高考物理力学知识点之机械振动与机械波知识点复习(1)

高考物理力学知识点之机械振动与机械波知识点复习(1)

一、选择题

1．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

2．下列关于简谐振动和简谐机械波的说法正确的是（）

A．简谐振动的平衡位置一定是物体所受合外力为零的位置。

B．横波在介质中的传播速度由波源本身的性质决定。

C．当人向一个固定的声源跑去，人听到的音调变低了。

D．当声波从空气进入水中时，声波的频率不变，波长变长。

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．如图为一弹簧振子做简谐运动的位移﹣时间图象，在如图所示的时间范围内，下列判断正确的是（）

A．0.2s时的位移与0.4s时的位移相同

B．0.4s时的速度与0.6s时的速度相同

C．弹簧振子的振动周期为0.9s，振幅为4cm

D．0.2s时的回复力与0.6s时的回复力方向相反

6．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

7．下列关于单摆运动过程中的受力说法，正确的是（）

A．单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力

B．单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力

C．单摆过平衡位置时，所受的合力为零

D．单摆运动的回复力是摆线拉力的一个分力

8．如图所示，A、B两物体组成弹簧振子，在振动过程中，A、B始终保持相对静止，下列给定的四幅图中能正确反映振动过程中物体A所受摩擦力F f与振子对平衡位置位移x关系的图线为

A．B．

C．D．

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

10．两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz ，乙的固有频率是400Hz ，若它们均在频率是300Hz 的驱动力作用下做受迫振动，则 （ ） A ．甲的振幅较大，振动频率是100Hz B ．乙的振幅较大，振动频率是300Hz C ．甲的振幅较大，振动频率是300Hz D ．乙的振幅较大，振动频率是400Hz

11．如图所示，质量为m 的物块放置在质量为M 的木板上，木板与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐振动，周期为T ，振动过程中m 、M 之间无相对运动，设弹簧的劲度系数为k 、物块和木板之间滑动摩擦因数为μ，

A ．若t 时刻和()t t +?时刻物块受到的摩擦力大小相等，方向相反，则t ?一定等于2

T 的整数倍

B ．若2

T

t ?=

，则在t 时刻和()t t +?时刻弹簧的长度一定相同 C ．研究木板的运动，弹簧弹力充当了木板做简谐运动的回复力

D ．当整体离开平衡位置的位移为x 时，物块与木板间的摩擦力大小等于

m

kx m M

+ 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

13．一列简谐横波沿x 轴传播，t=0时刻的波形如图所示．则从图中可以看出（ ）

A．这列波的波长为5m

B．波中的每个质点的振动周期为4s

C．若已知波沿x轴正向传播，则此时质点a向下振动

D．若已知质点b此时向上振动，则波是沿x轴负向传播的

14．如图所示，是一列沿着x轴正方向传播的横波在t=0时刻的波形图，已知这列波的周期T=2.0s．下列说法正确的是

A．这列波的波速v="2.0" m/s

B．在t=0时，x=0.5m处的质点速度为零

C．经过2.0s，这列波沿x轴正方向传播0.8m

D．在t=0.3s时，x=0.5m处的质点的运动方向为y轴正方向

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

16．一列横波某时刻的波形图如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象．下列说法正确的是（）

A ．若波沿x 轴正方向传播，则图乙表示的是质点N 的振动图象

B ．若波沿x 轴负方向传播，则图乙表示的是质点K 的振动图象

C ．若图乙表示的是质点L 的振动图象，则波沿x 轴正方向传播

D ．若图乙表示的是质点M 的振动图象，则波沿x 轴负方向传播

17．已知在某时刻的波的图像如图所示，且M 点的振动方向向上，下述说法正确的是：（ ）

A ．A 点振动落后于M 点，波向右传播

B ．A 点振动落后于M 点，波向左传播

C ．B 点振动落后于M 点，波向右传播

D ．B 点振动落后于M 点，波向左传播

18．一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

3

4

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2A

+，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

19．如图所示，摆球质量相同的四个摆的摆长分别为L l =2m ，L 2=1.5m ，L 3=lm ，L 4=0.5m ，悬于同一根绷紧的横线上，用一周期为2s 的驱动力作用在横线上，使它们做受迫振动，稳定时

A ．摆1的周期最长

B ．摆2的振幅最大

C ．摆3的振幅最大

D ．四个摆的周期不同，但振幅相等

20．如图所示，一列简谐波沿x 轴正方向传播，O 、A 、B 、C 、D 是x 轴上相隔1m 的五个质点。t ＝0时，质点O 开始从原点沿y 轴向上运动，经0.1s 第一次到达正向最大位移处，此时质点B 开始向上运动。则（ ）

A ．该波波长为4m ，频率为2.5Hz

B ．该波的波速为20m/s ，周期为0.8s

C ．在t ＝0.2s 时，

D 质点开始向上振动 D ．在t ＝0.2s 时，B 质点刚好回到平衡位置

21．端午节期间，一位游客在南海新区岸边欲乘游船，由于风浪很大，游船上下浮动。把游船的浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为30cm ，周期为6.0s 。当游船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。当地面与甲板的高度差不超过15cm 时，游客能舒适地登船。在一个周期内，游客能舒适登船的时间是（ ） A ．1.0s

B ．1.5s

C ．2.0s

D ．3.0s

22．如图所示，1S 和2S 为两相干波源，它们的振动方向均垂直于纸面，产生的两列简谐横波波长为0.4m 。P 点是两列波相遇区域中的一点，已知P 点到两波源的距离分别为

1 1.1m S P =，

2 1.2m S P =，两列波在P 点干涉相消。波源1S 的振动方程为

1sin 2y A t π=，则2S 的振动方程可能为（ ）

A ．2sin 2y A t π=

B ．21sin 24y A t ππ??=-

??

?

C ．21sin 22y A t ππ??=-

??

?

D ．2sin(2)y A t ππ=-

23．把在北京调准的摆钟，由北京移到赤道上时，摆钟的振动( ) A ．变慢了，要使它恢复准确，应增加摆长 B ．变慢了，要使它恢复准确，应缩短摆长 C ．变快了，要使它恢复准确，应增加摆长 D ．变快了，要使它恢复准确，应缩短摆长

24．如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm ，波速和波长分别为1m/s 和0.5m ，C 点是BE 连线的中点，下列说法正确的是（ ）

A ．从图示的时刻起经0.25s 后，

B 处质点通过的路程为10cm B ．从图示的时刻起经0.25s 后，A 处质点的位移为0

C ．图示时刻C 处和

D 处的两个质点均处在平衡位置且正在向波峰运动 D ．图示时刻A 、B 两处质点的数值高度差为20cm

25．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC 和 BD 是两块挡板，AB 是一个孔，O 是波源。图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）间的距离表示一个波长， 则波经过孔之后的传播情况，下列说法中正确的是（ ）

A ．此时能明显观察到波的衍射现象

B ．如果将孔 AB 缩小，经过孔以后的波纹间的距离会变小

C ．如果将孔 AB 缩小，有可能观察不到明显的衍射现象

D ．如果孔的大小不变，波源的频率增大，将能更明显地观察到衍射现象

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、选择题 1．C 解析：C 【解析】

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．

2．D

解析：D

【解析】

【详解】

AB．单摆运动的平衡位置合外力并不为零，传播速度由介质决定与波源无关，故AB错；C．当人向一个固定的声源跑去，人听到的音调变高了，C错；

D．当声波从空气进入水中时，声波的频率不变，波速增大，由知波长变长，D 对。

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．D

【解析】 【详解】

A ．由图可知，在0.2s 时的位移与在0.4s 时的位移大小相等，方向相反，A 错误；

B ．由图可知，在0.4s 时与在0.6s 时，振子偏离平衡位置的位移大小与方向相同，所以振子的速度大小相等，但方向相反，B 错误；

C ．由图可知振幅为4cm ，周期为0.8s ，C 错误；

D ．由图可知，在0.2s 时振子偏离平衡位置的位移方向为负，在0.6s 时振子偏离平衡位置的位移方向为正，由简谐运动的回复与位移方向相反可知，0.2s 时的回复力与0.6s 时的回复力方向相反，D 正确。

6．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 ，6

b t T 得到T a ：T b =3：5；

又因为2a T =

22b T ==

可解得：L a =0.9m L b =2.5m 故选B

考点：单摆的周期.

7．B

解析：B 【解析】 【详解】

试题分析：单摆摆动过程中，受重力和细线的拉力，重力的切向分量提供回复力，径向分力和细线拉力的合力提供向心力．

ABD 、单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力，故DA 错误B 正确； C 、单摆过平衡位置时，由于具有向心加速度，所受的合力指向悬点，不为零，D 错误．

8．B

解析：B 【解析】

试题分析：对整体分析，根据牛顿第二定律求出弹簧的弹力与位移x 之间的关系，如何由隔离法得出A 、B 间的摩擦力与位移x 的函数关系．

设弹簧的劲度系数为k ，振子距平衡位置的位移x 时系统的加速度为a ，根据牛顿第二定律有()A B kx m m a =-+，所以当位移为x 时，整体的加速度A B

kx

a m m =-

+，隔离对A 分

析，则摩擦力A

f A A B

m F m a kx m m ==-

+，B 正确．

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

．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．B

解析：B 【解析】 【详解】

受迫振动的频率由驱动力的频率决定，与固有频率无关，所以甲乙的振动频率都是300Hz ，做受迫振动的物体固有频率与驱动力的频率相差较小时，振幅较大，所以乙的振幅较大。

A.A 项与上述分析结论不相符，故 A 不符合题意；

B.B 项与上述分析结论相符，故 B 符合题意；

C.C 项与上述分析结论不相符，故 C 不符合题意；

D.D 项与上述分析结论不相符，故 D 不符合题意。

11．D

解析：D 【解析】

设位移为x ，对整体受力分析，受重力、支持力和弹簧的弹力，根据牛顿第二定律，有： kx=（m+M ）a ①

对m 物体受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力提供回复力，根据牛顿第二定律，有：f=ma ② 所以：mx

f M m

=

+ ③ 若t 时刻和（t+△t）时刻物块受到的摩擦力大小相等，方向相反，则两个时刻物块的位移大小相等，方向相反，位于相对平衡位置对称的位置上，但△t 不 一定等于2

T

的整数倍．故A 错误； 若△t=

2

T

，则在 t 时刻和（t+△t）时刻物块的位移大小相等，方向相反，位于相对平

衡位置对称的位置上，弹簧的长度不一定相同．故B错误；由开始时的分析可知，研究木板的运动，弹簧弹力与m对木板的摩擦力的合力提供回复力．故C错误．由③可知，当整

体离开平衡位置的位移为x 时，物块与木板间摩擦力的大小等于

m

kx

m M

+

．故D正

确．故选D.

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

2

T=知摆长

2

2

4

gT

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】

分析：由波的图象由直接读出波长．根据波的传播方向可以判断的质点振动方向，也可以由质点的振动方向判断波的传播方向．

解：A、由波的图象读出波长为4m．故A错误．

B、波速不知，周期无法算出．故B错误

C、若波沿x轴正向传播，a点比x=2m的质点振动迟，则a向下振动．故C正确．

D、若质点b向上振动，则x=4m质点比b质点振动早，波应沿x轴正向传播，故D错误故选C．

点评：判断质点的振动方向与波的传播方向间关系的方法通常有：1、质点振动法，比较质点振动先后．2、上下坡法．3、波形平移法．

14．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

A．由于波的波长为1m，周期为2.0s，故这列波的波速v=1

2.0

m

s

=0.5m/s，故A错误；

B．由于x=0.5m处的质点处于平衡位置，故该质点的速度最大，B错误；

C．经过2.0s，这列波沿x轴正方向传播一个波长，即1m，故C错误；

D．在t=0.3s时，x=0.5m处的质点正在沿y轴正方向运动，还没到达最高点，故D正确．故选D.

考点：波的图像．

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】

试题分析：图甲是波动图像，图乙是振动图像，若波沿x轴正方向传播，则N点的振动图像向下，故图乙不是N点的振动图像，选项A错误；若波沿x轴负方向传播，则K点由最大位置向下振动，故图乙不是表示质点K的振动图象，选项B错误；若图乙表示的是质点L的振动图象，说明L点向上振动，根据波的传播方向与质点的振动关系可知，波沿x轴正方向传播，选项C正确；M点位于负的最大位移处，它要向上运动，故图乙表示的不是质点M的振动图象，故选项D错误．

考点：波的传播与质点的振动关系．

17．B

解析：B

【解析】

【详解】

A、B、M点的振动方向向上，A到B半个波长的范围，振动方向相同，A点振动落后于M 点，则波向左传播；故B正确，A错误.

C、D，M点的振动方向向上，A到B半个波长的范围，振动方向相同，B点振动超前于M 点，而波向左传播。故C、D错误.

故选B.

【点睛】

本题是根据比较质点振动的先后来判断波的传播方向，也可以根据波形平移的方法确定波的传播方向．

18．A

解析：A

【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2

A +，但向下运动，代入公式得：3T t =，

两质点M 、N 的平衡位置相距

3

4

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：2

N 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 。

19．C

解析：C 【解析】 【详解】

根据单摆的周期公式2T =是

、2s

由于四个摆的摆长不同，所以四个摆的固有周期不同，但四个摆振动起来后，策动力使得摆做受迫振动，振动的周期都等于2s 。所以各摆振动的振动周期都相等；由于摆3的固有周期与策动力的周期相等，故摆3发生共振，振幅最大，而摆1的振幅较小。 故选C 。

20．C

解析：C 【解析】

AB ．经0.1s 第一次到达正向最大位移处，此时质点B 开始向上运动，所以波长应为8m ，周期

0.140.4s T =?=

则频率为

1

2.5Hz f T

=

= 波速为

8

20m/s 0.4

v T

λ

=

=

= 故AB 错误。

C ．在t ＝0.2s 时，波的传播距离为

ΔΔ200.24m x v t ==?=

所以D 质点刚好开始向上振动，故C 正确。

D ．在t ＝0.2s 时，波的传播距离为4m ，此时B 质点在正向最大位移处。故D 错误。 故选C 。

21．C

解析：C 【解析】 【分析】 【详解】

根据题意，甲板的振动可表示为

230cos

=30cos 63

y t t ππ= 当地面与甲板的高度差等于15cm 时，解得

=1s t

所以在一个周期内，游客能舒适登船的时间是

2=2s t

故选C 。 22．C

解析：C 【解析】 【分析】 【详解】 由于

13

1.1m=24

S P λ=

波源1S 引起P 点的相位为π2π2

t -

2 1.2m=3S P λ=

波源2S 引起P 点的相位为2πt ?+ 引起两列波在P 点干涉相消的条件

π

2π(2π+)=(2n+1)π2

t t ?-

- 当n =-1时解得π2

?=- 故选C 。

23．B

解析：B 【解析】 【分析】 【详解】

把调准的摆钟，由北京移至赤道，重力加速度变小，根据周期公式

2T ＝则周期变长，钟变慢，要使它准确应该使T 减小，即减少摆长L 。故ACD 错误，B 正确。 故选B 。

24．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】 A ．波的周期

0.5

s 0.5s 1

T v

λ

=

=

= 图示时刻，B 质点振动加强点且处于波谷位置，从图示的时刻起经0.25s 后，即经过二分之一个周期，到达波峰位置，路程

s ==2×10cm=20cm

故A 错误；

B ．图示时刻A 质点为波峰与波峰相遇即处于波峰位置，从图示的时刻起经0.25s 后，A 处质点的位移为20cm ，故B 错误；

C ．C 点是BE 连线的中点，处于平衡位置，向波峰运动，而

D 处是波峰与波谷的相遇点，处于静止状态，故C 错误；

D ．图示时刻A 质点处于波峰位置，B 质点处于波谷位置，叠加后两质点相对平衡位置的距离均为10cm ，两质点的高度差20cm ，故D 正确。 故选D 。

解析：A

【解析】

【详解】

A.因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象。故A正确；

B. 如果将孔AB缩小，经过孔以后的波纹间的距离不变，距离与小孔大小无关。故B错误；

C.如果将孔AB缩小，孔的尺寸小于波的波长，能观察到明显的衍射现象。故C错误；;

D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据

v

f

λ=知，波长减小，可能

观察不到明显的衍射现象。故D错误；