高考物理新力学知识点之机械振动与机械波知识点总复习含解析(5)

高考物理新力学知识点之机械振动与机械波知识点总复习含解析(5)
一、选择题
1．两根相同的绳子上某时刻存在A、B 两列绳波，两波形如图所示。

经过t 时间，在该区域内两波再次出现如图波形，设A和B 的周期分别是T A、T B，则t 可能等于（）
A．T A B．T B
C．2T A D．2T B
2．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．
3．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
4．如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在M、N两点之间做简谐运动．下列判断正确的是（）
A．振子从O向N运动的过程中位移不断减小
B．振子从O向N运动的过程中回复力不断减小
C．振子经过O时动能最大
D．振子经过O时加速度最大
5．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
6．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
7．在平静的水面上激起一列水波，使漂浮在水面上相距6.0m的小树叶a和b发生振动，当树叶a运动到上方最大位移处时，树叶b刚好运动到下方最大位移处，经过1.0s后，树叶a的位移第一次变为零。

则该波的波速可能是
A．1.5m/s
B．2m/s
C．3m/s
D．6m/s
8．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
9．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t1＝0时的波形图。

经过t2＝0.1s，Q点振动状态传到P点，则（）
A．这列波的波速为40cm/s
B．t2时刻Q点加速度沿y轴的正方向
C．t2时刻P点正在平衡位置且向y轴的负方向运动
D．t2时刻Q点正在波谷位置，速度沿y轴的正方向
10．一列简谐横波沿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
11．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
12．如图所示，S是x轴上的上下振动的波源，振动频率为10Hz.激起的横波沿x轴向左右传播，波速为20m/s.质点a、b与S的距离分别为36.8m和17.2m，已知a和b已经振动.若某时刻波源S正通过平衡位置向上振动，则该时刻下列判断中正确的是
A．b位于x轴上方，运动方向向下
B．b位于x轴下方，运动方向向上
C．a位于x轴上方,运动方向向上
D．a位于x轴下方，运动方向向上
13．如图所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴．向右为x轴的正方向．若振子位于B点时开始计时，则其振动图像为（）
A．B．
C．D．
14．一列沿x轴正方向传播的间谐机械横波，波速为4m/s．某时刻波形如图所示，下列说法正确的是
A．这列波的振幅为4cm
B．这列波的周期为1s
C．此时x=4m处质点沿y轴负方向运动
D．此时x=4m处质点的加速度为0
15．一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
16．如图所示，摆球质量相同的四个摆的摆长分别为L l=2m，L2=1.5m，L3=lm，L4=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
17．周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y 轴负方向运动，则该波（）
A．沿x轴正方向传播，波速v=20m/s B．沿x轴正方向传播，波速v=10m/s
C．沿x轴负方向传播，波速v=20m/s D．沿x轴负方向传播，波速v=10m/s
18．悬挂在竖直方向上的弹簧振子，周期T=2s，从最低点位置向上运动时刻开始计时，在一个周期内的振动图象如图所示，关于这个图象，下列哪些说法是正确的是（）
A．t=1.25s时，振子的加速度为正，速度也为正
B．t=1.7s时，振子的加速度为负，速度也为负
C．t=1.0s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值
D．t=1.5s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值
19．介质中坐标原点O处的波源在t=0时刻开始振动产生的简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻刚好传到P点，波形如图甲所示。

能正确描述x0处质点振动图像的是（）
A．B．
C．D．
20．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
21．图甲是利用沙摆演示简谐运动图象的装置。

当盛沙的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时，做简谐运动的漏斗漏出的沙在板上形成的曲线显示出沙摆的振动位移随时间的变化关系。

已知木板被水平拉动的速度为0.20m/s，图乙所示的一段木板的长度为0.80m，则这次实验沙摆的摆长为( )（取g = 2）
A．0.56m
B．0.65m
C．1.00m
D．2.25m
22．一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 23．发生下列哪一种情况时，单摆周期会增大( ) A ．增大摆球质量 B ．缩短摆长
C ．减小单摆振幅
D ．将单摆由山下移至山顶
24．在均匀介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两质点的距离均为s ，如图甲所示．振动从质点1开始向右传播，质点1开始运动时的速度方向竖直向上．经过时间t ，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形．关于这列波的周期和波速，如下说法正确的是（ ）
A ．这列波的周期T=2t/3
B ．这列波的周期T=3t/2
C ．这列波的传播速度v=12s/t
D ．这列波的传播速度v=16s/t
25．一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看做一个质点，这些质点之间存在着相互作用。

如图所示，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。

质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，会带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传向右端。

质点1的振动周期为T 。

t = 0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动。

下列判断正确的是
A ．质点1与质点20间相距一个波长
B ．质点20开始振动时运动方向向下
C ．2
T
t =时质点5的加速度方向向上 D ．34
T
t =
时质点12的运动方向向上
【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】 【详解】
由图知A 波的波长为L ，B 波的波长为2
3
L ，同一介质，速度相同 A 波周期：
A T L v
＝
B 波周期：
2 3B T L
v
＝
周期关系：
2 3
B A T T ＝
即
32B A T T ＝
根据题意，在该区域内两波再次出现如图波形，经历的时间可能是2T A (或3T B )、4 T A (或6T B )、6T A (或9T B )
A. T A ，与结论不相符，选项A 错误；
B. T B ，与结论不相符，选项B 错误；
C. 2T A ，与结论相符，选项C 正确；
D. 2T B ，与结论不相符，选项D 错误；
2．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
3．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 a L T g π
=； 1.6
22b a b L L T g g
ππ+==，
可解得：L a =0.9m L b =2.5m 故选B
考点：单摆的周期.
4．C
解析：C 【解析】 【详解】
A.简谐振动的位移起点为O 点，则从O 到N 运动位移大小不断增大，方向向右；故A 项不合题意.
B.根据简谐振动的回复力F kx =-可知，从O 到N 的位移x 增大，回复力不断增大；故B 项不合题意.
CD.简谐振动经过平衡位置O 时，位移为零，可知恢复力为零，由牛顿第二定律可得加速度为零；而经过平衡位置时是振动从加速变为减速的转折点，速度最大，动能最大；故C 项符合题意，D 项不合题意.
5．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.
6．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。

7．C
解析：C
【解析】
【详解】
由树叶a的振动可知振动周期T=4s；6m是半波长的奇数倍，
()
60.5?n0123
nλ
=+=⋯⋯
（、、、）。

则波速
6
0.5
v
4
n
T
λ+
==(n=0，1，2，3……)，通过
计算,当n=0时，v=3m/s
n=1时，v=1m/s。

答案仅有C正确。

8．A
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；
9．B
解析：B
【解析】
【分析】
由经过0.1s，Q点振动状态传到P点可知波向左传播的距离，从而求解波速；波向左传播
3/4个波长，则质点振动了3/4个周期，由此确定P、Q质点的振动情况。

【详解】
由题意可知，0.1s内波向左传播的距离为3m，则波速，选项A错误；t2时刻Q点振动了3T/4到达了波谷位置，则此时加速度沿y轴的正方向，速度为零，选项B正确，D错误；因t2时刻，Q点的振动传到P点，可知P点正在平衡位置且向y轴的正方向运动，选项C错误；故选B.
【点睛】
本题的关键是根据波形平移法确定波传播的距离和波速，分析各个特殊点的位置和状态，再分析质点的振动情况．
10．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．
11．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。

12．A
解析：A
【解析】
【详解】
横波沿x 轴向左右传播，波源S 正通过平衡位置向上振动时，S 点的两侧都是波谷.由v =λf 得，波长20=m 2m 10
v f λ==. AB.bS =17.2m=8.6λ，相当于0.6λ，波源S 正通过平衡位置向上振动，b 位于x 轴上方，运动方向向下；故A 正确，B 错误.
CD.由题aS =36.8m=18.4λ，相当于0.4λ，波源S 正通过平衡位置向上振动，a 位于x 轴下方，运动方向向下；故C ，D 均错误.
13．A
解析：A
【解析】
【详解】
由题意：设向右为x 正方向，振子运动到N 点时，振子具有正方向最大位移，所以振子运动到N 点时开始计时振动图象应是余弦曲线，故A 正确．
14．D
解析：D
【解析】
试题分析：振幅等于y 的最大值，故这列波的振幅为A=2cm ．故A 错误．由图知，波长λ=8m ，由波速公式v T λ
=，得周期824
T s s v λ
===．故B 错误．简谐机械横波沿x 轴正方向传播，由波形平移法得知，此时x=4m 处质点沿y 轴正方向运动．故C 错误．此时x=4m 处质点沿处于平衡位置，加速度为零．故D 正确．故选D ．
考点：波的图像
15．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 。

16．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 。

17．B
解析：B
【解析】
横波的振动方向与传播方向垂直，已知P 点的振动方向向下，由同侧法可知传播方向右，而读图得波长20m λ=，2s T =，则波速10/v m s T λ
==，故选项B 正确．
【考点定位】横波的性质、机械振动与机械波的关系．
18．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
t=1.25s 时，位移为正，加速度k a x m
=-为负；x-t 图象上某点切线的斜率表示速度，故速度为负，A 错误；t=1.7s 时，位移为负，加速度k a x m
=-为正；x-t 图象上某点切线的斜率表示速度，故速度为负，B 错误；t=1.0s 时，位移为正，加速度k a x m =-
为负；x-t 图象上某点切线的斜率表示速度，故速度为零，C 正确；t=1.5s 时，位移为零，故加速度为零；x-t 图象上某点切线的斜率表示速度，故速度为负向最大，D 错误．
19．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
CD ．从波形图可以看出，2OP λ=，t 0时刻传到P 处，说明02t T =。

简谐波沿x 轴正向传播，根据波动和振动关系可知，在t 0时刻P 处质点的振动方向和波源在t =0时刻的振动方向相同是沿y 轴的正方向的，即每一个质点的起振方向都是沿y 轴的正方向的，选项CD 错误；
AB ．根据同侧法可知，在t 0时刻x 0处质点正在向上振动，选项A 正确、B 错误。

20．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2L T g π=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 。

21．C
解析：C
【解析】由图乙可知， 0.4m λ=，由公式0.420.2
T s s v λ
===，根据单摆公式2L T g
π=，解得224gT L π=，代入数据解得： 1.00L m =，故C 正确。

点晴：根据砂摆的振动位移随时间变化的关系曲线求出砂摆的周期，再根据周期公式2L T g
π=求出砂摆的摆长。

22．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．
23．D
解析：D
【解析】
【详解】
根据单摆的周期公式
，要增大单摆周期，可以增加摆长或减小重力加速度；与摆球的质量和振幅无关；将单摆由山下移至山顶，重力加速度变小；故A 、B 、C 错误，D 正确；故选D 。

解决本题的关键掌握单摆的周期公式
，知道影响单摆周期的因素． 24．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
由波的传播特点可知，质点13开始振动的速度方向应和波源的振动方向相同为向上方向；波形图沿波的传播方向“上坡下振，下坡上振”可知质点13当前的振动方向为向下；说明质点13已经振动了半个周期，因此波此时应传播到质点17的位置，由16x s v t t ==知C 错D 对；8162s t T s v t
λ
===知A 和B 错误．
25．D
解析：D
【解析】
【详解】
A ．由题意可知，第1到第5个质点之间为
14
λ，则质点1与质点17间相距一个波长，选项A 错误；
B ．因为质点1开始起振的方向向上，则质点20开始振动时运动方向也向上，选项B 错误；
C ．在4
T t =
时刻质点5开始向上振动，在2T t =时质点5到达最高点，其加速度方向向下，选项C 错误； D ．34T t =时质点13刚开始起振，此时质点12已经振动了16
T ，则运动方向向上，选项D 正确；
故选D.。