高考物理力学知识点之机械振动与机械波知识点总复习附答案(3)

高考物理力学知识点之机械振动与机械波知识点总复习附答案(3)
一、选择题
1．若单摆的摆长不变，摆球的质量由20g增加为40g，摆球离开平衡位置的最大角度由4°减为2°，则单摆振动的( )
A．频率不变，振幅不变
B．频率不变，振幅改变
C．频率改变，振幅不变
D．频率改变，振幅改变
2．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
3．目前雷达发出的电磁波频率多在200MHz～1000 MHz的范围内，下列关于雷达和电磁波的说法正确的是（）
A．真空中，上述频率范围的电磁波的波长在30m～150m之间
B．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播
D．测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间，就可以确定障碍物的距离4．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．
5．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
6．一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
7．下列说法中正确的是（）
A．只有横波才能发生干涉，纵波不能发生干涉
B．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射
C．在受迫振动中，物体振动的频率一定等于自身的固有频率
D．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化，是波源的频率变化的缘故
8．如图所示是一弹簧振子在水平面做简谐运动的图像，那么振动系统在( )
A．t3 和t5具有相同的动能和动量
B．t3 和t4具有相同的动能和不同的动量
C．t2 和t5时刻振子所受的回复力大小之比为 2:1
D．t1 和t4时刻具有相同的加速度和速度
9．两个弹簧振子，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
10．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
+ 11．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
12．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
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．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
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．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
18．如图所小，一轻质弹簧下端系一质量为m 的书写式激光笔，组成一弹簧振子，并将其悬挂于教室内一体机白板的前方。

使弹簧振子沿竖直方向上下自由振动，白板以速率v 水平向左匀速运动，激光笔在白板上留下如图所示的书写印迹，图中相邻竖直虚线的间隔均为x 0（未标出），印迹上P 、Q 两点的纵坐标为y 0和-y 0.忽略空气阻力，重力加速度为g ，则（ ）
A ．该弹簧振子的振幅为2y 0
B ．该弹簧振子的振动周期为
3x v
C ．激光笔在留下P 、Q 两点时加速度相同
D ．激光笔在留下PQ 段印迹的过程中，弹簧弹力对激光笔做功为-2 mgy 0
19．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
20．图1是一列简谐横波在t =1.25s 时的波形图，已知c 位置的质点比a 位置的晚0.5s 起振，则图2所示振动图像对应的质点可能位于（ ）
A ．a<x<b
B ．b <x <c
C ．c<x<d
D ．d<x <e
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．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
23．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
24．如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则
A．f1＝2f2，v1＝v2
B．f1＝f2，v1＝2v2
C．f1＝f2，v1＝0.5v2
D．f1＝0.5f2，v1＝v2
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
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一、选择题 1．B 解析：B 【解析】 【详解】
单摆的周期公式为2T =，与摆球的质量和摆角的大小无关，所以周期不变频率也不变，摆角减小则振幅也减小，故B 正确，ACD 错误．
2．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.
3．D
解析：D 【解析】 【分析】 【详解】
试题分析：根据公式c
f
λ=
可得上述频率范围的电磁波的波长在0．3m~1．5m 之间，A 错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，稳定的电磁场不会产生电磁波，B 错误；根据波的衍射规律可知波长越长，衍射现象越明显，越容易发
生，C 错误；根据2
vt
x =
可得障碍物的位置，D 正确； 考点：考查了对电磁波的理解 【名师点睛】
本题易错点为：有些同学错误认为磁场产生电场，电场产生磁场，注意麦克斯韦的电磁场理论是电磁波产生的理论基础，要加强理解与应用．同时注意测障碍物的距离时，其值等
于由来回时间求出距离的一半．
4．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．
5．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.
6．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
7．B
解析：B 【解析】 【详解】
A .干涉和衍射是所有波的特性，纵波也能发生干涉，故A 错误；
B .波长越长越容易发生衍射现象，声波比可见光波长长，所以遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射;故B 正确.
C .共振时，物体振动的频率等于自身的固有频率，故C 错误；
D .发生多普勒效应时，波源频率不变，当观察者靠近或远离波源时，接收频率也会发生变化，故D 错误.
8．C
解析：C 【解析】 【详解】
A. t 3 和t 5振子位置关于平衡位置对称，速度大小相同，根据图像可知，运动方向不同，所以动能相同，但动量大小相同，方向不同，故A 错误；
B.t 3 和t 4振子位置关于平衡位置对称，且速度方向相同，均为y 轴负向，所以动能和动量均相同，故B 错误；
C.根据回复力方程
可知，回复力与位移大小成正比，t 2 和t 5时刻位移比2：1，所以
回复力大小之比2：1，故C 正确；
D.t 1 和t 4振子位置关于平衡位置对称，回复力始终指向平衡位置，所以两位置加速度方向相反，通过图像也可得出运动方向相反，所以加速度与速度均不同，故D 错误。

9．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。

10．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.
11．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? n 0123n λ=+=⋯⋯（、、、）。

则波速
60.5
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。

12．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．
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．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．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．
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．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
，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 。

18．D
解析：D
【解析】
【详解】
AB ．记录纸匀速运动，振子振动的周期等于记录纸运动位移2x 0所用的时间，则周期T =02x v
，振幅为A =y 0，AB 错误。

C ．加速度是矢量，激光笔在留下P 、Q 两点时加速度大小相等，方向相反，C 错误。

D ．在激光笔留下PQ 段印迹的过程中，根据动能定理可知，合外力做功为零，但重力做正功为2mgy 0，故弹力对物块做负功，为-2mgy 0，D 正确。

故选D 。

19．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．
20．D
解析：D
【解析】
【详解】
因为C 位置的质点比a 位置的晚0.5s 起振，所以波向右传播，周期是1s ，在t=1.25s 的波
形图也就是在，因此在的波形图就是图1左移1/4波长后的部
分，如图所示：
跟图2对照，可知，对应的质点可能位于Oa 之间或de 之间，因此选D ．
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．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
2L T g
＝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 。

23．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 =
12.0m 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．
24．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
同一波源的频率相等，所以有12f f =，从图中可得122λλ=，故根据公式v f λ=可得122v v =，故B 正确，ACD 错误
25．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；。