专题20 机械振动 机械波-【一飞冲天·高考专项】2025年高考专题分类物理

专题二十机械振动机械波 基础题 1.BA.由图可知，这列波的波长A=4m,又因为波速v=20m/s, 所以周期T-之=0.2s:B角速度w祭=10xad/s,且振幅 A=0.2m,所以x=2m处质点的振动方程为y=0.2sin(10πt+ π)；C.因为t=0.05s= 子T,所以该波的传插方向为x轴负 方向，根据“同侧法”可知，t=0时刻质点a沿y轴负方向运 动；D.因为t=0时刻，质点α并不在波峰、波谷或平衡位置， 所以不能确定质点a经过0.05s(即TD)通过的路程。 2.A根据振动图像可知，t=0时刻质点沿y轴正方向振动，则 介质中各质点的起振方向均沿y轴正方向，所以波最前方的 质点的振动方向沿y轴正方向；根据振动图像可知，周期T 0.4s,波长λ=vT=0.4m,则再经过0.1s后，即0.4s后波 总共传播的距离为0.4m,则波最前方振动质点为0.4m处 的质点，且正好处于平衡位置向上运动。 3.BA.由波的图像可知这列波的波长入=4m,又因为v= 8m/s,所以周期T=合=音=0.5sR由波的传播方向和 质点振动方向之间的关系可知，在1=0时，x=0处的质点向 y轴负方向运动；C、D.由波的传播方向和质点振动方向之间 的关系可知，在t=0时，x=0处的质点向y轴负方向运动， 质点运动时越接近平衡位置速度越大，在1==号时， x=0处的质点正向平衡位置处运动，但还没有到达平衡位置 处，故其振动速度既不为零也不是最大值 4.A因为介质中所有质点起振的方向都与振源起振的方向相 同，由振动图像知波源开始振动的方向为负y方向，故第一个 周期末开始振动的质点，其振动方向也是负y方向，根据同侧 法可判断B、D错误；由振动图像知，后半个周期振幅较大，且 该波沿x轴正向传播，所以后起振的质点的振幅较大。 5.A根据A点的振动图像可知，在t1时刻绳上A点向上运 动，再由振动图像可知1时波传播的时间恰好为3买，则波传 插的距离为登。 6.ABDB.受迫振动的周期与驱动力周期相同，当a摆起来以 后，其余三个小球周期相同，当受迫振动的小球固有周期与驱 动力周期相同时，振幅最大，固有周期和摆长有关，由于其余 三个小球摆长不同，所以摆动的振幅不同：C.振动加强点振 动始终是加强的，但位移却不总是最大的，即并不是始终处于 波峰位置。 7.ACA.由图像可知，甲、乙两列波的波长分别为6m、4m,根 据∫=兴得波速相同时，频率与波长成反比，所以甲、乙两列 波的频率之比为2：3：B甲波的周期为工，-号=号-3 乙波的周期为T2=之=号=2s,再经过3s,甲波在平衡位 2 置x=3m处，振动1个周期，恰好处于平衡位置向上振动，乙 波在平衡位置x=3m处，恰好处于波峰，振动速度为0，根据 波的叠加原理可知，平衡位置在x=3处的质点振动方向 向上；C.开始时刻，两列波到x=7m处的距离相同，根据t= 二两波速度相同则两列波将同时传到工=7m处：D.由于两 波的频率不同，则不能形成相干波源，不存在始终为振动减弱 点或振动加强点 8ADA两列波的波长均为入=1m,周期均为T=合=0,4s 颜率均为f一=2.5H,频率相同，所以两列波相遇时会发 生干涉现象；B.根据同侧法可知质点P开始振动时的方向沿 y轴负方向：C.两列波的波峰传到P点的时间均为1=△x= 2.5m、=0.4s,所以质点P第一次到达波峰的时刻是1= 1 m 04s,D两列波同时传播到P点的时间-兰=2 0.1s,因此在0~0.5s的时间内质点P振动了0.4s,恰好为 一个周期的时间，由于P点是振动加强点，故P点的振幅 A'=2A=30cm=0.3m,因此质点P通过的路程s=4A'= 1.2m。 提升题 1.B由图乙知，t=0时刻质点处于平衡位置上方，且向上振 动，由题，c位置的质点比a位置的晚0.5s起振，则知该波的 周期为T=1s,波的传播方向为向右，则1=0.75s=是工，作 出t=0.75s前的波形图像，即t=0时刻的波形图像如图所 示（箭头指向的线），则位于平衡位置上方且振动方向向上的 质点位于bc间，即有b<x<c。 y/m x/m 2.BA.浮标是“海面”上的标识物，它不随海水波浪方向向前 移动，只是在各自位置上下浮动；B.浮标上下浮动周期为5s, 即海水波浪的周期T=5s,海浪表面波长入=100m,所以浮 标区蚊常态下海水波浪速度口一产-1g。 m/s=20m/s:C.小 型潜艇经过时，浮标发生异常浮动，由题知某小型潜艇经过相 邻的两个浮标用时△1=3s,三个浮标的间距△x=150m,可 推测小型潜艇行驶速度约为=A?=150 △t 3 m/s=50m/s; D.浮标a,b间距为150m,正好是海浪表面波长的号倍，则常 态下浮标α到达最高点时，浮标b处在最低点。 3.ADA.图示时刻平衡位置x=3m处的质点正在向上振动， 根据波动规律可知，实线波沿x轴正方向传播，则虚线波沿x 轴负方向传播；B.介质决定波速，两列波传播速度大小相同， 由图可知，实线波的波长入1=6m,虚线波的波长入2=9m,由 v=入f可知，实线波和虚线波的频率之比为f：f2=入2：入1= 3：2,由于不等于∫2，故两列波在相遇区域不会发生稳定 的干涉现象：C.实线波的频率为2.50Hz,波长入=6m,则波 速v=入1f=15m/s;D.实线波波峰传到平衡位置x=1.875m处 的质点所用时间为4=1.8751.5、=0.025s,虚线波波蜂 15 传到平衡位置x=1.875m处的质点所用的时间为2 225-1.875、=0.025s,说明从图示时刻起再过0.025s,平 15 衡位置x=1.875m处的质点处于波峰位置，由波的叠加可 知，平衡位置x=1.875m处的质点将位于y=30cm。 4.ADA.超声波探测头在人体某部位固定后发射超声波并接 收反射回的超声波，此过程探头与检测部位相对静止，不发生 多普勒效应，发送和接收的超声波频率相同：B.根据图像读 出被长A=12mm=1.2×102m,由0=产得周期T=之，代 7 入数据得T=8×106s:C.根据图乙知，质点A此刻位移为 2√3mm,且正在向上运动，经过十二分之一周期，恰好第 次运动到波峰，故运动的路程为(4-2√3)mm≈0.536mm; D.图乙中质点向左运动，质点B在此后的十二分之一周期向 上运动至波峰，位移在增大，故加速度将增大。 5.BDA、B.由图可知，质点的振动周期为4×10一3s,即这列波 的周期T=4X10”s,若简谐波沿x轴负向传播，则(m+)以 4 =1mn=01,2,3,…),此波的波长A=4n十市m(n=0.1,2, 4 3,…),同理，若简谐波沿x轴正向传播，波长入=4m十3m(n= 0,1,23,…),均无法等于5×103m,C.根据0=产，简谐波 1000 沿x轴正向传播时，此波的传播速度一4m十3m/s(n=0,1, 2,3,…),波的传播速度无法等于1000m/s;D.筒谐波沿x轴负 1000 向传播时，此波的传播速度一n十m/s(n=0,1,2,3,…),当 n=0时，v=1000m/s。 6.CDA.因为t=0时质点P沿y轴负方向运动，根据“同侧 法”可知该波沿x轴正方向运动；B.根据“同侧法”可知质点Q 在t=0时沿y轴正方向运动，与题图乙不符：C.由题图乙可 知，周期T=0.20s,所以t=0.10s即半个周期，此时质点P 在平衡位置下方沿y轴正方向运动：D.由题图甲可知，波长 入=8m,所以波速0=产=40m/s。 7.ABDA.由题图可知，水波的波长入=2a,则水波通过尺寸为 1.5a的障碍物能发生明显衍射：B.由题图可知，C点与波源 的距离xc=3入∈6a,A点与波源的距离xA=1.5入=3a,则到 一达第一个波峰的时刻，C比A滞后的时间t=一4=3， 7》 C.质点不能随波迁移，则质点B、C之间的距离x=5λ=10a, 保持不变；D.由题意可知，质点振动的振幅为H,圆频率ω 孚-买-碧，从图示时刻开始计时，即A点从负的最大位 移处开始振动，则A点的振动方程是y=Hsin(码+受). 8.1)AD(2)4rnL (3)B （44L或L2) T-T T-T 解析：(1)单摆在摆动过程中，阻力要尽量小甚至忽略不计，所 以摆球要选质量大而体积小的铁球，摆长不能过小，一般取 1m左右。(2)单摆完成加次全振动的时间为1，所以T=斤， 测得悬点0到小球球心的距离（摆长）L,根据T=2元√官， L ，得 解得g=坛上，(3)根据单摆的周期公式T=2示√发 下=4L,根据数学知识可知，下-L图像的斜率=4红，则 当地的重力加速度g一冬。A.若测量摆长时忘了加上摆球 的半径，则摆长变成摆线的长度，则有T=4L 4(1十2=4+4r,根据数学知识可知，对T-L图像来 g g g 说，下=4L+4r与图线6的T=4L斜率相等，两者应 g g g 该平行，4红”是截距，故作出的下-L图像中图线a的原因可 g 能是误将悬点到小球上端的距离记为摆长L:B.实验中误将 49次全振动记为50次，则周期的测量值偏小，导致重力加速 度的测量值偏大，图线的斜率k偏小：C.由图可知，图线c应 的斜率k偏小，根据下-L图像的斜率=4红，当地的重力加 速度g=其可知，图线c对应的g值大于图线6对应的g 值。4)根据单摆的周期公式T=2x√店，设A点到镇头的 +6,第二次 重心之间的距离为，则有第一次工，=2r√g √+，联立解得g=4) T:=2x T-T一冲天 专题二十 机械振动 机械波 馨)基础题 一、单项选择题 1.(2023·南开中学第四次月考)一列简谐波在t=0时刻的波形图如图中实线所示，t一0.05s时刻的 波形图如图中虚线所示，若该波传播的速度为20/s,下列说法正确的是 m 0.2 0 6 x/m -0.2 A.这列波的周期为0.4s B.x=2m处质点的振动方程为y=0.2sin(10πt十π) C.t=0时刻质点a沿y轴正方向运动 D.t=0时刻开始，质点a经过0.05s通过的路程为0.2m 2.(2024·河西区期未)质点以坐标原点O为中心位置在y轴上做简谐运动，其振动图像如图所示，振 动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为1.0m/s,起振后0.3s此质点立即停止运动， 再经过0.1s后的波形图为 Ay/cm A y/cm 0.2 0.4 x/m 0 0.4x/m 、 A B 0.4 y/cm y/cm 0.2 04 x/m 0.2 0.4 x/m -5 C 0 3.(2021·红桥区一模)一列简谐横波以8m/s的波速沿x轴正方向传播。已知t=0时的波形如图所 示，下列说法正确的是 专题二十机械振动 机械波 A.波的周期为2s y/m 0.04- B.x=0处的质点在t=0时向y轴负方向运动 0.02 ←一2 0 x/m C.x=0处的质点在1=}s时的速度为0 -0.04 D.=0处的质点在=}：时向y轴负方向运动 4.(2022·和平区三模)在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动 图像如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是 D 5.(2022·和平区二模)如图甲所示，用手握住长绳的一端，t=0时刻在手的带动下A点开始上下振动， 其振动图像如图乙所示，则下列四幅图中能正确反映t1时刻绳上形成的波形的是 () THE TO 甲 二、不定项选择题 6.(2022·实验中学第三次月考)高三复习时小佟同学在课本中选取了几幅图片进行了知识回顾，如图 所示，他的以下观点说法中正确的是 ( 甲 丙 丁 A.如图甲所示，当注射器内装有墨汁，注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向匀速拖动木板，在木板 上的墨汁图样，大致表示注射器末端运动规律x-t图像 B.研究受迫振动的实验如图乙所示，原来静止的四个小球，当α摆起来以后，其余三个小球会逐渐摆 动起来，它们摆动的振幅不同，但周期相同 专题分类物理 C.观察水波的干涉图样，如图丙所示，两列频率相同的水波相遇后，振动加强点始终处于波峰位置 D.如图丁所示，是利用水波观察多普勒效应，左侧水波的频率高于右侧的水波频率，是由于振源小球 向左侧移动形成的 7.(2021·和平区三模)如图所示，图中两小孩各握住轻绳一端M、N连续振动，形 成甲、乙两列横波分别沿x轴相向传播，波速均为2/s,振幅相同，t=0时刻的 波形图如图所示。下列说法正确的是 甲 M 0 2 10 A.甲、乙两列波的频率之比为2：3 B.再经过3s,平衡位置在x=3m处的质点振动方向向下 C.两列波将同时传到x=7m处 D.在两列波相遇过程中，x=7m处始终为振动减弱点 8.(2023·南开区期未)两列分别沿x轴正、负方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示。已知 两列波传播速度的大小均为2.5m/s,质点P位于x=0.25m的位置。下列说法正确的是() A.两列波相遇时会发生干涉现象 y/cm B.质点P开始振动时的方向沿y轴正方向 x/m C.质点P第一次到达波峰的时刻是t=1s 1.25 0.75+0.250.25 0.75/1.25 1.75 D.在0~0.5s时间内质点P通过的路程是1.2m 提升题 一、单项选择题 1.(2021·和平区一模)图甲是一列简谐横波在t=0.75s时的波形图，已知平衡位置在c位置的质点 比平衡位置在a位置的质点晚0.5s起振，则图乙所示振动图像对应的质点可能位于 ym A.a<x<b B.b<x<c C.c<x<d D.d<x<e 2.(2021·滨海新区三模)海上作业和军事领域中，在雷达无法使用的时候，经常通过解析海上浮标的 位置信号来粗略地定位船舶和潜艇。设某海域内常态下海浪表面波长为100m,沿海浪传播方向有 一冲天 a、b、c三个间距150m的浮标，常态下浮标上下浮动周期为5s,而当某小型潜艇经过时，系统检测到 α浮标发生异常浮动，3s和6s后又相继检测到b、c浮标发生了异常浮动，下列说法正确的是() A.浮标随海水波浪方向向前移动 B.浮标区域常态下海水波浪速度为20m/s C.根据数据可推测小型潜艇行驶速度约为20m/s D.常态下浮标a到达最高点时，浮标b处在海平面位置 二、不定项选择题 3.(2020·塘沽一中二模)两列在同一介质中的简谐横波沿相反方向传播，某时刻两列波相遇，如图所示， 其中实线波的频率为2.50Hz,图示时刻平衡位置x=3处的质点正在向上振动。下列说法正确的是 ( ) y/cm 0 2'15 18x/m -15-- A,实线波沿x轴正方向传播，虚线波沿x轴负方向传播 B.两列波在相遇区域发生干涉现象 C.两列波的波速均为25m/s D.从图示时刻起再过0.025s,平衡位置x=1.875m处的质点将位于y=30cm处 4.(2020·实验中学热身训练)B超即B型超声检查，其运用高频率声波（超声波）对人体内部组织、器 官反射成像，以便于观察组织的形态。如图为仪器检测到发送和接收的超声波图像，其中实线为沿工 轴正方向发送的超声波，虚线为一段时间后遇到人体组织沿x轴负方向返回的超声波。已知超声波 在人体内传播速度约为1500m/s,下列说法正确的是 () y/mm y/mm 4 ----B 0 2④68012x/mm 024681012wmm 4- A.发送和接收的超声波频率相同 B.图乙中质点A振动的周期约为8×104s C.图乙中质点A在此后的十二分之一周期内运动的路程大于1mm D.图乙中质点B在此后的十二分之一周期内的加速度将增大 一冲天 5.【易错】(2022·河西区三模)一列简谐波沿x轴方向传播，已知x轴上x1=0和x2=1m两处质点的 振动图像分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是 *y/×103m 本y/(×103m) 可盟 视频讲解 t/(×10-3s) t/(×10-3s) 甲 A.这列波的波长是5×103m B.这列波的周期是4×103s C.简谐波沿x轴正向传播时此波的传播速度可能为1000/s D.筒谐波沿x轴负向传播时此波的传播速度可能为1000m/s 6.(2023·和平区二模)一列沿x轴传播的简谐横波，在t=0时的波形如图甲所示，P、Q是波上的两个 质点，此时质点P沿y轴负方向运动，图乙是波上某一质点的振动图像，下列说法正确的是 y/cm y/cm 10- 10H 6 /8x/m 0.050i00.150.20t -102- 10 甲 A.该波沿x轴负方向传播 B.图乙可能为质点Q的振动图像 C.t=0.10s时，质点P沿y轴正方向运动 D.该波的波速一定为40m/s 7.(2024·南开区一模)杜甫在《曲江》中写道：“穿花蛱蝶深深见，点水蜻蜓款款飞。”平静水面上的S 处，“蜻蜓点水”时形成一列水波向四周传播（可视为简谐波），A、B、C三点与S在同一条直线上。某 时刻A在波谷且与水平面的高度差为H,B、C在不同的波峰上，其波形如图中虚线所示。已知波速 为v,A、B在水平方向的距离为a。下列说法正确的是 A.水波通过尺寸为1.5a的障碍物能发生明显衍射 B到达第一个波蜂的时刻，C比A滞后号 专题二十机械振动 机械波 C.经过22的时间，质点B、C之间的距离为14 D.从图示时刻开始计时，A点的振动方程是y=Hsin(巴+3) 2 三、非选择题 8.(2021·南开区一模)用单摆测定重力加速度的实验如图甲所示。 (1)组装单摆时，应在下列器材中选用 。(多选) A.长度为1m左右的细线 B.长度为30cm左右的细线 C.直径为1.8cm的塑料球 飞冲天 D.直径为1.8cm的铁球 (2)测出悬点O到小球球心的距离（摆长）L及单摆完成n次全振动所用的时间t,则重力加速度g= (用L、n、t表示)。 THET○ 丙 (3)用多组实验数据作出T-L图像，也可以求出重力加速度g,三位同学作出的T一L图线如图乙 中a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都过原点，图线b对应的g值最接近当地的重力加速度值。 则相对于图线b,下列分析正确的是 A.出现图线α的原因可能是误将悬点到小球下端的距离记为摆长L B.出现图线c的原因可能是误将49次全振动记为50次 C.图线c对应的g值小于图线b对应的g值 (4)某同学在家里测重力加速度。他用细线和铁锁制成一个单摆，如图丙所示。由于家里只有一根 量程为30c的刻度尺，于是他在细线上的一点做了一个标记，使得悬点O到A点间的细线长度 小于刻度尺量程。保持该标记以下的细线长度不变，通过改变O、A间细线长度以改变摆长。实 验中，当O、A间细线的长度分别为L1、L2时，测得相应单摆的周期为T1、T2,由此可得重力加速 度g= (用L1、L2、T1、T2和π表示)。