高考物理新力学知识点之机械振动与机械波易错题汇编(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(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．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．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
4．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
5．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
6．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
7．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
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．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
10．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
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．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．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t 1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t 2时刻物块的动量也为p ，则t 2-t 1的最小值为T
B ．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
14．一列沿x 轴正方向传播的间谐机械横波，波速为4m/s ．某时刻波形如图所示，下列说法正确的是
A ．这列波的振幅为4cm
B ．这列波的周期为1s
C ．此时x =4m 处质点沿y 轴负方向运动
D ．此时x =4m 处质点的加速度为0
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，大小相同的摆球a 和b 的质量分别为m 和3m ，摆长相同，并排悬挂，平衡时两球刚好接触，现将摆球a 向左边拉开一小角度后释放，若两球的碰撞是弹性的，下列判断中正确的是( )
A ．第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小不相等
B ．第一次碰撞后的瞬间，两球的动量大小相等
C ．第一次碰撞后，两球的最大摆角不相同
D ．发生第二次碰撞时，两球在各自的平衡位置
17．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
18．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
19．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=-
20．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 = 2）
A．0.56m
B．0.65m
C．1.00m
D．2.25m
21．一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是( )
A．质点振动频率是4 Hz
B．在10 s内质点经过的路程是20 cm
C．第4 s末质点的速度为零
D．t＝1 s和t＝3 s两时刻，质点位移大小相等，方向相同
22．做简谐运动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速
度减小为原来的1
2
，则单摆振动的（）
A．频率、振幅都不变
B．频率、振幅都改变
C．频率不变，振幅改变
D．频率改变，振幅不变
23．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
24．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）
25．如图所示两个频率、相位、振幅均相同的波的干涉图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的结果正确的描述是（）
A．在A点出现波峰后，经过半个周期该点还是波峰
B．B点在干涉过程中振幅始终为零
C．两波在B点路程差是波长的整数倍
D．当C点为波谷时，经过一个周期此点出现波峰
【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．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．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；
4．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 ＝2l g 2l l
g g
．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。

5．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。

6．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。

7．C
解析：C
【解析】
【详解】
A.由单摆周期2
T=，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。

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．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；
10．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．
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．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】
【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．D
解析：D
【解析】
试题分析：振幅等于y 的最大值，故这列波的振幅为A=2cm ．故A 错误．由图知，波长λ=8m ，由波速公式v T λ
=，得周期824
T s s v λ
===．故B 错误．简谐机械横波沿x 轴正方向传播，由波形平移法得知，此时x=4m 处质点沿y 轴正方向运动．故C 错误．此时x=4m 处质点沿处于平衡位置，加速度为零．故D 正确．故选D ．
考点：波的图像
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。

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】
【分析】
【详解】
A ．两球在碰撞前后，水平方向不受外力，故水平方向两球组成的系统动量守恒，取向右为正方向，由动量守恒定律有
012m 3v mv mv =+
两球碰撞是弹性的，故机械能守恒，即
2220121113222
mv mv mv =+ 解两式得
012v v =- 022
v v = 可见第一次碰撞后的瞬间，两球的速度大小相等，方向相反，A 错误；
B ．由前面分析知两球速度大小相等，因两球质量不相等，故两球碰后的动量大小不相等，B 错误；
C ．两球碰后上摆过程，机械能守恒，故上升的最大高度相等，摆长也相等，故两球碰后的最大摆角相同，C 错误；
D ．由单摆的周期公式T 2=位置处发生第二次碰撞，D 正确；
故选D ．
17．C
解析：C
【解析】
【分析】
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 。

18．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．
19．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)π2
t t ϕ--
当n =-1时解得π2
ϕ=-
故选C 。

20．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 = 21．B
解析：B
【解析】
试题分析：由图读出质点振动的周期T=4s ，则频率110.254
f Hz T ===．故A 错误．质点做简谐运动，在一个周期内通过的路程是4A ，t=10s=2.5T ，所以在10s 内质点经过的路程是 2.5410220S A cm cm =⨯=⨯=．故B 正确．在第4s 末，质点的位移为0，经过平衡位置，速度最大．故C 错误．由图知在t=1s 和t=3s 两时刻，质点位移大小相等、方向相反，故D 错误．
考点：简谐运动的振动图象；简谐运动的振幅、周期和频率．
22．C
解析：C
【解析】
【分析】
【详解】
由单摆的周期公式
2T = 可知单摆摆长不变，则周期不变，频率不变；振幅A 是反映单摆运动过程中的机械能大小的物理量，由
2k 12
E mv = 可知摆球经过平衡位置时的动能不变，但摆球质量改变，摆球运动时重力势能变化，因此摆球的机械能改变，从而导致振幅改变，故C 正确，ABD 错误。

故选C 。

23．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．
24．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.
25．B
解析：B
【解析】
【详解】
A ．在A 点出现波峰后，经过半个周期该点是波谷;故A 错误.
B ．B 点是波峰与波谷叠加，为振动减弱点，且始终振动减弱．由于两列波的振幅相等，所以B 点在干涉过程中振幅始终为零;故B 正确.
C ．B 点是波峰与波谷叠加，为振动减弱点，两波在B 点路程差是半波长的奇数倍;故C 错误.
D ．由图可知C 点为振动的加强点，当C 点为波谷时，经过一个周期此点仍然是波谷．故D 错误.
故选B.。