2021高考人教版物理每日一练：专题93 机械振动和机械波 (含解析)
高考物理二轮复习专题解析—机械振动和机械波
高考物理复习专题解析—机械振动和机械波命题规律 1.命题角度：(1)机械振动；(2)机械波；(3)振动图像和波的图像综合应用.2.常用方法：公式法、图像法.3.常考题型：选择题．考点一机械振动1．简谐运动的规律规律x＝A sin(ωt＋φ)图像反映同一质点在各个时刻的位移受力特征回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反运动特征靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小能量特征振幅越大，能量越大．在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒周期性特征质点的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为T2对称性特征关于平衡位置O对称的两点，加速度的大小、速度的大小、相对平衡位置的位移大小相等；动能、势能相等2．单摆(1)单摆周期公式T＝2πl g①摆球只受重力和细线拉力，且悬点静止或做匀速直线运动，g为当地重力加速度，在地球上不同位置g的取值不同，不同星球表面g值也不相同．②单摆处于超重或失重状态时等效重力加速度g 0＝g ±a .在近地轨道上运动的卫星加速度a ＝g ，为完全失重，等效重力加速度g 0＝0.(2)回复力：摆球重力沿与摆线垂直方向的分力，F ＝mg sin θ＝－mgl x ＝－kx ，负号表示回复力F 与位移x 的方向相反．(如图所示)①当摆球在最高点时，F 向＝mv 2l＝0，F T ＝mg cos θ.②当摆球在最低点时，F 向＝mv max 2l ，F 向最大，F T ＝mg ＋m v max 2l.例1 (多选)(2022·湖南卷·16(1)改编)下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1 Hz 的简谐运动；与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图(a)所示．以木棒所受浮力F 为纵轴，木棒水平位移x 为横轴建立直角坐标系，浮力F 随水平位移x 的变化如图(b)所示．已知河水密度为ρ，木棒横截面积为S ，重力加速度大小为g .下列说法正确的是( )A ．x 从0.05 m 到0.15 m 的过程中，木棒的动能先增大后减小B ．x 从0.21 m 到0.25 m 的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小C ．x ＝0.35 m 和x ＝0.45 m 时，木棒的速度大小相等，方向相反D ．木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为F 1－F 22ρSg答案 ABD解析 由简谐运动的对称性可知，0.1 m 、0.3 m 、0.5 m 时木棒处于平衡位置，则x 从0.05 m 到0.15 m 的过程中，木棒从平衡位置下方向上移动，经平衡位置后到达平衡位置上方，速度先增大后减小，所以动能先增大后减小，A 正确；x 从0.21 m 到0.25 m 的过程中，木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动(未到平衡位置)，加速度方向竖直向下，大小逐渐变小，B 正确；x ＝0.35 m 和x ＝0.45 m 时，由图像的对称性知浮力大小相等，说明木棒在同一竖直高度，竖直方向速度大小相等，方向相反，而这两时刻木棒水平方向速度相同，所以合速度大小相等，方向不是相反，C 错误；木棒底端处于水面下最大位移时，F 1＝ρgSh 1，木棒底端处于水面下最小位移时，F 2＝ρgSh 2，木棒在竖直方向做简谐运动的振幅A ＝h 1－h 22＝F 1－F 22ρSg ，D 正确．例2 (2022·山东潍坊市期末)光滑水平面上做简谐运动的弹簧振子的系统总能量表达式为E ＝12kA 2，其中k 为弹簧的劲度系数，A 为简谐运动的振幅．若小球质量为0.25 kg ，弹簧的劲度系数为25 N/m.起振时系统具有势能为0.06 J 和动能为0.02 J ，则下列说法正确的是( ) A ．该振动的振幅为0.16 mB ．小球经过平衡位置时的速度为0.4 m/sC ．小球的最大加速度为8 m/s 2D ．若小球在位移最大处时，质量突变为0.15 kg ，则振幅变大 答案 C解析 弹簧振子振动过程中系统机械能守恒，则有12kA 2＝0.06 J ＋0.02 J ＝0.08 J ，所以该振动的振幅为A ＝0.08 m ，故A 错误；小球经过平衡位置时，动能为12mv 2＝0.08 J ，所以速度为v＝0.8 m/s ，故B 错误；由牛顿第二定律可知小球的最大加速度为a ＝kAm ＝8 m/s 2，故C 正确；小球在位移最大处时，速度为零，动能为零，所以质量突变为0.15 kg ，不影响系统的机械能，所以振幅不变，故D错误．例3(多选)(2022·广东广州市天河区测试)如图所示，用绝缘细线悬挂的单摆，摆球带正电，悬挂于O点，摆长为l，当它摆过竖直线OC时便进入或离开匀强磁场，磁场方向垂直于单摆摆动的平面向里，A、B点分别是最大位移处．下列说法中正确的是()A．A点和B点处于同一水平面B．A点高于B点C．摆球在A点和B点处线上的拉力大小不相等D．单摆的振动周期仍为T＝2πl g答案AD解析带电小球在磁场中的运动过程中洛伦兹力不做功，所以在整个过程中小球的机械能守恒，所以A点和B点处于同一水平面，则A正确，B错误；小球在A、B点的速度均为0，向心力均为0，细线的拉力大小都等于重力沿细线方向的分力，所以摆球在A点和B点处线上的拉力大小相等，则C错误；由于洛伦兹力始终沿绳的方向，洛伦兹力不做功，不改变小球的动能，不改变小球的速度，也不提供回复力，所以单摆的振动周期与没有磁场时一样，为T＝2πlg，所以D正确．考点二机械波形成条件(1)波源；(2)传播介质，如空气、水等传播特点(1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移(2)介质中各质点振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零(4)一个周期内，波向前传播一个波长波的图像(1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移波长、波速和频率(周期)的关系(1)v＝λf；(2)v＝λT波的叠加(1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ(n＝0,1,2，…)，振动减弱的条件为Δx＝(2n＋1)λ2 (n＝0,1,2，…)(2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅为两波振幅的和A1＋A2波的多解问题由于波的周期性、波传播方向的双向性，波的传播易出现多解问题波的特性波的干涉波的衍射例4(多选)(2022·四川巴中市一诊)周末，鹏程和小李到清江观光园去秋游，他俩发现公园内湖面上有只游船，游客周期性摇动双桨激起的水波源源不断地传向湖边，他俩用手机上的秒表记录了水面上漂浮的树叶在12秒内共完成了6次全振动，他们又用该手机上“实用工具”中的“AR 测量”测出树叶与他们所在湖边距离是5米，树叶的振动状态传到湖边的时间是10 s ．鹏程10 s 内拍击水面10次让手激起的振动向周围传播，他们最后讨论得到的正确结论是( )A ．游客摇桨激起的水波波长是1 mB ．鹏程用手激起的水波和桨激起的水波叠加能产生干涉图样C ．他们观察到桨激起的水波波长比手激起的水波波长长D ．鹏程用手激起的水波向远方传播的过程中，各质点的振幅不改变 答案 AC解析 树叶在12秒内共完成了6次全振动，所以振动周期为T ＝126 s ＝2 s ，树叶与他们所在湖边距离是5米，树叶的振动状态传到湖边的时间是10 s ，所以传播速度为v ＝x t ＝510 m/s ＝0.5 m/s ，故水波波长为λ＝vT ＝0.5×2 m ＝1 m ，故A 正确；桨激起的水波的频率为f ＝1T ＝0.5 Hz ，鹏程用手激起的水波的频率为f ′＝1010 Hz ＝1 Hz ，两列波的频率不相等，所以鹏程用手激起的水波和桨激起的水波叠加不能产生干涉图样，故B 错误；波速由介质决定，所以波速不变，由波长λ＝vf 可知，桨激起的水波波长比手激起的水波波长长，故C 正确；由于水波不是简谐波，所以用手激起的水波向远方传播的过程中，各质点的振幅要改变，故D 错误． 例5 (2022·山东泰安市期末)如图，x ＝12 m 处有一质点做简谐运动，其运动方程为y ＝32sin (π2t ) cm.某时刻在介质中形成波形如图所示，振动刚好传播到x ＝4 m 处．则从该时刻起，x ＝0处质点第一次到达y ＝－3 cm 处需要的时间为( )A ．2.5 sB ．4.5 sC ．3 sD ．5 s 答案 B解析 由运动方程可得周期为T ＝2πω＝4 s ，故波速为v ＝λT ＝84 m/s ＝2 m/s ，由题意知振动刚好传播到x ＝4 m 处，所以波向左传播，由上下坡法可知，x ＝4 m 处的质点起振方向向上，所以波从x ＝4 m 处传播到原点处需要时间为t 1＝Δx v ＝42 s ＝2 s ，又在原点处质点开始向上振动，在波传播过程中，所有质点的运动情况相同，则可得在x ＝0处质点从开始振动到第一次到达y ＝－3 cm 处需要的时间为t 2，满足－3 cm ＝32sin(π2t 2) cm ，解得t 2＝2.5 s ，故从该时刻起，x ＝0处质点第一次到达y ＝－3 cm 处需要的时间为t ＝t 1＋t 2＝4.5 s ，故选B. 例6 (多选)(2022·浙江6月选考·16)位于x ＝0.25 m 的波源P 从t ＝0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x 轴正负方向传播，在t ＝2.0 s 时波源停止振动，t ＝2.1 s 时的部分波形如图所示，其中质点a 的平衡位置x a ＝1.75 m ，质点b 的平衡位置x b ＝－0.5 m ．下列说法正确的是( )A ．沿x 轴正负方向传播的波发生干涉B ．t ＝0.42 s 时，波源的位移为正C ．t ＝2.25 s 时，质点a 沿y 轴负方向振动D ．在0到2 s 内，质点b 运动总路程是2.55 m 答案 BD解析 波沿x 轴正负方向传播，向相反方向传播的波不会相遇，不会发生干涉，故A 错误；由题图可知，波的波长λ＝1 m ，由题意可知0.1 s 内波传播四分之一波长，可得T4＝0.1 s ，解得T ＝0.4 s ，波源振动了2 s ，即波传播了5个周期，故波源的起振方向与t ＝2.1 s 时、x ＝ 1.5 m 处质点的振动方向相同，则波源的振动方向向上，在t ＝0.42 s ，即T <t <5T4时，波源会向上振动，位移为正，故B 正确；波的波速v ＝λT＝2.5 m/s ，波源停止振动后到质点a 停止振动的时间为t 1＝1.75－0.252.5 s ＝0.6 s>0.25 s ，即质点a 还在继续振动，从t ＝2.1 s 到t ＝2.25 s ，经过时间为t 2＝0.15 s ，即T 4<t 2<T2，结合题图可知质点a 位移为正且沿y 轴正方向振动，故C错误；波传到b 点所需的时间为t 3＝0.752.5 s ＝0.3 s ，在0到2 s 内，质点b 振动的时间为t 4＝2s －0.3 s ＝1.7 s ＝174T ，质点b 在此时间段内运动总路程s ＝17A ＝17×0.15 m ＝2.55 m ，故D 正确．考点三 振动图像和波的图像的综合应用巧解振动图像与波的图像综合问题的基本方法例7 (多选)(2022·福建龙岩市第一次教学质量检测)图甲为一列简谐横波在t ＝0.10 s 时刻的波形图，此时质点P 的位置横坐标为x ＝1 m ，质点Q 的位置横坐标为x ＝4 m ．图乙为质点Q 的振动图像．则下列说法正确的是( )A ．该波沿x 轴正方向传播B ．该波的传播速度是40 m/sC ．从t ＝0.10 s 到t ＝0.20 s 内，质点P 沿x 轴方向运动4 mD ．t ＝0.10 s 时，沿x 轴正方向与P 相距10 m 处的质点与P 点振动方向相反 答案 BD解析 在t ＝0.10 s 时，由题图乙知质点Q 正向下运动，根据“上下坡法”可知，该波沿x 轴负方向传播，故A 错误；由题图甲知波长λ＝8 m ，由题图乙知该波的周期是T ＝0.20 s ，则波速为v ＝λT ＝80.20 m/s ＝40 m/s ，故B 正确；质点P 沿垂直波的传播方向振动，因此P 不沿x轴运动，故C 错误；因为λ＝8 m ，所以在t ＝0.10 s 时，沿x 轴正方向与P 相距10 m 处的质点的振动情况与沿x 轴正方向与P 相距2 m 处的质点振动情况相同，由题意可知在P 右边与P 相距2 m 处的质点与P 点振动方向相反，故D 正确．例8 (多选)(2022·浙江省名校协作体模拟)如图甲所示，在同一介质中，波源为S 1与S 2频率相同的两列机械波在t ＝0时刻同时起振，波源为S 1的机械波振动图像如图乙所示；波源为S 2的机械波在t ＝0.25 s 时波的图像如图丙所示．P 为介质中的一点，P 点距离波源S 1与S 2的距离分别是PS 1＝7 m ，PS 2＝9 m ，则( )A ．质点P 的位移不可能为0B ．t ＝1.25 s 时，质点P 处于波谷C ．质点P 的起振方向沿y 轴正方向D ．波源为S 2的机械波的起振方向沿y 轴负方向 答案 BC解析 结合波源S 2在t ＝0.25 s 时波的图像即题图丙可知，此时刚开始振动的质点的起振方向沿y 轴正方向，质点与波源的起振方向相同，因此波源为S 2的机械波的起振方向沿y 轴正方向，D 错误；根据波源S 1的振动图像即题图乙可知，波源S 1的起振方向沿y 轴正方向，同一介质中波速相同，又因为PS 1<PS 2，由此可知波源S 1的机械波最先传到P 点，因此P 的起振方向与波源S 1的起振方向相同，沿y 轴正方向，C 正确；在同一介质中，频率相同的两列机械波，波速相同，波长相等，由题图乙可知λ＝2.0 m ，T ＝0.2 s ，则波速为v ＝λT ＝10 m/s ，P点到两波源的波程差为Δx ＝PS 2－PS 1＝2 m ，即P 点到两波源的波程差为波长的整数倍，且两波源的起振方向相同，因此，P 点为振动加强点，质点P 的位移可以为0，A 错误；S 1和S 2振动传到P 的时间分别为t 1＝PS 1v ＝0.7 s ，t 2＝PS 2v＝0.9 s ，由此可知，在t ＝1.25 s 时，波源S 1在t ′＝1.25 s －t 1＝0.55 s 时的振动情况传到P 点，此时波源S 1位于波谷；波源S 2在t ″＝1.25 s －t 2＝0.35 s 时的振动情况传到P 点，此时波源S 2位于波谷，在t ＝1.25 s 时P 处为两列波的波谷叠加，质点P 处于波谷，B 正确．1．(多选)(2022·安徽省一模)如图所示，一列简谐横波沿x 轴传播，实线为t ＝0时刻的波形图，虚线为t ＝0.6 s 时刻的波形图，已知波的周期T >0.6 s ，下列说法正确的是( )A ．该波的波速可能为10 m/sB ．该波的波速可能为203m/sC ．t ＝0.6 s 内，Q 点的路程可能为9 mD ．t ＝0.6 s 内，Q 点的路程可能为2 m 答案 AD解析 由题图知波长为8 m ，由于波的周期T >0.6 s ，若波沿x 轴向右传播，有14T ＝0.6 s ，则T ＝2.4 s ，由题图知波长为8 m ，根据公式可得v ＝103 m/s ；若波沿x 轴向左传播，有34T ＝0.6 s ，故T ＝0.8 s ，则v ＝10 m/s ，B 错误，A 正确；t ＝0时，Q 点位移为y Q ＝－2sin π4 (m)＝－1 m ，t ＝0.6 s 时，Q 点的位移为y Q ′＝－2cos5π4(m)＝1 m ，若波沿x 轴向右传播，则Q 点的路程为2 m ，若波沿x 轴向左传播，Q 点的路程为(2－1)×2 m ＋2×2 m ＝(42－2) m ，C 错误，D 正确．2．(多选)(2022·浙江省十校联盟第二次联考)在同种均匀介质中，x ＝0处的波源完成半个周期振动产生沿x 轴正方向传播的简谐横波，间隔Δt 时间后又产生一列简谐横波．以波源第一次从平衡位置开始振动为计时零点，t ＝3 s 时首次出现如图所示波形．则( )A ．波源两次振动的间隔时间Δt ＝1 sB ．波源前后两次振动的周期相同C ．t ＝4 s 时，x ＝6 m 和x ＝21 m 两质点的位移大小相等D ．从t ＝2 s 至t ＝4.5 s 的时间内，x ＝12 m 处的质点经过的路程为30 cm答案 ACD解析 由题图可知，在t ＝3 s 时，第一列波传播到x 1＝18 m 处，则波的传播速度为v ＝x 1t＝ 6 m/s ，第二列波传播到x 2＝6 m 处，传播时间为t 2＝x 2v ＝1 s ，第一列波的振动时间为t 3＝λ2v＝1 s ，则波源两次振动的间隔时间为Δt ＝t －t 2－t 3＝1 s ，故A 正确；由题图可知，两次振动形成的两列波的波长不同，由同种介质中波的传播速度相等以及v ＝λT，可知波源前后两次振动的周期不同，故B 错误；两列波在第4 s 内传播的距离Δx ＝v Δt ＝6 m ，则根据题图可知，第一列波x ＝15 m 处的位移－10 cm 传至x ＝21 m 处，第二列波x ＝0处的位移10 cm 传至x ＝ 6 m 处，则t ＝4 s 时，x ＝6 m 和x ＝21 m 两质点的位移大小相等，故C 正确；从t ＝2 s 至t ＝4.5 s 的时间内，第一列波引起x ＝12 m 处的质点经历半个周期的振动，经过的路程为s 1＝20 cm ，第二列波引起x ＝12 m 处的质点经过的路程为s 2＝10 cm ，则从t ＝2 s 至t ＝4.5 s 的时间内x ＝12 m 处的质点经过的路程为s ＝s 1＋s 2＝30 cm ，故D 正确．专题强化练[保分基础练]1．(多选)(2022·浙江台州市二模)如图所示，一个竖直圆盘转动时，固定在圆盘上的小圆柱带动一个T 型支架在竖直方向上振动，T 型支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球浸没在水中，当圆盘静止时，让小球在水中振动，其阻尼振动频率约为0.5 Hz.现使圆盘由静止开始缓慢加速转动，直至以1 s的周期匀速转动稳定下来，在此过程中，下列说法正确的是()A．圆盘静止和转动时，小球都是做受迫振动B．最终稳定时小球的振动频率为1 HzC．小球的振幅先逐渐增大后又逐渐减小D．圆盘缓慢加速转动时，以T型支架为参考系，小圆柱的运动可视为简谐运动答案BC解析振动系统在周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动，圆盘静止时无周期性驱动力作用，不是受迫振动，A错误；小球稳定振动时的频率为f′＝1T′＝1 Hz，B正确；圆盘转速由零逐渐增大，转动的频率逐渐接近小球振动的固有频率，振幅增大，与固有频率相同时振幅最大，超过固有频率，转速继续增大，振幅减小，故小球的振幅先增大后减小，C正确；圆盘缓慢加速转动时，以T型支架为参考系，小圆柱运动到T型支架的中间位置时是非平衡状态，有加速度，不满足简谐运动的条件，D错误．2．(2020·北京卷·6)一列简谐横波某时刻波形如图甲所示．由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示．下列说法正确的是()A．该横波沿x轴负方向传播B．质点N该时刻向y轴负方向运动C．质点L经半个周期将沿x轴正方向移动到N点D．该时刻质点K与M的速度、加速度都相同答案 B解析由题图乙知，开始计时时刻，即0时刻质点L向上振动，再结合题图甲，可知该横波沿x轴正方向传播，故A错误；由该横波沿x轴正方向传播，从题图甲可看出，质点N该时刻向y轴负方向运动，故B正确；横波传播时，质点不随波迁移，故C错误；该时刻质点K 与M的速度为零，加速度大小相等，但方向相反，故D错误．3．(2022·山东德州市高三期末)如图甲所示，悬挂在天花板上的轻弹簧下端连着物体M，M 和物体N又通过轻绳相连，M、N两物体的质量相等，并且都处于静止状态．t＝0时刻轻绳断裂，不计空气阻力，之后M偏离平衡位置的位移x随时间t变化的关系如图乙所示，以下说法正确的是()A．t1时刻M的回复力最大B．t1时刻弹簧的形变量为0C．t2时刻弹簧的弹性势能最大D．t4时刻M的加速度与重力加速度大小相等，方向相反答案 D解析由x－t图像可知，t1时刻M处于平衡位置，此时回复力为零，故A错误；t1时刻M 处于平衡位置，即物体M能自由静止的位置，此时弹簧处于伸长状态，故B错误；因为t2时刻弹簧处于负向最大位移处，且根据对称性，此时的加速度与正向最大位移处的加速度大小相等，由题意可知，开始时物体加速度满足F－mg＝ma，而M、N两个物体等质量，故F ＝2mg，所以解得a＝g，方向竖直向上，故在负向最大位移处加速度也为g，且方向竖直向下，故此时满足F′＋mg＝mg，得F′＝0，即此时弹簧处于原长，故t2时刻弹簧的弹性势能为零，而t4时刻物体处于正向最大位移处，故此时M的加速度与重力加速度大小相等，方向相反，故C错误，D正确．4.(多选)(2022·江西南昌市一模)如图所示，有两列频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面波相遇并发生干涉，两列波的传播方向如图中箭头所示．图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a为波谷与波谷相遇点，b、c为波峰与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，e是a、d连线的中点，则下列描述正确的是()A．a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱B．图示时刻，e正处于波峰位置C．从图示时刻经过半个周期，e处质点将处于平衡位置D．e处的质点振幅为2A答案ACD解析a为波谷与波谷相遇点，b、c为波谷与波峰相遇点，d为波峰与波峰相遇点，故a、d 处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱，故A正确；依题意由题图可知，图示时刻，e 为两列波的平衡位置相遇点，处于平衡位置，从图示时刻经过半个周期，e仍为两列波的平衡位置相遇点处，仍处于平衡位置，故B错误，C正确；根据几何关系可知，两波的波谷同时传到e点，故e为振动加强点，振幅为2A，故D正确．5.(多选)(2022·山东卷·9)一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如下图所示．当t＝7 s时，简谐波的波动图像可能正确的是()答案 AC解析 由O 点的振动图像可知，周期为T ＝12 s ，振幅A ＝20 cm 设原点处的质点的振动方程为y ＝A sin (2πT t ＋φ)，将(0,10)代入，有10＝20sin φ，解得φ＝π6，在t ＝7 s 时刻y 7＝20sin (2π12×7＋π6) cm ＝－10 3 cm≈－17.3 cm ，因7 s ＝12T ＋112T ，由题可知在t ＝7 s 时刻质点在y 轴负半轴向下振动，根据“同侧法”可判断若波向右传播，则波形为C 所示；若波向左传播，则波形如A 所示，故选A 、C.6．(2022·山师附中模拟)某健身者挥舞健身绳锻炼臂力，图甲为挥舞后绳中一列沿x 轴传播的简谐横波在t ＝1.0 s 时刻的波形．图乙为绳上质点M 的振动图像．下列说法正确的是( )A ．波沿x 轴正方向传播B ．波速大小为0.25 m/sC ．若质点Q 平衡位置x 轴坐标为3.5 m ，质点Q 的振动方程为y ＝－0.2sin (2πt －π4) m D ．从t ＝1.0 s 时计时，再经过136s ，质点P 经过的路程为0.7 m 答案 C解析 质点M 在t ＝1.0 s 后开始向y 轴负方向运动，判断可知简谐波沿x 轴负方向传播，故A 错误；根据题图甲可知简谐横波的波长为λ＝4 m ，同时根据题图乙可知周期T ＝1 s ，则波速大小v ＝λT ＝41 m/s ＝4 m/s ，故B 错误；若质点Q 平衡位置x 轴坐标为x Q ＝3.5 m ，根据简谐横波在t ＝1.0 s 时刻的波形图，可知此时质点Q 的y 轴坐标为其初始振动位置的位移，可得振动方程为y ＝－A sin 2πT (t ＋78T )(m)＝－0.2sin 2π(t ＋78)(m)＝－0.2sin (2πt －π4)(m)，故C 正确；t ＝1.0 s 时，质点P 在最大位移处，再经过136 s 即2T ＋T 6，P 点经过的路程大于8A ＝ 1.6 m ，故D 错误．7.(2021·全国乙卷·34(1))图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3 s 后，其波形曲线如图中虚线所示．已知该波的周期T 大于0.3 s ，若波是沿x 轴正方向传播的，则该波的速度大小为________ m/s ，周期为________ s ，若波是沿x 轴负方向传播的，该波的周期为________ s.答案 0.5 0.4 1.2解析 若波是沿x 轴正方向传播的，则波传播了Δx ＝15 cm ＝0.15 m ，设波速为v ，周期为T ，则该波的速度大小为v ＝Δx Δt ＝0.150.3m/s ＝0.5 m/s 由题图可知波长λ＝20 cm ＝0.2 m ，则周期为T ＝λv ＝0.20.5s ＝0.4 s ； 若波是沿x 轴负方向传播的，则波传播了Δx ′＝5 cm ＝0.05 m ，设波速为v ′，周期为T ′，则该波的速度大小为v ′＝Δx ′Δt ＝0.050.3 m/s ＝16m/s 周期为T ′＝λv ′＝0.216s ＝1.2 s. [争分提能练]8.(2022·山东省高三联考)如图所示，倾角为30°的斜面固定在水平地面上，其下端有一垂直于斜面的固定挡板．轻质弹簧的一端与挡板相连，另一端连接一质量为0.4 kg 的光滑小球(可视为质点)．现将小球由平衡位置O 沿斜面向上拉动15 cm 至P 点，使其在P 、P ′之间做简谐运动，M 、N 为斜面上关于O 点对称的两点．规定沿斜面向上为正方向，已知弹簧的劲度系数为20 N/m ，且弹簧始终处于弹性限度内，取g ＝10 m/s 2.则( )A ．小球在P 点的回复力为－5 NB ．小球在P ′点时弹簧的形变量为25 cmC ．小球从N 点向上运动，经四分之三个周期，其运动的路程小于45 cmD ．在M 、N 两点，小球的速度大小相等，弹簧的弹性势能也相等答案 B解析 O 点为平衡位置，沿斜面向上拉动15 cm 后，小球受到的合力为F 合＝kx OP ＝3 N ，则小球在P 点的回复力为－3 N ，故A 错误；由简谐运动的对称性可知，小球在P ′点的回复力为3 N ，有k Δx －mg sin 30°＝3 N ，解得Δx ＝25 cm ，故B 正确；小球经平衡位置O 时，速度最大，从N 点向上运动，前四分之一周期内运动的路程要大于15 cm ，后二分之一周期内运动的路程为30 cm ，总路程大于45 cm ，故C 错误；根据简谐运动的对称性可知，小球在M 、N 两点的速度大小相等，由系统机械能守恒可知，小球在N 点时弹簧的弹性势能大于小球在M 点时弹簧的弹性势能，故D 错误．9.(2022·江苏南通市海门区高三期末)如图所示，一列简谐横波向左传播，振幅为A ，周期为T ，波长为λ，已知t ＝0时刻介质中a 质点的位移为A 2，则在14T 时刻( )A ．质点a 位于平衡位置上方且位移大于A 2B ．质点a 位于平衡位置上方且位移小于A 2C ．质点a 在0时刻位置的左侧14λ处 D ．质点a 在0时刻位置的右侧14λ处 答案 A解析 由于波向左传播，质点a 正处于位移为A 2的位置向上振动，由于越远离平衡位置速度越小，因此再次回到位移为A 2时的时间将大于14T ，则在14T 时质点a 还没有回到位移为A 2的位置，所以在14T 时刻质点a 位于平衡位置上方且位移大于A 2， A 项正确，B 项错误；质点不随波迁移， C 、D 项错误．10.(2022·辽宁丹东市期末)如图所示，在竖直平面内有一段光滑圆弧轨道MN ，它所对的圆心角小于10°，P 点是圆弧MN 的中点，也是圆弧的最低点．在NP 间的一点Q 和P 之间搭一光滑斜面，将两个小滑块(可视为质点)分别同时从Q 点和M 点由静止开始释放，则两小滑块相遇点一定在( )A ．斜面QP 上的一点B ．PM 弧上的一点C ．P 点D ．条件不足，无法判断答案 A解析 设圆弧的半径为R ，PQ 与水平面的夹角是θ，PQ 距离为2R sin θ，对沿斜面下滑的滑块，加速度大小为g sin θ，根据位移时间公式可得t 1＝2R g；沿圆弧下滑的滑块的运动类似为单摆的运动，做简谐运动，周期T ＝2πR g ，可得t 2＝14T ＝π2R g ，可得t 2＜t 1，故A 正确，B 、C 、D 错误．11．(2021·全国甲卷·34(2))均匀介质中质点A 、B 的平衡位置位于x 轴上，坐标分别为0和x B ＝16 cm.某简谐横波沿x 轴正方向传播，波速为v ＝20 cm/s ，波长大于20 cm ，振幅为y ＝1 cm ，且传播时无衰减．t ＝0时刻A 、B 偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔Δt ＝0.6 s 两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同．已知在t 1时刻(t 1>0)，质点A 位于波峰．求：(1)从t 1时刻开始，质点B 最少要经过多长时间位于波峰；(2)t 1时刻质点B 偏离平衡位置的位移．答案 (1)0.8 s (2)－0.5 cm解析 (1)因为波长大于20 cm ，所以波的周期T ＝λv >1.0 s 由题可知，0.6 s ＝n ·T 2，解得T ＝1.2ns ， 因为T >1.0 s ，所以n ＝1，即T ＝1.2 s波长λ＝vT ＝24 cm在t 1时刻(t 1>0)，质点A 位于波峰．因为A 、B 距离小于一个波长，质点B 位于波峰最快是质点A 处的波峰传过去，所以从t 1时刻开始，质点B 运动到波峰所需要的最少时间t ＝x AB v＝ 0.8 s(2)在t 1时刻(t 1>0)，A 位于波峰，B 与A 相距16 cm ，故质点B 偏离平衡位置的位移为y ′＝y cos ⎝⎛⎭⎫1624×2π cm ＝－0.5 cm.[尖子生选练]12．(多选)(2022·福建泉州市质量监测)一列简谐横波沿x 轴传播，a 、b 为x 轴上在平衡位置相距6 m 的两质点，振动图像分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是( )A ．在t ＝0至t ＝0.5 s 时间内，质点a 的路程比质点b 的小。
高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波基础测试题含答案解析(1)
高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波基础测试题含答案解析(1)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．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 mC．l a＝2.4 m，l b＝4.0 m D．l a＝4.0 m，l b＝2.4 m3．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．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5．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 2:1D．t1 和t4时刻具有相同的加速度和速度6．两个弹簧振子，甲的固有频率是100Hz，乙的固有频率是400Hz，若它们均在频率是300Hz 的驱动力作用下做受迫振动，则 （ ）A ．甲的振幅较大，振动频率是100HzB ．乙的振幅较大，振动频率是300HzC ．甲的振幅较大，振动频率是300HzD ．乙的振幅较大，振动频率是400Hz7．如图所示，质量为m 的物块放置在质量为M 的木板上，木板与弹簧相连，它们一起在光滑水平面上做简谐振动，周期为T ，振动过程中m 、M 之间无相对运动，设弹簧的劲度系数为k 、物块和木板之间滑动摩擦因数为μ，A ．若t 时刻和()t t +∆时刻物块受到的摩擦力大小相等，方向相反，则t ∆一定等于2T 的整数倍B ．若2T t ∆=，则在t 时刻和()t t +∆时刻弹簧的长度一定相同 C ．研究木板的运动，弹簧弹力充当了木板做简谐运动的回复力 D ．当整体离开平衡位置的位移为x 时，物块与木板间的摩擦力大小等于m kx m M+ 8．一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，已知图中的质点b 比质点a 晚0. 5s 起振，质点b 和质点c 平衡位置之间的距离为5m ，则该波的波速为A ．1m/sB ．3m/sC ．5m/sD ．8m/s9．如图所示为一列沿x 轴负方向传播的简谐横波在t 1＝0时的波形图。
高考物理《机械振动和机械波》真题练习含答案
高考物理《机械振动和机械波》真题练习含答案1．[2023·新课标卷]船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声．声波在空气中和在水中传播时的()A．波速和波长均不同B．频率和波速均不同C．波长和周期均不同D．周期和频率均不同答案：A解析：声波的周期和频率由振源决定，故声波在空气中和在水中传播的周期和频率均相同，但声波在空气和水中传播的波速不同，根据波速与波长关系v＝λf可知，波长也不同，故A正确，B、C、D错误．故选A.2．[2024·浙江1月]如图1所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上，间距为l，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2l，小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观测小球影子的运动．以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图2所示，则()A．t1时刻小球向上运动B．t2时刻光源的加速度向上C．t2时刻小球与影子相位差为πD．t3时刻影子的位移为5A答案：D解析：以竖直向上为正方向，根据图2可知，t1时刻，小球位于平衡位置，随后位移为负值，且位移增大，可知，t1时刻小球向下运动，A错误；t2时刻，光源的位移为正值，光源振动图像为正弦式，表明其做简谐运动，根据F回＝－kx＝ma可知，其加速度方向与位移方向相反，位移方向向上，则加速度方向向下，B错误；根据图2可知，小球与光源的振动步调总是相反，由于影子是光源发出的光被小球遮挡后，在屏上留下的阴影，可知，影子与小球的振动步调总是相同，即t2时刻小球与影子相位差为0，C错误；根据图2可知，t3时刻，光源位于最低点，小球位于最高点，根据光沿直线传播，光源能够在屏上留下影子的位置也处于最高点，影子位于正向最大位移处，根据几何关系有ll＋2l ＝A＋AA＋x影子，解得x影子＝5A，即t3时刻影子的位移为5A，D正确．3．[2024·吉林卷]某同学自制双缝干涉实验装置：在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示．用绿色激光照双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹．下列做法可以使相邻两条亮条纹中央间距变小的是()A．换用更粗的头发丝B．换用红色激光照射双缝C．增大纸板与墙面的距离D．减小光源与纸板的距离答案：A解析：由于干涉条纹间距Δx＝ldλ可知，换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮条纹中央间距Δx变小，故A正确；换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮条纹中央间距Δx变大，故B错误；增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮条纹中央间距Δx 变大，故C错误；减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮条纹中央间距Δx，故D错误．故选A.4．[2024·浙江1月](多选)在如图所示的直角坐标系中，xOz平面为介质Ⅰ和Ⅱ的分界面(z轴垂直纸面向外).在介质Ⅰ中的P(0，4λ)处有一点波源，产生波长为λ、速度为v的波．波传到介质Ⅱ中，其速度为2v.图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x轴和y轴分别交于R 和S点，此时波源也恰好位于波峰．M为O、R连线的中点，入射波与反射波在O点相干加强，则()A ．介质Ⅱ中波的频率为2v λB. S 点的坐标为(0，－2 λ)C ．入射波与反射波在M 点相干减弱D. 折射角α的正弦值sin α＝352 答案：BD解析：波从一种介质到另一种介质，频率不变，故介质Ⅱ中波的频率为f ＝v λ，A 错误；在介质Ⅱ中波长为λ′＝2v f＝2 λ，由于图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x 轴和y 轴分别交于R 和S 点，故S 点的坐标为(0，－2 λ)，B 正确；由于S 为波峰，且波传到介质Ⅱ中，其速度为2 v .图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x 轴和y 轴分别交于R 和S 点，则R 也为波峰，故P 到R 比P 到O 多一个波峰，则PR ＝5λ，则OR ＝3λ，由于||MO －PM≠2n ·λ2 或(2n ＋1)λ2 (n ＝0，1，2，…)，故M 点不是减弱点，C 错误；根据n ＝λ′λ＝2 ，则n ＝sin αOR PR，解得sin α＝352 ，D 正确． 5．[2021·天津卷]一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，传播速度v ＝10 m/s ，t ＝0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y 轴正方向运动，下列图形中哪个是t ＝0.6 s 时的波形( )答案：B解析：由图中可以看出该波的波长为λ＝4 m ，根据v ＝λT可知该列波的周期为T ＝0.4 s ，又因为t＝0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，当t＝0.6 s时经历了1.5 T，所以此时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴负方向运动，结合图像可知B正确．6．[2023·湖南卷]如图(a)，在均匀介质中有A、B、C和D四点，其中A、B、C三点位于同一直线上，AC＝BC＝4 m，DC＝3 m，DC垂直AB.t＝0时，位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图(b)所示，振动方向与平面ABD垂直，已知波长为4 m．下列说法正确的是()A．这三列波的波速均为2 m/sB．t＝2 s时，D处的质点开始振动C．t＝4.5 s时，D处的质点向y轴负方向运动D．t＝6 s时，D处的质点与平衡位置的距离是6 cm答案：C解析：由图(b)的振动图像可知，振动的周期为4 s，故三列波的波速为v＝λT＝4 m4 s＝1m/s，A错误；由图(a)可知，D处距离波源C最近的距离为3 m，故开始振动后波源C处的横波传播到D处所需的时间为t C＝DC v＝3 m1 m/s＝3 s故t＝2 s时，D处的质点还未开始振动，B错误；由几何关系可知AD＝BD＝5 m，波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为t AB＝ADv＝5 m1 m/s＝5 s故t＝4.5 s时，仅波源C处的横波传播到D处，此时D处的质点振动时间为t1＝t－t C ＝1.5 s由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动，C正确；t＝6 s时，波源C处的横波传播到D处后振动时间为t2＝t－t C＝3 s由振动图像可知此时D处为波源C处传播横波的波谷；t＝6 s时，波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为t3＝t－t AB＝1 s由振动图像可知此时D处为波源A、B处传播横波的波峰．根据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为y＝2A－A＝2 cm故t＝6 s时，D处的质点与平衡位置的距离是2 cm，D错误．故选C.。
高考物理新力学知识点之机械振动与机械波专项训练解析附答案(5)
高考物理新力学知识点之机械振动与机械波专项训练解析附答案(5)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．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．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5．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6．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7．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8．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2.4sB ．波的速度为10 m/s 3C ．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．如图所示两个频率、相位、振幅均相同的波的干涉图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的结果正确的描述是（）A．在A点出现波峰后，经过半个周期该点还是波峰B．B点在干涉过程中振幅始终为零C．两波在B点路程差是波长的整数倍D．当C点为波谷时，经过一个周期此点出现波峰10．一列简谐横波沿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。
2021届高考一轮(人教版)物理：机械振动与机械波含答案
2021届高考一轮（人教版）物理：机械振动与机械波含答案*机械振动与机械波*一、选择题1、关于机械波的形成，下列说法中正确的是( )A．物体做机械振动，一定产生机械波B．机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，做受迫振动C．参与振动的质点振动频率各不相同D．机械波传播过程中，介质中质点随波迁移，振动能量也随波传递2、（多选）如图甲所示的弹簧振子(以O点为平衡位置在B、C间振动)，取水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移的正方向，得到如图乙所示的振动曲线，由曲线所给的信息可知，下列说法正确的是( )A．t＝0时，振子处在B位置B．振子运动的周期为4 sC．t＝4 s时振子对平衡位置的位移为10 cmD．t＝2.5 s时振子对平衡位置的位移为5 cmE．如果振子的质量为0.5 kg，弹簧的劲度系数为20N/cm，则振子的最大加速度大小为400 m/s23、(多选)质点沿y轴做简谐运动的振动图象如图所示，下列说法正确的是( )A．该质点的振动周期为0.4 sB．t＝0.04 s时，该质点沿y轴负方向运动C．在一个周期内，该质点的位移为0.4 mD．t＝0.2 s时，该质点受到的回复力等于0E．在0.3～0.5 s内，该质点的速度先增大后减小4、(多选)关于水平放置的弹簧振子所做的简谐运动，下列说法正确的是( ) A．位移的方向是由振子所在处指向平衡位置B．加速度的方向总是由振子所在处指向平衡位置C．经过半个周期振子经过的路程一定是振幅的2倍D．若两时刻相差半个周期，弹簧在这两个时刻的形变量一定相等E．经过半个周期，弹簧振子完成一次全振动5、(多选)一列沿着x轴正方向传播的横波，在t＝0时刻的波形如图甲所示，图甲中某质点的振动图象如图乙所示。
下列说法正确的是( )甲乙A．图乙表示质点L的振动图象B．该波的波速为0.5 m/sC．t＝8 s时质点M的位移为零D．在4 s内质点K所经过的路程为3.2 mE．质点L经过1 s沿x轴正方向移动0.5 m6、(多选)一列简谐横波从左向右以v＝2m/s的速度传播，某时刻的波形图如图所示，下列说法正确的是( )A．A点再经过一个周期将传播到D点B．B点正在向上运动C．B点再经过18T回到平衡位置D．该波的周期T＝0.05 sE．C点再经过34T将到达波峰的位置7、（双选）一弹簧振子沿x轴振动，振幅为4cm，振子的平衡位置位于x轴上的O点。
高考物理新力学知识点之机械振动与机械波基础测试题含答案解析
高考物理新力学知识点之机械振动与机械波基础测试题含答案解析一、选择题1．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．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．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．4．沿x轴正向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40m/s，则t=s时A．质点M对平衡位置的位移一定为负值B．质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同C．质点M的加速度方向与速度方向一定相同D．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相同5．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．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/sB．2m/sC．3m/sD．6m/s8．一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，已知图中的质点b比质点a晚0. 5s起振，质点b和质点c平衡位置之间的距离为5m，则该波的波速为A ．1m/sB ．3m/sC ．5m/sD ．8m/s9．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2.4sB ．波的速度为10 m/s 3C ．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．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．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4cmD．0.2s时的回复力与0.6s时的回复力方向相反13．一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图甲所示，P是介质中的一个质点，图乙是质点P 的振动图像。
高中物理机械振动机械波习题含答案解析
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载高中物理机械振动机械波习题含答案解析地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容机械振动、机械波第一部分五年高考题荟萃2009年高考新题一、选择题1.（09·全国Ⅰ·20）一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示，图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5m和x=4.5m。
P点的振动图像如图2所示。
在下列四幅图中，Q点的振动图像可能是（ BC ）解析：本题考查波的传播.该波的波长为4m.,PQ两点间的距离为3m..当波沿x轴正方向传播时当P在平衡位置向上振动时而Q点此时应处于波峰,B正确.当沿x轴负方向传播时,P点处于向上振动时Q点应处于波谷,C对。
2.（09·全国卷Ⅱ·14）下列关于简谐振动和简谐波的说法，正确的是（ AD ）A．媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等B．媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C．波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍解析：本题考查机械波和机械振动.介质中的质点的振动周期和相应的波传播周期一致A正确.而各质点做简谐运动速度随时间作周期性的变化,但波在介质中是匀速向前传播的,所以不相等,B错.对于横波而言传播方向和振动方向是垂直的,C错.根据波的特点D正确。
3.（09·北京·15）类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。
在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。
某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是（ D ）A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波解析：波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的，对电磁波当然成立，故A选项正确；干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故B项正确；机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要介质而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，故C项正确；机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其证据就是电磁波能够发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的， D项错误。
2021高考物理专题《机械振动 机械波》(含答案)
专练机械振动机械波1.一位游客在千岛湖边欲乘游船，当日风浪很大，游船上下浮动．可把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20 cm，周期为3.0 s．当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐．地面与甲板的高度差不超过10 cm时，游客能舒服地登船．在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是()A．0.5 s B．0.75 s C．1.0 s D．1.5 s2．一弹簧振子的位移y随时间t变化的关系式为y＝0.1sin2.5πt，位移y的单位为m，时间t的单位为s.则()A．弹簧振子的振幅为0.2 mB．弹簧振子的周期为1.25 sC．在t＝0.2 s时，振子的运动速度为零D．在任意0.2 s时间内，振子的位移均为0.1 m3.如图所示，是简谐运动的回复力随时间变化规律的图象，根据图象判断以下说法正确的是()A．0至t1时间内，质点向着远离平衡位置方向运动，速率越来越大B．t1至t2时间内，质点的加速度方向与运动方向相反C．t2至t3时间内，质点向着靠近平衡位置方向运动，速率越来越小D．t3至t4时间内，质点的加速度方向与运动方向相同4．(多选)下表中给出的是做简谐运动的物体的位移x或速度v 与时间的对应关系，T是振动周期．则下列选项中正确的是()时刻状态物理量0 14T12T34TT甲零正向最大零负向最大零乙零负向最大零正向最大零丙正向最大零负向最大零正向最大丁负向最大零正向最大零负向最大A.若甲表示位移x，则丙表示相应的速度vB．若丁表示位移x，则甲表示相应的速度vC．若丙表示位移x，则甲表示相应的速度vD．若乙表示位移x，则丙表示相应的速度v5．(多选)水平弹簧振子，每隔时间t，振子的位移总是大小和方向都相同，每隔t2的时间，振子的速度总是大小相等、方向相反，则有()A．弹簧振子的周期可能小于t2B．每隔t2的时间，振子的加速度总是相同的C．每隔t2的时间，振子的动能总是相同的D．每隔t2的时间，弹簧的长度总是相同的6．关于简谐运动与机械波的下列说法中，正确的是()A．同一单摆，在月球表面做简谐运动的周期大于在地球表面做简谐运动的周期B．受迫振动物体的振幅与它的振动频率无关C．在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度不同D．在波的传播过程中，质点的振动方向总是与波的传播方向垂直7.如图，沿同一弹性绳相向传播的甲、乙两列简谐横波，波长相等，振幅分别为10 cm、20 cm，在某时刻恰好传到坐标原点．则两列波相遇叠加后()A．不可能产生稳定的干涉图样B．在x＝2 m的质点振动始终减弱C．在x＝0.5 m的质点振幅为零D．坐标原点的振幅为30 cm8.(多选)图甲为一列简谐横波在t＝2 s时的波形图，图乙为媒质中平衡位置在x＝1.5 m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x＝2 m 的质点．下列说法中正确的是()A．波速为0.5 m/sB．波的传播方向向右C．0～2 s时间内，P运动的路程为8 cmD．0～2 s时间内，P向y轴正方向运动E．当t＝7 s时，P恰好回到平衡位置9.如图所示为一列简谐横波在t＝0时刻的波的图象(图中仅画出0～12 m范围内的波形)，经过Δt＝1.2 s时间，恰好第三次出现图示的波形．根据以上信息，不能得出的结论是()A．波的传播速度的大小B．Δt＝1.2 s时间内质点P经过的路程C．t＝0.6 s时刻质点P的速度方向D．t＝0.6 s时刻的波形10．在“用双缝干涉测光的波长”实验中(实验装置如图甲所示)：甲乙(1)下列说法正确的是()A．调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时，应放上单缝和双缝B．测量某条干涉亮纹位置时，应使目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C．为了减少测量误差，可用目镜测出n条亮纹间的距离a，求出相邻两条亮纹间距Δx＝a n－1(2)测量某亮纹位置时，手轮上的示数如图乙所示，其示数为________ mm.11.设B、C为两列机械波的波源，它们在同种介质中传播，其振动表达式分别为y B＝0.1cos(2πt)cm和y C＝0.1cos(2πt＋π)cm，发出的波的传播方向如图中的虚线所示．它们传到P点时相遇，2 s末P点开始起振.PB＝40 cm，PC＝50 cm.试求：(1)这两列波的波长；(2)P点形成合振动的振幅．12.如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图中的实线所示，此时这列波恰好传播到P点，且再经过1.2 s，坐标为x＝8 m的Q点开始起振，求：(1)该列波的周期T；(2)从t＝0时刻到Q点第一次达到波峰时，振源O点相对平衡位置的位移y及其所经过的路程s.练高考——找规律1．(多选)(课标Ⅰ)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m /s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s ．下列说法正确的是( )A ．水面波是一种机械波B ．该水面波的频率为6 HzC ．该水面波的波长为3 mD ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移2．(多选)(课标Ⅲ)由波源S 形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播．波源振动的频率为20 Hz ，波速为16 m /s .已知介质中P 、Q 两质点位于波源S 的两侧，且P 、Q 和S 的平衡位置在一条直线上，P 、Q 的平衡位置到S 的平衡位置之间的距离分别为15.8 m 、14.6 m ．P 、Q 开始振动后，下列判断正确的是( )A ．P 、Q 两质点运动的方向始终相同B ．P 、Q 两质点运动的方向始终相反C ．当S 恰好通过平衡位置时，P 、Q 两点也正好通过平衡位置D ．当S 恰好通过平衡位置向上运动时，P 在波峰E ．当S 恰好通过平衡位置向下运动时，Q 在波峰3.(多选)(天津理综)在均匀介质中坐标原点O 处有一波源做简谐运动，其表达式为y ＝5sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2t ，它在介质中形成的简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x ＝12 m 处，波形图象如图所示，则( )A ．此后再经6 s 该波传播到x ＝24 m 处B ．M 点在此后第3 s 末的振动方向沿y 轴正方向C ．波源开始振动时的运动方向沿y 轴负方向D ．此后M 点第一次到达y ＝－3 m 处所需时间是2 s4．(北京理综)如图所示，弹簧振子在M 、N 之间做简谐运动．以平衡位置O 为原点，建立Ox 轴．向右为x 轴正方向．若振子位于N 点时开始计时，则其振动图象为( )5．(·课标Ⅱ)一列简谐横波在介质中沿x 轴正向传播，波长不小于10 cm .O 和A 是介质中平衡位置分别位于x ＝0和x ＝5 cm 处的两个质点．t ＝0时开始观测，此时质点O 的位移为y ＝4 cm ，质点A 处于波峰位置；t ＝13 s 时，质点O 第一次回到平衡位置，t ＝1 s 时，质点A 第一次回到平衡位置．求：(1)简谐波的周期、波速和波长；(2)质点O 的位移随时间变化的关系式．6．(·课标Ⅰ)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x 轴正向和负向传播，波速均为v ＝25 cm /s .两列波在t ＝0时的波形曲线如图所示．求(1)t ＝0时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm 的所有质点的x坐标；(2)从t ＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的质点的时间．练模拟——明趋势7．(多选)(广东深圳一调)一个质点经过平衡位置O ，在A 、B 间做简谐运动，如图(a )所示，它的振动图象如图(b )所示，设向右为正方向，下列说法正确的是( )A ．OB ＝5 cmB ．第0.2 s 末质点的速度方向是A →OC ．第0.4 s 末质点的加速度方向是A →OD ．第0.7 s 末时质点位置在O 点与A 点之间E ．在4 s 内完成5次全振动8．(多选)(湖北孝感调研)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，周期为T.在t ＝0时的波形如图所示，波上有P 、Q 两点，其纵坐标分别为y P ＝2 cm ，y Q ＝－2 cm ，下列说法中正确的是( )A ．P 点的振动形式传到Q 点需要T 2B ．P 、Q 在振动过程中，位移的大小总相等C ．在5T 4内，P 点通过的路程为20 cmD ．经过3T 8，Q 点回到平衡位置E ．在相等时间内，P 、Q 两质点通过的路程相等9．(·湖北襄阳二联)如图所示，a 、b 、c 、d …为传播简谐横波的介质中一系列等间隔的质点，相邻两质点间的距离均为0.1 m ．若某时刻向右传播的波到达a 质点，a 开始时先向上运动，经过0.2 s d 质点第一次达到最大位移，此时a 正好在平衡位置(已知质点振幅为2 cm ，a 、d 沿传播方向上的距离小于一个波长)．则该简谐横波在介质中的波速可能值为________ m /s ，此时质点j 的位移为________cm .10．(河北邯郸一模)图甲为一列简谐横波在t ＝0.20 s 时刻的波形图，P 是平衡位置在x ＝1.0 m 处的质点，Q 是平衡位置在x ＝4.0 m 处的质点；图乙为质点Q 的振动图象．这列波的传播速度是________ m /s ，质点P 简谐运动的表达式为________．11．(辽宁名校模拟)如图所示，S是水面波的波源，x、y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1＝SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题：(1)若闭上S1，只打开S2会看到什么现象？(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？(3)若图中实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？12．(山西右玉一模)如图所示，图中的实线是一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线对应的是t＝0.5 s时的波形图．求：(1)如果波沿x轴负方向传播，且周期T>0.5 s，则波的速度多大？(2)如果波沿x轴正方向传播，且周期T满足0.3 s<T<0.5 s，则波的速度又是多大？课练 机械振动 机械波1．C由题意知，游船在做简谐运动，振动图象如图所示，根据振动方程y ＝A sin(ωt ＋φ)，结合振动图象知地面与甲板的高度差不超过10 cm 的时间有三分之一周期，故C 正确，A 、B 、D 错误．2．C 由y －t 关系式可知，弹簧振子的振幅为0.1 m ，选项A 错误；弹簧振子的周期为T ＝2πω＝2π2.5π s ＝0.8 s ，选项B 错误；在t ＝0.2s 时，y ＝0.1 m ，即振子到达最高点，此时振子的运动速度为零，选项C 正确；只有当振子从平衡位置或者从最高点(或最低点)开始计时时，经过T /4＝0.2 s ，振子的位移才为0.1 m ，选项D 错误．3．D 由图知，0至t 1时间内，回复力变大，位移增大，故质点远离平衡位置，速率减小，所以选项A 错误；t 1至t 2时间内，回复力减小，故位移减小，质点向平衡位置加速运动，加速度方向与运动方向相同，所以选项B 错误；t 2至t 3时间内，回复力增大，所以位移增大，质点远离平衡位置，速率减小，所以选项C 错误；t 3至t 4时间内，回复力减小，所以位移减小，质点向平衡位置做加速运动，加速度方向与运动方向相同，所以选项D 正确．4．AB 先讨论选项A ：当t ＝0时，位移为零，这时速度为正向最大，当t ＝14T 时，甲的位移为正向最大，这时速度为零．由此可知，若甲表示位移，丙表示相应速度，满足简谐运动规律，故A 正确．同样可推出B 正确，C 、D 错误．5．AC 由题意可知，t ＝nT ，n 可以是1,3，…，当n ＝1时，T＝t ；当n ＝3时，T ＝t 3<t 2，选项A 正确．讨论B 、C 、D 时，以t ＝T为例．每隔T 2时间，振子的位置关于平衡位置对称，振子的加速度大小总是相等，方向总是相反，振子的动能总是相同，弹簧的长度不相同，选项C 正确，选项B 、D 错误．6．A根据单摆的周期公式T ＝2π l g ，月球表面的重力加速度小于地球表面的重力加速度，所以A 正确；做受迫振动的物体的振动频率等于驱动力的频率时振幅最大，振幅与振动频率间的关系如图所示，所以B 错误；机械波的传播速度由介质决定，故在同一种介质中，不同频率的机械波的传播速度相同，所以C 错误；在纵波的传播过程中，质点的振动方向总是与波的传播方向在一条直线上，所以D 错误．7．D 由图可知，两波的波长相等，又波速相等，则频率相等，能发生干涉，能产生稳定的干涉图样，故A 错误；两列波相遇后，在叠加区域x ＝2 m 的质点，振动方向相同，则振动始终加强，故B 错误；两列波在x ＝0.5 m 的质点振动方向相反，则振幅为两列波的振幅之差，即为10 cm ，故C 错误；根据矢量叠加原则，两列波在原点振动方向相同，则原点的振幅为两列波的振幅之和，即为30 cm ，故D 正确．8．ACE 由振动图象知，周期T ＝4 s ，由波的图象知，波长λ＝2 m ，波速v ＝λT ＝0.5 m/s ，A 正确；又由振动图象知，x ＝1.5 m处的质点在t ＝2 s 时在平衡位置且向下振动，则波应该向左传播，B 错误；则0～2 s 内P 运动的路程为8 cm ，C 正确；由于t ＝2 s 时的波形如题图甲，则0～2 s 内P 向y 轴负方向运动，D 错误；Δt ＝7 s ＝134T ，P 质点恰好回到平衡位置，E 正确．9．C 由波的图象读出波长λ＝8 m ．因为经过整数倍周期，图象重复，所以根据经过1.2 s 该波形恰好第三次出现，得到2T ＝1.2 s ，则周期T ＝0.6 s ，由公式λ＝v T 确定出波速v ＝403 m/s ，A 不符合题意；质点经过一个周期，通过的路程是四个振幅，则经过1.2 s ，即两个周期，质点P 通过的路程是s ＝8A ＝80 cm ，B 不符合题意；由于波的传播方向不确定，P 点的速度方向不确定，C 符合题意；t ＝0.6 s 时的波形图与图示时刻相差一个周期，波形确定，D 不符合题意．10．解题思路：(1)摆放各光具时应保证光线沿直线通过各光具的中心(轴线)，所以摆放时并不放单缝和双缝，A 项错误；测量亮纹位置时，为了准确，应该将目镜分划板的中心刻线与亮纹中心对齐，s ，频率f ＝1T ＝0.6 Hz ，波长λ＝v T ＝1.8×53 m ＝3 m ，故B 错、C 正确．2．BDE 由波速公式：v ＝λf 得λ＝v f ＝0.8 m ，L SP ＝15.80.8λ＝1934λ，L SQ ＝14.60.8λ＝1814λ，由波动的周期性，采用“去整留零”的方法，可在波形图上标出S 、P 、Q 三点的位置，如图所示，由图可知，P 、Q 两点的运动方向始终相反，A 项错误、B 项正确；S 在平衡位置时，P 、Q 一个在波峰，一个在波谷，C 项错误；当S 恰通过平衡位置向上运动时，P 在波峰，Q 在波谷，反之则相反，故D 、E 项正确．3．AB 由波源振动表达式可知ω＝π2，而ω＝2πT ，所以T ＝4 s ，由波形图知λ＝8 m ，波速v ＝λT ＝2 m/s ，Δx ＝v ·Δt ＝12 m ，故A 项正确；经过Δt ′＝3 s ，波向前传播的距离为Δx ′，Δx ′＝v ·Δt ′＝6 m ，画出这一时刻的波形图如图中虚线所示，由图可知，M 点振动方向沿y 轴正方向，B 项正确； 在波的传播过程中，各质点的起振方向都与波源的起振方向相同，可得波源起振方向沿y 轴正方向，C 项错误；此时M 点在y ＝3 m处且沿y 轴负方向振动，第一次到达y ＝－3 m 处所用时间小于T 2，故D 项错误．4．A 振子在N 点时开始计时，其位移为正向最大，并按正弦规律变化，故选项A 正确．5．解题思路：(1)设振动周期为T .由于质点A 在0到1 s 内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是14个周期，由此可知T ＝4 s ①由于质点O 与A 的距离5 cm 小于半个波长，且波沿x 轴正向传动到波谷的时间大于T 8，再从波谷运动到平衡位置的时间为T 4，所以经过38T ，Q 点没有回到平衡位置，故D 错误．由于P 、Q 两点的振动步调总是相反，所以在相等时间内，P 、Q 两质点通过的路程相等，故E 正确．9．解题思路：由题意可知介质中质点起振方向向上，所以d 质点第一次达到最大位移时处于波峰位置，又a 、d 沿传播方向上的距离小于一个波长，则可知a 、d 间的波形如图所示有两种情况：图甲：x ad ＝14λ甲t ＝12T 甲v 甲＝λ甲T 甲 解得v 甲＝3 m/s图乙：x ad ＝34λ乙t ＝T 乙v 乙＝λ乙T 乙解得v 乙＝2 m/s结合甲、乙两图可知此时质点j 还没有起振，所以位移为零． 答案：3或2 010．解题思路：由图可知波长λ＝8 m ，周期T ＝0.2 s ，则波的传播速度v ＝λT ＝40 m/s ，ω＝2πT ＝10π rad/s ，由图甲、乙可知波沿x 轴。
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专题93机械振动和机械波1.[2019·北京卷]一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则()A．此刻a的加速度最小B．此刻b的速度最小C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置2．[2020·山西模拟](多选)下列说法正确的是()A．日光灯是紫外线的荧光效应的应用B．单摆在做受迫振动时，它的周期等于单摆的固有周期C．机械波从一种介质进入另一种介质后，它的频率保持不变D．麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在E．弹簧振子做简谐运动时，振动系统的势能与动能之和保持不变3．[2020·包头市质检](多选)关于振动与波，下列说法正确的是()A．军队士兵便步过桥，是为了避免桥发生共振B．一个单摆在赤道上的振动周期为T，移到北极时振动周期也为TC．一列水波遇到障碍物发生衍射，衍射后的水波频率不变D．简谐横波在传播过程中每经过一个周期，振动质点将沿传播方向移动一个波长E．当接收者远离波源时，其接收到的波的频率比波源发出的频率低4．[2020·广州市调研](多选)甲、乙两弹簧振子，振动图象如图所示，则可知()A．甲速度为零时，乙速度最大B．甲加速度最小时，乙速度最小C．任一时刻两个振子受到的回复力都不相同D．两个振子的振动频率之比f甲:f乙＝1:2E．两个振子的振幅之比为A甲:A乙＝2:15．[2020·河西五市联考](多选)如图甲所示，在水平面内，有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上，已知ab＝6 m，ac ＝8 m．在t1＝0时刻a、b同时开始振动，振动图象均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t2＝4 s时c点开始振动，则()A．该机械波的传播速度大小为2 m/sB．c点的振动频率先是与a点相同，两列波相遇后c点的振动频率增大C．该列波的波长是2 mD．两列波相遇后，c点振动加强E．两列波相遇后，c点振动减弱6.[2020·昆明摸底](多选)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0时刻波传播到平衡位置位于x＝5 m处的质点B，平衡位置位于x＝1 m处的质点A在t＝0.9 s时第三次出现波峰，关于该简谐波，下列说法正确的是()A．波长为5 mB．波速为10 m/sC．频率为2.5 HzD．从t＝0到t＝0.9 s的过程中，A质点的路程为0.4 mE．t＝0.6 s时，平衡位置位于x＝6 m的质点C第二次位于波峰7．[2020·湖北重点中学摸底](多选)图甲为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1 m处的质点，Q是平衡位置为x ＝4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则下列说法正确的是()A．该波的周期是0.10 sB．该波的传播速度为40 m/sC．该波沿x轴的负方向传播D．t＝0.10 s时，质点Q的速度方向向下E．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm8．[2019·全国卷Ⅲ](多选)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上．振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源．两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样．关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是()A．不同质点的振幅都相同B．不同质点振动的频率都相同C．不同质点振动的相位都相同D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化9．[2020·武汉市调研](多选)波速均为1.0 m/s的两列简谐横波，分别从波源x＝0、x＝12 m处沿x轴相向传播，t＝0时的波形图如图所示．下列说法正确的是()A．两列波的频率均为0.25 HzB．t＝0.2 s时，两列波相遇C．两列波相遇过程中，x＝5 m处和x＝7 m处的质点振动加强D．t＝3 s时，x＝6 m处的质点位移达到最大值E．当波源从x＝0处沿x轴正向运动时，在x＝12 m处的观察者观察到该简谐横波的频率变大10．[2020·成都市模拟](多选)如图甲，介质中两个质点A和B的平衡位置距波源O的距离分别为1 m和5 m．图乙是波源从起振开始做简谐运动的振动图象．波源振动形成的机械横波沿图甲中x轴传播．已知t ＝5 s 时刻，A 质点第一次运动到y 轴负方向最大位移处．下列判断正确的是( )A ．A 质点的起振方向向上B ．该列机械波的波速为0.2 m/sC ．该列机械波的波长为2 mD ．t ＝11.5 s 时刻，B 质点的速度方向沿y 轴正方向E ．若将波源移至x ＝3 m 处，则A 、B 两质点同时开始振动，且振动情况完全相同 11.[2020·昆明市模拟](多选)一列简谐横波沿x 轴传播，某时刻形成的波形图如图所示，a 、b 、c 、d 为四个质点，已知此时质点a 正在向上运动，质点a 、b 位移相同．下列说法正确的是( )A ．此列波沿x 轴负方向传播B ．此时质点a 的加速度与质点b 的加速度相同C ．此时质点a 的速度与质点b 的速度相同D ．该时刻后，质点a 与质点b 同时回到平衡位置E ．半个周期后，质点b 的加速度和速度均与原来大小相等，但方向相反12．[2019·全国卷Ⅰ](多选)一简谐横波沿x 轴正方向传播，在t ＝T 2时刻，该波的波形图如图(a)所示，P 、Q 是介质中的两个质点．图(b)表示介质中某质点的振动图象．下列说法正确的是( )A ．质点Q 的振动图象与图(b)相同B ．在t ＝0时刻，质点P 的速率比质点Q 的大C ．在t ＝0时刻，质点P 的加速度的大小比质点Q 的大D ．平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示E ．在t ＝0时刻，质点P 与其平衡位置的距离比质点Q 的大13．[2020·唐山模拟](多选)在某均匀介质中，甲、乙两波源位于O 点和Q 点，分别产生向右和向左传播的同性质简谐横波，某时刻两波波形如图中实线和虚线所示，此时，甲波传播到x ＝24 m 处，乙波传播到x ＝12 m 处，已知甲波波源的振动周期为0.4 s ，下列说法正确的是( )A ．甲波波源的起振方向为y 轴正方向B ．甲波的波速大小为20 m/sC ．乙波的周期为0.6 sD ．甲波波源比乙波波源早振动0.3 sE ．从图示时刻开始再经0.6 s ，x ＝12 m 处的质点再次到达平衡位置14．[2019·天津卷](多选)一列简谐横波沿x 轴传播，已知x 轴上x 1＝1 m 和x 2＝7 m 处质点的振动图象分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是( )A ．7 m/sB ．2 m/sC ．1.2 m/sD ．1 m/s 15.[2019·全国卷Ⅱ]如图，长为l 的细绳下方悬挂一小球a ，绳的另一端固定在天花板上O 点处，在O 点正下方34l 的O ′处有一固定细铁钉．将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放，并从释放时开始计时．当小球a 摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡．设小球相对于其平衡位置的水平位移为x ，向右为正．下列图象中，能描述小球在开始一个周期内的x －t 关系的是( )16．[2019·全国卷Ⅱ]某同学利用图示装置测量某种单色光的波长．实验时，接通电源使光源正常发光；调整光路，使得从目镜中可以观察到干涉条纹．回答下列问题：(ⅰ)若想增加从目镜中观察到的条纹个数，该同学可________________；A．将单缝向双缝靠近B．将屏向靠近双缝的方向移动C．将屏向远离双缝的方向移动D．使用间距更小的双缝(ⅱ)若双缝的间距为d，屏与双缝间的距离为l，测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx，则单色光的波长λ＝____________；(ⅲ)某次测量时，选用的双缝的间距为0.300 mm，测得屏与双缝间的距离为1.20 m，第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56 mm.则所测单色光的波长为________nm(结果保留3位有效数字)．17．[2020·全国卷Ⅰ][物理——选修3－4](1)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有______．A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同E．天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化(2)一振动片以频率f做简谐运动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样．c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示．已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为38l.求(ⅰ)波的波长；(ⅱ)波的传播速度．专题93机械振动和机械波1．C本题考查了机械波中对波动图象的理解，需分析质点的振动方向，体现了物理学科核心素养中的模型建构和科学推理素养．由－ky＝ma可知，质点a的加速度最大，故A选项错误．质点b 处于平衡位置，速度最大，故B选项错误．波沿x轴正方向传播时由“同侧法”得b向y轴正方向运动，故C选项正确．同理，波沿x轴负方向传播时，质点a向下运动，质点c向上运动，c先回到平衡位置，故D选项错误．2．ACE日光灯内壁涂有荧光物质，紫外线射到荧光物质上产生白光，A正确；单摆在做受迫振动时，它的周期等于驱动力周期，与单摆的固有周期无关，B错误；机械波的频率由波源决定，与介质无关，则机械波从一种介质进入另一种介质后，它的频率不变，C正确；麦克斯韦预言了电磁波的存在，是赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，D错误；弹簧振子做简谐运动时，振动系统的机械能守恒，即振动系统的势能与动能之和保持不变，E 正确．3．ACE 军队士兵便步过桥，是为了避免桥发生共振，A 正确；赤道上的重力加速度小于北极的重力加速度，由T ＝2πL g 知，一个单摆在赤道上振动的周期为T ，移到北极的周期小于T ，B 错误；波发生衍射时，波的频率不变，C 正确；波传播过程中，介质中各质点在自己的平衡位置附近振动，并不随波迁移，D 错误；由多普勒效应知，当接收者远离波源时，其接收到波的频率比波源发出的频率低，E 正确．4．ADE 5.ACD 6.BCE 7.BCD 8.BDE 9.ADE10．ACE 由振动图象可知，A 质点的起振方向向上，A 正确；由振动图象可知，振动周期T ＝4 s ，t ＝5 s 时刻，A 质点第一次运动到y 轴负方向最大位移处，可知振动从坐标原点传播到质点A 需要2 s ，即λ2＝1 m ，则波长λ＝2 m ，C 正确；该列机械波的波速为v ＝λT ＝0.5 m/s ，B 错误；波传播到质点B 需要的时间为10 s ，t ＝11.5 s 时刻，B 质点的速度方向沿y 轴负方向，D 错误；若将波源移至x ＝3 m 处，A 、B 两质点分布在波源两侧，且距离相同，所以A 、B 两质点同时开始振动，且振动情况完全相同，E 正确．11．ABE 质点a 正在向上运动，可判断该波沿x 轴负方向传播，A 正确；a 、b 位移相同，回复力与位移成正比，加速度与回复力成正比，可得加速度相同，B 正确；a 、b 速度方向不同，C 错误；该时刻后，a 向上振动，回到平衡位置的时间超过14周期，而b 向下振动，回到平衡位置的时间少于14周期，D 错误；质点b 向下振动，半个周期后，加速度和速度均与原来大小相等、方向相反，E 正确．12．CDE 本题考查了机械振动及机械波图象的综合应用，考查了学生的综合分析能力，体现了物理观念中运动与相互作用的素养要素．由图(b)可知，在T 2时刻，该质点处于平衡位置且向y 轴负方向运动，再从图(a)中利用“上下坡法”，结合波沿x 轴正方向传播可知，在T 2时刻，质点Q 在平衡位置且向y 轴正方向运动，平衡位置在原点处的质点在平衡位置且向y 轴负方向运动，所以A 选项错误，D 选项正确. 分析可知，在t ＝0时刻，质点P 位于波谷，此时质点P 的速率为0，加速度最大，位移大小最大，但质点Q 在平衡位置，速率最大，加速度为0，位移为0，所以B 选项错误，C 和E 选项均正确．13．BCE 甲的起振方向沿y 轴负方向，A 错误；甲的波长λ＝8 m ，周期为T ＝0.4 s ，甲的波速为v ＝λT ＝20 m/s ，B 正确；甲与乙的波速相等，乙的周期为T ＝0.6 s ，故C 正确；甲的传播时间为1.2 s ，乙的传播时间为1.5 s ，因此乙比甲早振动0.3 s ，D 错误；0.6 s 为甲周期的32倍，为乙的周期，则x ＝12 m 处质点仍然在平衡位置，E 正确．14．BC15．A 本题考查单摆问题中对单摆模型的理解及对周期公式的认识，体现出模型建构的素养．由单摆的周期公式T ＝2πL g 可知，单摆的摆长越大，周期越大，题中单摆在一个全振动中，当x >0时摆长为l ，T 1＝2πl g ；当x <0时，摆长为l 4，T 2＝πl g ，则T 1＝2T 2，由机械能守恒定律可知，小球将运动到与初始位置等高的地方，由几何关系可知，当x <0时，振幅变小，故A 项正确．16．(ⅰ)B (ⅱ)Δx ·d (n －1)l(ⅲ)630 解析：本题是“利用双缝干涉测光的波长”实验．考查了学生的实验能力，培养了学生实事求是的科学态度，建立了结果来源于实验的价值观．(ⅰ)增加目镜中观察到的条纹个数必须要减小条纹间距，由公式Δx ＝l d λ可知B 正确．(ⅱ)由于第1条暗条纹到第n 条暗条纹之间的距离为Δx ，则相邻两条暗条纹的中心间距Δx ′＝Δx n －1，单色光的波长λ＝Δx ′d l ＝Δx ·d (n －1)l. (ⅲ)λ＝Δx ·d (n －1)l ＝7.56×10－3×0.300×10－3(4－1)×1.20m ＝6.30×10－7 m ＝630 nm.17．(1)BCE (2)(ⅰ)14l (ⅱ)fl 4解析：(1)因为光速大于声速，所以雷雨天传播相等距离时，先看到闪电，后听到雷声，不属于多普勒效应，A 错误；超声波被血管中的血流反射后，由于血液流动使反射的波的频率发生改变，即探测器接收到的频率发生变化，属于多普勒效应，B 正确；当列车远离观察者时，观察者听到的汽笛声的音调会变低，属于多普勒效应，C 正确；同一声波在不同介质中传播的速度不同，不属于多普勒效应，D 错误；天文学上观察双星，由于双星周期性运动而使接收到的光的频率发生变化，即双星光谱随时间的周期性变化，可用多普勒效应解释，E 正确．(2)(ⅰ)如图，设距c 点最近的振幅极大的点为d 点，a 与d 的距离为r 1，b 与d 的距离为r 2，d 与c 的距离为s ，波长为λ.则r 2－r 1＝λ①由几何关系有r 1＝l －s ②r 22＝(r 1sin 60°)2＋(l －r 1cos 60°)2③联立①②③式并代入题给数据得λ＝14l ④(ⅱ)波的频率为f ，设波的传播速度为v ，有v ＝fλ⑤联立④⑤式得v ＝fl 4⑥。