2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)：第12講 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波、電磁振蕩和電磁波-專項(xiàng)訓(xùn)練 【含答案】

2025屆高考物理二輪復(fù)習(xí)第12講機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波、電磁振蕩和電磁波1.[2024·杭州模擬]某同學(xué)自己繞制天線線圈,制作一個(gè)簡(jiǎn)單的收音機(jī),用來(lái)收聽(tīng)中波的無(wú)線電廣播,初步制作后發(fā)現(xiàn)有一個(gè)頻率最高的中波電臺(tái)收不到,但可以接收其他中波電臺(tái).適當(dāng)調(diào)整后,去戶外使用,假設(shè)空間中存在波長(zhǎng)分別為300m、397m、566m的無(wú)線電波,下列說(shuō)法正確的是 ()A.使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫作解調(diào)B.在電磁波發(fā)射技術(shù)中,只有調(diào)頻這種調(diào)制方式C.為更好接收波長(zhǎng)為300m的無(wú)線電波,應(yīng)把收音機(jī)的調(diào)諧頻率調(diào)到1MHzD.為了能收到頻率最高的中波電臺(tái),應(yīng)增加線圈的匝數(shù)2.[2024·河北卷]如圖所示,一電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輕桿在豎直框架平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),輕桿一端固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上,另一端懸掛一紫外光筆,轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)紫外光始終豎直投射至水平鋪開(kāi)的感光紙上,沿垂直于框架的方向勻速拖動(dòng)感光紙,感光紙上就畫出了描述光點(diǎn)振動(dòng)的x-t圖像.已知輕桿在豎直面內(nèi)長(zhǎng)0.1m,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為12r/min.該振動(dòng)的圓頻率和光點(diǎn)在12.5s內(nèi)通過(guò)的路程分別為 ()A.0.2rad/s,1.0m B.0.2rad/s,1.25mC.1.26rad/s,1.0m D.1.26rad/s,1.25m3.[2024·遼寧卷]如圖甲所示,將一彈簧振子豎直懸掛,以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,豎直向上為正方向,建立x軸.若將小球從彈簧原長(zhǎng)處由靜止釋放,其在地球與某球狀天體表面做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像如圖乙所示(不考慮自轉(zhuǎn)影響).設(shè)地球、該天體的平均密度分別為ρ1和ρ2,地球半徑是該天體半徑的n倍,ρ1ρ2的值為 A.2n B.n2 C.2n D4.[2024·臺(tái)州模擬]控制噪聲的基本原則是設(shè)法將噪聲的能量轉(zhuǎn)化為其他形式的能量,如圖所示是一種利用薄板消除噪聲的方法.將薄板安放在框架上,并與框架之間留有一定的空氣層,當(dāng)聲波入射到薄板上時(shí),引起板的振動(dòng).由于板本身的內(nèi)耗使振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)化為熱量.改變薄板的材料和空氣層的厚度,可有效消除不同頻率的噪聲.下列說(shuō)法正確的是 ()A.薄板振動(dòng)頻率始終與入射聲波的頻率相等B.隨著入射聲波頻率的增加,薄板振動(dòng)的幅度一定增大C.當(dāng)噪聲停止后,薄板振動(dòng)頻率仍等于原噪聲頻率,但振幅減小D.該系統(tǒng)可有效消除的噪聲頻率范圍在其可調(diào)節(jié)的共振頻率之間5.[2024·學(xué)軍中學(xué)模擬]如圖所示,在遠(yuǎn)離海岸的海面上,有兩個(gè)浮筒發(fā)電裝置甲、乙沿東西方向排列,相距為10m,海面上某個(gè)方向傳來(lái)一列頻率恒定的平面波,波速為10m/s,浮筒甲先開(kāi)始上下振動(dòng),經(jīng)0.6s后,浮筒乙也開(kāi)始振動(dòng),此后觀察到當(dāng)甲處于最高位置時(shí),乙處于平衡位置且向下運(yùn)動(dòng),且甲、乙之間只有一個(gè)波谷,則()A.波的傳播方向?yàn)樗较驏|B.此時(shí)海面上傳播的波的波長(zhǎng)為403C.浮筒振動(dòng)的周期為0.8sD.浮筒上下振動(dòng)的振幅與波的周期無(wú)關(guān)6.(不定項(xiàng))[2024·山東卷]甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸相向傳播,波速均為2m/s.t=0時(shí)刻二者在x=2m處相遇,波形圖如圖所示.關(guān)于平衡位置在x=2m處的質(zhì)點(diǎn)P,下列說(shuō)法正確的是 ()A.t=0.5s時(shí),P偏離平衡位置的位移為0B.t=0.5s時(shí),P偏離平衡位置的位移為-2cmC.t=1.0s時(shí),P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)D.t=1.0s時(shí),P向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)7.[2024·湖州模擬]平靜水面上建立x軸,俯視圖如圖所示.分別位于x1=-0.2m和x2=0.3m的兩波源A、B起振方向相反,t=0時(shí)刻同時(shí)從各自的平衡位置開(kāi)始以5Hz的頻率、4cm的振幅上下振動(dòng),在水面上形成兩列簡(jiǎn)諧橫波.圖中虛線為t=0.6s時(shí)兩列波恰好到達(dá)的位置,此時(shí)x=0.5m處的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置且向上振動(dòng).下列說(shuō)法正確的是 ()A.兩列波的傳播速度為2m/sB.x軸上在A、B之間振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)個(gè)數(shù)共9個(gè)C.t=3s時(shí),x=-1m處的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)D.t=60s時(shí),x=10.5m處的質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的總路程為0.8m8.如圖甲所示,線圈L的直流電阻不計(jì),閉合開(kāi)關(guān)S,待電路達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,LC回路中將產(chǎn)生電磁振蕩.從開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)計(jì)時(shí),線圈中的磁場(chǎng)能EB隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖乙所示.下列說(shuō)法中正確的是()A.LC振蕩電路的周期為2×10-3sB.在1×10-3s時(shí),電容器右極板帶正電C.1×10-3~2×10-3s時(shí)間內(nèi),電流在減小D.1×10-3~2×10-3s時(shí)間內(nèi),自感電動(dòng)勢(shì)在增大9.(不定項(xiàng))[2024·河北唐山模擬]如圖所示,池塘分為A、B、C三個(gè)區(qū)域,淺水區(qū)A、C兩部分水深相同,深水區(qū)B水波波長(zhǎng)是淺水區(qū)水波波長(zhǎng)的兩倍,淺水區(qū)水深40cm.O、N分別處于深淺兩部分水面分界線上,OM=NP,ON=3m,t=0時(shí)刻O點(diǎn)從平衡位置開(kāi)始向上振動(dòng),t=2.5s時(shí)O點(diǎn)第二次到達(dá)波峰,此時(shí)M點(diǎn)第一次到達(dá)波谷,設(shè)水波在三個(gè)區(qū)域的振幅均為A=6cm,水波的速度v與水的深度h間的關(guān)系滿足v=g?,式中g(shù)為重力加速度,g取10m/s2,下列說(shuō)法正確的是 ()A.深水區(qū)水深80cmB.O、M間距離為2mC.1.25s后P點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)D.0~2.5s內(nèi)N點(diǎn)振動(dòng)路程為24?3210.在某水平均勻介質(zhì)中建立如圖所示的三維直角坐標(biāo)系,xOy平面水平.在x軸上的兩個(gè)波源S1、S2的坐標(biāo)分別為x1=-9m、x2=16m,S1、S2的振動(dòng)方程分別為z1=10sin(2πt)cm、z2=8sin2πt+π2cm.若兩波均從平衡位置向上起振,且t=0時(shí)刻,S1剛開(kāi)始振動(dòng),S2首次到達(dá)波峰處,兩列波的波速均為4m/s,傳播過(guò)程中能量損耗不計(jì).y軸上P點(diǎn)的坐標(biāo)為y=12m,則下列說(shuō)法正確的是A.兩波均傳至O點(diǎn)后,O點(diǎn)振幅為18cmB.S1波提前S2波1.25s傳至P點(diǎn)C.t=5.25s時(shí),P點(diǎn)向+z方向振動(dòng)D.0~5.25s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為76cm11.[2024·衢州模擬]如圖所示,一可視為質(zhì)點(diǎn)的小球左、右與兩條完全相同的輕質(zhì)橡皮繩相連,橡皮繩另外兩端固定,小球處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)橡皮繩恰處于原長(zhǎng)狀態(tài),繩長(zhǎng)為l且遵從胡克定律,小球的質(zhì)量為m,裝置處于光滑水平面上.現(xiàn)甲將小球沿垂直繩方向緩慢推動(dòng)一段距離d(d?l)后釋放,乙將小球沿繩方向緩慢推動(dòng)距離4d后釋放,且小球始終在水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng).已知質(zhì)量為m的物體所受回復(fù)力滿足F=-kx時(shí),其做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的振動(dòng)周期為T=2πmk,則兩種情況下小球首次回到平衡位置所需時(shí)間之比為 (

A.1∶2 B.1∶2C.2∶1 D.2∶1參考答案與詳細(xì)解析1.C[解析]使接收電路產(chǎn)生電諧振的過(guò)程叫作調(diào)諧,故A錯(cuò)誤;在電磁波發(fā)射技術(shù)中,有調(diào)頻和調(diào)幅兩種調(diào)制方式,故B錯(cuò)誤;為更好接收波長(zhǎng)為300m的無(wú)線電波,根據(jù)f=cλ=3×108300Hz=1×106Hz=1MHz,可知應(yīng)把收音機(jī)的調(diào)諧頻率調(diào)到1MHz,故C正確;為了能收到頻率最高的中波電臺(tái),應(yīng)增大調(diào)諧電路的固有頻率,根據(jù)f=12πLC,可知應(yīng)減少線圈的匝數(shù),2.C[解析]根據(jù)題意可知,紫外光筆的光點(diǎn)在紙面上沿x軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),光點(diǎn)的振動(dòng)為受迫振動(dòng),其振動(dòng)周期等于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)周期,故該振動(dòng)的圓頻率ω=2πT=2πn=0.4πrad/s≈1.26rad/s,A、B錯(cuò)誤;該振動(dòng)的周期T=1n=5s,由于輕桿長(zhǎng)0.1m,故振幅A=0.1m,因12.5s=2+12T,故12.5s內(nèi)光點(diǎn)通過(guò)的路程s=2+12×4A=1.03.C[解析]設(shè)地球表面的重力加速度為g,球狀天體表面的重力加速度為g',彈簧的勁度系數(shù)為k,根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性有k·4A-mg=mg,k·2A-mg'=mg',解得gg'=2,設(shè)球狀天體的半徑為R,則地球的半徑為nR,在地球表面有Gρ1·43π(nR)3·m(nR)2=mg4.D[解析]薄板振動(dòng)穩(wěn)定后的頻率與聲波頻率相同,初始沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定時(shí)不同,A錯(cuò)誤;入射聲波的頻率與薄板的固有頻率相同時(shí),二者共振,振幅最大,聲波頻率增大,薄板的振幅可能會(huì)增大,也可能會(huì)減小,B錯(cuò)誤;當(dāng)噪聲停止后,薄板振動(dòng)逐漸不穩(wěn)定至振動(dòng)停止,此時(shí)頻率與原噪聲頻率不同,C錯(cuò)誤;只有當(dāng)噪聲頻率范圍在系統(tǒng)可調(diào)節(jié)的共振頻率之間時(shí),二者可以產(chǎn)生干涉,達(dá)到消除噪聲的目的,D正確.5.C[解析]海浪為平面波,波速為10m/s,經(jīng)0.6s,前進(jìn)距離為6m,而甲、乙相距10m,可見(jiàn)波的傳播方向與甲、乙的連線方向有一夾角,如圖所示,由圖知,波的傳播方向應(yīng)該為東南方向,故A錯(cuò)誤;甲、乙在波的傳播方向上的距離為6m,由題意知6m=34λ,解得波長(zhǎng)λ=8m,故B錯(cuò)誤;周期為T=λv=0.8s,故C正確;浮筒的振動(dòng)為受迫振動(dòng),其振幅與驅(qū)動(dòng)力的周期有關(guān),即與波的周期有關(guān),故D6.BC[解析]由于兩波的波速均為2m/s,故t=0.5s時(shí),兩波均傳播了Δx=vΔt=2×0.5m=1m,題圖所示平衡位置在x=1m處和x=3m處兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)形式傳到P點(diǎn)處,由波的疊加原理可知,t=0.5s時(shí),P偏離平衡位置的位移為-2cm,A錯(cuò)誤,B正確;同理,t=1s時(shí),題圖所示平衡位置在x=0處和x=4m處兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)形式(均向y軸正方向運(yùn)動(dòng))傳到P點(diǎn)處,根據(jù)波的疊加原理可知,t=1s時(shí),P向y軸正方向運(yùn)動(dòng),C正確,D錯(cuò)誤.7.D[解析]由圖可知,兩列波在0.6s內(nèi)傳播的距離為0.3m,則兩列波的傳播速度為v=st=0.5m/s,A錯(cuò)誤;兩列波的波長(zhǎng)為λ=vf=0.1m,由于兩列波的起振方向相反,根據(jù)波的疊加可知,振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)到兩波源的波程差滿足Δx=(2n+1)λ2,其中0~0.3m處有6個(gè)點(diǎn),-0.2m~0處有4個(gè)點(diǎn),所以x軸上在A、B之間振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)個(gè)數(shù)共10個(gè),B錯(cuò)誤;由于此時(shí)x=0.5m處的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置且向上振動(dòng),則B波的起振方向向上,A波起振方向向下,t=3s時(shí),波的傳播距離為x1=vt=1.5m,則t=3s時(shí),兩列波均已傳到x=-1m處,由于x=-1m到兩波源的波程差為Δx=0.5m=5λ,可知此點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn),則t=3s時(shí),x=-1m處的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置靜止不動(dòng);當(dāng)t=60s時(shí),波的傳播距離為x2=vt=30m,可知兩列波均已傳到x=10.5m處,同理可知此點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn),則此處質(zhì)點(diǎn)只有在B傳播到而A未傳播到時(shí)振動(dòng),其他時(shí)間在平衡位置靜止不動(dòng),則此處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間為Δt=0.50.5s=1s,通過(guò)的總路程為s=ΔtT·4A=08.B[解析]t=0時(shí)刻斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S,電感線圈與電容器構(gòu)成振蕩回路,電感線圈中的電流從某一最大值開(kāi)始減小,產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)對(duì)電容器充電,磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電場(chǎng)能,電容器所帶電荷量從零開(kāi)始增加,當(dāng)線圈中的電流減為零時(shí),電容器充滿電,所帶電荷量達(dá)到最大,振蕩電路經(jīng)歷T4時(shí),磁場(chǎng)能為零,電場(chǎng)能最大,電容器中最大的電場(chǎng)能為2.5×10-2J,隨后電容器放電,所帶電荷量減小,電感線圈中的電流反向增加,電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為磁場(chǎng)能,形成振蕩電路,故LC電路振蕩周期為4×10-3s,故A錯(cuò)誤.斷開(kāi)開(kāi)關(guān)前,線圈與R串聯(lián),由于線圈的直流電阻不計(jì),所以線圈兩端的電壓為零,電容器兩極板所帶的電荷量為零,此時(shí)通過(guò)線圈的電流自左向右.當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)時(shí),開(kāi)始給電容器充電,電流逐漸減小,經(jīng)過(guò)14個(gè)周期(t=π2LC時(shí)刻)充電電流減小到最小,此時(shí)電容器所帶的電荷量最多(左板帶負(fù)電,右板帶正電),線圈L的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)最大,故B正確.由以上分析知1×10-3~2×10-3s時(shí)間內(nèi),電容器放電,所帶電荷量減小,電感線圈中的電流反向增大,自感電動(dòng)勢(shì)在減小,故C9.BD[解析]由λ=vT=g?T∝?可知,波長(zhǎng)為2倍關(guān)系,則h為4倍關(guān)系,即深水區(qū)水深為160cm,故A錯(cuò)誤:根據(jù)vA=vC=g?A=2m/s,得vB=g?B=4m/s,由t=2.5s時(shí)O點(diǎn)第二次到達(dá)波峰可知54T=2.5s,解得T=2s,O、M間距離xOM=vAt-34T=2m,故B正確;波傳到N所需時(shí)間tB=xONvB=34s=0.75s,2.5s時(shí)N點(diǎn)振動(dòng)了Δt=t-tB=2.5s-0.75s=1.75s=78T,0~2.5s內(nèi)N點(diǎn)振動(dòng)路程為s=4A-Asinπ4=(24-32)cm,故D正確;波傳到P所需時(shí)間為t=10.D[解析]根據(jù)兩波源的振動(dòng)方程可知,兩列波的振動(dòng)周期均為T=2πω=2π2πs=1s,可知兩列波頻率相同,相位差恒定,兩列波相遇后將能發(fā)生穩(wěn)定的干涉,波源S1的振動(dòng)傳播到O點(diǎn)的時(shí)間為t1=x1v=94s=2.25s,波源S2的振動(dòng)傳播到O點(diǎn)的時(shí)間為t2=x2v-T4=164s-0.25s=3.75s,t1-t2=1.5s=32T,故O點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn),振幅為A=A1-A2=2cm,故A錯(cuò)誤;根據(jù)題意可得S1P=x12+y2=15m,S2P=x22+y2=20m,則可得波源S1、S2的波傳播至P點(diǎn)的時(shí)間分別為t3=S1Pv=3.75s,t4=S2Pv-T4=4.75s,可得Δt=t4-t3=1s,故B錯(cuò)誤;當(dāng)t=5.25s時(shí),波源S1的波在P點(diǎn)引起的振動(dòng)時(shí)間為1.5s,波源S2的波在P點(diǎn)引起的振動(dòng)時(shí)間為0.5s,可知由波源S1的波在P點(diǎn)引起的振動(dòng)此時(shí)恰好回到平衡位置且沿著z軸負(fù)方向振動(dòng),由波源S2的波在P點(diǎn)引起的振動(dòng)此時(shí)也恰好回到平衡位置且沿著z軸負(fù)方向振動(dòng),由此可知,t=5.