专题卷8 机械振动和机械波-【衡水金卷·先享题】2026年新高考物理二轮复习专题卷

高三二轮复习专题卷八/物理 机械振动和机械波 (考试时间40分钟，满分100分) 一、单项选择题（本题共7小题，每小题6分，共42分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符 合题目要求的) 1.如图甲所示，战绳训练是一项高爆发的减脂运动，它对关节的损伤极小。图乙为健身者左手抖动 绳过程中某时刻的波形图，以手抖动的平衡位置作为坐标原点O(x=0),左手抖动的频率为 1.25Hz,下列说法正确的是 A.该绳波的传播速度为8m/s y/cm 20 B.该时刻质点P的位移为10√2cm C.该时刻质点Q的振动方向沿y轴负方向 x/m -20---- D.健身者抖动绳子的频率越高，波在绳子中 甲 的传播速度越快 2.已知地球的半径为R,自转周期为T,若测得在时间t内，摆长为L的单摆在地球赤道处可完成 次全振动，则在相同时间t内，该单摆在地球两极处可完成全振动的次数为 A.N TLn2+Rt2 TLn2-R C. TLn2+Rt2 TLn2-Rt2 TL B.入 TL TR D.入 TR 3.图甲为一列简谐横波在t=0.3s时刻的波形图，质点P、Q的平衡位置分别在x=2m、x=1.5m 处，图乙为质点P的振动图像，下列说法正确的是 y/m y/m 0.5 0.5 A.t=0.5s时刻，质点P正向y轴负方向振动 B.从图甲所示的时刻经过O.1s,质点P沿x轴传 0.1 0.2ts -0.5- 播到x=0处 甲 C.t=0.35s时刻，质点P的加速度达到最大，方向沿y轴负方向 D.0.3~0.8s时间内，质点Q运动的路程为2.5m 4.如图所示为一列向x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，质点P的平衡位置xp= 6m,t=0.3s时刻质点P第一次回到平衡位置，则质点P的振动方程为 A.y=10sin(受xt+F)cm 5 y/cm 10 5 B.y=l0sin(号xt-平)cm 468 12 162024x/m -10 2 C.y=l0sin(号t+平)cm D.y=10sin(号t-平)cm 2 物理第1页（共4页) 衡水金卷·先享题·。 5.如图甲所示，某水上游乐场最新引入了一种创新型水上蹦床设施，游客在蹦床上有规律地跳动时， 水面被激起一圈圈水波，若不考虑能量损失，水面为均匀介质，波源位于O点，水波在xOy水平面 内传播，波面呈现为圆形。t=1s时刻，部分波面的分布情况如图乙所示，其中虚线表示波谷，实 线表示相邻波峰。A处质点的振动图像如图丙所示，之轴正方向表示竖直向上。下列说法正确 的是 A.水波的波长为2m y/m z/m B.水波的波速为1m/s 0. C.t=3s时刻，A处质点所受的 回复力最小 O(0)24x/m 丙 D.t=3s时刻，B处质点处在平衡位置 6.如图所示，平静水面上有O1、O2两个波源。t=0时刻开始计时，O、O2两波源的振动方程分别为 y1=12sin20πt(cm)、y2=7cos20πt(cm),波源O形成的波在水中的传播速度为8m/s。已知 O1AO2是水面上边长为10m的等边三角形，O、O2连线上的质点M与波源O1间的距离为 4.4m,下列说法正确的是 A.波源O1的振动周期为10s B.两波源形成的波的波长均为1.6m C.振动稳定后，质点A为振动加强点 D.振动稳定后，质点M的振幅为19cm 7.如图所示，在xOy平面内有一列沿x轴方向传播的简谐横波，波速为4m/s,振幅为A,M、N是平 衡位置相距2m的两个质点。t=0时刻，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位 置上方最大位移处，已知该波的周期大于1s。下列说法正确的是 A.该波的周期为了s 5 y/m ●W B.=7.25s时刻，N离开平衡位置的位移为A 2 x/m C.N的振动方程为y=Acos(πt) D子一号s时间内，M的动能落布增大 二、多项选择题（本题共3小题，每小题8分，共24分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题 目要求，全部选对的得8分，选对但不全的得4分，有选错的得0分) 8.如图所示，飞力仕棒通过利用特殊构造和弹性，产生一定的振动频率，这些振动会深入到身体内的 核心肌肉，从而达到强化锻炼的作用。已知某飞力仕棒的固有频率为3.5Hz,则下列说法正确 的是 高三二轮复习专题卷八 物理第2页（共4页） A.若该棒做自由振动，其频率为3.5Hz 负重头 B.使用时手振动的频率增大，飞力仕棒振动的幅度一定随之增大 C.若手每分钟震动210次，则飞力仕棒产生共振 握柄 D.当软杆长度不变，负重头质量减小时，飞力仕棒的固有频率保 一负重头 持不变 9.甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播，波速均为4m/s。t=0时刻，二者在x= 4m处相遇，波形图如图所示。关于平衡位置在x=2m处的质点，下列说法正确的是 A.t=0.5s时刻，偏离平衡位置的位移为0 y/cm B.t=0.5s时刻，偏离平衡位置的位移为6cm 甲、P C.t=1s时刻，向y轴正方向运动 x/m D.t=1s时刻，向y轴负方向运动 10.如图所示，在倾角为0的固定光滑斜面上，有两个用轻质弹簧相连的物块A、B均静止不动，它们 的质量均为m,弹簧的劲度系数为k,C为一固定挡板，现将一个质量也为m的物块D从斜面上 距A为L的位置由静止释放，D和A相碰后立即粘在一起，之后在斜面上做简谐运动。在做简 谐运动的过程中，B对C的最小弹力为，mgsin(g为重力加速度)，则下列说法正确的是 A.D与A粘合后的瞬时速度大小为√gLsin0 D B.D与A粘合后下滑过程中速度先增大后减小 C.D与A粘合后的整体做简谐运动的振幅为3 ngsin9 2wwW 2k 77777777 D.B对C的最大弹力为Imgsin0 2 三、非选择题（本题共2小题，共34分。请按要求完成下列各题） 11.(16分)均匀介质中有沿x轴负方向传播的机械波，图示为t=0时刻的波形图，P为波源位置，已 知t=0.4s时刻，位于x轴上0.2m处的质点Q第一次振动到达波谷。 (1)求该机械波的波速大小； (2)写出从t=0时刻起波源P的振动方程； (3)求0~1s时间内位于原点(x=0)处的质点经过的路程。 y/cm 10 0.4 0.8 1.6x/m -10 物理第3页（共4页） 衡水金卷·先享题·高 12.(18分)甲、乙两列简谐横波在同种介质中分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x= 0和x=16m处，两波源的振幅均为A=0.2m,持续振动。甲波源振动1s时的波形如图所示， 此刻x=4m和x=14m处的P、Q两质点刚开始振动，质点M的平衡位置在x=12m处。从图 示时刻起，求： (1)两列波经多长时间相遇； (2)0一3s时间内质点M运动的路程。 y/m 0.2 方56方名g0立名$店 0.2 三二轮复习专题卷八 物理第4页（共4页）高三二轮复习 ·物理· 高三二轮复习专题卷八 物理 9 命题要素一览表 注： 1.能力要求： I,理解能力Ⅱ.推理论证能力 Ⅲ，模型建构能力V.创新能力V,实验探究能力 2.学科素养： ①物理观念 ②科学思维③科学探究 ④科学态度与责任 分 知识点 能力要求 学科素养 预估难度 题号 题型 值 (主题内容) W ① ②③ ④ 档次 系数 1 单项选择题 6 机械波的实际问题 易 0.85 2 单项选择题 6 单摆 务 0.75 3 单项选择题 6 波形图、振动图像 中 0.75 4 单项选择题 6 振动方程 中 0.70 5 单项选择题 6 水波的传播 中 0.70 6 单项选择题 6 波的叠加 中 0.65 7 单项选择题 6 波的多解问题 中 0.62 8 多项选择题 8 共振 易 0.85 9 多项选择题 8 波的叠加、波的传播 中 0.75 10 多项选择题 8 简谐运动综合问题 难 0.55 非选择题 16 波形图、波的传播 中 0.70 12 非选择题 18 波的叠加、波的传播 分 0.65 叁考答案及解析 一、单项选择题 的振动频率无关，D项错误。 1.B【解析】由题图乙可知，该绳波的波长为8m,频 2.A【解析】在两极处，设重力加速度为g,单摆的周 率为1.25Hz,则传播速度v=λ=10m/s,A项错 ,联 期为T=子，根据单摆周期公式有T,=2x√始 误；该时刻质点P的位移y=Asin2π=Asin45°= 立可得g=红上L,在赤道处，设重力加速度为g, t2 10√2cm,B项正确；绳波沿x轴正方向传播，根据 “同侧法”可知，该时刻质点Q的振动方向沿y轴正 单摆的周期为T2=亡，根据单摆周期公式T,= n 方向，C项错误；波的传播速度只与介质有关，与振源 ，联立可得g:=红，根据mg=mg十 2元g2 ·27· ·物理· 参考答案及解析 m·(2)·R,联立解得n= TLn+Rt 的波长均为λ=uT=0.8m,B项错误；质点A到两波 TL ,A项 源的距离相等，但两波源的振动步调相反，故质点A 正确。 是振动减弱点，C项错误：由于O、O,连线上的质点 3.C【解析】根据图乙可知，t=0.5s时刻质点P正向 M与波源O1间的距离为4.4m,故M点到波源O, y轴正方向振动，A项错误；质点并不随波迁移，经过 之间的距离为5.6m,两波源到M点的路程差为 0.1s,质点P不会传播到x=0处，B项错误；根据图 1.2m,为半波长的3倍，又因两波源的振动步调相 乙可知，t=0.35s时刻质点P的位移为正方向的最 反，故质点M为振动加强点，质点M的振幅为A十 大值，根据F=一kx=ma可知，t=0.35s时刻质点 A2=19cm,D项正确。 P的加速度达到最大，方向沿y轴负方向，C项正确； 7.C【解析】若波沿x轴正方向传播，则M、N平衡位 0.3-0.8s经历的时间△t=0.8s-0.3s=0.5s= 2T+号，故质点Q运动的路程为2X4A+2A-5m, 置间的距离x=(m十冬)以=2m,解得波长入 n,周期的可能值T=合-子gs(=0,12, 8 D项错误。 4.A【解析】由图可知，波长λ=16m,振幅A=10cm, 3…),若波沿x轴负方向传播，则M、N平衡位置间 简谐横波沿x轴正方向传播，当图中原点处的振动状 的距离xw=(n十子)入=2m,解得波长入 态传到质点P时，质点P第一次回到平衡位置，故该 8 波在0~0.3s时间内传播的距离x=6m,则波速v 4m十m,则周期的可能值T=入=，2 04n+7s(n=0,1, 千品gm/s=20m,周期T=产-品 16 2,3…),因为周期大于1s,所以波只能沿x轴负方向 传播且T=2s,A项错误；在t=7.25s时刻，N已经 0.8s,则w=祭-受rad/s,波沿x轴正方向传播， 2 振动了3营个周期，离开平衡位置的位移为-号A, =0时刻，质点P向上振动，根据数学知识可知，质点 B项错误：t=0时刻，V在波峰，振动周期为2s,可知 P的初相位9=干，故质点P的振动方程为y= 振动方程为)y=Asin(xt十受)=Acos(xt),C项正确： 10sin(号x叶子)cm,A项正确。 12 33 s时间内，M先远离平衡位置，后向平衡位置 5.B【解析】由图乙可知，相邻波峰和波谷之间的距离 运动，故M的动能先减小再增大，D项错误。 为2m,则水波的波长λ=4m,A项错误：由图丙可 二、多项选择题 知，A处质点的周期T=4s,则水波的波速)=子 8.AC【解析】若该棒做自由振动，则振动按照固有频 1m/s,B项正确；由图丙可知，当t=3s时刻，A处质 率振动，即频率为3.5Hz,A项正确；当外力的频率 点处于波谷位置，所受的回复力最大，则B处质点处 与固有频率相同时振幅最大，随着手振动的频率增 于波峰位置，C、D项错误。 大，飞力仕棒振动的频率随之增大，但是振动的幅度 6.D【解析】根据振动方程可知两波源形成的波的周 可能越来越小，B项错误；手振动的频率广=器H: 期均为T=20元 s=0.1s,A项错误：两波源形成的波 =3.5Hz,此时频率与固有频率相等，飞力仕棒发生 ·28· 高三二轮复习 ·物理 共振，C项正确；当软杆长度不变，负重头质量减小 处于伸长状态，故简谐运动的振幅A=x十x= 时，其结构发生改变，飞力仕棒的固有频率会发生变 5mgin日，C项错误；当A、D整体运动到最低点时， 2k 化，D项错误。 B对C的弹力最大：由对称性可知，此时弹簧的形变 9.AC【解析】对于x=2m处的质点，t=0.5s时刻， 两列波各自沿传播方向传播的距离△x=t=2m, 量=A十=m,弹力B=kAr- 若甲波单独存在时处于平衡位置，乙波单独存在时也 9 ngsin9,对B受力分析有Fc=F十ngsin8= 2 处于平衡位置，则此时该质点偏离平衡位置的位移为 0,A项正确，B项错误；对于x=2m处的质点，t=1s 山mgsin9,根据牛顿第三定律可知，B对C的弹力 2 时刻，两列波各自沿传播方向传播的距离△x'=t2 大小Fc=FoB=11 ugsin9,D项正确。 4m,若甲波单独存在时处于平衡位置且沿y轴正方 2 向运动，乙波单独存在时也处于平衡位置且沿y轴正 三、非选择题 方向运动，则此时该质点向y轴正方向运动，C项正 11.(1)2m/s(2)y=10sin(5πt+π)cm(3)60cm 确，D项错误。 【解析】(1)由图可知，当质点Q第一次振动到波谷 10.BD【解析】D在斜面上滑动时，由牛顿第二定律有 时，波向左传播了0.8m,所以波速0=A= △t mgsin9=ma,解得a-gsin0,D与A碰撞前的过程 0.8 m/s=2 m/s (4分) 满足v=2aL,解得v=√2 gLsin0,D与A碰撞过 0.4 程中根据动量守恒定律有w=2mu,解得D与A (2)由图可知，振幅为10cm,波长为0.8m,所以周 期T=入=0.4s (2分) 粘合后瞬间的速度大小U=√之gLsin6,A项错 误；D与A粘合后下滑过程中，初始状态弹簧弹力F 波源P的振动方程为y=Asin(票 +p)=10sin(5πt =gsin9,A、D整体重力沿斜面向下的分力为 十g)cm (2分) 2 ngsin0,最初一段时间内合力沿斜面向下，与速度 根据题意，t=0时刻，波源P位于平衡位置且向y 方向相同，速度先增大，当弹簧弹力增大到2 ngsin0 轴负方向振动，则=π (2分) 时合力为零，A、D整体继续沿斜面向下运动，弹力 所以y=10sin(5πt十π)cm (2分) 继续增大，合力方向沿斜面向上，与速度方向相反， (3)该波传播到原点的时间△￥=△工=0,8 s= 速度减小，故D与A粘合后下滑过程中速度先增大 u 2 后减小，B项正确；当弹力等于A、D整体重力沿斜 0.4s (2分) 面向下的分力时A、D整体处于平衡状态，由kx。 所以位于原点处的质点振动的时间为0.6s振动路 2 ngsin0可知，处于平衡位置时弹簧的形变量xo= 程s=4A十2A=60cm (2分) 2gsin日，弹簧处于压缩状态；当B对C的弹力最小 12.(1)1.25s(2)2.8m 【解析】(1)根据题意与波形图可得λ=4，T=1s 时，对B分析有mg sin9=kx十2 mngsin0,故弹簧应 (2分) 伸长到最大位移处，此时形变量x=mgsin9,弹簧 则波的传播速度u= (1分) ·29· ·物理· 参考答案及解析 解得v=4m/s (1分) 0.5~2s时间内，只有乙波引起质点M振动，此时 从图示时刻至两列波相遇的过程有 3 间内质点M运动的路程1=2×4A (1分) xm=2ut (1分) 解得s=1.2m (1分) 其中xpa=14m-4m=10m (1分) 2~3s时间内，甲、乙两波引起质点M的振动相互 解得t=1.25s (2分) 加强，则有52=4×2A (1分) (2)结合上述可知，乙波传到质点M处所用的时间 解得s2=1.6m (1分) t=Zou (1分) U 则0~3s时间内质点M运动的路程s=s十s 解得t1=0.5s (1分) (1分) 甲波传到质点M处所用的时间t2= (1分) 解得s=2.8m (1分) 解得t2=2s (1分) ·30·