2026年高考物理一轮综合训练(福建专用)第十三章机械振动与机械波(综合训练)(学生版+解析)

第十三章机械振动与机械波（考试时间：75分钟试卷满分：100分）注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意；选对的得4分，错选或不选的得0分)1．一振子做周期的简谐运动，振子在1分钟内通过的路程是240cm。则在此时间内，振子经过平衡位置的次数和振子的振幅分别为（）A．30次，2cm B．30次，4cm C．60次，2cm D．60次，4cm2．一列简谐横波沿x轴传播，某时刻波的图像如图所示。已知此时质点a的振动方向沿y轴正方向，下列说法正确的是（）A．波沿x轴负方向传播B．质点b将比质点c先回到平衡位置C．此时质点b的速度大小比质点c的小D．此时质点b的加速度大小比质点c的大3．某单摆做简谐运动的振动图像如图所示，取g=9.8m/s2，则该单摆（）A．周期为1.0sB．摆长约为1mC．t=1.0s时所受合力为零D．t=1.5s与t=2.5s时加速度相同4.一列简谐横波沿x轴传播，t=0时的波形图如图甲所示，平衡位置在x=2m处的质点Q的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（）A．波沿x轴负方向传播B．波的传播速度为2m/sC．t=1.5s时，质点P的速度方向和加速度的方向相同D．经过3s波上任意质点随波迁移6m二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对而不全的得3分，错选或不选的得0分)5．如图甲所示，“弹簧公仔”玩具由头部、轻弹簧及底座组成，底座固定，用力向下缓慢按压头部，释放后头部的运动可视为简谐运动。以向上为正方向，在头部通过平衡位置时开始计时，头部相对平衡位置的位移随时间的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（）A．简谐运动的振幅为6cmB．简谐运动的频率为1.25HzC．0~0.4s内，头部的动能先减小后增大D．和时，头部的加速度相同6．将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力。用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示。某同学根据提供的信息做出了下列判断，其中正确的是（）A．时摆球经过最低点B．时摆球经过最低点C．摆球做阻尼振动D．若当地，则该摆的摆长7.如图（a）为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图（b）为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点P的振动图像。下列说法正确的是（）A．该横波沿x轴正方向传播B．该横波的波速为0.5m/sC．0~2s时间内，质点P运动的路程为8cm.D．若该横波传播过程遇到宽度为2.1m的障碍物，不能观察到衍射现象8．一列简谐横波沿轴正方向传播，在处的质点的振动图像如图甲所示，在处的质点的振动图像如图乙所示，以下说法正确的是（）A．该波的传播速度可能为B．该波的传播速度可能为C．在内处的质点通过的路程可能为D．在内处的质点通过的路程一定为第Ⅱ卷(非选择题，共60分)三、填空题(本题共3小题，共9分)9．(3分)如图甲所示，在曲轴上悬挂一个弹簧振子。图乙为弹簧振子做受迫振动的共振曲线。现转动摇把，弹簧振子的固有频率为Hz；当摇把转速为r/s时，弹簧振子的振幅最大；若提高摇把的转速，则共振曲线的峰将（选填“向左移动”、“向右移动”或“不变”）。10．(3分)一条弹性绳子呈水平状态。为绳子中点，两端、同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图所示，绳的两端点、开始起振的方向（选填“相同”、“相反”）；两列波的波速之比为。两列波在相遇区域内（选填“发生”、“不发生”）干涉现象。11.(3分)如图，绳的左端随手上下振动在绳上形成简谐横波，以绳的左端点为坐标原点建立直角坐标系。已知手振动周期为0.2s，则这列绳波的波速大小为m/s；从图示时刻开始计时，x=0.2m处的质点P在1s内通过的路程为3m，则这列绳波的振幅为m。四、实验题(本题共2小题，共18分)12.(8分)某班同学们用单摆测量重力加速度，实验装置如图甲所示。(1)第一组同学在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且计数为1，到第次经过最低点所用的时间为。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为（读数如图乙所示）。①从图乙可知，摆球的直径为mm。②该小组的一位同学认为单摆周期为，并由此计算当地的重力加速度，他们的测量结果与实际值相比将。（选填：偏大、偏小、不变）(2)第二组同学经测量得到7组摆长L和对应的周期T，画出图线，如图丙所示。若取，利用图线的斜率，求得当地重力加速度大小。处理完数据后，该组同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径，这样（选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算。13.(10分)在“用单摆测重力加速度”的实验中(1)下面叙述正确的是_____（选填选项前的字母）A．选用长1m左右的细棉线 B．选用长50cm左右的弹性细线C．选用直径约为2cm的实心钢球 D．选用直径约为2cm的空心木球E．选用如图甲所示的缠绕悬挂方式 F．选用如图乙所示的夹紧悬挂方式(2)实验中测出单摆的摆长为l、单摆完成n次全振动所用的时间为t，则重力加速度（用l、n、t表示）。(3)单摆的计时应从（“平衡位置”或“最高点”）开始。(4)某同学测出不同摆长l对应的周期T，作出图线，如图所示，再利用图线上相距较远的两点A、B的坐标，可求得重力加速度。(5)实验中，测得重力加速度的值比当地重力加速度的值偏小，可能的原因是_____A．摆球的质量偏大 B．单摆振动的振幅偏小C．计算摆长时没有加上摆球的半径 D．将实际振动次数n次误记成次五、计算题(本题共3小题，共33分。要有必要的文字说明和演算步骤。有数值计算的要注明单位)14．(9分)如图所示，竖直悬挂的轻弹簧下端系着A、B两物体，，，弹簧的劲度系数为k=40N/m，剪断A、B间的细绳后，A做简谐运动，不计空气等阻力，弹簧始终没有超过弹性限度，g取。求：(1)剪断细绳瞬间的回复力大小；(2)A做简谐运动的振幅；(3)A在最高点时的弹簧弹力大小。15．(11分)甲图O点为单摆的固定悬点，将力传感器接在摆球与O点之间。现将摆球拉到A点，释放摆球，摆球将在竖直面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置。乙图表示细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的曲线，图中t=0为摆球从A点开始运动的时刻，g取求：(1)单摆的振动周期和摆长；(2)摆球的质量；16．(13分)如图所示，一列简谐横波沿轴传播，实线为时的波形图，虚线为时的波形图。(1)时质点向轴正方向运动，求：①波的传播方向；②若周期，求波速；(2)若波沿轴正方向传播，求波速。第十三章机械振动与机械波（考试时间：75分钟试卷满分：100分）注意事项：1．答卷前，考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。2．回答选择题时，选出每小题答案后，用铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。回答非选择题时，将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。3．考试结束后，将本试卷和答题卡一并交回。第Ⅰ卷(选择题，共40分)一、单项选择题(本题共4小题，每小题4分，共16分。在每个小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题意；选对的得4分，错选或不选的得0分)1．一振子做周期的简谐运动，振子在1分钟内通过的路程是240cm。则在此时间内，振子经过平衡位置的次数和振子的振幅分别为（）A．30次，2cm B．30次，4cm C．60次，2cm D．60次，4cm【答案】C【详解】由振子的振动规律可知，一个周期内经过平衡位置，因此1分钟内振子完成30个周期性振动，则经过平衡位置的次数为60次，同时，一个周期内振子通过的路程为，故1分钟内振子通过的总路程解得振子的振幅故选C。2．一列简谐横波沿x轴传播，某时刻波的图像如图所示。已知此时质点a的振动方向沿y轴正方向，下列说法正确的是（）A．波沿x轴负方向传播B．质点b将比质点c先回到平衡位置C．此时质点b的速度大小比质点c的小D．此时质点b的加速度大小比质点c的大【答案】B【详解】A．因为此时质点a的振动方向沿y轴正方向，所以波沿x轴正方向传播，A错误；B．此时质点b的振动方向沿y轴正方向，质点c的振动方向沿y轴负方向，所以质点b将比质点c先回到平衡位置，B正确；C．质点在平衡位置时速度最大，离平衡位置越近速度越大，所以此时质点b的速度大小比质点c的大，C错误；D．质点在平衡位置时加速度最小，离平衡位置越近加速度越小，所以此时质点b的加速度大小比质点c的小，D错误。故选B。3．某单摆做简谐运动的振动图像如图所示，取g=9.8m/s2，则该单摆（）A．周期为1.0sB．摆长约为1mC．t=1.0s时所受合力为零D．t=1.5s与t=2.5s时加速度相同【答案】B【详解】A．由图可知，周期，故A错误；B．由，得，故B正确；C．时小球经过平衡位置，水平方向不受力，但竖直方向所受合力不为零，故小球所受合力不为零，故C错误；D．和时，小球分别到达平衡位置两侧最大位移处，此时向心加速度为零，故小球的加速度沿切线指向平衡位置，加速度方向不同，大小相等，故加速度不同，故D错误。故选B。4.一列简谐横波沿x轴传播，t=0时的波形图如图甲所示，平衡位置在x=2m处的质点Q的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（）A．波沿x轴负方向传播B．波的传播速度为2m/sC．t=1.5s时，质点P的速度方向和加速度的方向相同D．经过3s波上任意质点随波迁移6m【答案】B【详解】A．由图乙知，当t=0时，平衡位置在x=2m处的质点Q的振动是向上，根据“上下坡法”，结合图甲可知，波沿x轴正方向传播，故A错误；B．由图甲知，波长由图乙知，周期根据波速公式，故B正确；C．t=0时质点P向下振动，经过时，质点P在平衡位置上方，速度方向向上；加速度方向由回复力方向决定，回复力指向平衡位置，所以加速度方向向下，速度方向和加速度方向相反，故C错误；D．简谐横波传播时，质点只在平衡位置附近上下振动，不随波迁移，故D错误。故选B。二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分。在每个小题给出的四个选项中，有多个选项符合题意，全部选对的得6分，选对而不全的得3分，错选或不选的得0分)5．如图甲所示，“弹簧公仔”玩具由头部、轻弹簧及底座组成，底座固定，用力向下缓慢按压头部，释放后头部的运动可视为简谐运动。以向上为正方向，在头部通过平衡位置时开始计时，头部相对平衡位置的位移随时间的变化规律如图乙所示，下列说法正确的是（）A．简谐运动的振幅为6cmB．简谐运动的频率为1.25HzC．0~0.4s内，头部的动能先减小后增大D．和时，头部的加速度相同【答案】BC【详解】A．从图乙中可读出，简谐运动的振幅为3cm，A错误；B．从图乙中可读出，简谐运动的周期为0.8s，由解得简谐运动的频率为1.25Hz，B正确；C．从图乙中可知，时，头部位移最大，速度为零，和时，头部在平衡位置，速度最大，故0~0.4s内，头部的动能先减小后增大，C正确；D．如图所示可知，根据对称性，和时，头部的加速度大小相等，方向相反，D错误。故选BC。6．将一个电动传感器接到计算机上，就可以测量快速变化的力。用这种方法测得的某单摆摆动时悬线上拉力的大小随时间变化的曲线如图所示。某同学根据提供的信息做出了下列判断，其中正确的是（）A．时摆球经过最低点B．时摆球经过最低点C．摆球做阻尼振动D．若当地，则该摆的摆长【答案】AC【详解】C．根据牛顿第二定律知，在最低点有可得由图知，摆球通过最低点的拉力减小，则知其速度减小，振幅不断减小，所以摆球做的是阻尼振动，故C正确；AB．摆球经过最低点时，拉力最大；由图可知，在t=0.2s时，拉力最大，所以此时摆球经过最低点；在t=1.1s时，摆球的拉力不是最大，不是经过最低点，故A正确，B错误；D．由图可知，两次拉力最大的时间间隔为0.6s，故周期为1.2s，根据单摆周期公式有代入数据可得，故D错误。故选AC。7.如图（a）为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图（b）为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点P的振动图像。下列说法正确的是（）A．该横波沿x轴正方向传播B．该横波的波速为0.5m/sC．0~2s时间内，质点P运动的路程为8cm.D．若该横波传播过程遇到宽度为2.1m的障碍物，不能观察到衍射现象【答案】BC【详解】A．图（a）为t=2s时的波形图，图（b）为在x=1.5m处的质点P的振动图像，该质点在t=2s时向下振动，则该横波沿x轴负方向传播，故A错误；B．由图（a）可知波长λ=2m由图（b）可知周期T=4s则波速为，故B正确；C．在0~2s时间内，质点P运动的路程为2A=2×4cm=8cm，故C正确；D．当障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长更小时，就能观察到明显的衍射现象，所以若该横波传播运动中遇到宽度为2.1m的障碍物，会观察到明显的衍射现象，故D错误。故选BC。8．一列简谐横波沿轴正方向传播，在处的质点的振动图像如图甲所示，在处的质点的振动图像如图乙所示，以下说法正确的是（）A．该波的传播速度可能为B．该波的传播速度可能为C．在内处的质点通过的路程可能为D．在内处的质点通过的路程一定为【答案】BD【详解】AB．根据两质点的振动图像可知解得则波速当时；当时；选项A错误，B正确；CD．因周期T=12s，则，在内处的质点通过的路程一定为3A=12cm，选项C错误，D正确。故选BD。第Ⅱ卷(非选择题，共60分)三、填空题(本题共3小题，共9分)9．(3分)如图甲所示，在曲轴上悬挂一个弹簧振子。图乙为弹簧振子做受迫振动的共振曲线。现转动摇把，弹簧振子的固有频率为Hz；当摇把转速为r/s时，弹簧振子的振幅最大；若提高摇把的转速，则共振曲线的峰将（选填“向左移动”、“向右移动”或“不变”）。【答案】0.50.5不变【详解】[1]当驱动力的频率与固有频率相等时，发生共振，此时振幅最大，根据图乙可知，弹簧振子的固有频率为0.5Hz；[2]结合上述，共振时频率为0.5Hz，此时弹簧振子的振幅最大，根据摇把转速[3]共振曲线的峰由弹簧振子的固有频率决定，与转速无关，可知，若提高摇把的转速，则共振曲线的峰将不变。10．(3分)一条弹性绳子呈水平状态。为绳子中点，两端、同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图所示，绳的两端点、开始起振的方向（选填“相同”、“相反”）；两列波的波速之比为。两列波在相遇区域内（选填“发生”、“不发生”）干涉现象。【答案】相同1：1不发生【知识点】波长、频率和波速的关系、波的图像、波发生稳定干涉的条件【详解】[1]据波的传播特点可知，各质点的起振方向与波源的起振方向相同，由图可知，左边波向右传播，而右边的波向左，依据“上下坡”法，那么它们起振方向相同，所以绳子的两端点P、Q开始振动的方向相同。[2]这两列波的波速由介质决定，波在同种介质传播，所以波速相同，所以波速之比为1：1。[3]由波形图可知，在相同时间内左端波向右传播了一个波长，右端的波向左传播了两个波长，左侧波长大于右侧波长，由，两列波的频率不同，不满足波的干涉条件，故两列波在相遇区域内不发生干涉现象。11.(3分)如图，绳的左端随手上下振动在绳上形成简谐横波，以绳的左端点为坐标原点建立直角坐标系。已知手振动周期为0.2s，则这列绳波的波速大小为m/s；从图示时刻开始计时，x=0.2m处的质点P在1s内通过的路程为3m，则这列绳波的振幅为m。【答案】20.15【详解】[1]由图可知，这列绳波的波长为则波速为[2]质点P在1s内完成全振动的次数为则通过的路程为解得四、实验题(本题共2小题，共18分)12.(8分)某班同学们用单摆测量重力加速度，实验装置如图甲所示。(1)第一组同学在测量单摆的周期时，从单摆运动到最低点开始计时且计数为1，到第次经过最低点所用的时间为。在测量单摆的摆长时，先用毫米刻度尺测得摆球悬挂后的摆线长（从悬点到摆球的最上端），再用螺旋测微器测得摆球的直径为（读数如图乙所示）。①从图乙可知，摆球的直径为mm。②该小组的一位同学认为单摆周期为，并由此计算当地的重力加速度，他们的测量结果与实际值相比将。（选填：偏大、偏小、不变）(2)第二组同学经测量得到7组摆长L和对应的周期T，画出图线，如图丙所示。若取，利用图线的斜率，求得当地重力加速度大小。处理完数据后，该组同学发现在计算摆长时用的是摆线长度而未计入小球半径，这样（选填“影响”或“不影响”）重力加速度的计算。【答案】(1)5.980/5.981/5.979偏大(2)9.87不影响【详解】（1）[1]由图乙可知摆球的直径为[2]在一个周期内摆球有两次经过最低点，所以单摆的实际周期为而该小组的一位同学认为单摆周期为，比实际周期更小；根据单摆的周期公式解得可知得到的重力加速度的测量值偏大。（2）[1]根据单摆的周期公式可得则图线的斜率为解得[2]如果在测量摆长时，忘记加摆球的半径r，由于图像的斜率并没有受到影响，则不会影响重力加速度的计算。13.(10分)在“用单摆测重力加速度”的实验中(1)下面叙述正确的是_____（选填选项前的字母）A．选用长1m左右的细棉线 B．选用长50cm左右的弹性细线C．选用直径约为2cm的实心钢球 D．选用直径约为2cm的空心木球E．选用如图甲所示的缠绕悬挂方式 F．选用如图乙所示的夹紧悬挂方式(2)实验中测出单摆的摆长为l、单摆完成n次全振动所用的时间为t，则重力加速度（用l、n、t表示）。(3)单摆的计时应从（“平衡位置”或“最高点”）开始。(4)某同学测出不同摆长l对应的周期T，作出图线，如图所示，再利用图线上相距较远的两点A、B的坐标，可求得重力加速度。(5)实验中，测得重力加速度的值比当地重力加速度的值偏小，可能的原因是_____A．摆球的质量偏大 B．单摆振动的振幅偏小C．计算摆长时没有加上摆球的半径 D．将实际振动次数n次误记成次【答案】(1)ACF(2)(3)平衡位置(4)(5)C【详解】（1）AB．摆线应选择长1m左右的细棉线，因为细棉线无弹性，A正确，B错误；CD．为减小实验误差，摆球应选择质量大，体积小的即密度大的金属球，所以选用直径约为2cm的实心钢球，C正确，D错误；EF．实验时摆线的长度不应产生变化，因此应选用如图乙所示的夹紧悬挂方式，E错误，F正确。故选ACF。（2）由题可知，单摆的周期结合单摆的周期公式联立解得（3）单摆的计时位置应选择在平衡位置处，此处摆球的速度最大，特征明显，便于观察。（4）根据单摆的周期解得故在图像中，图线的斜率结合图像解得（5）A．摆球的质量偏大，对测得重力加速度的值无影响，A错误；B．单摆振动的振幅偏小，对测得重力加速度的值无影响，B错误；C．计算摆长时没有加上摆球的半径，则摆长的测量值偏小，根据可知重力加速度的测量值偏小，C正