高考物理新力学知识点之机械振动与机械波易错题汇编附答案解析

高考物理新力学知识点之机械振动与机械波易错题汇编附答案解析

一、选择题

1．一列简谐横波某时刻的波形如图所示，该时刻a、b两质点均到达波峰位置，c质点加速度正在增大。下列判断正确的是

A．a、b两质点之间的距离为半个波长

B．a、b两质点振动开始时刻相差半个周期

C．a质点完成全振动的次数比b多一次

D．a质点完成全振动的次数比b少一次

2．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

3．下列关于单摆运动过程中的受力说法，正确的是（）

A．单摆运动的回复力是重力和摆线拉力的合力

B．单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力

C．单摆过平衡位置时，所受的合力为零

D．单摆运动的回复力是摆线拉力的一个分力

4．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5．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

6．一列简谐横波沿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

7．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

8．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

9．一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

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．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

12．下列关于简谐振动和简谐机械波的说法正确的是（）

A．简谐振动的平衡位置一定是物体所受合外力为零的位置。

B．横波在介质中的传播速度由波源本身的性质决定。

C．当人向一个固定的声源跑去，人听到的音调变低了。

D．当声波从空气进入水中时，声波的频率不变，波长变长。

13．如图所示，弹簧振子在A、B之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴．向右为x轴的正方向．若振子位于B点时开始计时，则其振动图像为（）

A ．

B ．

C ．

D ．

14．一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

15．某质点做简谐运动的振幅为A,周期为T ,则质点在6T 时间内的最大路程是 A ．1.5A B ．A C ．0.5A D ．0.2A

16．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

17．一列波长大于1 m 的横波沿着x 轴正方向传播．处在x 1＝1 m 和x 2＝2 m 的两质点A 、B 的振动图象如图所示，由此可知( )．

A ．波长为43

m B ．波速为1m/s C ．3 s 末A 、B 两质点的位移相同

D ．1 s 末A 点的振动速度大于B 点的振动速度

18．如图所小，一轻质弹簧下端系一质量为m 的书写式激光笔，组成一弹簧振子，并将其悬挂于教室内一体机白板的前方。使弹簧振子沿竖直方向上下自由振动，白板以速率v 水平向左匀速运动，激光笔在白板上留下如图所示的书写印迹，图中相邻竖直虚线的间隔均为x 0（未标出），印迹上P 、Q 两点的纵坐标为y 0和-y 0.忽略空气阻力，重力加速度为g ，则（ ）

A ．该弹簧振子的振幅为2y 0

B ．该弹簧振子的振动周期为03x v

C ．激光笔在留下P 、Q 两点时加速度相同

D ．激光笔在留下PQ 段印迹的过程中，弹簧弹力对激光笔做功为-2 mgy 0

19．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

20．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

21．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

22．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

23．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=-

24．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

25．一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

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、选择题

1．D

解析：D

【解析】

【分析】

本题考查机械振动中波形图的理解。

【详解】

A．a、b两质点是波形图上相邻的两个波峰，所以两个质点的距离为一个波长，A错误；B．a、b两质点是波形图上相邻的两个波峰，所以两个质点开始振动的时刻相差一个周期，B错误；

CD．c质点加速度正在增大，所以c往下振动，波向左传播，a质点完成全振动的次数比b 少一次，C错误，D正确；

故选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。

3．B

解析：B

【解析】

【详解】

试题分析：单摆摆动过程中，受重力和细线的拉力，重力的切向分量提供回复力，径向分力和细线拉力的合力提供向心力．

ABD 、单摆运动的回复力是重力沿圆弧切线方向的一个分力，故DA 错误B 正确； C 、单摆过平衡位置时，由于具有向心加速度，所受的合力指向悬点，不为零，D 错误．

4．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．

5．A

解析：A

【解析】

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．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。

6．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．

7．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．

8．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； 9．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

10．C

解析：C

【解析】

【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．D

解析：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 。

12．D

解析：D

【解析】

【详解】

AB ．单摆运动的平衡位置合外力并不为零，传播速度由介质决定与波源无关，故AB 错； C ．当人向一个固定的声源跑去，人听到的音调变高了，C 错；

D ．当声波从空气进入水中时，声波的频率不变，波速增大，由

知波长变长，D

对。 13．A

解析：A

【解析】

【详解】

由题意：设向右为x 正方向，振子运动到N 点时，振子具有正方向最大位移，所以振子运动到N 点时开始计时振动图象应是余弦曲线，故A 正确．

14．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．

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。

【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

12T 时间， 2212

x Asin

A π==

B 正确，ACD 错误；

故选B 。 16．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 。

17．A

解析：A

【解析】

试题分析：波的传播方向从A 传到B ，根据同一时刻两个质点的状态，结合波形，列出A 、B 间距离与波长的关系，求出波长．由图读出周期，求出波速．简谐波传播过程中介质中各质点在做简谐运动，加速度的大小与位移大小成正比．根据ls 末两质点的位移关系，分析加速度关系．

波从A 向B 传播，AB 间的距离3()4x n λ∆=+，n=0，1，2，…由题，波长大于1m ，则n 只能取0，即有34

x λ∆=，波长43m λ=，波速为1/3v m s T λ==，A 正确B 错误；3s 末A 、B 两质点的位移分别为20A B y cm y =-=，，位移不同，C 错误；由振动图象读出，ls 末A 质点的位移2A y cm =，处于波峰，速度最小；B 质点的位移0B y =，处于平衡位置，速度最大，所以ls 末A 质点的速度小于B 质点的速度，D 错误．

18．D

解析：D

【解析】

【详解】

AB ．记录纸匀速运动，振子振动的周期等于记录纸运动位移2x 0所用的时间，则周期T =02x v

，振幅为A =y 0，AB 错误。 C ．加速度是矢量，激光笔在留下P 、Q 两点时加速度大小相等，方向相反，C 错误。 D ．在激光笔留下PQ 段印迹的过程中，根据动能定理可知，合外力做功为零，但重力做正功为2mgy 0，故弹力对物块做负功，为-2mgy 0，D 正确。

故选D 。

19．D

解析：D

【解析】

【分析】

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 ．

20．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 。

21．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 。

22．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．

23．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

π

2ϕ=-

故选C。

24．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2

T=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。

25．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．