高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波综合练习

高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波综合练习
一、选择题
1．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
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．如图所示，从入口S处送入某一频率的声音。

通过左右两条管道路径SAT和SBT，声音传到了出口T处，并可以从T处监听声音。

右侧的B管可以拉出或推入以改变B管的长度，开始时左右两侧管道关于S、T对称，从S处送入某一频率的声音后，将B管逐渐拉出，当拉出的长度为l时，第一次听到最弱的声音。

设声速为v，则该声音的频率（）
A．B．C．D．
4．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
5．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
6．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
7．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
8．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为0
t=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
9．如右图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O 点为平衡位置，在a 、b 两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示．由振动图象可以得知( )
A ．振子的振动周期等于t 1
B ．在t ＝0时刻，振子的位置在a 点
C ．在t ＝t 1时刻，振子的速度为零
D ．从t 1到t 2，振子正从O 点向b 点运动
10．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
11．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
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．如图所示，摆球质量相同的四个摆的摆长分别为L l =2m ，L 2=1.5m ，L 3=lm ，L 4=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
14．某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示，下列描述正确的是（）
A．t =1 s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值
B．t =2 s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值
C．t =3 s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零
D．t =4 s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值
15．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
16．如图（a）所示为一列简谐横波在t=6s时的波形图，图（b）是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是（）
A．v=25cm/s，向左传播B．v=50cm/s，向左传播
C．v=25cm/s，向右传播D．v=50cm/s，向右传播
17．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
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．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．
20．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
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．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
24．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
25．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
【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】
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
T=⨯=
0.140.4s
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 。

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=
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.
3．C
解析：C 【解析】 【详解】
两列声波在出口T 处发生干涉，要第一次听到最低的声音，需满足，又因为
所
以
，
A ．答案为，A 错误；
B ．答案为，B 错误；
C ．答案为，C 正确；
D ．答案为
，D 错误
4．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．
5．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。

6．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；
7．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。

8．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3
4
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 ．5
0.58
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．
9．D
解析：D 【解析】 【分析】 【详解】
A 中振子的振动周期等于2t 1，故A 不对；
B 中在t=0时刻，振子的位置在O 点，然后向左运动，故B 不对；
C 中在t=t 1时刻，振子经过平衡位置，此时它的速度最大，故C 不对；
D 中从t 1到t 2，振子正从O 点向b 点运动，故D 是正确的．
10．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
12
T
时间， 2212
x Asin
A π
== B 正确，ACD 错误； 故选B 。

11．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．
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．C
解析：C
【解析】
【详解】
根据单摆的周期公式2
T=
是
、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。

14．A
解析：A
【解析】
【分析】
根据振动图象判断质点振动方向的方法：沿着时间轴看去，“上坡”段质点向上振动，“下坡”段质点向下振动．
【详解】
AC ．在t =1 s 和t =3 s 时，振子偏离平衡位置最远，速度为零，回复力最大，加速度最大，方向指向平衡位置，A 正确，C 错误；
BD ．在t =2 s 和t =4 s 时，振子位于平衡位置，速度最大，回复力和加速度均为零，BD 错误．
15．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 ．
16．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
由甲读出波长为
λ=100cm
由乙图读出周期为T =2s ，则波速为
100cm /s 50cm /s 2
v T λ
=== 根据P 点的振动图线可知，t =6s 质点P 的速度方向向上，故根据波的图线可知，该波向左传播，故ACD 错误，B 正确。

故选B 。

17．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．
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．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 。

20．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 。

21．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．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．
24．B
解析：B
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...21PQ
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．
25．C
解析：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 。