高考物理力学知识点之机械振动与机械波真题汇编含答案(1)

高考物理力学知识点之机械振动与机械波真题汇编含答案(1)

一、选择题

1．如图所示两个频率、相位、振幅均相同的波的干涉图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的结果正确的描述是（）

A．在A点出现波峰后，经过半个周期该点还是波峰

B．B点在干涉过程中振幅始终为零

C．两波在B点路程差是波长的整数倍

D．当C点为波谷时，经过一个周期此点出现波峰

2．下列说法中正确的是

A．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率

B．电磁波谱波长由长到短顺序是无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线C．机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波

D．宇宙飞船以接近光速的速度经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变快

3．如图所示，从入口S处送入某一频率的声音。通过左右两条管道路径SAT和SBT，声音传到了出口T处，并可以从T处监听声音。右侧的B管可以拉出或推入以改变B管的长度，开始时左右两侧管道关于S、T对称，从S处送入某一频率的声音后，将B管逐渐拉出，当拉出的长度为l时，第一次听到最弱的声音。设声速为v，则该声音的频率（）

A．B．C．D．

4．做简谐运动的物体，下列说法正确的是

A．当它每次经过同一位置时，位移可能不同

B．当它每次经过同一位置时，速度可能不同

C．在一次全振动中通过的路程不一定为振幅的四倍

D．在四分之一周期内通过的路程一定为一倍的振幅

5．已知在单摆a完成10次全振动的时间内，单摆b完成6次全振动，两摆长之差为1.6 m．则两单摆摆长l a与l b分别为( )

A．l a＝2.5 m，l b＝0.9 m B．l a＝0.9 m，l b＝2.5 m

C．l a＝2.4 m，l b＝4.0 m D．l a＝4.0 m，l b＝2.4 m

6．一列波在传播过程中遇到一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是

A．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率。B．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率。C．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率。D．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率。7．如图是一弹簧振子做简谐运动的图像，下列说法中正确的是（）

A．质点振动的振幅为2cm

B．质点振动的频率为4Hz

C．在2s末，质点的加速度最大

D．在2s末，质点的速度最大

8．一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是（）

①正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大；

②正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小；

③正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率；

④当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率．

A．①B．③C．①④D．②④

9．在天花板O点处通过细长轻绳栓一小球构成单摆，在O点正下方A点有一个能挡住摆线的钉子，OA的距离是单摆摆长的一半，如图所示。现将单摆向左方拉开一个小角度θ（θ＜5°），然后无初速度地释放，关于单摆以后的运动，下列说法正确的是（）

A．摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小

B．摆球在平衡位置右侧上升的最大高度大于在平衡位置左侧上升的最大高度

C．摆球在平衡位置左、右两侧走过的最大弧长相等

D．摆球向左经过最低点的速度大于向右经过最低点的速度

10．如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15 m。当P运动到

上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是（）

A．0.60 m

B．0.20 m

C．0.15 m

D．0.10 m

11．弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的是 ( )

A．振子在A、B两点时的速度和加速度均为零

B．振子在通过O点时速度的方向将发生改变

C．振子的加速度方向总跟速度方向相反

D．振子离开O点运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动

12．甲、乙两个单摆在同一地点做简谐振动，在相等的时间内，甲完成10次全振动，乙完成20次全振动．已知甲摆摆长为1 m，则乙摆的摆长为( )

A．2 m B．4 m

C．0.5 m D．0.25 m

13．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.2 s时刻的波形如图中的虚线所示，则

A．质点P的运动方向向右

B．波的周期可能为0.27 s

C．波的频率可能为1.25 Hz

D．波的传播速度可能为20 m/s

14．如图所示的装置，弹簧振子的固有频率是4Hz.现匀速转动把手，给弹簧振子以周期性的驱动力，测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1Hz.则把手转动的频率为

A．1Hz

B．3Hz

C．4Hz

D．5Hz

15．沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示，A， B、C三个质点的平

衡位置分别为x A=1.5m、x B=2m、x C=3m，t=0.9s时质点A恰好第二次到达波峰，下列说法正确中的是

A．波传播的速度为10m/s

B．t=0.1s时质点A运动到质点B的位置

C．质点C在t=0.9s时沿y轴负方向振动

D．质点B的振动表达式为y=5sin（2.5πt）cm

16．一弹簧振子做简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图所示，由图可知：（）

A．质点的振动频率是4Hz

B．t=2s时，质点的加速度最大

C．质点的振幅为5cm

D．t=3s时，质点所受合力为正向最大

17．一列简谐横波某时刻的波形如图所示，该时刻a、b两质点均到达波峰位置，c质点加速度正在增大。下列判断正确的是

A．a、b两质点之间的距离为半个波长

B．a、b两质点振动开始时刻相差半个周期

C．a质点完成全振动的次数比b多一次

D．a质点完成全振动的次数比b少一次

18．如图，实线为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形，虚线是该波在

t=0.20s时刻的波形，则此列波的波速可能为

A ．25m/s

B ．20m/s

C ．35m/s

D ．55m/s

19．一列波长大于1 m 的横波沿着x 轴正方向传播．处在x 1＝1 m 和x 2＝2 m 的两质点A 、B 的振动图象如图所示，由此可知( )．

A ．波长为43m

B ．波速为1m/s

C ．3 s 末A 、B 两质点的位移相同

D ．1 s 末A 点的振动速度大于B 点的振动速度

20．一简谐横波沿水平绳向右传播，波速为v ，传播周期为T ，介质中质点的振幅为A 。绳

上两质点M 、N 的平衡位置相距

34

波长，N 位于M 右方。设向上为正，在t =0时刻M 位移为2A +，且向上运动；经时间t （t ＜T ），M 位移仍为2

A +，但向下运动，则（ ） A ．在t 时刻，N 位移为负，速度向下

B ．在t 时刻，N 位移为负，速度向上

C ．在t 时刻，N 恰好在波谷位置

D ．在t 时刻，N 恰好在波峰位置 21．如图所示，大小相同的摆球a 和b 的质量分别为m 和3m ，摆长相同，并排悬挂，平衡时两球刚好接触，现将摆球a 向左边拉开一小角度后释放，若两球的碰撞是弹性的，下列判断中正确的是( )

A ．第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小不相等

B ．第一次碰撞后的瞬间，两球的动量大小相等

C ．第一次碰撞后，两球的最大摆角不相同

D ．发生第二次碰撞时，两球在各自的平衡位置

22．在上海走时准确的摆钟，随考察队带到北极黄河站，则这个摆钟（ ）

A．变慢了，重新校准应减小摆长

B．变慢了，重新校准应增大摆长

C．变快了，重新校准应减小摆长

D．变快了，重新校准应增大摆长

23．一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是( )

A．质点振动频率是4 Hz

B．在10 s内质点经过的路程是20 cm

C．第4 s末质点的速度为零

D．t＝1 s和t＝3 s两时刻，质点位移大小相等，方向相同

24．做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速

度减小为原来的1

2

，则单摆振动的（）

A．频率、振幅都不变

B．频率、振幅都改变

C．频率不变，振幅改变

D．频率改变，振幅不变

25．如图所示，为一列沿x轴正方向传播的机械波在某一时刻的图像，由图可知，这列波的振幅A、波长λ和x=l米处质点的速度方向分别为：（）

A．A=0.4 m λ=1m 向上

B．A=1m λ=0.4m 向下

C．A=0.4m λ=2m 向下

D．A=2 m λ=3m 向上

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、选择题

1．B

解析：B

【解析】

【详解】

A．在A点出现波峰后，经过半个周期该点是波谷;故A错误.

B．B点是波峰与波谷叠加，为振动减弱点，且始终振动减弱．由于两列波的振幅相等，所以B点在干涉过程中振幅始终为零;故B正确.

C．B点是波峰与波谷叠加，为振动减弱点，两波在B点路程差是半波长的奇数倍;故C错误.

D．由图可知C点为振动的加强点，当C点为波谷时，经过一个周期此点仍然是波谷．故D错误.

故选B.

2．C

解析：C

【解析】

【详解】

A. 声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率。A错误。

B. 在电磁波谱中按照波长由长到短排列的顺序是：无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，X射线，γ射线，B错误。

C. 机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波，C正确。

D. 宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，根据时间的相对性，知时间间隔变长，地球上的人观察到飞船上的时钟变慢，D错误。

3．C

解析：C

【解析】

【详解】

两列声波在出口T处发生干涉，要第一次听到最低的声音，需满足，又因为所以，

A．答案为，A错误；

B．答案为，B错误；

C．答案为，C正确；

D ．答案为，D 错误

4．B

解析：B

【解析】

A 、振动质点的位移是指离开位置的位移，做简谐运动的物体，每次通过同一位置时，位移一定相同，则A 错误．

B 、做简谐运动的物体，每次通过同一位置时，速度可能有两种方向，而速度是矢量，所以速度不一定相同，故B 正确．

C 、简谐运动一次全振动是在一个周期内，物体通过的路程一定为振幅的4倍，故C 错误．

D 、简谐振动物体在四分之一周期内的路程不一定等于一个振幅，要看开始时的位置，故D 错误．故选B ．

【点睛】掌握简谐运动的物体的受力特点和运动特点，经过同一位置时这三个量一定相同：位移、加速度和回复力．简谐振动物体在四分之一周期内的路程不一定等于一个振幅，在半个周期内，物体通过的路程一定为振幅的2倍，所以在四分之三个周期内，物体通过的路程不一定为振幅的3倍，一个周期的路程一定为振幅的4倍．

5．B

解析：B

【解析】

试题分析：设甲完成10次全振动所经历的时间为t ，则10a

t T ，6b t T 得到T a ：T b =3：5； 又因为2a a L T g = 1.622b a b L L T g g

+== 可解得：L a =0.9m L b =2.5m

故选B

考点：单摆的周期.

6．D

解析：D

【解析】

波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速，但由v=λf 可知，当波速一定时，减小频率则波长增大，而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率会使衍射现象更明显，D 选项正确．故选D.

7．D

解析：D

【解析】

【详解】

A.振幅是振子离开平衡位置的最大距离，由图知振幅A =1cm ；故A 项不合题意.

B.由图知，振子完成一个周期性的运动为正弦图象，读出周期为T =4s ；则频率

；故B项不合题意.

C.在第2s末，振子的位移为0，其加速度为0；故C项不合题意.

D.在第2s末，振子的位移为0，说明振子经过平衡位置，速度最大；故D项符合题意. 8．C

解析：C

【解析】

试题分析：洗衣机先是振动越来越剧烈，说明洗衣机波轮的运转频率越来越接近固有频率，当振动最剧烈时，形成共振，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率，④正确；然后振动再逐渐减弱，则洗衣机波轮的运转频率越来越大于固有频率，故正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大，①正确；故C正确．

考点：共振

9．A

解析：A

【解析】

【详解】

摆线被钉子挡住后，绕A点做单摆运动，摆长发生变化，则周期也要发生变化。以前往返

一次的周期为：T＝2

l

g

π．挡住后，往返一次的周期为π

2

l l

g g

π

+．故A正确。根

据机械能守恒定律，摆球在左、右两侧上升的最大高度一样。故B错误。由几何关系得，右边的弧长小于左边的弧长，故C错误。摆球摆动的过程中机械能守恒，所以摆球向左经过最低点的速度等于向右经过最低点的速度。故D错误。

10．D

解析：D

【解析】

【分析】

根据题中条件得到波长的一般表达式，然后根据n的取值求解波长的可能值。

【详解】

P、Q两质点平衡位置相距0.15m。当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大

位移处，则有：（n+）λ=0.15，解得：（n=0、1、2、3…）；当n=0

时，λ=0.30m，当n=1时，λ=0.10m，故D正确、ABC错误。故选D。

【点睛】

本题主要是考查波长的计算，解答本题要能够根据题中条件得到波长的一般表达式，然后进行分析。

11．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

弹簧振子以O 点为平衡位置，在水平方向上的A 、B 两点间做简谐运动，故A 、B 为最大位移处，速度为零，而加速度最大，故A 选项错误；振子在通过O 点时速度的方向不发生改变，故B 选项错误；由简谐运动规律的定义振子的加速度方向总跟位移的方向相反，跟振子的运动方向有时相同，有时相反，故C 选项错误；振子离开O 点运动后的运动方向与加速度方向相反，故为减速运动，振子靠近O 点的运动方向与加速度方向相同故为加速运动，所以D 选项正确．

12．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

在相等的时间内，甲完成10次全振动，乙完成20次全振动，可知T 甲：T 乙=2：1，根据

2T =知摆长2

2

4gT L π=，甲乙的周期之比为2:1，则摆长之比为4:1，甲摆的摆长为1m ，则乙摆的摆长为0.25m;故选D.

【点睛】

解决本题的关键掌握单摆的周期公式，通过周期之比求出摆长之比是关键.

13．C

解析：C

【解析】

【详解】

由图可知此列波λ=24 m ，波沿x 轴正向传播，质点P 沿y 轴正向运动，选项A 错误．经t =0.2 s ，此波向前传播s =(nλ+6) m ，其中n =0，1，2，···则v =

s t =30(4n +1) m/s ，T =v λ=()4541n + s ，f =()5414

n + Hz ，当n=0时，f =1.25 Hz ，由以上几项可知，选项C 正确，BD 均不正确．故选C.

14．A

解析：A

【解析】

振子做受迫振动，其振动频率等于驱动力频率，则把手的转动频率为1Hz ，选项A 正确． 15．D

解析：D

【解析】

【详解】

A ．由图可得：波长λ=4m ，根据波向右传播可得：当波向右传播△x=4.5m 时质点A 恰好第

二次到达波峰，故波速

4.5

=5m/s

0.9

x

v

t

=

＝，周期0.8

T s

v

λ

==，故A错误；

B．波上质点不随波的传播而迁移，图示简谐横波只在y方向上振动，x方向的位移为零，故质点A不可能运动到质点B的位置，故B错误；

C．质点A、C水平位之间距离△x′＝1.5m，t=0.9s时质点A恰好到达波峰，故质点C位移为负，根据波形，由波向右传播可得：质点C沿y轴正方向运动，故C错误；

D．根据波向右传播可得：t=0时刻，质点B在平衡位置向上振动；由图可得：振幅

A=5cm，又有周期T=0.8s，故质点B的振动表达式为为y=5sin2.5πt（cm），故D正确；故选D。

16．C

解析：C

【解析】

【详解】

A、由图读出质点的振动周期T=4s，则振动频率；故A错误.

B、t=2s时，质点的位移为零，由知质点的加速度最小；故B错误.

C、振子的振幅等于振子位移的最大值，由图读出振幅为5cm；C正确.

D、t=3s时，质点的位移为正向最大，由F=-kx，知质点所受合力为负向最大；故D错误.故选C.

【点睛】

本题简谐运动的图象能直接读出振幅和周期．对于质点的速度方向，也可以根据斜率读出．简谐运动的特征，是分析加速度常用的方法．

17．D

解析：D

【解析】

【分析】

本题考查机械振动中波形图的理解。

【详解】

A．a、b两质点是波形图上相邻的两个波峰，所以两个质点的距离为一个波长，A错误；B．a、b两质点是波形图上相邻的两个波峰，所以两个质点开始振动的时刻相差一个周期，B错误；

CD．c质点加速度正在增大，所以c往下振动，波向左传播，a质点完成全振动的次数比b 少一次，C错误，D正确；

故选D。

18．A

解析：A

【解析】

【详解】

设波的周期为T ；波沿x 轴正方向传播，则

14t n ??=+ ??

?T 得到

40.8s(n 0,1,2,)4141

t T n n ===?++ 当n =0时，T 1=0.80s ，当n =1时，

T 2=0.16s n =2时

T 3=0.08s

再依据v =T

λ，那么当n =0时， v 1=5m/s

当n =1时，

v 2=25m/s

n =2时

v 3=50m/s

故A 正确，BCD 错误。

故选A 。

19．A

解析：A

【解析】

试题分析：波的传播方向从A 传到B ，根据同一时刻两个质点的状态，结合波形，列出A 、B 间距离与波长的关系，求出波长．由图读出周期，求出波速．简谐波传播过程中介质中各质点在做简谐运动，加速度的大小与位移大小成正比．根据ls 末两质点的位移关系，分析加速度关系．

波从A 向B 传播，AB 间的距离3()4x n λ?=+，n=0，1，2，…由题，波长大于1m ，则n 只能取0，即有34

x λ?=，波长43m λ=，波速为1/3v m s T λ==，A 正确B 错误；3s 末A 、B 两质点的位移分别为20A B y cm y =-=，，位移不同，C 错误；由振动图象读出，ls 末A 质点的位移2A y cm =，处于波峰，速度最小；B 质点的位移0B y =，处于平衡位置，速度最大，所以ls 末A 质点的速度小于B 质点的速度，D 错误．

20．A

解析：A

【解析】

【详解】

由题，在t =0时M 位移为2

A +，且向上运动，则M 点的振动方程为： ()0sin M y A t ω?=+

将在t =0时M 位移为2

A +方程得： 02sin 2A A t T π???=+ ???

解得：06?π

=

经时间t （t ＜T ），M 位移仍为2A +，但向下运动，代入公式得：3T t =， 两质点M 、N 的平衡位置相距34

波长，N 位于M 右方，所以N 点的振动方程： 034sin N y A t v λω??????? ??? ??? ???????

=-+

代入数据得：2N y A =，随t 的增大，位移的绝对值增大，所以N 向下运动，即在t

时刻，N 位移为负，速度向下，A 正确，BCD 错误。

故选A 。

21．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

A ．两球在碰撞前后，水平方向不受外力，故水平方向两球组成的系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律有

012m 3v mv mv =+

两球碰撞是弹性的，故机械能守恒，即

2220121113222

mv mv mv =+ 解两式得

012v v =- 022

v v = 可见第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等，方向相反，A 错误；

B ．由前面分析知两球速度大小相等，因两球质量不相等，故两球碰后的动量大小不相等，B 错误；

C ．两球碰后上摆过程，机械能守恒，故上升的最大高度相等，摆长也相等，故两球碰后的最大摆角相同，C 错误；

D ．由单摆的周期公式T 2=位置处发生第二次碰撞，D 正确；

故选D ．

22．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

摆钟从上海到北极，纬度升高，重力加速度g 变大，由单摆的周期公式2T =可知，摆钟的周期变小，即摆动变快，要将周期T 调大从而重新校准应增大摆长L ，故D 正确，ABC 错误。

故选D 。

23．B

解析：B

【解析】

试题分析：由图读出质点振动的周期T=4s ，则频率110.254

f Hz T ===．故A 错误．质点做简谐运动，在一个周期内通过的路程是4A ，t=10s=2.5T ，所以在10s 内质点经过的路程是 2.5410220S A cm cm =?=?=．故B 正确．在第4s 末，质点的位移为0，经过平衡位置，速度最大．故C 错误．由图知在t=1s 和t=3s 两时刻，质点位移大小相等、方向相反，故D 错误．

考点：简谐运动的振动图象；简谐运动的振幅、周期和频率．

24．C

解析：C

【解析】

【分析】

【详解】

由单摆的周期公式

2T = 可知单摆摆长不变，则周期不变，频率不变；振幅A 是反映单摆运动过程中的机械能大小的物理量，由

2k 12

E mv 可知摆球经过平衡位置时的动能不变，但摆球质量改变，摆球运动时重力势能变化，因此摆球的机械能改变，从而导致振幅改变，故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

25．C

解析：C

【解析】

【详解】

由图像可知A =0.4m ，波长为2m ，该波沿x 轴正方向，由“前带后，后跟前”，可判断质点1m 正在向下振动；故C 正确，ABD 三项错误．