专题03 机械振动和机械波（期末真题汇编-云南专用）高二物理下学期

**基本信息** 机械振动和机械波专题汇编，覆盖简谐振动、单摆等5大高频考点，14道选择题精选云南各地期末等检测题，注重基础巩固与能力提升。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|14题|简谐运动公式应用、单摆周期计算、波的描述、多解问题、干涉衍射等|结合“水袖功”“悬丝诊脉”等文化情境，体现物理与生活联系；包含波的多解问题等能力题，适配期末复习需求|

专题03 机械振动和机械波 5大高频考点概览 考点01 简谐振动 考点02 单摆 考点03 波的形成和描述 考点04 波的多解问题 考点05 波的干涉、衍射和多普勒效应 地 城 考点01 简谐振动 1．（25-26高二下·云南文山·月考）一个质点在水平方向上做简谐运动的位移随时间变化的关系是，则下列判断正确的是（　　） A．该简谐运动的周期是0.2s B．头1s内质点运动的路程是100cm C．该简谐运动的频率为2.5Hz D．时刻质点的位移为5cm 2．（25-26高二下·云南玉溪·阶段检测）如图1所示，水平弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向建立x轴，振子的位移x随时间t的变化图像如图2所示，下列说法正确的是（　　） A．从t=0到t=1.6s的时间内，振子通过的路程为24cm B．t=0.2s时，振子在O点右侧6cm处 C．t=0.4s和t=1.2s时，振子的加速度大小相同 D．t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子的速度逐渐减小 3．（25-26高二上·云南楚雄·期末）如图所示，弹簧竖直固定在地面上，一小球从它的正上方A点自由下落，到达B点开始与弹簧接触，到达C点速度减为零，之后又回到A点，如此反复，B为AC的中点，下列说法正确的是（　　） A．小球做简谐运动，平衡位置为B点 B．小球从A下落到C的过程中，加速度先竖直向下且保持不变，后竖直向上且一直增大 C．弹簧增加的弹性势能等于小球减少的动能 D．小球在下落过程中，重力的功率先增大后减小 地 城 考点02 单摆 4．（25-26高二下·云南昭通·阶段检测）如图甲所示，一匀质小球在圆弧球面上的运动可视为简谐运动。圆弧球面下方安装了压力传感器，将小球从A点由静止释放后，压力传感器的示数变化如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．小球运动的周期为 B．小球运动的周期与小球的半径无关 C．时，小球的加速度不为0 D．若将小球从较A点更低的位置（非O点）由静止释放，则小球运动的周期会小于 5．如图所示，一质量为2m的小球a用轻质细线悬挂于O点，构成一个单摆，当小球a运动到最低点时与地面恰好不接触。O点正下方的地面上放置一质量为m的物块b，初始时，将小球a拉至与竖直方向成θ角的位置由静止释放，运动到最低点时与物块b发生弹性碰撞，碰撞时间极短，当物块b停止运动时，小球a恰好再次回到最低点。小球和物块均可视为质点，则物块b与地面间的动摩擦因数为（　　） A． B． C． D． 6．（22-23高二上·云南曲靖·期末）如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度g取对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是（　　） A．单摆的摆长约为 B．时刻摆球所受的合外力为0 C．从到的过程中，摆球的重力势能逐渐增大 D．从到的过程中，摆球所受回复力逐渐减小 地 城 考点03 波的形成和描述 7．（25-26高二上·云南昆明·期末）“水袖功”是中国古典舞中用于表达情感的常用技巧，舞者通过手把有规律的抖动传导至袖子上，营造出一种“行云流水”的美感。这一过程其实就是机械波的传播。下列关于机械波的说法正确的是（　　） A．波是传递能量的一种方式 B．介质中质点的振动速度等于波速 C．介质中的质点随波的传播向远处迁移 D．波由一种介质进入另一种介质传播时频率发生变化 8．中医是我国传统文化的瑰宝，“悬丝诊脉”更是一门绝技。悬丝诊脉，悬的是“丝”，“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动，即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如图，假设“丝”上有间距相等的点1、2、3、4、5、6…，且相邻两点间距离为l。待诊病人在搭上丝线后，图中质点1在t=0时开始向上振动，产生的机械波沿丝线向医生传播，t=1.25s时质点1第二次到达最高点，此时质点6刚好开始振动，则下列说法正确的是（　　） A．该波的波长为2l B．t=1.25s时质点6振动的方向向下 C．t=2s时质点3恰好位于平衡位置 D．t=0.75s时质点1和质点3的加速度相同 9．（25-26高二下·云南昭通·月考）一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，、是介质中的两个质点，图乙是质点的振动图像。关于该简谐波，下列说法正确的是（　　） A．质点的平衡位置坐标 B．质点的平衡位置坐标 C．时质点正向下运动 D．波速为18m/s，沿轴负方向传播 地 城 考点04 波的多解问题 10．（24-25高二下·云南昆明·期中）如图，一列简谐横波在x轴上传播，图甲和图乙分别为x轴上a、b两质点的振动图像，且为12m，下列关于这列波的波长和波速，说法错误的是（　　） A．若波由a传向b，则波长的最大可能值为16m B．若波由b传向a，则波长的最大可能值为48m C．波速的最大可能值为12m/s D．波速的最小可能值为4m/s 11．如图左所示是一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点；图右为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．这列波沿x轴负方向传播 B．在时，质点Q的位置坐标为 C．从到的过程中，质点P的路程为 D．从时刻开始计时，质点P再过时（）到达波谷 地 城 考点05 波的干涉、衍射和多普勒效应 12．（25-26高二上·云南昆明·期末）图为两个步调相同的相干波源、上下振动击打水面形成水波的干涉图样，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅分别为，，a质点到两波源的距离相等，下列说法中正确的是（　　） A．质点a的位移始终为15cm B．质点b和质点c的振动始终加强 C．质点b的位移始终大于质点d的位移 D．质点c和质点d在竖直方向上的高度差不超过15cm 13．关于下列四幅课本中图像的物理现象的描述，说法正确的是（　　） A．图甲是检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，可知被检测平面向下凹陷 B．图乙为金属丝周期性触动水面形成的水波，由图片可以判断金属丝向右移动 C．图丙中的摆球均静止，使摆球1偏离平衡位置后释放，摆球3的振幅最大 D．图丁偏振实验中，说明光是纵波 14．一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源位于原点O，且从t=0时刻开始振动。在t=1.4s时波刚好传播到质点Q的平衡位置所在的x=14m处，波形如图所示，质点P的平衡位置位于x=8m处，下列说法正确的是（　　） A．波源的起振方向沿y轴负方向 B．质点P的振动周期为0.4s C．0~3.2s内，质点P运动的路程为24cm D．若x轴上的观察者接收到的频率为1Hz，则观察者正在靠近波源 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 机械振动和机械波 5大高频考点概览 考点01 简谐振动 考点02 单摆 考点03 波的形成和描述 考点04 波的多解问题 考点05 波的干涉、衍射和多普勒效应 地 城 考点01 简谐振动 1．（25-26高二下·云南文山·月考）一个质点在水平方向上做简谐运动的位移随时间变化的关系是，则下列判断正确的是（　　） A．该简谐运动的周期是0.2s B．头1s内质点运动的路程是100cm C．该简谐运动的频率为2.5Hz D．时刻质点的位移为5cm 【答案】C 【详解】A．已知简谐运动位移表达式为 可知振幅，角频率 由周期公式 代入得，故A错误； B．包含全振动的次数 每个全振动质点运动路程为 总路程，故B错误； C．频率，故C正确； D．时，代入表达式得 位移为，故D错误。 故选C。 2．（25-26高二下·云南玉溪·阶段检测）如图1所示，水平弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动，取向右为正方向建立x轴，振子的位移x随时间t的变化图像如图2所示，下列说法正确的是（　　） A．从t=0到t=1.6s的时间内，振子通过的路程为24cm B．t=0.2s时，振子在O点右侧6cm处 C．t=0.4s和t=1.2s时，振子的加速度大小相同 D．t=0.4s到t=0.8s的时间内，振子的速度逐渐减小 【答案】C 【详解】A．由图像可知，振子振幅，周期，从到恰好为1个周期，一个周期内振子的路程为，故A错误； B．振子振动方程为 代入，得，故B错误； C．由胡克定律和牛顿第二定律可知，振子做简谐运动的加速度满足 时振子位移，时振子位移，位移大小相等，则加速度大小相等，故C正确； D．从到，振子从最大位移处向平衡位置运动，位移减小，速度逐渐增大，故D错误。 故选C。 3．（25-26高二上·云南楚雄·期末）如图所示，弹簧竖直固定在地面上，一小球从它的正上方A点自由下落，到达B点开始与弹簧接触，到达C点速度减为零，之后又回到A点，如此反复，B为AC的中点，下列说法正确的是（　　） A．小球做简谐运动，平衡位置为B点 B．小球从A下落到C的过程中，加速度先竖直向下且保持不变，后竖直向上且一直增大 C．弹簧增加的弹性势能等于小球减少的动能 D．小球在下落过程中，重力的功率先增大后减小 【答案】D 【详解】A．小球从A运动到B的过程中只受重力作用，加速度不变，小球做匀变速直线运动，故小球的运动不属于简谐运动，A错误； B．小球从A运动到B的过程中加速度不变，从B运动到C的过程中，加速度先减小后增大，故B错误； C．小球和弹簧组成的系统机械能守恒，弹簧增加的弹性势能等于小球减少的机械能，故C错误； D．小球在下落过程中，速度先增大后减小，重力的功率先增大后减小，故D正确。 故选D。 地 城 考点02 单摆 4．（25-26高二下·云南昭通·阶段检测）如图甲所示，一匀质小球在圆弧球面上的运动可视为简谐运动。圆弧球面下方安装了压力传感器，将小球从A点由静止释放后，压力传感器的示数变化如图乙所示。下列说法正确的是（　　） A．小球运动的周期为 B．小球运动的周期与小球的半径无关 C．时，小球的加速度不为0 D．若将小球从较A点更低的位置（非O点）由静止释放，则小球运动的周期会小于 【答案】C 【详解】A．小球每次经过A点或B点时，压力传感器示数最小，小球经过O点时，压力传感器示数最大，小球从A点由静止释放，分析题图乙可知，小球在时刻回到A点，可知小球运动的周期为，故A错误； B．由于图甲中小球的运动可类比于单摆运动，摆长等于圆弧球面半径与小球半径之差，故B错误； C．由图乙可知，时，小球经过O点，小球有竖直向上的向心加速度，故C正确； D．小球做简谐运动的周期与振幅无关，若将小球从较A点更低的位置（非O点）由静止释放，小球运动的周期仍为，故D错误。 故选C。 5．如图所示，一质量为2m的小球a用轻质细线悬挂于O点，构成一个单摆，当小球a运动到最低点时与地面恰好不接触。O点正下方的地面上放置一质量为m的物块b，初始时，将小球a拉至与竖直方向成θ角的位置由静止释放，运动到最低点时与物块b发生弹性碰撞，碰撞时间极短，当物块b停止运动时，小球a恰好再次回到最低点。小球和物块均可视为质点，则物块b与地面间的动摩擦因数为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】设小球的摆长为，摆下来的过程中，根据动能定理可得 解得，小球与碰撞前的速度大小为 设两球碰撞后的速度分别为、，根据动量守恒 根据动能守恒 联立，解得 因为，所以小球的运动可看成单摆，则摆动周期为 有题意可知，小球a再次回到最低点，即小球运动时间为 所以，小球碰后运动的加速度大小为 根据牛顿第二定律可知 解得 故选C。 6．（22-23高二上·云南曲靖·期末）如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置时开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图像如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度g取对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是（　　） A．单摆的摆长约为 B．时刻摆球所受的合外力为0 C．从到的过程中，摆球的重力势能逐渐增大 D．从到的过程中，摆球所受回复力逐渐减小 【答案】A 【详解】A．根据题意，由图乙可知，单摆的周期为，由单摆周期公式可得 故A正确； B．根据题意，由图乙可知，时，相对平衡位置的位移x最大，即在最高点，小球速度为0，则小球沿绳子方向上合力为0，与绳子垂直的方向上合力不为0，则摆球所受的合外力不为0，故B错误； C．根据题意，由图乙可知，从到的过程中，相对平衡位置的位移x减小，则摆球的重力势能逐渐减小，故C错误； D．根据题意，由图乙可知，从到的过程中，相对平衡位置的位移x增大，则摆球所受回复力逐渐增大，故D错误。 故选A。 地 城 考点03 波的形成和描述 7．（25-26高二上·云南昆明·期末）“水袖功”是中国古典舞中用于表达情感的常用技巧，舞者通过手把有规律的抖动传导至袖子上，营造出一种“行云流水”的美感。这一过程其实就是机械波的传播。下列关于机械波的说法正确的是（　　） A．波是传递能量的一种方式 B．介质中质点的振动速度等于波速 C．介质中的质点随波的传播向远处迁移 D．波由一种介质进入另一种介质传播时频率发生变化 【答案】A 【详解】A．在“水袖功”中，舞者手部的抖动通过袖子传递出去，形成波浪效果，正是波传递能量的体现，波是传递能量的一种方式，故A正确； B．介质中质点的振动速度是质点振动的速度，由振幅和频率决定；波速是波传播的速度，由介质决定。两者不同，故B错误； C．介质中的质点只在平衡位置附近振动，不随波的传播而迁移，故C错误； D．波的频率由波源决定，与介质无关，因此当波进入不同介质时，频率不变，故D错误。 故选A。 8．中医是我国传统文化的瑰宝，“悬丝诊脉”更是一门绝技。悬丝诊脉，悬的是“丝”，“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动，即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如图，假设“丝”上有间距相等的点1、2、3、4、5、6…，且相邻两点间距离为l。待诊病人在搭上丝线后，图中质点1在t=0时开始向上振动，产生的机械波沿丝线向医生传播，t=1.25s时质点1第二次到达最高点，此时质点6刚好开始振动，则下列说法正确的是（　　） A．该波的波长为2l B．t=1.25s时质点6振动的方向向下 C．t=2s时质点3恰好位于平衡位置 D．t=0.75s时质点1和质点3的加速度相同 【答案】C 【详解】A．根据题意有 所以 故A错误； B．介质中质点的起振方向与波源的起振方向相同，所以t=1.25s时质点6振动的方向向上，故B错误； C．根据题意有 解得 波从质点1传播到质点3需要半个周期，即0.5s，所以在2s时质点3实际振动的时间为1.5s，所以在t=2s时质点3恰好位于平衡位置且向下振动，故C正确； D．质点1和质点3间的距离等于半个波长，所以两质点振动步调相反，所以t=0.75s时质点1和质点3的加速度相反，故D错误。 故选C。 9．（25-26高二下·云南昭通·月考）一列简谐横波在时的波形图如图甲所示，、是介质中的两个质点，图乙是质点的振动图像。关于该简谐波，下列说法正确的是（　　） A．质点的平衡位置坐标 B．质点的平衡位置坐标 C．时质点正向下运动 D．波速为18m/s，沿轴负方向传播 【答案】B 【详解】D．由题图甲可以看出，该波的波长为，由题图乙可以看出周期为 则波速为，故D错误； C．当时，结合题图乙可得Q点向上运动，结合题图甲根据“同侧法”可得波沿x轴负方向传播，P点也向上运动，故C错误； A．由题图甲可知，处 则，故A错误； B．由题图乙可知，时，质点Q处于平衡位置，经过，其振动状态向x轴负方向传播到P点处，则 故，故B正确。 故选B。 地 城 考点04 波的多解问题 10．（24-25高二下·云南昆明·期中）如图，一列简谐横波在x轴上传播，图甲和图乙分别为x轴上a、b两质点的振动图像，且为12m，下列关于这列波的波长和波速，说法错误的是（　　） A．若波由a传向b，则波长的最大可能值为16m B．若波由b传向a，则波长的最大可能值为48m C．波速的最大可能值为12m/s D．波速的最小可能值为4m/s 【答案】D 【详解】A．由a、b两质点的振动图像可知，时刻，a质点位于负的最大位移处，b质点位于平衡位置处且沿y轴正方向振动 若波由a传向b，则有（n=0、1、2、3、…） 代入数据解得（n=0、1、2、3、…） n=0时，波长最大为16m，故A正确，不合题意； B．若波由b传向a，则有（n=0、1、2、3、…） 代入数据解得（n=0、1、2、3、…） n=0时，波长最大为48m，故B正确，不合题意； CD．若波由a传向b，此时，波速（n=0、1、2、3、…） n=0时，最大波速为 若波由b传向a，此时，波速（n=0、1、2、3、…） n=0时，最大波速为 可见，无论哪种情况，只能确定最大可能波速不能确定最小可能波速，故C正确，不合题意，D错误； 故选D。 11．如图左所示是一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点；图右为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（　　） A．这列波沿x轴负方向传播 B．在时，质点Q的位置坐标为 C．从到的过程中，质点P的路程为 D．从时刻开始计时，质点P再过时（）到达波谷 【答案】D 【详解】A．根据质点Q的振动图像，可知在t=0.1s时，质点Q的振动方向是沿y轴负方向，由波形图可知这列波沿x轴正方向传播，故A错误； B．由振动图像可知，质点Q的周期T=0.2s 由于 可知此时Q点恰好位于波谷，Q点位置坐标为(12m，-10cm)，故B错误； C．根据B选项分析可知从到的过程中，质点P振动了，其中在一个周期的时间内，其路程为，在时间内，质点P先向着平衡位置振动，再远离平衡位置振动，平均速率大于一个周期内的平均速率，所以其路程稍大于，可知从到的过程中的路程大于，故C错误； D．由波形图可知，该波的波长 故波速 波沿x轴正方向传播，由波形图可知P点左侧的第一波谷向右传播 质点P第一次到达波谷，则质点P第一次到达波谷所用时间 结合波传播的周期性可知质点P在 时到达波谷，故D正确。 故选D。 地 城 考点05 波的干涉、衍射和多普勒效应 12．（25-26高二上·云南昆明·期末）图为两个步调相同的相干波源、上下振动击打水面形成水波的干涉图样，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅分别为，，a质点到两波源的距离相等，下列说法中正确的是（　　） A．质点a的位移始终为15cm B．质点b和质点c的振动始终加强 C．质点b的位移始终大于质点d的位移 D．质点c和质点d在竖直方向上的高度差不超过15cm 【答案】B 【详解】A．两波源振动完全相同，质点a到两波源的距离相等，质点a为振动加强点，依然上下振动，位移随时间变化，A错误； B．质点b是波峰与波峰相遇，是振动加强点，质点c是波谷与波谷相遇，也是振动加强点，B正确； C．质点b振幅为15cm；质点d是波峰与波谷相遇，d为振动减弱点，振幅为5cm，但质点b的位移不一定始终大于质点d的位移，C错误； D．质点c振幅为15cm，若c达到波峰时，d达到波谷则c、d两质点在竖直高度差最大为20cm，D错误。 故选B。 13．关于下列四幅课本中图像的物理现象的描述，说法正确的是（　　） A．图甲是检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，可知被检测平面向下凹陷 B．图乙为金属丝周期性触动水面形成的水波，由图片可以判断金属丝向右移动 C．图丙中的摆球均静止，使摆球1偏离平衡位置后释放，摆球3的振幅最大 D．图丁偏振实验中，说明光是纵波 【答案】A 【详解】A．图甲是检测工件表面平整程度时得到的干涉图样，条纹向右移动，说明被检测平面向下凹陷，故A正确； B．图乙为金属丝周期性触动水面形成的水波，左边形成的波纹比较密，所以金属丝是向左移动，故B错误； C．图丙中的摆球均静止，使摆球1偏离平衡位置后释放，其它摆做受迫振动，由于摆球4的摆长与摆球1的摆长最接近，所以摆球4的振幅最大，故C错误； D．图丁偏振实验中，说明光是横波，故D错误。 故选A。 14．一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源位于原点O，且从t=0时刻开始振动。在t=1.4s时波刚好传播到质点Q的平衡位置所在的x=14m处，波形如图所示，质点P的平衡位置位于x=8m处，下列说法正确的是（　　） A．波源的起振方向沿y轴负方向 B．质点P的振动周期为0.4s C．0~3.2s内，质点P运动的路程为24cm D．若x轴上的观察者接收到的频率为1Hz，则观察者正在靠近波源 【答案】C 【详解】A．通过Q点可判定，波源的起振方向沿y轴正方向，故A错误； B．根据题意可知 所以 故B错误； C．从0时刻开始，经过0.8s质点P开始振动，所以0~3.2s内质点振动的时间为2.4s，即三个周期，质点P运动的路程为 故C正确； D．波源振动的频率为 若x轴上的观察者接收到的频率为1Hz，则观察者正在远离波源，故D错误。 故选C。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 机械振动和机械波 地 城 考点01 简谐振动 1．C 2．C 3．D 地 城 考点02 单摆 4．C 5．C 6．A 地 城 考点03 波的形成和描述 7．A 8．C 9．B 地 城 考点04 波的多解问题 10．D 11．D 地 城 考点05 波的干涉、衍射和多普勒效应 12．B 13．A 14．C 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $