高考物理新力学知识点之机械振动与机械波易错题汇编附答案解析(5)

高考物理新力学知识点之机械振动与机械波易错题汇编附答案解析(5)
一、选择题
1．一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
2．一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。

3．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．
4．如图所示，一单摆在做简谐运动，下列说法正确的是
A．单摆的幅度越大，振动周期越大
B．摆球质量越大，振动周期越大
C．若将摆线变短，振动周期将变大
D．若将单摆拿到月球上去，振动周期将变大
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．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
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．下图表示一简谐横波波源的振动图象．根据图象可确定该波的（）
A．波长，波速B．周期，振幅
C．波长，振幅D．周期，波速
9．一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，已知图中的质点b比质点a晚0. 5s起振，质点b和质点c平衡位置之间的距离为5m，则该波的波速为
A．1m/s B．3m/s C．5m/s D．8m/s
10．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
11．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
12．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。

13．如图所示,一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O点为中心点，在C、D之间做周期为T的简谐运动。

已知在t1时刻物块的动量为p、动能为E k。

下列说法中正确的是( )
A．如果在t2时刻物块的动量也为p，则t2-t1的最小值为T
B．如果在t2时刻物块的动能也为E k，则t2-t1的最小值为T
C．当物块通过O点时，其加速度最小
D．当物块运动至C点时，其加速度最小
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．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
16．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
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．在弹性绳左右两端垂直绳轻摇一下，产生两个振动方向、振幅和波长都相同的正弦形“孤波”，t =0时刻两孤波传播至如图所示位置，已知左侧孤波向右传播速度大小为1v =1m/s ，下列说法正确的是（ ）
A ．t =0时坐标在x =－2m 处的质点，在t =2s 时运动到了O 点
B ．右侧孤波向左传播的速度大小2v 与1v 不一定相等
C ．t =2.5s 时，O 点处的质点位于波峰
D ．t =3s 时，O 点处的质点加速度最大
19．一列简谐横波沿x 轴正方向传播，在t 秒与(t +0.2)秒两个时刻，在x 轴上(–3m ，3m)区间的波形完全相同，如图所示。

并且图中M ，N 两质点在t 秒时位移均为
2
a ，下列说法中正确的是（ ）
A．该波的最大波速为20m/s
B．(t+0.1)秒时刻，x=－2m处的质点位移一定是a
C．从t秒时刻起，x=2m处的质点比x=2.5m的质点先回到平衡位置
D．从t秒时刻起，在质点M第一次到达平衡位置时，质点N恰好到达波峰
20．如图所示，图甲为一简谐横波在t=0.10s时的波形图，P是平衡位置在x= 0.5m处的质点，Q是平衡位置在x =2m处的质点；图乙为质点Q的振动图象。

下列说法正确的是（）
A．这列波沿x轴正方向传播B．这列波的传播速度为2m/s
C．t=0.15s，P的加速度方向与速度方向相同D．从t=0.10s到t=0.15s，P通过的路程为10cm
21．一弹簧振子作简谐运动，下列说法正确的是（）
A．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值
B．振子通过平衡位置时，速度为零，加速度最大
C．振子每次通过平衡位置时，加速度相同，速度也一定相同
D．振子每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同
22．公路上匀速行驶的货车受一扰动，车上货物随车厢底板上下振动但不脱离底板．一段时间内货物在竖直方向的振动可视为简谐运动，周期为T．取竖直向上为正方向，以t＝0时刻作为计时起点，其振动图像如图所示，则
A．t＝1
4
T时，货物对车厢底板的压力最大
B．t＝1
2
T时，货物对车厢底板的压力最小
C．t＝3
4
T时，货物对车厢底板的压力最大
D．t＝3
4
T时，货物对车厢底板的压力最小
23．如图所示是扬声器纸盆中心做简谐运动的振动图象，下列判断正确的是
A．t=2×10-3s时刻纸盆中心的速度最大
B．t=3×10-3s时刻纸盆中心的加速度最大
C．在0〜l×10-3s之间纸盆中心的速度方向与加速度方向相同
D．纸盆中心做简谐运动的方程为x=1.5×10-4cos50πt（m）
24．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．0.30 m C．0.20 m D．0.15 m
25．一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
【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】
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．
2．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.
3．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． 4．D
解析：D
【解析】
单摆的与幅度和质量无关，AB 错误；摆线变短，则L 减小，故周期减小，C 错误；若将单摆拿到月球上去，重力加速度g 减小，故T 增大，D 正确．
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．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.
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? n 0123n λ=+=⋯⋯（、、、）。

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．B
解析：B
【解析】
试题分析：振幅等于质点位移的最大值，由图知3210A m -=⨯，周期1T s =，根据振动图象无法确定波长，则不能确定波速，故选项B 正确．
考点：简谐运动的振动图象
【名师点睛】由振动图象能直接读出振幅和周期，不能准确反映波动特征的波长，难度不大．
9．C
解析：C
【解析】
【详解】
由题可知，b 和c 之间的距离是5m ，则波长为5m λ=，b 、a 两点振动相差半个周期，由
图中质点b 的起振时刻逼质点a 延迟了0.5s ，则周期为：
20.5s 1s T =⨯=
则波速为： 5m/s 5m/s 1v T λ
=== 故C 正确，ABD 错误。

10．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； 11．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；t 2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t 2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．
12．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。

13．C
解析：C
【解析】
【详解】
物块做简谐运动，物块同向经过关于平衡位置对称的两点时动量相等，所以如果在t 2时刻物块的动量也为p ，t 2﹣t 1的最小值小于等于2
T ．故A 错误；物块经过同一位置或关于平衡位置对称的位置时动能相等，如果在t 2时刻物块的动能也为E k ，则t 2﹣t 1的最小值可以小
于T ，故B 错误；图中O 点是平衡位置，根据kx a m
=-
知，物块经过O 点时位移最小，则其加速度最小，故C 正确；物块运动至C 点时，位移最大，其加速度最大，故D 错误。

【点睛】 物块做简谐运动，物块同向经过关于平衡位置对称的两点时动量相等。

物块经过同一位置或关于平衡位置对称的位置时动能相等。

当物块通过平衡位置时加速度最小。

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．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．
16．C
解析：C
【解析】
【详解】
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 820m/s 0.4v 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 。

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】
A ．波在介质中传播时，介质中质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播而迁移，故A 错误；
B ．在同一介质中，同一种波的传播速度相同，故B 错误；
C ．由于两波的传播速度相同，由图可知，t =2.5s 时刻，两个孤波的“波峰”这种振动状态传至O 点，因此，O 点位移向上达到最大，速度为0即波峰位置，故C 正确；
D ．t =0时刻坐标在x =－3m 和x =+3m 处的质点都处于平衡位置且向下运动，由波的平移法可知，其振动形式在t =3s 时刻传至O 点，此时O 点处质点处于平衡位置，加速度为0，故D 错误。

故选C 。

19．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由题意知波长λ=4m ，由于两个时刻的波形相同，经过了整数倍周期的时间，则得
0.2s=nT (n =0，1，2……)
传播速度
20(m/s)n v n T T
λλ==
=(n =0，1，2……) 所以该波的最小波速为20m/s ，故A 错误； B ．由于周期不确定，时间0.1s 不一定等于半个周期，则(t +0.1)秒时刻，x =-2m 处的质点不一定到达波峰，位移就不一定是a ，故B 错误；
C ．由t 时刻波形图知，x =2m 处的质点在波谷向上振动，x =2.5m 的质点向下运动，所以x =2m 处的质点先回到平衡位置，故C 正确；
D ．根据数学知识得知质点M 和N 之间的距离等于
6
λ，由波形得知，质点M 第一次到达平衡位置时，质点N 不在波峰，故D 错误。

故选C 。

20．C
解析：C
【解析】
【详解】
A ．分析振动图像，由乙图读出，在t =0.10s 时Q 点的速度方向沿y 轴负方向，根据波动规律结合图甲可知，该波沿x 轴负方向的传播，故A 错误；
B ．由甲图读出波长为λ=4m ，由乙图读出周期为T =0.2s ，则波速为
4m/s 20m/s 0.2
v T λ=
== 故B 错误； C ．从t =0.10s 到t =0.15s ，质点P 振动了4
T ，根据波动规律可知，t =0.15s 时，质点P 位于平衡位置上方，速度方向沿y 轴负方向振动，则加速度方向沿y 轴负方向，两者方向相同，故C 正确；
D ．在t =0.10s 时质点P 不在平衡位置和最大位移处，所以从t =0.10s 到t =0.15s ，质点P 通过的路程
s ≠A =10cm
故D 错误。

故选C 。

21．D
解析：D
【解析】
向着平衡位置运动，速度为正值，加速度的方向指向平衡位置，AC 错；振子经过平衡位置时，加速度为零，速度最大，B 错；D 对；
22．C
解析：C
【解析】
t =T /4时，货物加速度方向向下，失重，货物对车厢底板的压力最小，A 错误；t =T /2时，货物加速度为零，货物对车厢底板的压力等于重力大小，B 错误；t =3T /4时，货物加速度方向向上且最大，超重，此时货物对车厢底板的压力最大，C 正确、D 错误．
23．C
解析：C
【解析】
【详解】
A ．t =2×10-3s 时刻在波谷位置，则纸盆中心的速度为零，选项A 错误；
B ．t =3×10-3s 时刻纸盆中心在平衡位置，此时的加速度为零，选项B 错误；
C ．在0〜l×10-3s 之间纸盆中心的速度方向与加速度方向均向下，方向相同，选项C 正确；
D ．因为 322=rad/s=500rad/s 410T ππωπ-=⨯ 则纸盆中心做简谐运动的方程为x =1.5×
10-4cos500πt （m ），选项D 错误； 故选C.
24．B
解析：B
【解析】
可以画出PQ 之间的最简单的波形，如图所示：
同时由于PQ 可以含有多个完整的波形，则：()10,1,2...2PQ x n n λ⎛⎫=+
= ⎪⎝⎭ 整理可以得到：()20,1,2...21PQ
x n n λ==+
当0n =时，0.3m λ=
当1n =时，0.1m λ=，故选项B 正确，ACD 错误．
点睛：解决机械波的题目关键在于理解波的周期性，即时间的周期性或空间的周期性，得到波长的通项，再求解处波长的特殊值．
25．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．。