错误；由Fkx可知，回复
7、力的图像与位移图像的相位相反，故丙可作为Ft图像，C正确；又由Fma可知a与F的图像形状相同，丙可作为at图像，D错误。7(多选)如图所示，A、B两处为在同一均匀介质中且振动频率均为f的振源，两振源的振动步调完全相同，O点为两振源连线的中点。已知两振源在该介质中形成的机械波的振幅均为A、波速均为v，ABa，两振源的振动方向与初相位均相同。下列说法正确的是()A当O点开始振动后其振动频率等于振源的振动频率fB当O点开始振动后其振动频率等于振源的振动频率2fC当O点开始振动后其振幅等于2AD当两振源之间的距离an(n1,2,3，)时，O点开始振动后其振幅一定小于2A解析：选AC在机械波传播的过程中
8、，各质点的振动频率均等于振源的振动频率，即当O点开始振动后其振动频率等于振源的振动频率f，A正确，B错误；由叠加原理可知，当O点开始振动后振幅应等于两列机械波的振幅之和，即为2A，C正确；因为O点为两振源连线的中点，到两振源的距离差等于零，因此O点为振动加强点，其振幅始终为2A，D错误。8. (2020天津等级考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t0时的波形如图所示。t时()A质点a速度方向沿y轴负方向B质点b沿x轴正方向迁移了1 mC质点c的加速度为零D质点d的位移为5 cm解析：选Ct时，质点a沿y轴正方向运动到平衡位置，其速度方向沿y轴正方向，选项A错误；根据简谐横波的传播特点可
9、知，质点只在平衡位置附近上下振动，不会随波迁移， 选项B错误；t时，质点c运动到平衡位置，所受合外力为零，加速度为零，选项C正确；t时，质点d运动到正的最大位移处，位移为5 cm，选项D错误。9(2020全国卷)如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t0和t0.1 s时的波形图。已知平衡位置在x6 m处的质点，在0到0.1 s时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为_s，波速为_m/s，传播方向沿x轴_(填“正方向”或“负方向”)。解析：由题意知，x6 m处的质点在0到0.1 s时间内的运动方向不变，知该质点在该时间内振动的时间小于半个周期，结合波形图可知该时间应为个周期，显然
10、该时间内x6 m处的质点沿y轴负方向运动，则由波的传播方向以及质点振动方向的关系可判断，该简谐横波沿x轴负方向传播；又由T0.1 s，得T0.4 s，由波速与波长、周期的关系得v m/s10 m/s。答案：0.410负方向潜能激发10(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，t0.6 s时刻的波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点。下列说法正确的是()A这列波的波速可能为50 m/sB质点a在这段时间内通过的路程一定小于30 cmC质点c在这段时间内通过的路程可能为60 cmD若周期T0.8 s，从t0.4 s时刻开始计时，则质点c
11、的振动方程为x0.1sin t(m)解析：选AC由波形图可知波长40 m，且0.6 snTT(n0,1,2，)，解得周期T s(n0,1，2，)。当n0时，T0.8 s，波速v50 m/s，选项A正确。由传播方向沿x轴正方向可知质点a在t时刻向上运动，当n0时，T0.8 s，则质点a在这段时间内通过的路程小于30 cm；当n1时，T s，质点a在这段时间内通过的路程大于30 cm，选项B错误。若n1，则T s，波传播到c点所用时间为T,0.6 s，质点c振动的时间为TTT，故在这段时间内质点c通过的路程则为6A60 cm，选项C正确。若T0.8 s，从t0.4 s时刻开始计时，则质点c的振动方
12、程为y0.1cos t(m)，选项D错误。11(多选)图甲为某沿x轴方向传播的简谐横波在t0时刻的波形图，a、b、c、d是横波上的四个质点；图乙是质点d的振动图像，则下列说法正确的是()At0时质点a的速度大小比质点c的小B波沿x轴负方向传播C波速为2.5 cm/sD从t0时刻开始质点b比质点c先回到平衡位置解析：选AD由振动图像t0时刻d点向下振动可知，波源在左侧，波沿x轴正方向传播，t0时质点a的速度大小为零，质点c速度不为零，即t0时质点a的速度大小比质点c的小，故A正确，B错误；由图像可知波动周期为T2 s，波长为4 m，则波速为v m/s2 m/s，故C错误；从t0时刻开始质点b和质
13、点c到平衡位置的位移相同，b向平衡位置运动，c远离平衡位置，故b先回到平衡位置，故D正确。12如图甲所示，在均匀介质中P、Q两质点相距d0.4 m，质点P的振动图像如图乙所示。已知t0时刻，P、Q两质点都在平衡位置，且P、Q之间只有一个波峰。求：(1)波的传播速度；(2)质点Q下一次出现在波谷的时间。解析：(1)由题图乙可得该波的周期T0.2 s。若P、Q间没有波谷，P、Q间距离等于半个波长，即0.8 m，波速v4 m/s；若P、Q间有一个波谷，P、Q间距离等于一个波长，即0.4 m，波速v2 m/s；若P、Q间有两个波谷，则0.4 m，即 m，波速v m/s。(2)t0时刻，质点P向下振动，经过0.05 s到波谷处，经过0.15 s到波峰处若P、Q间距为一个波长，P、Q同时出现在波谷处，则质点Q下一次出现在波谷的时间是t0.05 s若P、Q间距为半波长的1倍或3倍，质点Q在波谷时，质点P在波峰，则质点Q下一次出现在波谷的时间是t0.15 s。答案：(1)4 m/s、2 m/s或 m/s(2)0.05 s或0.15 s