高考物理力学知识点之机械振动与机械波真题汇编含解析(4)

高考物理力学知识点之机械振动与机械波真题汇编含解析(4)
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．关于机械振动和机械波，以下说法正确的是（）
A．要产生机械波，有波源就可以
B．要产生机械波，必须要有波源和介质
C．要产生机械波，有介质就可以
D．要产生机械波，不需要有波源和介质
3．沿x轴正向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40m/s，则t=s时
A．质点M对平衡位置的位移一定为负值
B．质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同
C．质点M的加速度方向与速度方向一定相同
D．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相同
4．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
5．一列简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，质点a、b均处于平衡位置，质点
a正向上运动．则下列说法正确的是
A．波沿x 轴负方向传播
B．该时刻质点b正向上运动
C．该时刻质点a、b的速度相同
D．质点a、b的振动周期相同
6．关于下列四幅图的说法中，正确的是（）
A．图甲中C摆开始振动后，A、B、D三个摆中B摆的振幅最大
B．图乙为两列水波产生的干涉图样，这两列水波的频率可以不同
C．图丙是波的衍射现象，左图的衍射更明显
D．图丁是声波的多普勒效应，该现象说明，当观察者与声源相互靠近时，他听到的声音频率变低了
7．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
8．一列简谐横波沿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
9．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
10．一列简谐横波沿x轴传播,a、b为x轴上的两质点,平衡位置分别为 x=0,x=x b（x b>0）.a 点的振动规律如图所示。

已知波速为v=1m/s,在t=0s 时b 的位移为 0.05m,则下列判断正确的是
A．从t=0 时刻起的 2s 内，a质点随波迁移了 2m
B．t=0.5s 时，质点a的位移为 0.05m
C．若波沿x 轴正向传播,则可能x b=0.5m
D．若波沿x轴负向传播,则可能x b=2.5m
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．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．如右图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示．由振动图象可以得知( )
A．振子的振动周期等于t1
B．在t＝0时刻，振子的位置在a点
C．在t＝t1时刻，振子的速度为零
D．从t1到t2，振子正从O点向b点运动
14．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）
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，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
17．一列波长大于1 m 的横波沿着x 轴正方向传播．处在x 1＝1 m 和x 2＝2 m 的两质点A 、B 的振动图象如图所示，由此可知( )．
A ．波长为43
m B ．波速为1m/s C ．3 s 末A 、B 两质点的位移相同
D ．1 s 末A 点的振动速度大于B 点的振动速度
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03x 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．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．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．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
22．如图所示，两个波源在水面上传播并产生干涉现象，其中实线和虚线分别表示振幅均
t 时刻M是波峰与波峰相遇的点，下列说法正确的是
为A的两列波的波峰和波谷，0
（）
A．质点O、M的振动频率相等
B．质点P振动的振幅为A
C．质点M振动的振幅为A
D．若质点M振动的频率为2.5Hz，则从图示时刻起经1.7s后质点M的运动方向竖直向上23．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
24．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
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 ．2T 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
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一、选择题
1．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．B
解析：B
【解析】
机械波形成要有两个条件：一是机械振动，二是传播振动的介质，B 正确．
3．C
解析：C
【解析】
试题分析：由图读出波长为4m λ=，则该波的周期为0.1s T v λ==，1s 40t =时为四分之一个周期，t=0时刻质点M 的速度方向向上，所以1s 40
t =时M 对平衡位置的位移为正值，速度方向向下，为负值，A 、B 错；简谐振动的质点加速度方向与位移方向始终相反，
故1s 40
t =
时M 的加速度方向向下，与速度方向相同C 对D 错． 考点：横波的图像，波速、波长和频率（周期）的关系 4．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 。

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。

5．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．由于a 点向上运动，因此波向x 轴正方向传播，A 错误；
B ．波向右传播，此时质点b 向下运动，B 错误；
C ．此时a 、b 两点速度大小相等，但方向相反，因此C 错误；
D ．质点a 、b 两点的振动周期都等于波向前传播的周期，因此振动周期相等，D 正确．
6．C
解析：C
【解析】
【详解】
A.由单摆周期2g l T π=，故摆长越大，周期越大；又有C 摆开始振动后，A 、B 、D 三个摆做受迫振动，故A 摆和C 摆周期相等，发生共振，振幅最大，故A 错误；
B.由两波发生稳定干涉现象可得：两波频率相等，故B 错误；
C.光线通过小孔时,物体边缘会出现光波分散的现象,这种光学现象便称为“衍射”。

小孔越小，衍射越明显，所以，左图的衍射更明显，故C 正确；
D.多普勒效应是指物体辐射的波长因为光源和观测者的相对运动而产生变化，当观察者与声源相互靠近时，他听到的声音频率变高了，故D 错误。

7．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．
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．
9．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．
10．D
解析：D
【解析】
【详解】
根据图象可知该波的周期为2s ，振幅为0.05m 。

A.在波传播过程中，各质点在自己的平衡位置附近振动，并不随波传播。

故A 错误；
B.由图可知，t ＝0.5s 时，质点a 的位移为−0.05m 。

故B 错误；
C.已知波速为v ＝1m/s ，则波长：
==12=2m vT λ⨯；
由图可知，在t ＝1s 时刻a 位于平衡位置而且振动的方向向上，而在t ＝1s 时b 的位移为0.05m ，位于正的最大位移处，可知若波沿x 轴正向传播，则b 与a 之间的距离为：
3+01234n n λ⎛⎫⋯ ⎪⎝⎭
，（＝，，，）， 可能为：
=1.5m 3.5m b x ，。

故C 错误；
D.结合C 的分析可知，若波沿x 轴负向传播，则b 与a 之间的距离为：
()=+140123b x n n λ⋯，（＝，，，），
可能为：
=0.5m2.5m
b
x，。

故D正确。

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．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．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A中振子的振动周期等于2t1，故A不对；B中在t=0时刻，振子的位置在O点，然后向左运动，故B不对；C中在t=t1时刻，振子经过平衡位置，此时它的速度最大，故C不对；D中从t1到t2，振子正从O点向b点运动，故D是正确的．
14．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
3
22=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.
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．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
λ，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 。

17．A
解析：A
【解析】
试题分析：波的传播方向从A 传到B ，根据同一时刻两个质点的状态，结合波形，列出A 、B 间距离与波长的关系，求出波长．由图读出周期，求出波速．简谐波传播过程中介质中各质点在做简谐运动，加速度的大小与位移大小成正比．根据ls 末两质点的位移关系，分析加速度关系．
波从A 向B 传播，AB 间的距离3()4x n λ∆=+，n=0，1，2，…由题，波长大于1m ，则n 只能取0，即有34
x λ∆=，波长43m λ=，波速为1/3v m s T λ==，A 正确B 错误；3s 末A 、B 两质点的位移分别为20A B y cm y =-=，，位移不同，C 错误；由振动图象读出，ls 末A 质点的位移2A y cm =，处于波峰，速度最小；B 质点的位移0B y =，处于平衡位置，速度最大，所以ls 末A 质点的速度小于B 质点的速度，D 错误．
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．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．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】
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．
22．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
A．质点O和M的振动频率都等于波源的振动频率，所以A正确；
B．质点P是波峰和波谷相遇，总振幅为两列波分别引起振幅的差，故为0，所以B错
误；
C ．质点M 为波峰与波峰相遇的点，故振幅为两列波振幅的和，为2A ，所以C 错误；
D ．振动频率为2.5Hz ，故周期为0.4s ，1.7s 也就是质点从波峰振动了14
4
个周期，因此质点到达平衡位置，并且向下振动，所以D 错误。

故选A 。

23．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．波的周期
0.5s 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 。

24．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．
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.。