高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波易错题汇编及解析

高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波易错题汇编及解析
一、选择题
1．如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，则下列说法不正确的是（）
A．若两次受迫振动分别在月球和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B．若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比
C．图线Ⅱ若是在地球上完成的，则该摆摆长约为
D．若摆长均为，则图线Ⅰ是在地球上完成的
2．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
3．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
4．如图为一弹簧振子做简谐运动的位移﹣时间图象，在如图所示的时间范围内，下列判断正确的是（）
A．0.2s时的位移与0.4s时的位移相同
B．0.4s时的速度与0.6s时的速度相同
C．弹簧振子的振动周期为0.9s，振幅为4cm
D．0.2s时的回复力与0.6s时的回复力方向相反
5．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
6．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
7．一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
8．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
9．在天花板O点处通过细长轻绳栓一小球构成单摆，在O点正下方A点有一个能挡住摆线的钉子，OA的距离是单摆摆长的一半，如图所示。

现将单摆向左方拉开一个小角度θ（θ＜5°），然后无初速度地释放，关于单摆以后的运动，下列说法正确的是（）
A．摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小
B．摆球在平衡位置右侧上升的最大高度大于在平衡位置左侧上升的最大高度
C．摆球在平衡位置左、右两侧走过的最大弧长相等
D．摆球向左经过最低点的速度大于向右经过最低点的速度
10．一质点做简谐运动的图象如图所示，该质点在t=3.5s时刻( )
A．速度为正、加速度为正
B．速度为负、加速度为负
C．速度为负、加速度为正
D．速度为正、加速度为负
11．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
12．下列说法中正确的是
A．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率
B．电磁波谱波长由长到短顺序是无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线C．机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波
D．宇宙飞船以接近光速的速度经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变快
13．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
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
15．一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，在一条张紧的绳子上悬挂A 、B 、C 三个单摆，摆长分别为L 1、L 2、L 3，且L 1＜L 2＜L 3，现将A 拉起一较小角度后释放，已知当地重力加速度为g ，对释放A 之后较短时间内的运动，以下说法正确的是（ ）
A ．C 的振幅比
B 的大
B ．B 和
C 的振幅相等 C ．B 的周期为2L g
D ．C 的周期为1L g
17．如图甲所示，同一均匀介质中的一条直线上有相距6m 的两个振幅相等的振源A 、B 。

从t =0时刻起，振源A 、B 同时开始振动。

A 、B 的振动图像均如图乙所示。

若振源A 形成
的向右传播的波与振源B形成的向左传播的波在t1=0.3s时相遇，则下列说法正确的是（）
A．两列波的波长都是0.2m
B．两列波在A、B间的传播速度均为20m/s
C．在两列波相遇后，A、B连线的中点C为振动加强的点
D．在t2 =0.9s时，A、B连线的中点C经过平衡位置且振动方向向上
18．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
19．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 20．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
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．如图所示，1S 和2S 为两相干波源，它们的振动方向均垂直于纸面，产生的两列简谐横波波长为0.4m 。

P 点是两列波相遇区域中的一点，已知P 点到两波源的距离分别为1 1.1m S P =，2 1.2m S P =，两列波在P 点干涉相消。

波源1S 的振动方程为
1sin 2y A t π=，则2S 的振动方程可能为（ ）
A ．2sin 2y A t π=
B ．21sin 24y A t ππ⎛⎫=- ⎪⎝⎭
C ．21sin 22y A t ππ⎛
⎫=- ⎪⎝⎭ D ．2sin(2)y A t ππ=-
23．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
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
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一、选择题
1．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.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，根据知，摆长相同时，周期大的重力加速度小，月球表面的重力加速度
小于地球表面的重力加速度，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线，故选项A不合题意；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，因为固有频率比为
25，则固有周期之比为52，根据知，摆长之比为254，故选项B不合题意；
C.图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则固有频率为f=0.5Hz，固有周期T=2s，由
可知，摆长l≈1m，故选项C不合题意；
D.若摆长均为，图线Ⅰ的固有频率为f=0.2Hz，则固有周期T=5s，由可知，
重力加速度g=1.58m/s2，图线Ⅰ不应该是在地球上完成的，故选项D符合题意。

2．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
=m2m
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.
3．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．
4．D
解析：D
【解析】
【详解】
A．由图可知，在0.2s时的位移与在0.4s时的位移大小相等，方向相反，A错误；
B．由图可知，在0.4s时与在0.6s时，振子偏离平衡位置的位移大小与方向相同，所以振子的速度大小相等，但方向相反，B错误；
C．由图可知振幅为4cm，周期为0.8s，C错误；
D．由图可知，在0.2s时振子偏离平衡位置的位移方向为负，在0.6s时振子偏离平衡位置的位移方向为正，由简谐运动的回复与位移方向相反可知，0.2s时的回复力与0.6s时的回
复力方向相反，D 正确。

5．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 ，6b 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.
6．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.
7．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
8．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.
9．A
解析：A
【解析】
【详解】
摆线被钉子挡住后，绕A点做单摆运动，摆长发生变化，则周期也要发生变化。

以前往返
一次的周期为：T＝2．故A正确。

根
据机械能守恒定律，摆球在左、右两侧上升的最大高度一样。

故B错误。

由几何关系得，右边的弧长小于左边的弧长，故C错误。

摆球摆动的过程中机械能守恒，所以摆球向左经过最低点的速度等于向右经过最低点的速度。

故D错误。

10．D
解析：D
【解析】
根据图中信息可得，该质点在3.5s时位于x轴正方向并向正向最大振幅处运动，所以该质点的速度方向为正，加速度为负，选D
11．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．
12．C
解析：C
【解析】
【详解】
A. 声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率。

A错误。

B. 在电磁波谱中按照波长由长到短排列的顺序是：无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，X射线，γ射线，B错误。

C. 机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波，C正确。

D. 宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，根据时间的相对性，知时间间隔变长，地球上的人观察到飞船上的时钟变慢，D错误。

13．D
解析：D
【解析】
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。

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．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．D
解析：D
【解析】
【详解】
CD．将A拉起一较小角度后释放，则B、C做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动率的频
率，与物体的固有频率无关，故B、C单摆的周期均为T=C错误，D正确。

AB．当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅最大，固有频率越接近驱动力的频率，振幅越大，故B比C的振幅大，AB错误。

故选D。

17．C
【解析】
【详解】
AB ．两波在均匀介质中传播波速相同，设为v ，则由题意有
12AB vt x =
代入数据解得v =10m/s ，
由图乙可知周期T =0.2s ，则波长为
vT λ==2m
故AB 错误；
C ．由乙图可知，两列波的振动情况一样，当A 的波峰（或波谷）传到C 时，恰好B 的波峰（或波谷）传到C 点，则C 点的振动始终加强，故C 正确；
D ．由题可知，两列波在t 1=0.3s 时相遇，即在C 点相遇，两列波起振方向向下，所以此时C 点在平衡位置刚开始起振，且振动方向向下，再经0.6s ，即3T ，即在t 2 =0.9s 时C 点在平衡位置且振动方向向下，故D 错误。

故选C 。

18．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 。

19．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．
20．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 。

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．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
由于
131.1m=24
S P λ=
波源1S 引起P 点的相位为π2π2
t -
由于 2 1.2m=3S P λ=
波源2S 引起P 点的相位为2πt ϕ+
引起两列波在P 点干涉相消的条件
π2π(2π+)=(2n+1)π2t t ϕ-
- 当n =-1时解得π2
ϕ=-
故选C 。

23．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2T =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 。

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】
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：
=0.5m 2.5m b x ，。

故D 正确。