高考物理力学知识点之机械振动与机械波知识点总复习附答案解析(4)

高考物理力学知识点之机械振动与机械波知识点总复习附答案解析(4)
一、选择题
1．如图所示为一列沿x 轴负方向传播的简谐横波，实线为0t =时刻的波形图，虚线为0.6s t =时的波形图，波的周期0.6s T >，则：（ ）
A ．波的周期为2.4s
B ．波的速度为10 m/s 3
C ．在0.5 s =t 时，Q 点到达平衡位置
D ．在0.5 s =t 时，Q 点到达波峰位置
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．目前雷达发出的电磁波频率多在200MHz ～1000 MHz 的范围内，下列关于雷达和电磁波的说法正确的是 （ ）
A ．真空中，上述频率范围的电磁波的波长在30m ～150m 之间
B ．电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的
C ．波长越短的电磁波，越容易绕过障碍物，便于远距离传播
D ．测出从发射无线电波到接收反射回来的无线电波的时间，就可以确定障碍物的距离
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
5．一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
6．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
7．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
8．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
9．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
10．一列简谐横波沿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
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．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．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
14．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
15．如图所示，MN为半径较大的光滑圆弧轨道的一部分，把小球A放在MN的圆心处，再把另一小球B放在MN上离最低点C很近的B处，今使两球同时自由释放，则在不计空气阻力时有（）
A．A球先到达C点
B．B球先到达C点
C．两球同时到达C点
D．无法确定哪一个球先到达C点
16．一列简谐横波沿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
17．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
18．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
19．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
20．如图所示，摆球质量相同的四个摆的摆长分别为L l=2m，L2=1.5m，L3=lm，L4=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
21．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
22．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
23．一列简谐横波沿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
24．一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
25．一列简谐横波沿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
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一、选择题
1．D
解析：D
【解析】
【详解】
A ．由题，简谐横波沿x 轴负方向传播，波的周期T ＞0.6s ，则知34
t T =
，得T=0．8s ．故A 错误；
B ．由图知，波长λ=8m ，则波速v=λ/T=10m/s ．故B 错误； CD ．50.58
t s T ==
，波传播的距离为5m ，根据波形的平移法得知，t=0时刻x=10m 处的波峰传到Q 点，Q 点到达波峰位置．故C 错误，D 正确．
【点睛】 本题主要考查了机械波、波长、频率和波速的关系、横波的图象．是难度较大的题目 本题运用波形的平移法分析时间与周期的关系，得到周期，并根据时间与周期的关系，分析质点Q 的状态．
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．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】 试题分析：根据公式c f
λ=可得上述频率范围的电磁波的波长在0．3m~1．5m 之间，A 错误；均匀变化的电场产生稳定的磁场，均匀变化的磁场产生稳定的电场，稳定的电磁场不会产生电磁波，B 错误；根据波的衍射规律可知波长越长，衍射现象越明显，越容易发
生，C 错误；根据2
vt x =
可得障碍物的位置，D 正确； 考点：考查了对电磁波的理解
【名师点睛】 本题易错点为：有些同学错误认为磁场产生电场，电场产生磁场，注意麦克斯韦的电磁场理论是电磁波产生的理论基础，要加强理解与应用．同时注意测障碍物的距离时，其值等于由来回时间求出距离的一半．
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．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
6．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；
7．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.
8．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
l
g
π．挡住后，往返一次的周期为π
2
l l
g g
π
+．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。

9．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。

10．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．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；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．
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】
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．
14．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=1
2.0
m
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．
15．A
解析：A
【详解】
小球A 做自由落体运动，由
212
A R gt =
解得
A t =
小球B 做简谐运动，简谐运动的周期为
2T =到达C 点的时间为
14B t T ==故A B t t <，A 球先到达C 点，A 正确，BCD 错误。

16．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。

17．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 。

18．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 。

19．B
解析：B
【解析】
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．
20．C
解析：C
【解析】
【详解】
根据单摆的周期公式2πL
T
g
可知，将四个单摆的摆长代入公式，分别求得它们的周期是
22s、6s、2s、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。

21．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．
22．C
解析：C
【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 。

23．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 。

24．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；
25．C
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．。