(文末附答案)2022届高中物理机械振动与机械波知识点总结(超全)

(每日一练)(文末附答案)2022届高中物理机械振动与机械波知识点总结(超
全)
单选题
1、如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，下列说法正确的是（）
A．若两次受迫振动分别在月球上和地球上进行，且摆长相等，则图线Ⅱ是月球上的单摆共振曲线
B．若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则两次摆长之比为l1:l2=4:25
C．图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则该单摆摆长约为1m
D．若摆长均为1m，则图线Ⅰ是在地球表面上完成的
2、一列向右传播的横波在t=0时的波形如图所示，A、B两质点间距为8m，B、C两质点平衡位置的间距为3m，当t=1s时，质点C恰好通过平衡位置，该波的波速可能为（）
A．9m/sB．10m/sC．11m/sD．12m/s
3、在地震中产生的地震波既有横波也有纵波，假设某次地震中，震源在地面上A点正下方，地面上B点与A
点距离为100 km，地震波中纵波波速为6.4 km/s，横波波速为3.2 km/s，地震波频率为10 Hz，位于A点的观察者在接收到纵波2 s后才接收到横波，则以下说法中错误的是（）
A．震源距离A点深度为12.8 km
B．位于B点的观察者先感觉到左右晃动，后感觉到上下振动
C．纵波的波长大于横波的波长
D．位于B点的观察者接收到纵波比接收到横波也要早2 s
4、一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的（）
A．位移不变B．速度增大C．回复力增大D．机械能增大
5、关于简谐运动的回复力F=−kx的含义，下列说法正确的是（）
A．k是弹簧的劲度系数，x是弹簧的长度
B．k是回复力跟位移的比值，x是做简谐运动的物体离开平衡位置的位移
，可以认为k与F成正比
C．根据k=−F
x
D．表达式中的“−”号表示F始终阻碍物体的运动
6、如图甲所示是演示简谐运动图像的装置，当漏斗下面的薄木板N被匀速地拉出时，振动着的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系。

板上的直线OO1代表时间轴，图乙中是两个摆中的沙在各自板上形成的曲线，若板N1和板N2拉动的速度v1和v2的关系为v2＝2v1，则板N1、N2上曲线所代表的周期T1和T2的关系为（）
T1
A．T2＝T1B．T2＝2T1C．T2＝4T1D．T2＝1
4
7、一弹簧振子做简谐运动的图象如图所示，则下列说法正确的是（）
A．它的振幅为0.1cmB．它在0.15s和0.25s时速度相等
C．它在0.5s内通过的路程为0.4 mD．它在0.1s和0.3s时位移相等
多选题
8、下列说法中正确的是（）
A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了
B．多普勒效应是在波源与观测者之间有相对运动时产生的
C．发生多普勒效应时，观测者接收到的频率发生了变化
D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的
9、如图所示，O处的波源做简谐运动，它在均匀介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播的速度v=4 m/s.t= 0时刻，波刚好传播到x=12 m处，已知sin37°=0.6，下列说法正确的是（）
A．O处的波源做简谐运动的表达式为y=−5sinπt(cm)
 s时质点P位于波谷处
B．t=117
180
C．t=7.0 s s时质点Q受到的合外力最大，方向沿y轴负方向
D．t=5.3 s时x=33.5 m处质点的振动方向沿y轴负方向
E．波源的起振方向沿着y轴正向
10、如图所示，下列说法中正确的是（）
A．此列波的振幅是0.1m
B．x=15cm处质点的位移是0.1m
C．若A的速度沿y轴正方向，则B的速度亦沿y轴正方向
D．A的加速度沿y轴的负方向，而B、C的加速度沿y轴的正方向
填空题
11、一列横波沿一条粗软绳传播。

在某一时刻，绳子的形状如图所示，则该波的波长为____，若该波波速为
5m/s，则P质点返回到原位的时间_____0.1s（填“大于”或者“小于”）。

12、判断下列说法的正误。

（1）回复力的方向总是与位移的方向相同。

( )
（2）回复力的方向总是与加速度的方向相反。

( )
（3）水平弹簧振子运动到平衡位置时，回复力不为零，能量为零。

( )
（4）回复力的大小与速度大小无关，速度增大时，回复力可能增大，也可能减小。

( )
13、甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿x轴负方向传播，t=0时刻，
两列波恰好在x=1m处相遇，已知乙波传播一个波长的时间为0.5s，则甲波在介质中传播的速度为___________m/s；两列波叠加后，x=1m处的质点的振幅为___________cm。

2022届高中物理机械振动与机械波_032参考答案
1、答案：C
解析：
AD．当受迫振动的频率等于单摆的固有频率，将发生共振，振幅最大，若两次受迫振动分别在月球和地球上进行，因为图线I单摆的固有频率较小，则固有周期较大，根据单摆的周期公式
T=2π√l
g
知周期大的重力加速度小，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线，故AD错误；
B．若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则重力加速度相等，因为固有频率之比为2:5，则固有周期比之为5:2，根据
T=2π√l
g 知摆长之比为
l1:l2=25:4故B错误；
C．图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则固有频率为0.5Hz，则
T=1
f
=2s
由
T=2π√l
g 解得
l=1m
故C正确。

故选C。

2、答案：A
解析：
由图可知，波长
λ=8m
波向右传播，质点C恰好通过平衡位置时，波传播的距离可能是(nλ+1)m或(nλ+5)m(n=0,1,2⋯)，则波速
v=x
t
=(8n+1)或(8n+5)(n=0,1,2⋯)
当n=0时
v=1m/s或v=5m/s
当n=1时
v=9m/s或v=13m/s
故A可能，BCD不可能。

故选A。

3、答案：D
解析：
A．设纵波的波速为v1，横波的波速为v2，震源距离A点深度为s，则有
Δt=s
v2-s
v1
=2 s
解得
s=12.8 km
故A正确；
B．地面上B点与A点距离远大于震源距A点的距离，当纵波到达B点时，观察者左右晃动，横波传来后，再上下振动，故B正确；
C．根据公式λ=v
f
得纵波的波长大于横波的波长，故C正确；
D．根据
Δt=x
v2-x v1
可知，距震源越远，横、纵波到达的时间差越大。

位于B点的观察者接收到纵波比接收到横波要早，时间差要大于2 s，故D错误。

本题要求选错误的，故选D。

4、答案：C
解析：
单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的位移变大，速度减小，回复力F=mg sinθ变大，机械能不变。

故选C。

5、答案：B
解析：
A B．回复力F=−kx是所有简谐运动都必须满足的关系式，其中F是回复力，k是回复力跟位移的比值（即公式中的比例关系），x是做简谐运动的物体离开平衡位置的位移，A错误，B正确；
C．k是回复力跟位移的比值（即公式中的比例关系），与F无关，C错误；
D．“−”号表示F始终与物体位移方向相反，有时使物体加速，有时阻碍物体的运动，D错误。

故选B。

6、答案：D
解析：
在木板上由摆动着的漏斗中漏出的沙形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的规律，即沙摆的振动图像。

由于
拉动木板的速度不同，所以N1、N2上两条曲线的时间轴（横轴）的单位长度代表的时间不等。

如果确定了N1、N2上两条曲线的时间轴的单位长度与时间的对应关系后，就可以确定各条曲线代表的沙摆完成一次全振动所需
的时间，即振动周期，从而可以确定T1、T2的关系。

由题图可知，薄木板被匀速拉出的距离相同，且v2＝2v1，则木板N1上时间轴单位长度代表的时间t1是木板N2上时间轴单位长度代表的时间t2的两倍，即
t1＝2t2
由题图乙可知
t2
T1＝t1，T2＝1
2
从而得出
T1＝4T2
故选D。

7、答案：B
解析：
A．由简谐运动图像可知，振幅为
A=0.1m
故A错误；
B．图像的斜率表示速度，在0.15s和0.25s时，图像的斜率相同，所以速度相同，故B正确；
C．图像在一个周期0.4s内通过的路程为
s=4A=0.4m
所以在0.5s内通过的路程大于0.4m，故C错误；
D．由图像可知，在0.1s和0.3s时位移大小相等，方向相反，故D错误。

故选B。

8、答案：BCD
解析：
AC．多普勒效应说明观察者与波源有相对运动时，接收到的频率会发生变化，但波源的频率不变，A错误，C 正确；
B．多普勒效应是由于观察者和波源间位置的变化而产生的，即有相对运动的发生，B正确；
D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的，D正确。

故选BCD。

9、答案：ACE
解析：
A．由题给波动图像可知该波的振幅为
A=5 cm
波长为
λ=8 m
该波的波速为
v=4 m/s
由
v=λT
可得
T=2s
ω=2π
T
=πrad/s
则波源做简谐运动的表达式为
y=−Asinωt=−5sinπt (cm) A正确：
B．由t=0时刻的波动图像可知
x P=37 45 m
质点O把振动形式传播到质点P所用的时间为
t1=x P
v
=
1
4
×
37
45 s
质点O从t=0时刻开始，第一次振动到波谷所用的时间为
t2=1
4
T=
1
4
×2 s
所以质点P从t=0时刻开始，第一次振动到波谷所用的时间为
t=t1+t2=127 180 s
B错误；
C．t=7.0 s时质点Q运动到波峰，具有沿y轴负方向的最大加速度，由牛顿第二定律可知t=7.0 s时质点Q受到的合外力最大，方向沿y轴负方向，C正确；
D．t=5.3 s时，波沿x轴正方向传播距离为
s=vt=4×5.3 m=21.2 m
即该波传播到
x=12 m+21.2 m=33.2 m
处，x=33.5 m处的质点还未振动，D错误；
所有质点的起振方向均相同，t=0时刻，波刚好传播到x=12 m处，该处质点此时的振动方向即为起振方向，由上下坡法可知，该波源起振方向沿着y轴正向，E正确。

故选ACE。

10、答案：ACD
解析：
A．振幅等于y的最大值，由图知，此列波的振幅是0.1m，故A正确；
B．此时x=15cm处质点的位移是-0.1m，故B错误；
C．此时A、B的速度方向相同，若A的速度沿y轴正方向，则B的速度亦沿y轴正方向，故C正确；
D．根据
a=−kx m
知质点的加速度方向与位移方向相反，所以此时A的加速度沿y轴的负方向，而B、C的加速度沿y轴的正方向，故D正确。

故选ACD。

11、答案： 1m 大于
解析：
[1] 该波的波长
λ=2×50cm=100cm=1m [2] 若该波波速为5m/s，则该波的振动周期为
T=λ
v
=0.2s
图中P点的振动方向向上，P质点返回到原位的时间至少大于半个周期0.1s
12、答案：错误错误错误错误
解析：
（1）[1] F=−kx，回复力的方向总是与位移的方向相反，故错误；
（2）[2] 根据牛顿第二定律回复力的方向总是与加速度的方向相同。

故错误；
（3）[3] 水平弹簧振子运动到平衡位置时，位移为零，回复力为零，能量不为零。

故错误；
（4）[4] 在简谐运动中，速度增大时，位移必然减小，而根据回复力公式F=-kx可知，回复力一定减小，故错误；
13、答案： 8 12
解析：
[1]由图可得波长为
λ=4m
所以乙波的波速为
v=λ
T
=8m s⁄
因为甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播，所以两波波速相等，故甲波在介质中传播的速度为8m s⁄。

[2]因为两列波波速相等，波长相等，所以由图可知，x=1m处为峰峰相遇，谷谷相遇，所以x=1m处为振动加强点，所以x=1m处的质点的振幅为
A=A1+A2=12cm。