单元十三 机械振动 机械波 专项训练 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 聚焦机械振动与机械波核心考点，通过分层题型构建从概念辨析到综合应用的逻辑训练体系，强化物理观念与科学思维。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |概念辨析|单选1-7、多选8-10|结合波形图/振动图像考查质点运动方向、周期关系等|从简谐运动特征到机械波传播规律，构建振动与波动的关联| |实验探究|实验11-12|单摆测g及误差分析，结合传感器数据处理|通过实验操作深化单摆周期公式的理解与应用| |综合计算|解答13-15|波速、路程计算及多过程振动问题|整合波的叠加、能量守恒等，培养复杂问题的模型建构能力|

单元十三 机械振动 机械波 2027届高考物理一轮复习 一、单选题 1．如图所示为某时刻沿x轴正方向传播的简谐横波波形图，下列说法正确的是（　　） A．该时刻质点A沿x轴负方向运动 B．该时刻质点A沿x轴正方向运动 C．该时刻质点B沿y轴正方向运动 D．该时刻质点B沿y轴负方向运动 2．如图甲所示，S为与波源处于同一均匀介质中的点，其与两波源、的距离分别是，，波源的振动图像如图乙所示；波源振动频率，其产生的简谐横波在时刻的图像如图丙所示，已知、均在时刻开始振动，则（　　）    A．波源的起振方向沿y轴正方向 B．t=0. 85s时刻质点处于波谷 C．t=0到t=0. 95s时间内，质点S通过的路程为9cm D．t=0到t=0. 95s时间内，质点S通过的路程为13cm 3．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，此时x＝8 m处的质点刚开始运动，P、Q分别是平衡位置为x＝1 m、x＝4 m处的质点，已知波速为2 m/s，则（　　） A．从t＝0时刻开始，质点Q的振动方程为 B．t＝0时，P质点的加速度方向沿y轴正方向 C．t＝3 s时，质点Q的速度方向刚好沿x轴正方向 D．t＝3 s时，x＝8 m处的质点第一次到达波谷 4．如图所示，弹簧一端固定，另一端与光滑水平面上的木箱相连，箱内放置一小物块，物块与木箱之间有摩擦。压缩弹簧并由静止释放，释放后物块在木箱上有滑动，滑动过程中不与木箱前后壁发生碰撞，不计空气阻力，则（    ） A．释放瞬间，物块加速度为零 B．物块和木箱最终仍有相对运动 C．木箱第一次到达最右端时，物块速度为零 D．物块和木箱的速度第一次相同前，物块受到的摩擦力不变 5．如图所示，甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上，从左至右摆长依次增加，小球静止在纸面所示竖直平面内。将四个小球垂直纸面向外拉起一小角度，由静止同时释放。释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成2个周期的振动时，小球丙恰好到达与小球甲同侧最高点，同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则（   ） A．小球甲第一次回到释放位置时，小球丙加速度为零 B．小球丁第一次回到平衡位置时，小球乙动能为零 C．小球甲、乙的振动周期之比为 D．小球丙、丁的摆长之比为 6．在某均匀介质中有两列沿轴正方向传播的波长相同的简谐波。时位于处的甲波源开始振动，时的波形如图所示，此时甲波源的位移为。另一位于处的波源乙，从时开始沿轴正方向振动。以下说法正确的是（    ） A．两列波的频率不一定相等 B．两列波的波长均为 C．在时甲波源位于平衡位置的下方 D．经过足够长的时间，处的质点为振动加强的点 7．在地质探测中，可利用横波传播速度的不同，探测岩石密度信息。选择岩石分界面上的一点为原点、垂直分界面方向为x轴，建立如图所示的坐标系。在坐标原点安装周期、振幅的人工振源。时振源从平衡位置（）开始沿y轴正方向振动，同时向两侧传播简谐横波。时在岩石Ⅰ（）中的波恰好到达处，岩石Ⅱ（）中的波速为，则（   ） A．岩石Ⅰ和岩石Ⅱ中两波波长之比为 B．时，处质点的振动方向沿y轴正方向 C．在内，处质点经过的路程为21mm D．增大振源的振动周期，岩石Ⅱ中的波速将变小 二、多选题 8．如图所示，在平面内有两个沿轴方向（垂直平面）做简谐运动的点波源和，振动方程分别为、。两列波的波速均为，两列波在点和点相遇时，引起、处质点的振动情况是（　　） A．处的质点振动加强 B．处的质点振动减弱 C．处的质点振动加强 D．处的质点振动减弱 9．一列简谐横波某时刻的波形图如图（a）所示，从该时刻开始计时（时），质点A开始振动，其之后的振动图像如图（b）所示。下列说法正确的是（　　） A．该波的波速为 B．时，质点P处在波谷位置 C．内，波传播的距离为 D．时，的质点第二次位于波峰 10．如图所示，竖直弹簧振子P质量为m，振幅为A，周期为T。质量也为m的木块Q放在水平台面上，和台面一起在竖直平面内做顺时针方向的匀速圆周运动，轨道半径为A，周期为T。t=0时振子P与木块Q同时到达最高点，且二者最高点在同一高度。台面一直保持水平且木块与台面间无相对滑动。不计空气阻力，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　） A．在任一时刻，振子P与木块Q始终处于同一高度 B．振子P运动到最低点时的加速度可能大于g C．时，振子P的动能是木块Q的 D．某一时刻木块Q受到的摩擦力大小与振子P的速率成正比 三、实验题 11．某同学做“用单摆测量重力加速度”实验。 (1)在测量单摆周期时，他在摆球某次经过平衡位置时开始计时并计为第1次，摆球第N次经过平衡位置时停止计时，测得所用时间为t，则周期T=__________。 (2)该同学多次测量单摆的摆长L和周期T，在作图求重力加速度g时，为得到线性图线，若纵轴选用L，则横轴应选用__________（选填“T”、“T2”或“”）。 (3)如图甲所示为惠更斯摆钟示意图，将其下方钟摆的运动视为简谐运动。若发现该钟比设计要求走得快，为校准时间，应采取的措施是（　　） A．将摆杆上的摆球向上调节 B．将摆杆上的摆球向下调节 C．增加摆球的质量 D．减小初始摆角 (4)人类使用摆计时始于17世纪，而在公元前16世纪的古埃及则使用水钟计时。图乙所示是某同学设计的水钟，在横截面积足够大的水瓶侧壁开一小孔，用带孔的小胶塞密封后插入出水管，当出水管排水时，瓶内水面缓慢下降，从而通过记录水面位置来计时。将水面最初位置标记为时间刻度0，出水管水平线标记为时间刻度1，请推导说明二者中点时间刻度t能否标记为刻度0.5。不计各种阻力_____。 12．实验小组的同学们利用单摆测重力加速度及单摆摆球质量。如图甲所示，他们将细线一端与一个质量均匀的金属小球相连，另一端系在固定的力传感器的挂钩上，整个装置处于竖直平面内。 (1)拉动小球使悬线偏离竖直方向一个较小的角度（小于5°），小球由静止释放后在竖直平面内往复摆动，与传感器相连的计算机记录细线的拉力 随时间 变化的图线如图乙所示，由图像可知，该单摆的振动周期 ________。 (2)改变摆线的长度，多次进行实验，记录每次摆线的长度 及对应的周期 。以 为纵轴，为横轴，利用所测得的数据，画出图像如图丙所示，则当地的重力加速度可表示为________（用丙图中的 、 表示），图线在纵轴截距的绝对值表示________。 (3)控制摆球和摆线长度均不变，将小球拉离平衡位置后由静止释放，在竖直平面内往复摆动，记下传感器最大示数和最小示数；多次改变悬线与竖直方向的初始夹角并重复上述实验步骤，根据多次的测量数据在直角坐标系中绘制图像，如图丁所示。若小球摆动过程中机械能守恒，则此摆球的质量为________（用丙图中的 、 及图丁中的 表示）。 四、解答题 13．超声波在医疗及生产领域的应用很广泛，将超声波传播简化为如题图甲所示，超声波从介质1进入介质2中继续传播，A、B、C为传播方向上的三个点。如图乙所示为t=0时刻A质点右侧介质1中的部分波形图，此时B点刚开始振动，图丙所示为该时刻起B点的振动图像。已知B、C两质点间的距离为0.36cm，超声波在介质2中的速度为，求： (1)该波在介质1中传播速度的大小； (2)内质点C运动的路程s。 14．如图所示，在坐标系xOy平面内，位于处的波源S和处的波源M同时开始振动（以两波源起振时刻为计时起点），产生的机械波沿x轴正方向传播，质点P处在处，时的完整波形图如图所示，求： (1)求波在介质中的传播速度和质点P的起振方向； (2)求0-15 s内质点P所经过的路程。 15．如图，光滑竖直玻璃管内有一劲度系数为k的轻质弹簧，下端固定，上端与一物块P相连，物块Q与物块P之间不粘连，P、Q质量均为。初始时用竖直向下的力压物块Q，系统处于静止状态，某时刻撤去外力，此后在物块P、Q运动过程中，两者会分离。每当两者分离时立刻给物块Q施加竖直向上的恒力，每当两者接触时立刻撤去。P、Q之间的碰撞为弹性碰撞，且弹簧始终处于弹性限度内。已知弹簧的弹性势能与形变量x的关系为，弹簧振子的周期公式为。求： (1)从撤去外力到P、Q第一次分离时的位移大小； (2)从撤去外力到P、Q第一次分离时的时间； (3)从撤去外力到P、Q第2026次相遇时的时间及此次相遇的位置。 参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 D C A D C B C AD AD AD 11．(1) (2) (3)B (4)不能，设质量为的水从液面下落到小孔处，水面到出水管的高度为，不计各种阻力，重力势能减少，全部转化为动能，即 可得出水速度满足 水面下降过程中不断减小，出水速度逐渐减小，相同高度对应的排水量相同，流速越小用时越长。从0、1刻度的中点位置，将整个过程分成前后两段，流完前半段高度的平均流速大于后半段，因此流完前半段高度的时间，即位置中点对应的时间小于总时间的一半，因此不能标记为刻度0.5。 12．(1) (2) 小球的半径 (3) 13．(1) (2) 【详解】（1）根据图乙可知在介质1中机械波的波长为 根据图丙可知振动周期为 所以在介质1中波的传播速度为 （2）波从B点传播到C点所用的时间为 所以在内质点C只振动了，相当于是5个全振动，根据图像可知振幅为 所以振动的路程为 14．(1)， 起振方向向上 (2) 【详解】（1）波的周期T=2s，波长为λ=1m。波速 因波源M的起振方向向上，可知质点P的起振方向向上； （2）波源M传到P的时间 波源S传到P的时间 时间内，即2T时间内P质点的路程 S传播到P点后，振动减弱，振幅为0，则 所以总路程 15．(1) (2) (3)，在弹簧原长位置 【详解】（1）当P、Q分离时P、Q之间弹力为0，加速度大小相等，令为 对Q由牛顿第二定律有 对P有 解得 初始状态 P、Q第一次分离时弹簧处于原长，解得P、Q位移大小 （2）当PQ一起振动时，周期 平衡位置 可得振幅 根据公式 代入和A可得 时间 （3）从撤去力到第一次分离，令P、Q速度为 根据能量守恒 分离后Q物块 分离后Q物块回到与P分离处的时间 分离后P物块做简谐运动的周期 故P、Q在分离处第一次相遇，此时P向上，Q向下，速度大小相等，发生弹性碰撞，速度交换 P向下振动，Q向上做匀变速运动，P、Q第二次在分离点相遇，具有共同向下的速度，压缩弹簧后又在弹簧原长位置分离，以后将重复上述过程 以此类推，P、Q奇数次相遇时，速度方向相反，发生碰撞速度交换；偶数次相遇时，P、Q速度方向相同 故P、Q第2026次相遇时的位置在弹簧原长位置 分析可得，P、Q第2026次相遇的时间 代入可得。 学科网（北京）股份有限公司 $