高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波分类汇编含答案解析(1)

高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波分类汇编含答案解析(1)
一、选择题
1．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
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，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．
5．在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组描述振动的物理量总是相同的是A．速度、加速度、动能
B．动能、冋复力、对平衡位置的位移
C．加速度、速度、势能
D．速度、动能、回复力
6．一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
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．如图所示是一弹簧振子在水平面做简谐运动的图像，那么振动系统在( )
A．t3 和t5具有相同的动能和动量
B．t3 和t4具有相同的动能和不同的动量
C．t2 和t5时刻振子所受的回复力大小之比为 2:1
D．t1 和t4时刻具有相同的加速度和速度
9．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
10．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
11．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
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
13．两根相同的绳子上某时刻存在A、B 两列绳波，两波形如图所示。

经过t 时间，在该区域内两波再次出现如图波形，设A和B 的周期分别是T A、T B，则t 可能等于（）
A．T A B．T B
C．2T A D．2T B
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．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
16．一列简谐横波沿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
17．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
18．如图甲所示弹簧振子的平衡位置为O点，在B、C两点之间做简谐运动。

规定水平向右为正方向，图乙是弹簧振子的简谐运动图像，由图可知，下列说法正确的是（）
A．t=0s时刻振子从B点释放
B．弹簧振子的振幅是0.2m
C．弹簧振子从B点经过O点再运动到C点为一次全振动
D．简谐运动图像中的P点速度方向与加速度方向都沿正方向
19．有一摆长为l的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部被小钉挡住，使摆长发生变化．现使摆球做小幅度摆动，摆球从右边最高点M 至左边最高点N运动过程的闪光照片如图所示（悬点和小钉未被拍入）．P为摆动中的最低点，已知每相邻两次闪光的时间间隔相等，由此可知，小钉与悬点间的距离为（）．
A．3
4
l B．
1
2
l C．
1
4
l D．无法确定
20．把在北京调准的摆钟，由北京移到赤道上时，摆钟的振动()
A．变慢了，要使它恢复准确，应增加摆长
B．变慢了，要使它恢复准确，应缩短摆长
C．变快了，要使它恢复准确，应增加摆长
D．变快了，要使它恢复准确，应缩短摆长
21．两木块A、B质量分别为m、M，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A上下做简谐振动。

在振动过
程中，木块B刚好始终不离开地面(即它对地面最小压力为零)。

以下说法正确的是( )
A．在振动过程中木块A的机械能守恒B．A做简谐振动的振幅为mg k
C．A做简谐振动的振幅为Mg
k
D．木块B对地面的最大压力是2Mg2mg
22．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）
23．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．0.30 m C．0.20 m D．0.15 m
24．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
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
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题
1．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．
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．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． 5．B
解析：B
【解析】
试题分析：简谐运动有对称性、往复性、周期性特点，在振动过程中振子和弹簧构成的系统机械能守恒．
当振子每次经过同一位置时，相对于平衡位置的位移必定相同；则振子的回复力：F kx =-，回复力必定相同；当振子每次经过同一位置时，回复力为定值，由牛顿第二定律F a m
=得，加速度必定相同．当振子每次经过同一位置时，速度大小相同，所以动能必定相等，但速度的方向可能相反，动能相同，则势能一定相同，故B 正确；
6．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
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．C
解析：C
【解析】
【详解】
A. t 3 和t 5振子位置关于平衡位置对称，速度大小相同，根据图像可知，运动方向不同，所以动能相同，但动量大小相同，方向不同，故A 错误；
B.t 3 和t 4振子位置关于平衡位置对称，且速度方向相同，均为y 轴负向，所以动能和动量均相同，故B 错误；
C.根据回复力方程可知，回复力与位移大小成正比，t 2 和t 5时刻位移比2：1，所以回复力大小之比2：1，故C 正确；
D.t 1 和t 4振子位置关于平衡位置对称，回复力始终指向平衡位置，所以两位置加速度方向相反，通过图像也可得出运动方向相反，所以加速度与速度均不同，故D 错误。

9．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．
10．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．
11．A
解析：A
【解析】
【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。

12．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．
13．C
解析：C
【解析】
【详解】
由图知A 波的波长为L ，B 波的波长为
23
L ，同一介质，速度相同 A 波周期： A T L v
＝ B 波周期：
2 3B T L
v
＝
周期关系：
2 3
B A T T ＝
即
32B A T T ＝
根据题意，在该区域内两波再次出现如图波形，经历的时间可能是2T A (或3T B )、4 T A (或6T B )、6T A (或9T B )
A. T A ，与结论不相符，选项A 错误；
B. T B ，与结论不相符，选项B 错误；
C. 2T A ，与结论相符，选项C 正确；
D. 2T B ，与结论不相符，选项D 错误；
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8
24
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．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
8
20m/s 0.4
v 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 。

16．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
λ
λ
=
=
=(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 。

17．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．
18．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
A ．根据乙图可知，t =0s 时刻振子处于正方向最大位移处，所以t =0s 时刻振子从
B 点释放，选项A 正确；
B ．根据乙图可知，弹簧振子的振幅是0.1m ，选项B 错误；
C ．弹簧振子从B 点再次回到B 点为一次全振动，从B 点经过O 点再运动到C 点为0.5次全振动，选项C 错误；
D ．据乙图可知，此时刻P 点振子正在沿负方向做减速运动，速度方向为负，加速度方向为正，选项D 错误。

故选A 。

19．A
解析：A 【解析】 【详解】
设每相邻两次闪光的时间间隔为t ，则由图可知摆球在右侧摆动的周期为：
18T t =
在左侧摆动的周期为：
24T t = 12:2:1T T =
设左侧摆长为l 1,则：
12T =
22T =联立解得：
114
l l =
所以小钉与悬点的距离：
13
4
s l l l =-=
故选A.
20．B
解析：B 【解析】 【分析】 【详解】
把调准的摆钟，由北京移至赤道，重力加速度变小，根据周期公式
2T ＝
则周期变长，钟变慢，要使它准确应该使T 减小，即减少摆长L 。

故ACD 错误，B 正确。

故选B 。

21．D
解析：D 【解析】 【详解】
A 、振动过程中木块A 与弹簧组成的系统机械能守恒，木块A 机械能不守恒，故A 错误； BCD 、：当弹簧处于伸长至最长状态时，M 刚好对地面压力为零，故弹簧中弹力
F Mg =，此时m 有最大加速度，由F mg ma +=，得：F mg
a m
+=
，由对称性，当m 运动至最低点时，弹簧中弹力大小为F ，但此时弹簧是处于压缩状态，根据牛顿第二定律得：F mg ma -=，即()2F m g a mg Mg =+=+，所以木块B 对地面的最大压力是
2()F F Mg m M g 压=+=+； 振幅为最大位移与平衡位置的距离：
mg Mg
k k
+，故D 正确，B 、C 错误； 故选D 。

【点睛】
关键是要注意撤去外力后，A 以未加压力时的位置为平衡位置做简谐振动，当B 刚好要离开地面时，A 处于最高点时，A 的加速度最大，A 处于最低点时，弹簧对B 的压力最大。

22．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
322=
rad/s=500rad/s 410
T ππ
ωπ-=⨯ 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.
23．B
解析：B 【解析】
可以画出PQ 之间的最简单的波形，如图所示：
同时由于PQ 可以含有多个完整的波形，则：()10,1,2...2PQ x n n λ⎛
⎫=+= ⎪⎝
⎭ 整理可以得到：()20,1,2 (21)
PQ x n n λ=
=+
当0n =时，0.3m λ=
当1n =时，0.1m λ=，故选项B 正确，ACD 错误．
点睛：解决机械波的题目关键在于理解波的周期性，即时间的周期性或空间的周期性，得到波长的通项，再求解处波长的特殊值．
24．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．
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。