高考物理日照力学知识点之机械振动与机械波专项训练及答案

高考物理日照力学知识点之机械振动与机械波专项训练及答案一、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2.5HzB．该波的波速为20m/s，周期为0.8sC．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2cmB．质点振动的频率为4HzC．在2s末，质点的加速度最大D．在2s末，质点的速度最大3．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4．两个弹簧振子，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400Hz5．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．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0.15m。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．0.60mB．0.20mC．0.15mD．0.10m7．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/s B．3m/s C．5m/s D．8m/s9．一列简谐横波沿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5mB．波中的每个质点的振动周期为4sC．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10．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11．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12．一列波在传播过程中遇到一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是A．增大障碍物尺寸，同时增大波的频率。 B．缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率。C．增大障碍物尺寸，同时减小波的频率。 D．缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率。13．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0.2mB．两列波在A、B间的传播速度均为20m/sC．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=1s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值B．t=2s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值C．t=3s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零D．t=4s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值15．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16．在弹性绳左右两端垂直绳轻摇一下，产生两个振动方向、振幅和波长都相同的正弦形“孤波”，t=0时刻两孤波传播至如图所示位置，已知左侧孤波向右传播速度大小为=1m/s，下列说法正确的是（）A．t=0时坐标在x=－2m处的质点，在t=2s时运动到了O点B．右侧孤波向左传播的速度大小与不一定相等C．t=2.5s时，O点处的质点位于波峰D．t=3s时，O点处的质点加速度最大17．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/sC．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10cm18．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19．图甲是利用沙摆演示简谐运动图象的装置。当盛沙的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时，做简谐运动的漏斗漏出的沙在板上形成的曲线显示出沙摆的振动位移随时间的变化关系。已知木板被水平拉动的速度为0.20m/s，图乙所示的一段木板的长度为0.80m，则这次实验沙摆的摆长为()（取g=2）A．0.56mB．0.65mC．1.00mD．2.25m20．如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm，波速和波长分别为1m/s和0.5m，C点是BE连线的中点，下列说法正确的是（）A．从图示的时刻起经0.25s后，B处质点通过的路程为10cmB．从图示的时刻起经0.25s后，A处质点的位移为0C．图示时刻C处和D处的两个质点均处在平衡位置且正在向波峰运动D．图示时刻A、B两处质点的数值高度差为20cm21．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/3B．这列波的周期T=3t/2C．这列波的传播速度v=12s/tD．这列波的传播速度v=16s/t22．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/sB．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0.8mD．在t=0.3s时，x=0.5m处的质点的运动方向为y轴正方向23．两木块A、B质量分别为m、M，用劲度系数为k的轻弹簧连在一起，放在水平地面上，如图所示，用外力将木块A压下一段距离静止，释放后A上下做简谐振动。在振动过程中，木块B刚好始终不离开地面即它对地面最小压力为零。以下说法正确的是A．在振动过程中木块A的机械能守恒 B．A做简谐振动的振幅为C．A做简谐振动的振幅为 D．木块B对地面的最大压力是24．一列沿x轴正方向传播的间谐机械横波，波速为4m/s．某时刻波形如图所示，下列说法正确的是A．这列波的振幅为4cmB．这列波的周期为1sC．此时x=4m处质点沿y轴负方向运动D．此时x=4m处质点的加速度为025．两根相同的绳子上某时刻存在A、B两列绳波，两波形如图所示。经过t时间，在该区域内两波再次出现如图波形，设A和B的周期分别是TA、TB，则t可能等于（）A．TA B．TBC．2TA D．2TB【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，周期则频率为波速为故AB错误。C．在t＝0.2s时，波的传播距离为所以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．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.3．C解析：C【解析】【详解】A.t3和t5振子位置关于平衡位置对称，速度大小相同，根据图像可知，运动方向不同，所以动能相同，但动量大小相同，方向不同，故A错误；B.t3和t4振子位置关于平衡位置对称，且速度方向相同，均为y轴负向，所以动能和动量均相同，故B错误；C.根据回复力方程可知，回复力与位移大小成正比，t2和t5时刻位移比2：1，所以回复力大小之比2：1，故C正确；D.t1和t4振子位置关于平衡位置对称，回复力始终指向平衡位置，所以两位置加速度方向相反，通过图像也可得出运动方向相反，所以加速度与速度均不同，故D错误。4．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。5．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。6．D解析：D【解析】【分析】根据题中条件得到波长的一般表达式，然后根据n的取值求解波长的可能值。【详解】P、Q两质点平衡位置相距0.15m。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，则有：（n+）λ=0.15，解得：

（n=0、1、2、3…）；当n=0时，λ=0.30m，当n=1时，λ=0.10m，故D正确、ABC错误。故选D。【点睛】本题主要是考查波长的计算，解答本题要能够根据题中条件得到波长的一般表达式，然后进行分析。7．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，则波速(n=0，1，2，3……)，通过计算,当n=0时，v=3m/sn=1时，v=1m/s。答案仅有C正确。8．C解析：C【解析】【详解】由题可知，b和c之间的距离是，则波长为，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，则周期为：则波速为：故C正确，ABD错误。9．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．10．B解析：B【解析】【详解】单摆的周期公式为，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．11．A解析：A【解析】【详解】小球A做自由落体运动，由解得小球B做简谐运动，简谐运动的周期为到达C点的时间为故，A球先到达C点，A正确，BCD错误。12．D解析：D【解析】波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速，但由v=λf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大，而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率会使衍射现象更明显，D选项正确．故选D.13．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，则由题意有代入数据解得v=10m/s，由图乙可知周期T=0.2s，则波长为=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t1=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t2=0.9s时C点在平衡位置且振动方向向下，故D错误。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=1s和t=3s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=2s和t=4s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．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）．16．C解析：C【解析】【分析】【详解】A．波在介质中传播时，介质中质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播而迁移，故A错误；B．在同一介质中，同一种波的传播速度相同，故B错误；C．由于两波的传播速度相同，由图可知，t=2.5s时刻，两个孤波的“波峰”这种振动状态传至O点，因此，O点位移向上达到最大，速度为0即波峰位置，故C正确；D．t=0时刻坐标在x=－3m和x=+3m处的质点都处于平衡位置且向下运动，由波的平移法可知，其振动形式在t=3s时刻传至O点，此时O点处质点处于平衡位置，加速度为0，故D错误。故选C。17．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，则波速为故B错误；C．从t=0.10s到t=0.15s，质点P振动了，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。18．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。19．C解析：C【解析】由图乙可知，，由公式，根据单摆公式，解得，代入数据解得：，故C正确。点晴：根据砂摆的振动位移随时间变化的关系曲线求出砂摆的周期，再根据周期公式求出砂摆的摆长。20．D解析：D【解析】【分析】【详解】A．波的周期图示时刻，B质点振动加强点且处于波谷位置，从图示的时刻起经0.25s后，即经过二分之一个周期，到达波峰位置，路程s==2×10cm=20cm故A错误；B．图示时刻A质点为波峰与波峰相遇即处于波峰位置，从图示的时刻起经0.25s后，A处质点的位移为20cm，故B错误；C．C点是BE连线的中点，处于平衡位置，向波峰运动，而D处是波峰与波谷的相遇点，处于静止状态，故C错误；D．图示时刻A质点处于波峰位置，B质点处于波谷位置，叠加后两质点相对平衡位置的距离均为10cm，两质点的高度差20cm，故D正确。故选D。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