高考物理新力学知识点之机械振动与机械波真题汇编含解析(3)

高考物理新力学知识点之机械振动与机械波真题汇编含解析(3)
一、选择题
1．一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
2．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．
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
4．一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
5．下列说法正确的是（）
A．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应
C．两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大
D．遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长短
6．图甲所示为以O点为平衡位置、在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是
A．在t＝0.2s时，弹簧振子运动到O位置
B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同
C．从t＝0到t＝0.2s的时间内，弹簧振子的动能持续地减小
D．在t＝0.2s与t＝0.6s两个时刻，弹簧振子的加速度相同
7．一列简谐横波沿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
8．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
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．弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的是 ( )
A．振子在A、B两点时的速度和加速度均为零
B．振子在通过O点时速度的方向将发生改变
C．振子的加速度方向总跟速度方向相反
D．振子离开O点运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动
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．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．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．某质点做简谐运动的振幅为A,周期为T ,则质点在6
T
时间内的最大路程是 A ．1.5A
B ．A
C ．0.5A
D ．0.2A
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2
L g D ．C 的周期为1
L g
17．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
18．物理学原理在现代科技中有许多重要应用．例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航．如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝．两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波．飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道．下列说法正确的是()
A．天线发出的两种无线电波必须一样强
B．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉
C．两种无线电波在空间的强弱分布稳定
D．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合
19．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
20．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 ．
21．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=-
22．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 = π2）
A ．0.56m
B ．0.65m
C ．1.00m
23．一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
24．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
25．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
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一、选择题
1．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 。

2．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．
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
==，1
s 40
t =
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1
s 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1
s 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．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．
5．B
解析：B
【解析】
【详解】
A.物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，振幅达最大，这种现象称为共振。

故A错误；
B.医院检查身体的“B超”仪没有用到多普勒效应，而彩超则是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，显然是运用了多普勒效应原理。

故B正确；
C.两列波发生干涉，振动加强区质点的振幅总比振动减弱区质点的振幅大，不能说振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大。

故C错误；
D.遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长长。

故D错误；
6．C
解析：C
【解析】
【详解】
A. 由图知，若从平衡位置计时，则在t=0.2s时，弹簧振子运动到B位置，故A项与题意不相符；
B. 在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子的速度大小相等，方向相反，故B项与题意不相符；
C. 从t=0到t=0.2s的时间内，弹簧振子的位移越来越大，弹簧的弹性势能越来越大，其动能越来越小，故C项与题意相符；
D. 在t=0.2s与t=0.6s两个时刻，弹簧振子的加速度大小相等，方向相反，故D项与题意不相符。

7．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．8．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。

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．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，故A、B为最大位移处，速度为零，而加速度最大，故A选项错误；振子在通过O点时速度的方向不发生改变，故B选项错误；由简谐运动规律的定义振子的加速度方向总跟位移的方向相反，跟振子的运动方向有时相同，有时相反，故C选项错误；振子离开O点运动后的运动方向与加速度方向相反，故为减速运动，振子靠近O点的运动方向与加速度方向相同故为加速运动，所以D选项正确．
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．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．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】
【分析】
本题考查机械振动中质点的振动路程的计算。

【详解】 质点振动速度越大，在6
T 时间内的振动路程越大，已知质点在平衡位置处速度最大，所以质点在该时间内路程最大，需要在平衡位置上下方个振动
12T 时间， 2212
x Asin
A π==
B 正确，ACD 错误；
故选B 。

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．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．
18．C
解析：C
【解析】
由于两无线电波波源对称分布在跑道两侧，两种波长的无线电波各自发生干涉，在跑道处干涉均加强，两种无线电波各自在空间的强弱分布稳定，但不重合，当接收到的λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道．由题意，天线发出的两种无线电波不必一样强，A错误；导航利用了两种波长的无线电波各自的稳定干涉，B错误；若两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合，则接收到λ1和λ2的信号都保持最强的位置，不一定在跑道上，D错误；故选C．
【名师点睛】波长相等的两列波可以产生稳定的干涉，类似双缝干涉实验，在两波源连线的中垂线上干涉始终加强（波程差为零）．
19．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．
20．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。

故选A 。

21．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 。

22．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
2T =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
2T = 23．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；
24．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 。

25．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0.8T 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。