第二、三章 机械振动机械波 基础练习-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第一册

**基本信息** 高二期末机械振动机械波基础练习，涵盖单选、多选、实验、解答题型，聚焦简谐运动、波的传播等核心知识，通过发波水槽实验、鼓楼超声检测等情境，强化物理观念与科学探究。 **题型特征** |题型|题量|知识覆盖|命题特色| |----|----|----------|----------| |单选题|6|简谐运动回复力（题1）、共振条件（题3）|基础概念辨析，突出运动与相互作用观念| |多选题|4|波的干涉（题9）、振动图像分析（题7）|综合应用，考查科学推理能力| |实验题|2|发波水槽衍射观察（题11）、单摆测重力加速度（题12）|结合实验操作，培养科学探究素养| |解答题|3|振子周期计算（题13）、鼓楼超声检测波速（题15）|联系文化传承情境，体现科学态度与责任|

高二期末复习人教版选择性必修第一册第二、三章机械振动机械波 基础练习 全析全解 一、单选题 1．如图，M、N间距离为20cm，一弹簧振子在M、N间做简谐运动，O为平衡位置，而P、Q是关于平衡位置O对称的两点。下列说法正确的是（　　） A．振子受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用 B．振子振动的振幅为A=20cm C．振子由O向N运动过程中，回复力的方向指向平衡位置 D．振子从M向P运动的过程中，振子的位移增大，加速度减小 【答案】C 【详解】A．振子受重力、支持力、弹簧弹力的作用，故A错误； B．弹簧振子在M、N间做简谐运动，则 所以振子振动的振幅为，故B错误； C．振子由O向N运动过程中，回复力的方向指向平衡位置，故C正确； D．振子从M向P运动的过程中，振子的位移减小，加速度减小，故D错误。 故选C。 2．一弹簧振子做简谐运动，下列说法正确的是（　　） A．振子的位移越大，回复力越大，加速度越大 B．振子的速度为零时，加速度也为零 C．振子向平衡位置运动时，速度减小 D．简谐运动的周期随振幅的增大而增大 【答案】A 【详解】A．简谐运动回复力公式 位移大小越大，回复力大小越大； 根据牛顿第二定律得加速度 加速度大小与位移大小成正比，因此位移越大加速度越大，故A正确； B．加速度 振子的速度为零时位移最大，加速度最大，不为零，故B错误； C．振子向平衡位置运动时，回复力方向与运动方向相同，振子做加速运动，速度增大，故C错误； D．弹簧振子的周期公式 弹簧振子的周期为固有周期，仅由振子质量和弹簧劲度系数决定，与振幅无关，故D错误。 故选A。 3．下列关于共振和防止共振的说法，正确的是（    ） A．共振现象总是有害的，所以要避免共振现象发生 B．队伍过桥要便步走是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振 C．振动系统振动的频率由驱动力频率和振动系统的固有频率共同决定 D．驱动力频率越大，振动系统的振幅越大 【答案】B 【详解】A．共振现象并非总是有害，生产生活中的共振筛、音响共鸣等都是对共振的利用，故A错误； B．队伍过桥便步走时，人员脚步不同步，不会产生周期性的驱动力，能避免桥发生共振，故B正确； C．振动系统做受迫振动时，振动频率仅等于驱动力频率；做自由振动时，振动频率等于自身固有频率，并非由二者共同决定，故C错误； D．当驱动力频率等于振动系统的固有频率时发生共振，振幅最大，驱动力频率与固有频率相差越大，振幅越小，并非驱动力频率越大振幅越大，故D错误。 故选B。 4．一个单摆做简谐运动的周期为T。如果将其摆长增加为原来的2倍，振幅变为原来的二分之一，则其周期变为（　　） A．T B． C． D．2T 【答案】C 【详解】根据单摆的周期公式可知，如果将其摆长增加为原来的2倍，则周期变为，与振幅无关。 故选C。 5．如图所示，一列绳波沿着绳由左向右传播，A是波源，t时刻，波刚传到B点。下列说法正确的是（　　） A．质点C在t时刻的振动方向向下 B．质点D的起振方向与A相反 C．质点B在t时刻的振动方向向下 D．波源A开始振动时振动方向向上 【答案】D 【详解】A．波沿着绳由左向右传播，根据同侧法可知C质点的振动方向向上，故A错误； BCD．波刚传到B点，即B点刚好起振，由同侧法可知B点起振方向向上，而所有质点起振方向均相同，即A、C、D、B的起振方向均向上，故BC错误，D正确。 故选D。 6．一列简谐横波在0时刻的波形图如图所示，此时平衡位置在处的质点朝轴负方向运动，再经质点第一次处于波峰。下列说法正确的是（　　） A．横波的波长为 B．横波的传播方向沿轴正方向 C．横波的传播速度大小为 D．时质点的加速度方向沿轴负方向 【答案】C 【详解】A．由波形图可知，波长，故A错误； B．时刻，处的质点朝轴负方向运动，根据微平移法可知，波沿轴负方向传播，故B错误； C．质点此时在平衡位置向下运动，第一次到达波峰需要经过的时间，即 解得周期 波速，故C正确； D．，此时质点运动到轴负半轴（位移），根据简谐运动回复力特征及牛顿第二定律可知，加速度方向与位移方向相反，即沿轴正方向，故D错误。 故选C。 二、多选题 7．某质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（     ） A．质点振动频率是0.25Hz B．第3s末质点的位移为0 C．在6s内质点经过的路程为20m D．该质点的振动方程 【答案】AD 【详解】A．由图知简谐运动的周期为，则频率为，故A正确； B．由图知在第末质点的位移为，故B错误； C．质点在1个周期内经过的路程为4倍振幅，即 在内质点经历了1.5个周期，因此运动的路程为，故C错误； D．该质点的振幅，角速度 由于时质点处于平衡位置且向正方向运动，其振动方程为，故D正确。 故选AD。 8．一列简谐横波沿x轴方向传播，P、Q为x轴上的两个质点，P、Q两质点平衡位置间的距离为10 m，从该波传到P点开始计时，质点Q的振动图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．该波源的起振方向沿y轴负方向 B．该波从Q点向P点传播 C．该波的波长为4 m D．该波的波速为 【答案】AD 【详解】A．由图可得时，质点Q才开始振动，其起振方向与波源起振方向一致，即沿y轴负方向，故A正确； B．从该波传到P点开始计时，时，质点Q才开始振动，故该波从P点向Q点传播，故B错误； CD．波速，由振动图像可得，故波长，故C错误，D正确。 故选AD 。 9．两列简谐波沿x轴相向传播，波速均为v=0.4m/s，两波源分别位于A、B处，t=0时的波形如图所示。当t=2.5s时（　　） A．M点的位移为2cm B．M点的位移为4cm C．N点的位移为0 D．N点的位移为2cm 【答案】AC 【详解】由图可知波源A的波长为λA＝0.2m，波源B的波长为λB＝0.4m，在0~2.5s时间内两列波分别向左和向右传播的距离均为 如图所示 将两列波向左和向右分别平移的距离，可得t＝2.5s时刻的两列波形图，显然此时波A使M质点处于平衡位置向上振动，而波B使M质点处于波峰位置，故M质点的位移叠加后为2cm。波A使N质点处于平衡位置向下振动，而波B使N质点处于平衡位置向下振动，故N质点的位移叠加后为0cm。 故选AC。 10．如图所示, 实线和虚线分别表示振幅和频率均相同的两列简谐波的波峰和波谷，两列波的振幅为 ，频率为点是连线的中点，则（　　） A．点是振动加强点，其振幅为 B．、两处的质点始终处于平衡位置 C．随着时间的推移，处的质点将向处移动 D．从图示时刻起经过，点通过的路程为 【答案】AB 【详解】A．B、D连线的中点C点是振动加强区的点，其振幅为，故A正确； B．P、Q两处的质点处于波峰和波谷的相遇点，两列波在这两处的位移始终相反，合位移为0，始终处于平衡位置，故B正确； C．质点并不随波迁移，只能在其平衡位置上下振动，故C错误； D．点为振动加强点，其振幅为 波的周期为 从图示时刻起经过，即一个周期，点通过的路程为，故D错误。 故选AB。 三、实验题 11．发波水槽是演示波动过程的重要实验仪器。其中包括波的形成、传播以及波的干涉和衍射等的物理现象。如图所示，某同学使用发波水槽观察到一列水波通过障碍物上的缝隙后再水面上继续传播。 (1)图中可观察到波的（　　） A．干涉 B．衍射 C．折射 D．反射 (2)水面各点的振动均为（　　） A．自由振动，频率由水体自身性质决定 B．自由振动，频率由波源决定 C．受迫振动，频率由水体自身性质决定 D．受迫振动，频率由波源决定 (3)若使波源保持振动情况不变匀速向缝隙靠近，则在狭缝右侧的水波的_________增大，_________减小。（选填波长/频率/波速） (4)若将缝变大，则可在狭缝右侧观察到的衍射现象____________（选填“明显”、“不明显”）。 【答案】(1)B (2)D (3) 频率 波长 (4)不明显 【详解】（1）图中可观察到波的衍射。 故选B。 （2）水面各点的振动均为受迫振动，频率由波源决定。 故选D。 （3）[1][2]若使波源保持振动情况不变匀速向狭缝靠近，相比于波源静止，根据多普勒效应可知狭缝右侧水波的频率变大；根据 可知狭缝右侧水波的波长减小。 （4）狭缝越小，衍射现象越明显，若将缝变大，则可在狭缝右侧观察到的波的衍射现象不明显。 12．某同学用单摆测量某地重力加速度： (1)图甲中，有关器材的选择和安装最合理的是__________；（填字母） (2)正确选择并安装器材后，其简化图如图乙所示，使摆线与竖直方向夹角为，无初速度释放摆球，、点为小球运动的最高点，点为小球运动的最低点，则图中小球从点运动至点所用时间为__________（选填“一个周期”或“半个周期”）；测得所用摆球的直径为、摆线长度为，当摆球运动至图乙中__________（选填“A”或“B”）位置时开始计时，测量单摆完成次全振动所用的时间为； (3)该地重力加速度的表达式__________。（用、、、、表示） 【答案】(1)D (2) 半个周期 B (3) 【详解】（1）AC．实验要保证摆长不变，摆线应选用弹性较小的细丝线，故AC错误； BD．悬点要用夹子固定住，摆球应选用密度较大的铁球，以减小空气阻力的影响，故D正确，B错误。 故选D。 （2）[1]图中小球从点运动至点所用时间为半个周期。 [2]当摆球运动至图乙中B位置时开始计时，此时位置好确定，运动速度快，经过的时间短，时间测量偶然误差小。 （3）摆球的直径为、摆线长度为，单摆的周期公式为 测量单摆完成次全振动所用的时间为，可得周期为 联立解得 四、解答题 13．如图，弹簧振子以O点为平衡位置，在相距25cm 的B 、C两点间做简谐运动。规定从O点向B点运动为正方向。时，振子从P点以速度向B点运动时，振子速度第一次变为；时，振子速度第二次变为。 (1)求振子振动周期T； (2)求振子振动振幅； (3)求振子在4.0s内通过的路程。 【答案】(1)1.0s (2)12.5cm (3)200cm 【详解】（1）时，振子从P点以速度向B点运动时，振子速度第一次变为；时，振子速度第二次变为；可知以上过程振子经历了半个周期，则振子振动周期为 （2）振子在相距25cm 的B 、C两点间做简谐运动，则振子振动振幅为 （3）由于 可知振子在4.0s内通过的路程为 14．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线是简谐横波在时刻的波形图，虚线是简谐横波在时刻的波形图。 (1)求该波的波速大小； (2)若该波的周期大于6s，求该波的周期。 【答案】(1)（） (2) 【详解】（1）由题图可知波长 波沿x轴正方向传播，则 则该波的传播速度为 解得 （） （2）该波的周期 解得 （） 又，则， 15．贵州黎平的肇兴侗寨有“鼓楼之乡”的美誉，图（a）的建筑群展示了精湛的传统鼓楼木构技艺。为保护鼓楼等传统木质建筑，可采用超声横波法进行无损检测，获得其弹性模量等力学参数，从而采取相应的保护措施。在某次检测中，有一列简谐横波在木材中沿轴传播，时刻的波形图如图（b）所示，位于轴上的质点的振动图像如图（c）所示。求： (1)波在木材中的传播方向及速度； (2)在时间内，质点运动的路程。 【答案】(1)传播方向沿轴负方向， (2) 【详解】（1）由P点的振动图像可知，t=0时刻质点P在平衡位置沿y轴负向振动，结合波形图可知，波传播方向沿轴负方向； 根据波形图可知波长，证据振动图像可知周期。 波在木材中的传播速度 （2）时间关系，可知时间内，质点完成了3个全振动，故其运动的路程 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 $ 高二期末复习人教版选择性必修第一册第二、三章机械振动机械波 基础练习 一、单选题 1．如图，M、N间距离为20cm，一弹簧振子在M、N间做简谐运动，O为平衡位置，而P、Q是关于平衡位置O对称的两点。下列说法正确的是（　　） A．振子受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用 B．振子振动的振幅为A=20cm C．振子由O向N运动过程中，回复力的方向指向平衡位置 D．振子从M向P运动的过程中，振子的位移增大，加速度减小 2．一弹簧振子做简谐运动，下列说法正确的是（　　） A．振子的位移越大，回复力越大，加速度越大 B．振子的速度为零时，加速度也为零 C．振子向平衡位置运动时，速度减小 D．简谐运动的周期随振幅的增大而增大 3．下列关于共振和防止共振的说法，正确的是（    ） A．共振现象总是有害的，所以要避免共振现象发生 B．队伍过桥要便步走是为了不产生周期性的驱动力，从而避免产生共振 C．振动系统振动的频率由驱动力频率和振动系统的固有频率共同决定 D．驱动力频率越大，振动系统的振幅越大 4．一个单摆做简谐运动的周期为T。如果将其摆长增加为原来的2倍，振幅变为原来的二分之一，则其周期变为（　　） A．T B． C． D．2T 5．如图所示，一列绳波沿着绳由左向右传播，A是波源，t时刻，波刚传到B点。下列说法正确的是（　　） A．质点C在t时刻的振动方向向下 B．质点D的起振方向与A相反 C．质点B在t时刻的振动方向向下 D．波源A开始振动时振动方向向上 6．一列简谐横波在0时刻的波形图如图所示，此时平衡位置在处的质点朝轴负方向运动，再经质点第一次处于波峰。下列说法正确的是（　　） A．横波的波长为 B．横波的传播方向沿轴正方向 C．横波的传播速度大小为 D．时质点的加速度方向沿轴负方向 二、多选题 7．某质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是（     ） A．质点振动频率是0.25Hz B．第3s末质点的位移为0 C．在6s内质点经过的路程为20m D．该质点的振动方程 8．一列简谐横波沿x轴方向传播，P、Q为x轴上的两个质点，P、Q两质点平衡位置间的距离为10 m，从该波传到P点开始计时，质点Q的振动图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A．该波源的起振方向沿y轴负方向 B．该波从Q点向P点传播 C．该波的波长为4 m D．该波的波速为 9．两列简谐波沿x轴相向传播，波速均为v=0.4m/s，两波源分别位于A、B处，t=0时的波形如图所示。当t=2.5s时（　　） A．M点的位移为2cm B．M点的位移为4cm C．N点的位移为0 D．N点的位移为2cm 10．如图所示, 实线和虚线分别表示振幅和频率均相同的两列简谐波的波峰和波谷，两列波的振幅为 ，频率为点是连线的中点，则（　　） A．点是振动加强点，其振幅为 B．、两处的质点始终处于平衡位置 C．随着时间的推移，处的质点将向处移动 D．从图示时刻起经过，点通过的路程为 三、实验题 11．发波水槽是演示波动过程的重要实验仪器。其中包括波的形成、传播以及波的干涉和衍射等的物理现象。如图所示，某同学使用发波水槽观察到一列水波通过障碍物上的缝隙后再水面上继续传播。 (1)图中可观察到波的（　　） A．干涉 B．衍射 C．折射 D．反射 (2)水面各点的振动均为（　　） A．自由振动，频率由水体自身性质决定 B．自由振动，频率由波源决定 C．受迫振动，频率由水体自身性质决定 D．受迫振动，频率由波源决定 (3)若使波源保持振动情况不变匀速向缝隙靠近，则在狭缝右侧的水波的_________增大，_________减小。（选填波长/频率/波速） (4)若将缝变大，则可在狭缝右侧观察到的衍射现象____________（选填“明显”、“不明显”）。 12．某同学用单摆测量某地重力加速度： (1)图甲中，有关器材的选择和安装最合理的是__________；（填字母） (2)正确选择并安装器材后，其简化图如图乙所示，使摆线与竖直方向夹角为，无初速度释放摆球，、点为小球运动的最高点，点为小球运动的最低点，则图中小球从点运动至点所用时间为__________（选填“一个周期”或“半个周期”）；测得所用摆球的直径为、摆线长度为，当摆球运动至图乙中__________（选填“A”或“B”）位置时开始计时，测量单摆完成次全振动所用的时间为； (3)该地重力加速度的表达式__________。（用、、、、表示） 四、解答题 13．如图，弹簧振子以O点为平衡位置，在相距25cm 的B 、C两点间做简谐运动。规定从O点向B点运动为正方向。时，振子从P点以速度向B点运动时，振子速度第一次变为；时，振子速度第二次变为。 (1)求振子振动周期T； (2)求振子振动振幅； (3)求振子在4.0s内通过的路程。 14．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线是简谐横波在时刻的波形图，虚线是简谐横波在时刻的波形图。 (1)求该波的波速大小； (2)若该波的周期大于6s，求该波的周期。 15．贵州黎平的肇兴侗寨有“鼓楼之乡”的美誉，图（a）的建筑群展示了精湛的传统鼓楼木构技艺。为保护鼓楼等传统木质建筑，可采用超声横波法进行无损检测，获得其弹性模量等力学参数，从而采取相应的保护措施。在某次检测中，有一列简谐横波在木材中沿轴传播，时刻的波形图如图（b）所示，位于轴上的质点的振动图像如图（c）所示。求： (1)波在木材中的传播方向及速度； (2)在时间内，质点运动的路程。 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 $