振动与波自测卷—2027届高三物理一轮复习基础知识自测

**基本信息** 聚焦振动与波核心知识，通过概念辨析、现象分析、实验操作及综合计算，系统构建从机械振动到机械波的知识逻辑链，强化物理观念与科学思维。 **综合设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |机械振动|单选3-5、多选8-10、解答14|简谐运动特征分析、模型应用（弹簧振子、单摆）|从回复力本质到共振现象，结合受力分析与能量转化| |机械波|单选1-2、6-7、多选11、解答15|干涉衍射判断、波形图与振动图像综合|从波的产生传播到多普勒效应，关联图像与运动规律| |实验探究|2题|单摆测g的操作、数据处理与误差分析|基于单摆周期公式，落实科学探究要素| |综合应用|2题|简谐运动证明、波的传播计算|整合振动与波的规律，提升科学推理能力|

振动与波自测卷—2027届高三物理一轮复习基础知识自测 一、单选题（每题4分，共计28分） 1．如图所示为一辆救护车在道路上匀速行驶时，用软件拟合其产生的声波的图样，图中的圆表示波峰。下列说法正确的是（　　） A．该图表示的是干涉现象 B．左侧波的频率小于右侧波的频率 C．前侧波的频率大于后侧波的频率 D．单位时间内前侧接收的完全波个数与后侧的相同 2．平衡位置在同一水平面上的两个振动完全相同的点波源，在均匀介质中产生两列波。若波峰用实线表示，波谷用虚线表示，P点位于其最大正位移处，曲线ab上的所有点均为振动减弱点，则下列图中可能满足以上描述的是（   ） A． B． C． D． 3．高层大厦在台风、地震等外力影响下易产生晃动，悬挂式阻尼器可通过质量块的惯性减小大厦晃动幅度，如图为装置示意，下列关于该阻尼器的说法正确的是（     ） A．风力越大，大厦晃动的频率越高 B．风力越大，阻尼器摆动幅度越小 C．阻尼器通过与大厦发生共振达到减震效果 D．阻尼器能将大厦晃动的能量转化为其它形式的能 4．如图，一电动机带动轻杆在竖直框架平面内匀速转动，轻杆一端固定在电动机的转轴上，另一端悬挂一紫外光笔，转动时紫外光始终竖直投射至水平铺开的感光纸上，沿垂直于框架的方向匀速拖动感光纸，感光纸上就画出了描述光点振动的图像．已知轻杆在竖直面内长,电动机转速为．该振动的圆频率和光点在内通过的路程分别为（    ） A． B． C． D． 5．如图所示的鱼漂，中间白色部分为圆柱体，静止时O点与水面相平，受扰动后鱼漂沿竖直方向上下振动，M、N分别是鱼漂位置最低和最高时与水面相平的点位，不计水的阻力，关于鱼漂的运动，则下列说法正确的是（     ） A．由于鱼漂底部不是圆柱，故OM≠ON B．鱼漂所受水的浮力是其振动的回复力 C．P点经过水面时，鱼漂的速度正在减小 D．向下运动的全过程、加速度先减小后增大 6．一列波速为、沿轴正方向传播的简谐波，时刻的波形如图所示。A、B、C为传播方向上的三个质点，B、C所在的位置分别为和。则（     ） A．波的频率为0.5 Hz B．图示时刻，向轴正方向运动 C．当波从点传播到点，运动了1 m D．的振动方程为 7．两列机械波在同种介质中相向而行，P、Q为两列波的波源，某时刻的波形如图所示，已知波源P产生的波传播速度为10m/s，下列判断正确的是（　　） A．两波源P、Q的起振方向相同 B．波源Q振动的频率为0.4Hz C．x=0处质点振动稳定后的振幅为45cm D．波源Q产生的波更容易发生明显衍射 二、多选题（每题6分，共计24分） 8．如图，轻质弹簧上端固定，下端悬挂质量为的小球A，质量为m的小球B与A用细线相连，整个系统处于静止状态。弹簧劲度系数为k，重力加速度为g。现剪断细线，下列说法正确的是（   ） A． 小球A运动到弹簧原长处的速度最大 B． B．剪断细线的瞬间，小球A的加速度大小为 C． 小球A运动到最高点时，弹簧的伸长量为 D．小球A运动到最低点时，弹簧的伸长量为 9．如图甲所示，点为单摆的固定悬点，将力传感器固定在点。现将摆球拉到点，释放摆球，摆球将在竖直面内的、之间来回摆动，其中点为运动过程中的最低位置。图乙表示摆球从运动至点开始计时细线对摆球的拉力大小随时间变化的图像，重力加速度取，则（　　） A．单摆的振动周期为0.4πs B．单摆的摆长为 C．摆球的质量为 D．摆球运动过程中的最大速度 10．航天员用同一装置使同一单摆分别在地球和月球表面做受迫振动实验，得到如图所示的共振曲线。将月球视为密度均匀、半径为的球体，引力常量为，地球表面的重力加速度为，不考虑星球自转的影响。下列说法正确的是（　　） A．该单摆在月球上的共振频率为 B．所用单摆的摆长 C．月球表面的重力加速度为 D．月球的密度为 11．一列沿x轴传播的简谐波，在某时刻的波形图如图甲所示，一平衡位置与坐标原点距离为3米的质点从该时刻开始的振动图像如图乙所示，若该波的波长大于3米。则（   ） A．最小波长 B．频率 C．最大波速 D．从该时刻开始2s内该质点运动的路程为 三、实验题（每题2分，共计16分） 12．某同学借助视频分析软件进行“用单摆测量重力加速度”的实验，步骤如下： （1）准备好单摆，用支架将手机竖直放置。 （2）打开手机录像，将单摆拉离平衡位置4°摆角由静止释放。 （3）将录制的视频导入软件进行分析，得到摆球的v—t图像，拟合后如图1所示，可知此单摆的周期T为______s。 （4）如图2，用刻度尺测量单摆摆长，该同学将刻度尺竖直放置，刻度尺0刻度线与单摆悬点对齐，读出______（填“a”“b”或“c”）位置的读数，该读数即为摆长l。 （5）重力加速度g = ______（用题中给出的字母“T”和“l”表示）。 （6）该同学发现所得实验结果小于当地重力加速度，可能的原因是刻度尺0刻度线______（填“高于”或“低于”）悬点。 13．如图，某同学居家设计简易单摆测量重力加速度。主要器材有：细线、金属球、卷尺、手机、挂衣架。 请完成下列步骤： （1）用卷尺测量金属球直径三次后得平均值。 （2）用卷尺测量摆线长度三次后得平均值。将金属球从平衡位置拉至一个偏角小于的位置并由静止释放，用手机秒表测量金属球20次全振动的时间。重复测量三次，得周期的平均值。 （3）改变摆线长度，重复步骤（2）。得、（、、）和的数据如下表： 110.10 42.43 42.25 42.38 2.12 100.37 40.43 40.50 40.38 90.23 38.62 38.38 38.50 1.93 计算上表中时的_____s。（保留三位有效数字） （4）根据重力加速度表达式_____（用、T、L和 表示），计算实验值。 （5）查询当地重力加速度，发现 的实验值偏小。为减小空气阻力引起的误差，应尽量选择质量_____（填“大”或“小”）、体积_____（填“大”或“小”）的摆球。 四、解答题（每题16分，共计32分） 14．如图所示，一竖直轻弹簧的下端固定在水平地面上，上端与质量为m的薄板A（厚度不计）连接，稳定时A距地面的高度为，将另一质量也为m的薄板B（厚度不计）从距A正上方高度处由静止释放，B与A碰后粘在一起，碰撞时间极短。已知弹簧的劲度系数为，不计空气阻力，重力加速度为。 (1)求碰撞后瞬间，A、B整体的速度大小。 (2)求A、B整体的速度最大时弹簧的长度。 (3)请证明碰撞后A、B整体的运动是简谐运动。 15．图（a）是绳波在某时刻的照片。设该绳波为简谐横波，以绳中各质点平衡位置的连线为轴、质点振动方向为轴，建立如图（b）所示的直角坐标系，图中实线、虚线分别表示和时绳波的图像。若该绳波沿轴负方向传播，周期大于。 (1)求绳波的波长和振幅； (2)求绳波的周期和传播速度； (3)在图（c）中，画出时绳波在0~2.0 m内的图像。 《振动与波自测卷—2027届高三物理一轮复习基础知识自测》参考答案 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 C C D C D D C BC AC BD 题号 11 答案 BD 1．C 【详解】A．题图表示的是多普勒效应，A错误； BCD．根据波的图样可知，前侧形成的波纹比较密，后侧形成的波纹比较稀疏，由多普勒效应可知，前侧波的频率大于后侧波的频率，左侧波的频率等于右侧波的频率，救护车向前运动，单位时间内前侧接收的完全波个数比后侧的多，C正确，BD错误。 故选C。 2．C 【详解】根据题意P点位于其最大正位移处，故可知此时P点位于两列波的波峰与波峰相交处；根据干涉规律可知，相邻波峰与波峰，波谷与波谷连线上的点都是加强点，故A图像中的曲线ab上的点存在振动加强点，不符合题意。 故选C。 3．D 【详解】A．大厦在风力作用下做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力的频率，与风力的大小无关，故A错误； B．风力越大，驱动力的能量越大，大厦晃动越剧烈，阻尼器为了抵消晃动，其摆动幅度也会越大，故B错误； CD．阻尼器的固有频率调至与大厦的固有频率一致，使阻尼器发生共振，从而获得较大的振幅，但减震的根本原因是阻尼器在摆动过程中，通过空气阻力、摩擦或液压装置等克服阻力做功，将大厦晃动的机械能转化为内能等其他形式的能，从而减小大厦的振幅，故C错误，D正确。 故选D。 4．C 【详解】紫外光在纸上的投影做的是简谐振动，电动机的转速为 因此角频率 周期为 简谐振动的振幅即为轻杆的长度，12.5s通过的路程为 故选C。 5．D 【详解】A．设鱼漂的质量为，静止时排开水的体积为，水的密度为，根据平衡条件有 当鱼漂向下偏离平衡位置的位移为时，设圆柱体的横截面积为，此时受到的回复力为重力与此时浮力的合力，根据受力分析有 推导得出 可知鱼漂振动时的回复力与位移大小成正比且方向相反，满足简谐运动的条件，鱼漂做简谐运动，根据简谐运动的对称性可知，故A错误； B．鱼漂在水中上下振动时同时受重力和浮力作用，由A选项的分析可知其振动的回复力是重力与浮力的合力，故B错误； C．由图可知点在平衡位置点上方，当点经过水面时，鱼漂处于平衡位置下方，若此时鱼漂向上运动，即向平衡位置靠近，速度正在增大，若此时鱼漂向下运动，即远离平衡位置，速度正在减小，故C错误； D．鱼漂向下运动的全过程，是从最高位置运动到最低位置的过程，即由平衡位置上方经过平衡位置运动到平衡位置下方，位移大小先减小后增大，根据牛顿第二定律有 解得 可知加速度大小与位移大小成正比，在此过程中加速度大小先减小后增大，故D正确。 故选D。 6．D 【详解】A．从波形图可得波长，根据波速公式得频率，故A错误； B．波沿轴正方向传播，用上下坡法，质点A振动方向为轴负方向，故B错误； C．波从B传到C的距离 传播时间 该波周期 因此 质点B仅在平衡位置附近振动，半个周期内运动的路程为，故C错误； D．角频率，振幅； 图示时刻C点在平衡位置，波向右传播，可知此时C点向轴负方向振动，由于周期也为，故时的运动状态与图示时刻相同，则C的振动方程为，故D正确。 故选D。 7．C 【详解】A．波源的起振方向与波最前端质点的起振方向相同，从波形图中可看出波源P产生的波起振方向沿y轴负方向，波源Q产生的波起振方向沿y轴正方向，方向相反，A错误； B．如图可知波源Q产生的波波长为，已知波在同种均匀介质中传播速度相同，所以，可得周期为 频率为 B错误； C．由于这两列波的波长相等，波速相等，所以频率也相等，这两列波能发生干涉，由于x=0处质点到这两列波最前端的距离差为2m，等于半波长的整数倍，所以x=0处质点为振动加强点，振幅为 C正确； D．这两列波的波长相同，所以这两列波发生衍射的难易程度相同，D错误。 故选C。 8．BC 【详解】A．剪断细线后，弹力大于A的重力，则A先向上做加速运动，随弹力的减小，则向上的加速度减小，当加速度为零时速度最大，此时弹力等于重力，弹簧处于拉伸状态，选项A错误； B．剪断细线之前则 剪断细线瞬间弹簧弹力不变，则对A由牛顿第二定律 解得A的加速度 选项B正确； C．剪断细线之前弹簧伸长量 剪断细线后A做简谐振动，在平衡位置时弹簧伸长量 即振幅为 由对称性可知小球A运动到最高点时，弹簧伸长量为，选项C正确； D．由上述分析可知，小球A运动到最低点时，弹簧伸长量为，选项D错误。 故选BC。 9．AC 【详解】A．由乙图可知，单摆每个周期经过两次最低点，即每个周期细线的拉力出现两次最大值，则单摆的周期为，故A正确； B．由单摆周期公式 解得，故B错误； CD．由乙图和牛顿运动定律得，设摆球在A时，摆线与竖直方向的夹角为，则在最高点时 在最低点时 从最高点到最低点，由动能定理得 解得，，故C正确，D错误。 故选AC。 10．BD 【详解】A．根据单摆的周期公式 可得 由于月球的重力加速度小于地球的重力加速度，所以该单摆在月球上的共振频率为，故A错误； BC．设月球表面的重力加速度为，则有 地球上的共振频率为 所用单摆的摆长为 月球表面的重力加速度为 故B正确，C错误； D．在月球表面上有 解得月球质量为 根据 可得月球的密度 故D正确。 故选BD。 11．BD 【详解】B．根据乙图写出平衡位置与坐标原点距离为3m米的质点的振动方程 y = sin（ωt＋φ） 带入点（0，）和（2，0）解得 ， 可得 T = 2.4s， 故B正确； A．在题图甲中标出位移为的质点 若波沿x轴正方向传播则为Q点，沿x轴负方向传播则为P点，则波长可能为 ，即λ = 18m 或，即λ′ = 9m 故A错误； C．根据，可得 v = 7.5m/s，v′ = 3.75m/s 故C错误； D．根据题图乙计算该质点在2s内运动的路程为 故D正确。 故选BD。 12． 低于 【详解】（3）[1]根据题意，由图1可知，单摆的周期为。 （4）[2]如图2，用刻度尺测量单摆摆长，该同学将刻度尺竖直放置，刻度尺0刻度线与单摆悬点对齐，应读出球心所在位置的读数，即位置的读数，该读数即为摆长。 （5）[3]由单摆周期公式 可得重力加速度 （6）[4]若该同学发现所得实验结果小于当地重力加速度，可知摆长测量值偏小，即刻度尺0刻度线低于悬点 13． 2.02 大 小 【详解】（3）[1]金属球做20次全振动的时间为，则周期 当时，代入数据可得 （4）[2])根据单摆的周期公式 其中 则 可得重力加速度表达式为 （5）[3][4]为减小空气阻力引起的误差，应尽量选择质量大、体积小的摆球。 14．(1) (2) (3)设A、B整体运动的平衡位置为O'，此时弹簧压缩量 当整体偏离平衡位置位移为（向下为正）时，弹簧总压缩量为，整体受到的合外力 将代入，解得 因为合外力大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反，满足简谐运动的动力学特征，所以A、B整体的运动是简谐运动。 【详解】（1）B做自由落体运动，设B与A碰撞前瞬间的速度为，根据运动学公式 解得 B与A碰撞过程动量守恒，设碰后共同速度为，根据动量守恒定律 解得 （2）初始状态A平衡，设弹簧原长为，压缩量为，根据平衡条件 此时弹簧长度 当A、B整体速度最大时，加速度为零，整体受力平衡，设此时弹簧压缩量为，根据平衡条件 此时弹簧长度 联立解得 （3）见答案 15．(1)， (2)， (3) 【详解】（1）由题图（b）可知绳波的波长为 振幅 （2）由于绳波沿x轴负方向传播，则由题图（b）可知绳波从到，传播的时间为 由于 则n只能取0，解得 则波速 （3）时间，则此时的波形为时的图像沿x轴负方向传播半个周期，0~2.0 m内的图像为题图中实线关于x轴对称的图像，如图所示 - 2 - 学科网（北京）股份有限公司 $