高考物理新力学知识点之机械振动与机械波经典测试题及答案解析(1)

高考物理新力学知识点之机械振动与机械波经典测试题及答案解析(1)
一、选择题
1．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
2．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
3．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
4．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
5．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
6．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
7．一质点做简谐运动的图象如图所示，该质点在t=3.5s时刻( )
A．速度为正、加速度为正
B．速度为负、加速度为负
C．速度为负、加速度为正
D．速度为正、加速度为负
8．若单摆的摆长不变，摆球的质量由20g增加为40g，摆球离开平衡位置的最大角度由4°减为2°，则单摆振动的( )
A．频率不变，振幅不变
B．频率不变，振幅改变
C．频率改变，振幅不变
D．频率改变，振幅改变
t=时刻的波形图，虚线为9．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>，则：（）
0.6s
t=时的波形图，波的周期0.6s
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
10．一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，t =0时刻的波形如图中实线所示，t =0.2 s 时刻的波形如图中的虚线所示，则
A ．质点P 的运动方向向右
B ．波的周期可能为0.27 s
C ．波的频率可能为1.25 Hz
D ．波的传播速度可能为20 m/s
11．一列横波某时刻的波形图如图甲所示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象．下列说法正确的是（ ）
A ．若波沿x 轴正方向传播，则图乙表示的是质点N 的振动图象
B ．若波沿x 轴负方向传播，则图乙表示的是质点K 的振动图象
C ．若图乙表示的是质点L 的振动图象，则波沿x 轴正方向传播
D ．若图乙表示的是质点M 的振动图象，则波沿x 轴负方向传播
12．已知在单摆a 完成10次全振动的时间内，单摆b 完成6次全振动，两摆长之差为1.6 m ．则两单摆摆长l a 与l b 分别为( ) A ．l a ＝2.5 m ，l b ＝0.9 m B ．l a ＝0.9 m ，l b ＝2.5 m C ．l a ＝2.4 m ，l b ＝4.0 m
D ．l a ＝4.0 m ，l b ＝2.4 m
13．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t1
B．在t＝0时刻，振子的位置在a点
C．在t＝t1时刻，振子的速度为零
D．从t1到t2，振子正从O点向b点运动
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．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
16．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
17．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
18．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 19．如图所示，图甲为一简谐横波在t=0.10s时的波形图，P是平衡位置在x= 0.5m处的质点，Q是平衡位置在x =2m处的质点；图乙为质点Q的振动图象。

下列说法正确的是（）
A．这列波沿x轴正方向传播B．这列波的传播速度为2m/s
C．t=0.15s，P的加速度方向与速度方向相同D．从t=0.10s到t=0.15s，P通过的路程为10cm
20．如图所示，两个波源在水面上传播并产生干涉现象，其中实线和虚线分别表示振幅均
t 时刻M是波峰与波峰相遇的点，下列说法正确的是为A的两列波的波峰和波谷，0
（）
A．质点O、M的振动频率相等
B．质点P振动的振幅为A
C．质点M振动的振幅为A
D．若质点M振动的频率为2.5Hz，则从图示时刻起经1.7s后质点M的运动方向竖直向上21．在均匀介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两质点的距离均为s，如图甲所示．振动从质点1开始向右传播，质点1开始运动时的速度方向竖直向上．经过时间t，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形．关于这列波的周期和波速，如下说法正确的是（）
A．这列波的周期T=2t/3
B．这列波的周期T=3t/2
C．这列波的传播速度v=12s/t
D．这列波的传播速度v=16s/t
22．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
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，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则
A ．f 1＝2f 2，v 1＝v 2
B ．f 1＝f 2，v 1＝2v 2
C ．f 1＝f 2，v 1＝0.5v 2
D ．f 1＝0.5f 2，v 1＝v 2
25．一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看做一个质点，这些质点之间存在着相互作用。

如图所示，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。

质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，会带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传向右端。

质点1的振动周期为T 。

t = 0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动。

下列判断正确的是
A ．质点1与质点20间相距一个波长
B ．质点20开始振动时运动方向向下
C ．2
T
t =时质点5的加速度方向向上 D ．34
T
t =
时质点12的运动方向向上
【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除
一、选择题 1．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 。

2．D
解析：D
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．
3．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。

4．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? n 0123n λ=+=⋯⋯（、、、）。

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。

5．C
解析：C 【解析】 【详解】
A.由单摆周期2g
l
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。

6．A
解析：A
【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；
7．D
解析：D
【解析】
根据图中信息可得，该质点在3.5s时位于x轴正方向并向正向最大振幅处运动，所以该质点的速度方向为正，加速度为负，选D
8．B
解析：B
【解析】
【详解】
单摆的周期公式为2
T=，与摆球的质量和摆角的大小无关，所以周期不变频率也不变，摆角减小则振幅也减小，故B正确，ACD错误．
9．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
0.5
8
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．
10．C
解析：C
【详解】
由图可知此列波λ=24 m ，波沿x 轴正向传播，质点P 沿y 轴正向运动，选项A 错误．经t =0.2 s ，此波向前传播s =(nλ+6) m ，其中n =0，1，2，···则v =s
t
=30(4n +1) m/s ，T =
v λ=()4541n + s ，f =()5414
n + Hz ，当n=0时，f =1.25 Hz ，由以上几项可知，选项C 正确，BD 均不正确．故选C.
11．C
解析：C 【解析】
试题分析：图甲是波动图像，图乙是振动图像，若波沿x 轴正方向传播，则N 点的振动图像向下，故图乙不是N 点的振动图像，选项A 错误；若波沿x 轴负方向传播，则K 点由最大位置向下振动，故图乙不是表示质点K 的振动图象，选项B 错误；若图乙表示的是质点L 的振动图象，说明L 点向上振动，根据波的传播方向与质点的振动关系可知，波沿x 轴正方向传播，选项C 正确；M 点位于负的最大位移处，它要向上运动，故图乙表示的不是质点M 的振动图象，故选项D 错误． 考点：波的传播与质点的振动关系．
12．B
解析：B 【解析】
试题分析：设甲完成10次全振动所经历的时间为t ，则10a t
T ，6
b t T 得到T a ：T b =3：5；
又因为2a T =22b T ==
可解得：L a =0.9m L b =2.5m 故选B
考点：单摆的周期.
13．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．
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．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 。

16．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 ．
17．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 2πL g
=位置处发生第二次碰撞，D 正确；
故选D ．
18．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．
19．C
解析：C
【解析】
【详解】
A ．分析振动图像，由乙图读出，在t =0.10s 时Q 点的速度方向沿y 轴负方向，根据波动规律结合图甲可知，该波沿x 轴负方向的传播，故A 错误；
B ．由甲图读出波长为λ=4m ，由乙图读出周期为T =0.2s ，则波速为
4m/s 20m/s 0.2
v T λ=
== 故B 错误； C ．从t =0.10s 到t =0.15s ，质点P 振动了4
T ，根据波动规律可知，t =0.15s 时，质点P 位于平衡位置上方，速度方向沿y 轴负方向振动，则加速度方向沿y 轴负方向，两者方向相同，故C 正确；
D ．在t =0.10s 时质点P 不在平衡位置和最大位移处，所以从t =0.10s 到t =0.15s ，质点P 通过的路程
s ≠A =10cm
故D 错误。

故选C 。

20．A
解析：A
【解析】
【分析】
【详解】
A ．质点O 和M 的振动频率都等于波源的振动频率，所以A 正确；
B ．质点P 是波峰和波谷相遇，总振幅为两列波分别引起振幅的差，故为0，所以B 错误；
C ．质点M 为波峰与波峰相遇的点，故振幅为两列波振幅的和，为2A ，所以C 错误；
D ．振动频率为2.5Hz ，故周期为0.4s ，1.7s 也就是质点从波峰振动了14
4
个周期，因此质点到达平衡位置，并且向下振动，所以D 错误。

故选A 。

21．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
由波的传播特点可知，质点13开始振动的速度方向应和波源的振动方向相同为向上方向；
波形图沿波的传播方向“上坡下振，下坡上振”可知质点13当前的振动方向为向下；说明
质点13已经振动了半个周期，因此波此时应传播到质点17的位置，由
16
x s v
t
t
==知C 错D对；
8
162
s t
T
s
v
t
λ
===
知A和B错误．
22．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．
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：()
1
0,1,2...
2
PQ
x n n
λ
⎛⎫
=+=
⎪
⎝⎭
整理可以得到：()
2
0,1,2...
21
PQ
x
n
n
λ==
+
当0
n=时，0.3m
λ=
当1
n=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．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
同一波源的频率相等，所以有12f f =，从图中可得122λλ=，故根据公式v f λ=可得122v v =，故B 正确，ACD 错误
25．D
解析：D
【解析】
【详解】
A ．由题意可知，第1到第5个质点之间为
14
λ，则质点1与质点17间相距一个波长，选项A 错误；
B ．因为质点1开始起振的方向向上，则质点20开始振动时运动方向也向上，选项B 错误；
C ．在4
T t =时刻质点5开始向上振动，在2T t =时质点5到达最高点，其加速度方向向下，选项C 错误；
D ．34T t =时质点13刚开始起振，此时质点12已经振动了16
T ，则运动方向向上，选项D 正确；
故选D.。