机械振动 机械波 暑假作业 -2025-2026学年高一下学期物理人教版选择性必修第一册

**基本信息** 聚焦机械振动与机械波，通过基础巩固-综合应用-拓展深化三层设计，实现从单一概念到实际问题的进阶，培养物理观念与科学思维。 **分层设计** |层次|知识覆盖|设计特色| |----|----------|----------| |基础层|振动图像、简谐运动特征|以图像辨析题（1-3题）为主，强化运动和相互作用观念| |提升层|多体简谐运动、波的传播规律|通过多过程分析（4-7题），渗透模型建构与科学推理| |拓展层|波的衍射、干涉、多普勒效应|结合实际情境（11题圆周运动声波），体现科学探究与社会责任|

机械振动 机械波 学科网（北京）股份有限公司 1.如图所示是某弹簧振子运动的图像，下列说法正确的是( ) A.时刻振子正通过平衡位置向正方向运动 B.时刻振子的位移最大 C.时刻振子正通过平衡位置向负方向运动 D.该图像是从振子在平衡位置时开始计时作出的 2.装有砂粒的试管竖直静浮于水面，如图所示。将试管竖直提起少许，然后静止释放并开始计时，在一定时间内试管在竖直方向近似做简谐运动。若取竖直向上为正方向，则以下描述试管振动的图像可能正确的是( ) A. B. C. D. 抖动绳子一端会产生机械波，这源于绳上质点的机械振动。振动是质点的往复运动，波则是振动的传播。比如击鼓时，鼓面振动带动空气振动形成声波，这就是典型的机械波。波的传播需要介质，真空中无法传递，这也是机械波与电磁波的核心区别。 3.如图所示，点O为弹簧振子的平衡位置，时刻把小球向右拉到C点由静止释放。以水平向右为正方向，下列描述小球相对O点的位移x、小球的速度v随时间t变化的关系图像，小球的加速度A、所受回复力F随位移x变化的关系图像，正确的是( ) A. B. C. D. 4.（多选）如图所示，将一质量为m的物块P置于一质量为M的物块Q上，一劲度系数为k的轻质弹簧一端固定，另一端与物块Q相连。在弹性限度范围内，P和Q在光滑水平面上做振幅为A的往复运动（不计空气阻力），并保持相对静止。则下列说法正确的是( ) A.物块P和Q均做简谐运动 B.作用在物块Q上的最大静摩擦力大小为 C.轻质弹簧、物块P和Q组成的系统机械能不变 D.物块Q对P的静摩擦力始终对P做正功 5. （多选） 如图所示，内壁光滑的空心圆柱杆竖直固定在天花板上的O点，一轻质弹性绳穿过圆柱杆的中空部分，一端连接在天花板上的O点，另一端连接一小球，小球在A点处于平衡状态时连接小球的轻质细线恰好水平。现烧断细线，小球最远能运动到B点。已知弹性绳的原长与圆 17 世纪，有人发现教堂吊灯随风摆动时，摆动周期始终不变，这就是单摆的机械振动。后来惠更斯受此启发研究波的传播，提出机械波是振动的传递。他还发现，当振动频率与物体固有频率相同时会引发共振，这一发现后来被用于桥梁、建筑的防震设计。 柱杆的长度相等，弹性绳满足胡克定律，小球可视为质点，不计空气阻力，下列说法正确的是( ) A.小球的运动轨迹为曲线 B.小球沿直线从A点运动到B点 C.小球经过O点正下方时速度最大 D.小球从A点运动到B点的时间与A、B之间的距离有关 6.某同学在研究机械波的形成与传播规律时，将一根粗细均匀的弹性绳左端固定在墙上，手握住绳子右端上下振动，产生向左传播的绳波，某时刻的波形图如图所示，在手振动过程中，下列说法正确的是( ) A.手振动的频率变小 B.手的起振方向向下 C.绳波的传播速度变大 D.绳波的波长变小 7.某同学用手指以2 Hz的频率触动水面形成水波。水波自左向右传播，某时刻波形如图所示，下列说法正确的是( ) A.P点的运动方向向上 B.P点将随波浪向右移动 C.该水波传播的速度为8 cm/s D.此后1 s内P点运动路程为4 cm 8.如图，挡板M是固定的，挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了如图所示的图样，为了使衍射现象更明显，可以采用的办法是( ) A.增大波的频率 B.增大波的振幅 C.挡板N向上移动 D.挡板N向下移动 9.如图所示，1、2、3分别表示入射波、反射波、折射波的波线，则( ) A.2与1的波长、频率相等，波速不等 B.2与1的波速、频率相等，波长不等 C.3与1的波长、频率、波速相等 D.3与1的频率相等，波速、波长均不等 10.小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视如图所示，小河水面平静。现在S处以某一频率拍打水面，树叶A未发生明显振动。要使树叶A发生明显振动，可以采用的方法是( ) A.提高拍打水面的频率 B.降低拍打水面的频率 C.提高拍打水面的力度 D.无论怎样拍打，A都不会振动起来 11.（多选）老师将一个以电池为电源的蜂鸣器固定在长竹竿的一端，闭合开关后听到它发出声音。现用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速做圆周转动，甲同学和乙同学听到蜂鸣器音调在发生变化，如图所示，在蜂鸣器从A转动到B的过程中，下列判断正确的是( ) A.蜂鸣器发出声音的频率在变化 B.甲同学听到蜂鸣器发出声音的音调在降低 C.两位同学听到蜂鸣器发出声音的音调在变化是由于蜂鸣器和他们的距离发生变化 D.音调的忽高忽低是由波的干涉造成的 12.如图所示为某一时刻的波形图，实线为向左传播的波，虚线为向右传播的波，为介质中沿波传播路径上五个等间距的质点。下列说法中正确的是( ) A.图中时刻质点c的速度方向向上 B.质点为振动加强点 C.质点为振动减弱点 D.质点始终静止不动 答案以及解析 1.答案：B 解析：时刻以后振子的位移为负，因此时刻振子正通过平衡位置向负方向运动，故A错误；时刻振子在负方向的最大位移处，故B正确；时刻以后振子的位移为正，所以时刻振子正通过平衡位置向正方向运动，故C错误；从题图可以看出，时刻，振子在正方向的最大位移处，因此题图是从振子在正方向的最大位移处时开始计时作出的图像，故D错误。 2.答案：D 解析：当时刻位移为正的最大值，所以只有选项D正确。 3.答案：B 解析：水平向右为正方向，时刻，小球在右方最大位移处，位移是正向最大，A错误；由可知振子的加速度随位移变化的图像为过原点斜向下的直线，B正确；小球运动过程中，合力，可知振子受到的回复力随位移变化的图像为过原点斜向下的直线，C错误；小球运动过程中加速度大小不是恒定的，不会做匀变速运动，D错误。 4.答案：ABC 解析：可通过以下表格对各选项逐一分析。 选项 过程分析 结论 A P、Q的平衡位置为坐标原点，水平向右为x轴的正方向，建立坐标系。P、Q的位移为x时，所受合力为，所以P、Q做简谐运动 √ B 对P、Q整体，由牛顿第二定律，有，对P，由牛顿第二定律，有，解得，当时，P所受静摩擦力最大，最大值为，由牛顿第三定律可得作用在物块Q上的最大静摩擦力为 √ C 由机械能守恒定律可知，在轻质弹簧、物块P和Q组成的系统内，只有动能和弹性势能相互转化，总的机械能保持不变 √ D 在靠近平衡位置的过程中，Q对P的静摩擦力做正功，在远离平衡位置的过程中，Q对P的静摩擦力做负功 × 5.答案：BC 解析：烧断细线的瞬间，弹性绳对小球的拉力在竖直方向的分力与小球受到的重力平衡，小球具有水平向左的加速度，小球将由静止开始水平向左加速，当小球水平向左加速一小段距离运动到如图所示的点时，分析可知，弹性绳对小球的拉力在竖直方向的分力仍然与小球受到的重力平衡，而弹性绳对小球的拉力在水平方向的分力大小与小球偏离点的位移大小成正比，因此小球在A、B两点之间做简谐运动。由简谐运动的特点知BC正确，AD错误。 6.答案：A 解析：由于机械波的传播速度由介质决定，所以波的传播速度不变，由图可知绳波的波长变大，而波速不变，根据可得，波源振动的频率变小，选项A正确，C、D错误；绳中质点的起振方向向上，则手的起振方向向上，选项B错误。 7.答案：D 解析：由图可知，由于波向右传播，根据同侧法能够判断此时P点向下运动，选项A错误；由于波传播的是运动形式和能量，并不能传播物质，故质点P只会在平衡位置附近振动，不随波迁移，选项B错误；由波速公式，解得波速，选项C错误；1秒内完成两次全振动，P点的运动路程为振幅的8倍，即，选项D正确。 8.答案：C 解析：发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸与波长相近或更小，当孔的尺寸一定时，可以增大波长，根据可知，可以减小频率，选项A错误；增大波的振幅，波长不变，衍射现象没有发生变化，选项B错误；波长一定，减小孔的尺寸能够使衍射现象更加明显，可以使挡板N向上移动，选项C正确，D错误。 9.答案：D 解析：反射波的波长频率、波速与入射波的都相等，选项A、B错误；折射波的波长、波速与入射波的不相等，但两波的频率相等，选项C错误，D正确。 10.答案：B 解析：拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高拍打水面的频率，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，根据，波速不变，频率增大，可知波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象更明显，选项A、C、D错误，B正确。 11.答案：BC 解析：蜂鸣器发出声音的频率是由蜂鸣器本身的结构决定的，则频率不变，A错误；在蜂鸣器从A转动到B的过程中，远离甲同学，向乙同学靠近，根据多普勒效应可知，甲同学听到的蜂鸣器发出声音的音调在降低，乙同学听到的蜂鸣器发出声音的音调在升高，两位同学听到蜂鸣器发出声音的音调在变化是由于蜂鸣器和他们的距离发生变化，B、C正确，D错误。 12.答案：A 解析：根据“同侧法”可知两列波在c点引起的振动都是向上的，可知图中时刻质点c的速度方向向上，选项A正确。对于质点，两列波的波峰（或波谷）总是同时到达，质点为振动加强点；对于质点，总是波峰与波谷相遇，质点为振动减弱点，选项B、C错误。质点为振动加强点，它们的位移也是在随时间做周期性变化，不是始终静止不动，选项D错误。 $