专题04 机械振动与机械波（北京专用）-【好题汇编】2025年高考物理二模试题分类汇编

专题04 机械振动与机械波 一、单选题 1．（2025·北京朝阳·二模）如图所示为某质点沿x轴做简谐运动的图像，根据图像可知该质点（　　） A．在任意1s内通过的路程相同 B．在第2s末和第4s末的速度相同 C．在1s~3s内所受回复力沿x轴正方向 D．在2s~3s内位移方向与瞬时速度方向相同 2．（2025·北京昌平·二模）位于坐标原点的波源在时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正方向传播，平衡位置在处的质点P开始振动时，波源恰好第1次处于波峰位置。已知波源振动的位移y随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．波的周期是0.1s B．波的振幅是0.4m C．波的传播速度是20m/s D．质点P开始振动时方向沿y轴正向 3．（2025·北京海淀·二模）如图所示，手握住软绳的一端上下振动，产生沿绳传播的机械波，若增大手的振动频率，则该波（    ） A．波速不变 B．波速增大 C．波长不变 D．波长增大 4．（2025·北京丰台·二模）一列简谐横波某时刻波形如图1所示。由该时刻开始计时，质点N的振动情况如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．该横波沿x轴负方向传播 B．该时刻质点L向y轴正方向运动 C．经半个周期质点L将沿x轴负方向移动半个波长 D．该时刻质点K与M的速度、加速度都相同 5．（2025·北京东城·二模）如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一质量为的小钢球。以弹簧原长时钢球所在的位置为坐标原点，竖直向下为正方向建立坐标轴。将钢球从点处由静止释放，钢球在、间做往复运动。弹簧劲度系数为，且弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．在点处，小球的加速度最小 B．在点处，小球所受弹力的大小为 C．在处，小球的速度最大 D．两点间的距离为 6．（2025·北京东城·二模）某振源位于坐标原点处，时从平衡位置开始沿轴负方向做简谐运动，沿轴正方向发出一列简谐横波。则时的波形图为（　　） A． B． C． D． 7．（2025·北京西城·二模）简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点。下列说法正确的是（　　） A．质点P的速度方向与波的传播方向相同 B．质点P的速度方向与加速度方向相反 C．质点P的速度方向与位移方向相反 D．质点P的振幅小于 8．（2025·北京西城·二模）如图1所示，小球悬挂在轻弹簧的下端，弹簧上端连接传感器。小球上下振动时，传感器记录弹力随时间变化的规律如图2所示。已知重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．小球的质量为0.2kg，振动的周期为4s B．0~2s内，小球始终处于超重状态 C．0~2s内，小球受弹力的冲量大小为 D．0~2s内，弹力对小球做的功等于小球动能的变化量 二、解答题 9．（2025·北京朝阳·二模）单摆装置如图所示，摆球始终在竖直面内运动，摆球可视为质点。不计空气阻力，请完成下列问题： (1)若摆长为L，简谐运动周期为T，求重力加速度的大小g； (2)若摆长为L，摆起最大角度为，求摆球通过最低点时速度的大小； (3)若摆球质量为m，摆动周期为T，重力加速度大小为g，通过最低点时的速度大小为v，摆球从左侧最高点第一次摆到最低点的过程中，求细线对摆球拉力的冲量大小I。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题04 机械振动与机械波 一、单选题 1．（2025·北京朝阳·二模）如图所示为某质点沿x轴做简谐运动的图像，根据图像可知该质点（　　） A．在任意1s内通过的路程相同 B．在第2s末和第4s末的速度相同 C．在1s~3s内所受回复力沿x轴正方向 D．在2s~3s内位移方向与瞬时速度方向相同 【答案】D 【详解】A．由题图可知周期为，在任意1s内，即任意的内，如果初始位置处于平衡位置或最大位移处，则质点通过的路程等于一个振幅，初始位置在其它位置时，则质点通过的路程不等于一个振幅，故A错误； B．由题图可知在第2s末和第4s末的速度大小相等，方向相反，故B错误； C．由题图可知在1s~2s内，质点所受回复力先沿x轴负方向，在2s~3s内，质点所受回复力先沿x轴正方向，故C错误； D．由题图可知在2s~3s内位移方向与瞬时速度方向相同，均沿x轴负方向，故D正确。 故选D。 2．（2025·北京昌平·二模）位于坐标原点的波源在时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正方向传播，平衡位置在处的质点P开始振动时，波源恰好第1次处于波峰位置。已知波源振动的位移y随时间t变化的图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．波的周期是0.1s B．波的振幅是0.4m C．波的传播速度是20m/s D．质点P开始振动时方向沿y轴正向 【答案】C 【详解】AB．由题图可知周期为，振幅为，故AB错误； D．由题图可知波源的起振方向沿y轴负向，则质点P开始振动时方向沿y轴负向，故D错误； C．平衡位置在处的质点P开始振动时，波源恰好第1次处于波峰位置，由于波源的起振方向沿y轴负向，则该段时间为 则波的传播速度为 故C正确。 故选C。 3．（2025·北京海淀·二模）如图所示，手握住软绳的一端上下振动，产生沿绳传播的机械波，若增大手的振动频率，则该波（    ） A．波速不变 B．波速增大 C．波长不变 D．波长增大 【答案】A 【详解】波速 绳波一直在绳中传播，介质相同，传播速度保持不变．当手振动的频率增加时，波长减小。 故选A。 4．（2025·北京丰台·二模）一列简谐横波某时刻波形如图1所示。由该时刻开始计时，质点N的振动情况如图2所示。下列说法正确的是（　　） A．该横波沿x轴负方向传播 B．该时刻质点L向y轴正方向运动 C．经半个周期质点L将沿x轴负方向移动半个波长 D．该时刻质点K与M的速度、加速度都相同 【答案】A 【详解】A．根据乙图可知该时刻质点N向上振动，结合“上下坡法”可知，波沿x轴负方向传播，故A正确； B．横波沿x轴负方向传播，根据“上坡下、下坡上”知识可知，质点L该时刻向y轴负方向运动，故B错误； C．经半个周期简谐横波沿x轴负方向移动半个波长，质点L不会随波迁移，故C错误； D．该时刻质点K与M的速度均为0，加速度大小相同、方向相反，故D错误； 故选A。 5．（2025·北京东城·二模）如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一质量为的小钢球。以弹簧原长时钢球所在的位置为坐标原点，竖直向下为正方向建立坐标轴。将钢球从点处由静止释放，钢球在、间做往复运动。弹簧劲度系数为，且弹簧始终处于弹性限度内，重力加速度为，不计空气阻力。下列说法正确的是（　　） A．在点处，小球的加速度最小 B．在点处，小球所受弹力的大小为 C．在处，小球的速度最大 D．两点间的距离为 【答案】C 【详解】A．钢球在、间做往复运动，故其在P点回复力最大，即加速度最大，故A错误； B．由A可知在点处， 此时 故B错误； C．速度最大时，弹力与小球重力相等，后小球继续向下运动，弹力增大，速度减小，则 故 故C正确； D．从O到P，根据动能定理可得 解得 故D错误。 故选C。 6．（2025·北京东城·二模）某振源位于坐标原点处，时从平衡位置开始沿轴负方向做简谐运动，沿轴正方向发出一列简谐横波。则时的波形图为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】题意知时振源从平衡位置开始沿轴负方向做简谐运动，则时，振源到达波峰处，波传播了个波长，B选项符合题意。 故选B。 7．（2025·北京西城·二模）简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点。下列说法正确的是（　　） A．质点P的速度方向与波的传播方向相同 B．质点P的速度方向与加速度方向相反 C．质点P的速度方向与位移方向相反 D．质点P的振幅小于 【答案】B 【详解】A．根据同侧法可知波沿轴正方向传播，则此刻点速度方向沿轴正方向，A错误； B．点速度方向沿轴正方向，且做减速，所以加速度方向与速度方向相反，B正确； C．位移方向是指从平衡位置指向某一位置的有向线段，点的位移方向沿轴正方向，与速度方向相同，C错误； D．同一个波上的所有质点的振幅相同，所以点的振幅等于，D错误。 故选B。 8．（2025·北京西城·二模）如图1所示，小球悬挂在轻弹簧的下端，弹簧上端连接传感器。小球上下振动时，传感器记录弹力随时间变化的规律如图2所示。已知重力加速度。下列说法正确的是（　　） A．小球的质量为0.2kg，振动的周期为4s B．0~2s内，小球始终处于超重状态 C．0~2s内，小球受弹力的冲量大小为 D．0~2s内，弹力对小球做的功等于小球动能的变化量 【答案】C 【详解】A．小球在最低点时弹簧拉力最大，传感器读数最大为2N，到达最高点时传感器示数最小值为零，则此时弹簧在原长，小球的加速度为向下的g，结合对称性可知最低点时的加速度为向上的g，根据则F-mg=ma 可知F=2mg=2N 即小球的质量m=0.1kg 由图像可知，振动的周期为4s，选项A错误； B．0~2s内，小球从最低点到最高点，加速度先向上后向下，则先超重后失重，选项B错误； C．0~2s内，小球从最低点到最高点，动量变化为零，由动量定理 可得小球受弹力的冲量大小为 选项C正确； D．0~2s内，小球动能变化为零，弹力对小球做的功与重力做功的代数和等于小球动能的变化量，选项D错误。 故选C。 二、解答题 9．（2025·北京朝阳·二模）单摆装置如图所示，摆球始终在竖直面内运动，摆球可视为质点。不计空气阻力，请完成下列问题： (1)若摆长为L，简谐运动周期为T，求重力加速度的大小g； (2)若摆长为L，摆起最大角度为，求摆球通过最低点时速度的大小； (3)若摆球质量为m，摆动周期为T，重力加速度大小为g，通过最低点时的速度大小为v，摆球从左侧最高点第一次摆到最低点的过程中，求细线对摆球拉力的冲量大小I。 【答案】(1) (2) (3) 【详解】（1）由单摆做简谐运动的周期公式 可得 （2）由动能定理 可得 （3）此过程中重力、拉力对小球产生冲量，其中重力的冲量大小为 根据动量定理可知合力的冲量大小为 由平行四边形定则可得拉力的冲量大小为 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$