高考物理力学知识点之机械振动与机械波专项训练(6)

高考物理力学知识点之机械振动与机械波专项训练(6)

一、选择题

1．一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形如图所示．则从图中可以看出（）

A．这列波的波长为5m

B．波中的每个质点的振动周期为4s

C．若已知波沿x轴正向传播，则此时质点a向下振动

D．若已知质点b此时向上振动，则波是沿x轴负向传播的

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．

6．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

7．如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在M、N两点之间做简谐运动．下列判断正确的是（）

A．振子从O向N运动的过程中位移不断减小

B．振子从O向N运动的过程中回复力不断减小

C．振子经过O时动能最大

D．振子经过O时加速度最大

8．如图是一弹簧振子做简谐运动的图像，下列说法中正确的是（）

A．质点振动的振幅为2cm

B．质点振动的频率为4Hz

C．在2s末，质点的加速度最大

D．在2s末，质点的速度最大

9．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

10．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

11．两个弹簧振子，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100Hz

B．乙的振幅较大，振动频率是300Hz

C．甲的振幅较大，振动频率是300Hz

D．乙的振幅较大，振动频率是400Hz

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。

13．一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/s B．3m/s C．5m/s D．8m/s

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．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

16．一列简谐横波沿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

17．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

18．一列简谐横波在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。下列说法正确的是

A．该波的波速为4m/s

B．该波沿x轴负方向传播

C．t=1s时，质点P的速度最小，加速度最大

D．在t=0到t=1s的时间内，质点P沿传播方向移动了2m

19．物理学原理在现代科技中有许多重要应用．例如，利用波的干涉，可将无线电波的干涉信号用于飞机降落的导航．如图所示，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干涉实验中的双缝．两天线同时都发出波长为λ1和λ2的无线电波．飞机降落过程中，当接收到λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道．下列说法正确的是()

A．天线发出的两种无线电波必须一样强

B ．导航利用了λ1与λ2两种无线电波之间的干涉

C ．两种无线电波在空间的强弱分布稳定

D ．两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合

20．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

21．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

22．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=-

23．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

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．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

【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】

分析：由波的图象由直接读出波长．根据波的传播方向可以判断的质点振动方向，也可以由质点的振动方向判断波的传播方向．

解：A、由波的图象读出波长为4m．故A错误．

B、波速不知，周期无法算出．故B错误

C、若波沿x轴正向传播，a点比x=2m的质点振动迟，则a向下振动．故C正确．

D、若质点b向上振动，则x=4m质点比b质点振动早，波应沿x轴正向传播，故D错误故选C．

点评：判断质点的振动方向与波的传播方向间关系的方法通常有：1、质点振动法，比较质点振动先后．2、上下坡法．3、波形平移法．

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

=m2m

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．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．

6．D

解析：D 【解析】

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．

7．C

解析：C 【解析】 【详解】

A.简谐振动的位移起点为O 点，则从O 到N 运动位移大小不断增大，方向向右；故A 项不合题意.

B.根据简谐振动的回复力F kx =-可知，从O 到N 的位移x 增大，回复力不断增大；故B 项不合题意.

CD.简谐振动经过平衡位置O时，位移为零，可知恢复力为零，由牛顿第二定律可得加速度为零；而经过平衡位置时是振动从加速变为减速的转折点，速度最大，动能最大；故C 项符合题意，D项不合题意.

8．D

解析：D

【解析】

【详解】

A.振幅是振子离开平衡位置的最大距离，由图知振幅A=1cm；故A项不合题意.

B.由图知，振子完成一个周期性的运动为正弦图象，读出周期为T=4s；则频率

；故B项不合题意.

C.在第2s末，振子的位移为0，其加速度为0；故C项不合题意.

D.在第2s末，振子的位移为0，说明振子经过平衡位置，速度最大；故D项符合题意. 9．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.

10．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

g2

l 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。

11．B

解析：B

【解析】

【详解】

受迫振动的频率由驱动力的频率决定，与固有频率无关，所以甲乙的振动频率都是

300Hz，做受迫振动的物体固有频率与驱动力的频率相差较小时，振幅较大，所以乙的振

幅较大。

A.A 项与上述分析结论不相符，故 A 不符合题意；

B.B 项与上述分析结论相符，故 B 符合题意；

C.C 项与上述分析结论不相符，故 C 不符合题意；

D.D 项与上述分析结论不相符，故 D 不符合题意。

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．C

解析：C 【解析】 【详解】

由题可知，b 和c 之间的距离是5m ，则波长为5m λ=，b 、a 两点振动相差半个周期，由图中质点b 的起振时刻逼质点a 延迟了0.5s ，则周期为：

20.5s 1s T =?=

则波速为：

5

m/s 5m/s 1

v T λ

=

== 故C 正确，ABD 错误。

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．B

解析：B 【解析】 【详解】

A ．在A 点出现波峰后，经过半个周期该点是波谷;故A 错误.

B ．B 点是波峰与波谷叠加，为振动减弱点，且始终振动减弱．由于两列波的振幅相等，所以B 点在干涉过程中振幅始终为零;故B 正确.

C ．B 点是波峰与波谷叠加，为振动减弱点，两波在B 点路程差是半波长的奇数倍;故C 错误.

D ．由图可知C 点为振动的加强点，当C 点为波谷时，经过一个周期此点仍然是波谷．故D 错误. 故选B.

16．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。

17．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．

18．B

解析：B 【解析】 【详解】

A ．由甲图可知波长为4m ，由乙图可知周期为2s ，故其波速为：

2m/s v T

λ

=

=

故A 错误；

B ．由图乙可知0s t =时，质点P 向上振动，由图甲根据波形的平移法可得波沿x 轴负方向传播，故B 正确；

C ．由图乙可知，当1s t =时，质点P 在平衡位置处，此时的加速度为零，速度最大，故C 错误；

D ．简谐横波沿x 轴负方向传播，质点P 沿波传播方向并不迁移，故D 错误； 故选B 。

19．C

解析：C 【解析】

由于两无线电波波源对称分布在跑道两侧，两种波长的无线电波各自发生干涉，在跑道处干涉均加强，两种无线电波各自在空间的强弱分布稳定，但不重合，当接收到的λ1和λ2的信号都保持最强时，表明飞机已对准跑道．由题意，天线发出的两种无线电波不必一样强，A 错误；导航利用了两种波长的无线电波各自的稳定干涉，B 错误；若两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合，则接收到λ1和λ2的信号都保持最强的位置，不一定在跑道上，D 错误；故选C ．

【名师点睛】波长相等的两列波可以产生稳定的干涉，类似双缝干涉实验，在两波源连线的中垂线上干涉始终加强（波程差为零）．

20．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．

21．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

4

m/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 。

22．C

解析：C 【解析】 【分析】 【详解】 由于

13

1.1m=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 ?+ 引起两列波在P 点干涉相消的条件

π

2π(2π+)=(2n+1)π2

t t ?-

- 当n =-1时解得π2

?=- 故选C 。

23．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。

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．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。