专题02 机械振动与机械波（湖南专用）-【好题汇编】备战2024-2025学年高二物理下学期期末真题分类汇编

专题02 机械振动与机械波（解析版） 【考点分析】 【知识点梳理】 简谐运动的定义和描述；弹簧振子模型；单摆模型（单摆周期公式）；阻尼振动；受迫振动；共振； 波的形成及分类（横波与纵波）；波的描述（波长、周期（频率）、波速及其关系）；波的图像；波形图中某质点的速度方向与传播方向的关系；波的多解问题（周期导致多解、传播方向导致多解）；波的反射和折射；波的衍射；波传播的独立性及叠加原理；波的干涉；多普勒效应；超声波与次声波 【公式梳理】 物理概念、规律 公式 备注 机械振动和机械波 简谐运动的回复力 单摆周期公式 l为单摆的摆长 波长、波速、周期、频率的关系 适用于一切波 机械振动的典型模型 1．（23-24高二下·湖南张家界·期末）如图所示，做简谐振动的小球，平衡位置为O点，关于小球，下列说法正确的是（　　） A．从O点向左边运动，速度逐渐增大 B．从O点向右边运动，加速度越来越大 C．从O点向右边运动，位移越来越小 D．从左边向O点运动，位移越来越大 【答案】B 【详解】A．从O点向左边运动，小球远离平衡位置，速度逐渐减小，故A错误； BC．从O点向右边运动，小球远离平衡位置，速度逐渐减小、加速度和位移增大，故B正确，C错误； D．左边向O点运动，逐渐靠近平衡位置，位移越来越小，故D错误。 故选B。 2．（23-24高二下·湖南娄底·期末）（多选）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．时刻小球向下运动 B．时刻小球与影子相位差为π C．时刻光源的加速度向上 D．时刻影子的位移为5A 【答案】AD 【详解】A．时刻小球经过平衡位置向下运动，故A正确； B．时刻小球在最低点，影子也在最低点，小球与影子相位差为零，故B错误； C．时刻光源在最高点，回复力向下，由牛顿第二定律得加速度向下，故C错误； D．时刻影子的位移为，影子距离光源所处的水平面的距离为，如图所示 由几何关系得，解得，时刻影子的位移，故D正确。 故选AD。 振动图像与波形图的综合问题 3．（23-24高二下·湖南湘西·期末）（多选）一列沿着x轴正方向传播的简谐横波，波长，平衡位置在x轴上的两质点A、B的坐标分别为、，波传到B点开始计时，A、B的振动图像如图所示。下列说法正确的是（    ） A．该波的周期为0.4s B．该波的频率为2Hz C．该波的波长为5m D．该波的传播速度为 【答案】AD 【详解】AB．根据题中振动图像可知机械波的周期，频率，故A正确；B错误； CD．时，质点A在波谷，质点B开始沿y轴正方向振动，有，解得，根据，解得，故C错误；D正确。 故选AD。 4．（23-24高二下·湖南衡阳·期末）如图所示是舞蹈中的“波浪”表演。演员手挽手排成一行，从左侧第一位演员开始，周期性地举起或放下手中的扇子，呈现出类似“波浪”的效果。这个情景可以简化为一列振幅为，波长为向右传播的简谐波，“波浪”的振动周期为，则下落说法正确的是（　　） A．“波浪”的传播速度 B．“波浪”是纵波 C．在一个振动周期T内，每把扇子运动的路程为2A D．某时刻某演员的坐标为（，），则经后，该演员的坐标为（，） 【答案】A 【详解】A．“波浪”的传播速度为，故A正确； B．“波浪”中质点振动方向与波传播方向垂直，所以“波浪”是横波，故B错误； C．在一个振动周期T内，每把扇子运动的路程为，故C错误； D．介质中的质点在振动过程中不会随波移动，故横坐标不变，故D错误。 故选A。 5．（23-24高二下·湖南·期末）水袖舞是中国京剧的特技之一，它包含了戏曲和舞蹈的成分，舞者的手有规律的振动传导至袖子上，给人一种“行云流水”的美感。冰袖可简化为一列沿x轴传播的简谐横波；波源的振动周期，时刻的波形如图所示，且此时a点向上运动，则下列说法正确的是（　　） A．该波向右传播 B．该波的波速为 C．时，a质点将运动到波峰处 D．时，a质点将运动到处 【答案】C 【详解】A．由a点向上运动，根据“上坡下，下坡上”判断可知该波向左传播，故A错误； B．由题图可知该波波长为，周期，故波速为，故B错误； C．由于，则a点将由平衡位置向上运动，到达波峰处，故C正确； D．质点只在平衡位置附近上下振动，不会随波移动，故D错误。 故选C。 6．（23-24高二下·湖南长沙·期末）如图所示，甲图为波源的振动图像，乙图为该波源在某介质中产生的横波时刻的波形图像，O点是波源，则下列说法正确的是（  ） A．该波的传播速度为2m/s B．再经过0.3s，乙图中质点Q刚好开始振动，Q的起振方向沿y轴正方向 C．从该时刻到质点Q开始振动，质点P运动的路程为0.12m D．当乙图中质点Q第一次到达波峰时，质点P正处于平衡位置向下振动 【答案】C 【详解】A．由图甲可知该波的周期为T=0.2s，由图乙可知该波的波长为=0.2m，则该波的波速，故A错误； B．由图乙可知时刻波刚好传播到，处，经过t=0.3s，波传播的距离，可知波传播到0.5m处的质点Q，结合图甲可知Q的起振方向沿y轴负方向，故B错误； C．从该时刻到质点Q开始振动，经过的时间为0.3s，即，质点P运动的路程，故C正确； D．质点P、Q相距，乙图中质点Q第一次到达波峰时，质点P正处于波峰，故D错误。 故选C。 7．（23-24高二下·湖南张家界·期末）（多选）一列简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形图如图1所示，平衡位置位于坐标原点的质点振动图像如图2所示。图1所示的波动图像对应的时刻可能是（　　） A． B． C． D． 【答案】BD 【详解】根据图2可知，可知，图2图像0时刻到相邻最大正方向位移对应时刻之间的时间间隔为，根据波形可知，图1所示波形中平衡位置位于坐标原点的质点此时刻的位移为负值，根据振动的周期性可知，当波沿x轴负方向传播时，平衡位置位于坐标原点的质点此时刻正沿y轴正方向运动，结合图2 可知，图1所示的波动图像对应的时刻可能是（n=0，1，2，3…），当n=0时，解得，上述表达式中的其它可能时刻均大于24s，即不可能为4s与8s。根据振动的周期性可知，当波沿x轴正方向传播时，平衡位置位于坐标原点的质点此时刻正沿y轴负方向运动，结合图2 可知，图1所示的波动图像对应的时刻可能是（m=0，1，2，3…），当m=0时，解得，上述表达式中的其它可能时刻均大于18s，即不可能为4s与8s。综合上述可知，图1所示的波动图像对应的时刻可能是6s与10s。 故选BD。 波的传播与叠加 8．（23-24高二下·湖南邵阳·期末）（多选）如图甲所示，在某均匀介质中建立一直角坐标系，坐标原点O处有一振源，其振动产生的简谐波在x轴上传播，A、B为x轴上的两个质点。波源振动经过一段时间后开始计时，时刻，B质点第一次到达正向最大位移处，此后A、B质点振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（    ） A．振源点的起振方向沿轴负方向 B．该波在轴上传播的速度为 C． A质点在内通过的路程为 D．在时A点向轴正方向运动 【答案】BD 【详解】A．由质点A的振动图像可知，波源的起振方向沿y轴正方向，故A错误； B．找到B关于y轴的对称点B＇，A和B＇相距2m，由图乙可知，质点B＇比质点A先振动2s，根据速度公式可知，故B正确； C．A质点在内通过的路程为，故C错误； D．由乙图可知，在时A点位移为正且向正向最大位移处运动，所以A点向y正方向运动，故D正确。 故选BD。 9．（23-24高二下·湖南岳阳·期末）（多选）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=0.2m和x=1.2m处，两列波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。图中所示为t=0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.5m处。下列说法正确的是（    ） A．两列波的周期均为0.5s B．图示时刻P、Q两质点振动方向相同 C．两列波经过1s在M点相遇 D．0~1.5s内质点M运动的路程为12cm 【答案】BD 【详解】A．根据图像可知波长为0.4m，则波传播的周期为，故A错误； B．根据“同侧法”可知，图示时刻P、Q两质点振动方向都为沿y轴负方向，故B正确； C．M点在P、Q两质点的正中间，所以两列波同时传播到M点，此时两波传播的距离为，需要时间为，故C错误； D．时刻，两列波恰好传播到M点，且为振动加强，振幅为，振动时间为，质点M运动的路程为，故D正确。 故选BD。 1 / 8 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题02 机械振动与机械波（原卷版） 【考点分析】 【知识点梳理】 简谐运动的定义和描述；弹簧振子模型；单摆模型（单摆周期公式）；阻尼振动；受迫振动；共振； 波的形成及分类（横波与纵波）；波的描述（波长、周期（频率）、波速及其关系）；波的图像；波形图中某质点的速度方向与传播方向的关系；波的多解问题（周期导致多解、传播方向导致多解）；波的反射和折射；波的衍射；波传播的独立性及叠加原理；波的干涉；多普勒效应；超声波与次声波 【公式梳理】 物理概念、规律 公式 备注 机械振动和机械波 简谐运动的回复力 单摆周期公式 l为单摆的摆长 波长、波速、周期、频率的关系 适用于一切波 机械振动的典型模型 1．（23-24高二下·湖南张家界·期末）如图所示，做简谐振动的小球，平衡位置为O点，关于小球，下列说法正确的是（　　） A．从O点向左边运动，速度逐渐增大 B．从O点向右边运动，加速度越来越大 C．从O点向右边运动，位移越来越小 D．从左边向O点运动，位移越来越大 2．（23-24高二下·湖南娄底·期末）（多选）如图1所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上，间距为l，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2l，小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观测小球影子的运动。以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图2所示，则（　　） A．时刻小球向下运动 B．时刻小球与影子相位差为π C．时刻光源的加速度向上 D．时刻影子的位移为5A 振动图像与波形图的综合问题 3．（23-24高二下·湖南湘西·期末）（多选）一列沿着x轴正方向传播的简谐横波，波长，平衡位置在x轴上的两质点A、B的坐标分别为、，波传到B点开始计时，A、B的振动图像如图所示。下列说法正确的是（    ） A．该波的周期为0.4s B．该波的频率为2Hz C．该波的波长为5m D．该波的传播速度为 4．（23-24高二下·湖南衡阳·期末）如图所示是舞蹈中的“波浪”表演。演员手挽手排成一行，从左侧第一位演员开始，周期性地举起或放下手中的扇子，呈现出类似“波浪”的效果。这个情景可以简化为一列振幅为，波长为向右传播的简谐波，“波浪”的振动周期为，则下落说法正确的是（　　） A．“波浪”的传播速度 B．“波浪”是纵波 C．在一个振动周期T内，每把扇子运动的路程为2A D．某时刻某演员的坐标为（，），则经后，该演员的坐标为（，） 5．（23-24高二下·湖南·期末）水袖舞是中国京剧的特技之一，它包含了戏曲和舞蹈的成分，舞者的手有规律的振动传导至袖子上，给人一种“行云流水”的美感。冰袖可简化为一列沿x轴传播的简谐横波；波源的振动周期，时刻的波形如图所示，且此时a点向上运动，则下列说法正确的是（　　） A．该波向右传播 B．该波的波速为 C．时，a质点将运动到波峰处 D．时，a质点将运动到处 6．（23-24高二下·湖南长沙·期末）如图所示，甲图为波源的振动图像，乙图为该波源在某介质中产生的横波时刻的波形图像，O点是波源，则下列说法正确的是（  ） A．该波的传播速度为2m/s B．再经过0.3s，乙图中质点Q刚好开始振动，Q的起振方向沿y轴正方向 C．从该时刻到质点Q开始振动，质点P运动的路程为0.12m D．当乙图中质点Q第一次到达波峰时，质点P正处于平衡位置向下振动 7．（23-24高二下·湖南张家界·期末）（多选）一列简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形图如图1所示，平衡位置位于坐标原点的质点振动图像如图2所示。图1所示的波动图像对应的时刻可能是（　　） A． B． C． D． 波的传播与叠加 8．（23-24高二下·湖南邵阳·期末）（多选）如图甲所示，在某均匀介质中建立一直角坐标系，坐标原点O处有一振源，其振动产生的简谐波在x轴上传播，A、B为x轴上的两个质点。波源振动经过一段时间后开始计时，时刻，B质点第一次到达正向最大位移处，此后A、B质点振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（    ） A．振源点的起振方向沿轴负方向 B．该波在轴上传播的速度为 C． A质点在内通过的路程为 D．在时A点向轴正方向运动 9．（23-24高二下·湖南岳阳·期末）（多选）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=0.2m和x=1.2m处，两列波的波速均为0.4m/s，波源的振幅均为2cm。图中所示为t=0时刻两列波的图像，此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.5m处。下列说法正确的是（    ） A．两列波的周期均为0.5s B．图示时刻P、Q两质点振动方向相同 C．两列波经过1s在M点相遇 D．0~1.5s内质点M运动的路程为12cm 1 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $$