八、机械振动与机械波 双基单元检测卷 -2027届高考物理一轮复习

**基本信息** 2027届高考物理机械振动与机械波单元双基检测卷，适配一轮复习巩固，覆盖简谐运动、波的传播等核心知识，通过真实情境与实验探究考查物理观念与科学思维。 **题型特征** |题型|题量/分值|知识覆盖|命题特色| |----|-----------|----------|----------| |选择题|10题/50分|简谐运动性质、单摆周期、波的干涉衍射|结合大桥共振（第6题）、弹性绳波动实验（第7题），考查运动与相互作用观念| |非选择题|5题/50分|单摆测g实验（第11题）、波的叠加计算（第14题）|水袖舞波动问题（第12题）融合文化传承，双波源干涉（第14题）强化科学推理与模型建构|

2027届高考·物理·双基检测卷 本试卷分为第Ⅰ卷（单选题）和第Ⅱ卷（多选题）第三卷（非选择题）三部分 模块：机械振动与机械波 满分：100分 考试时间：75分钟 注意事项： 1.本试卷为单元练习卷，旨在巩固一轮复习知识点； 2.请将答案填写在试卷试题相应作答部分。 一、选择题（共10小题，每小题5分，共50分） 1.下列关于简谐运动的说法中正确的是( ) A.简谐运动属于一种匀变速运动 B.做简谐运动的物体在平衡位置所受的合外力为0 C.做简谐运动的物体经过同一位置时的速度必然相同 D.做简谐运动的物体的位移方向与加速度方向一定相反 2.一质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是( ) A.质点的振幅是 B.质点的周期是 C.内质点经过的路程是 D.在和两时刻，质点的速度相同 3.如图，用两根完全相同、不可伸长的轻绳将小沙包（大小可忽略）对称地吊在空中，轻推小沙包，测得其在垂直于纸面的平面内做简谐运动的周期为，已知每根轻绳的长度为L，小沙包的质量为m，则小沙包静止时，每根绳子张力为( ) A. B. C. D. 4.在x轴上有坐标分别是和的两波源P、Q，在x轴上分别产生向右、向左传播的简谐横波，两波的波速均为，以P波源开始振动时计时，且Q比P先振动（T为两列波的周期），P的振动方程为，Q的振动方程为，下列说法正确的是( ) A.两列波的振幅均为20cm B.在0~2s内，P波源向右运动了4cm C.在0~2s内，处的质点走过的路程为0 D.的点是振动减弱的点 5.A、B、C三个相同小球通过三根长度不同的线挂在同一根水平轻绳上，关于三个小球的机械振动，以下说法正确的是( ) A.C球的固有频率最大 B.增大小球的质量，其固有频率变大 C.若把B球拉开较小角度释放，达到稳定后，A球振动幅度比C球大 D.若把C球拉开较小角度释放，达到稳定后，三个小球的振幅和周期都相等 6.右图为某大桥发生晃动，桥面呈波浪形翻滚。在风力远没有达到台风级别的情况下，下列说法正确的是( ) A.大桥的固有频率会随驱动力的频率改变而改变 B.驱动力过大而引发了共振 C.大桥固有频率偏小而引发了共振 D.大桥的固有频率与驱动力频率相等而发生了共振 7.小明同学为了探究波的传播速度是由介质决定还是由波源决定，他做了如下实验，他将两条不同弹性绳连结于O点（左边为P绳、右边为Q绳），O点在竖直方向做简谐运动，以竖直向上为y轴正方向，时刻形成如图所示波形。则下列说法正确的是( ) A.时刻两质点振动方向相反 B.质点再次回到平衡位置的时间比a质点短 C.左右两列绳波传播的速度大小之比为 D.左右两列绳波传播的速度大小之比为 8.(多选）一列简谐横波沿x轴的正方向传播，时刻对应的部分波形图像如图所示，A、B两点与x轴的距离相等，A质点再回到平衡位置所需的最短时间为，B质点再回到负的最大位移处所需的最短时间为，已知C、D两点间的距离为3m，下列说法正确的是( ) A.时刻B质点正向y轴正方向振动 B.波的周期为2s C.波的波速为3m/s D.坐标原点处质点的振动方程为 9.(多选）如图所示是观察水波衍射的实验装置。AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源。图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是( ) A.由图中孔AB的尺寸可知，能观察到水波的衍射现象 B.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 C.挡板前相邻两波纹间的距离等于挡板后相邻两波纹间的距离 D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象 10.（多选）关于受迫振动和多普勒效应，下列说法正确的是( ) A.系统的固有频率与驱动力频率无关 B.只要驱动力足够大，共振就能发生 C.应用多普勒效应可以测量车辆的速度 D.观察者与波源相互远离时，接收到的波的频率比波源的频率大 二、非选择题（共50分） 11.（10分）在用单摆测重力加速度的实验中， （1）如图1所示，可在单摆悬点处安装力传感器，也可在摆球的平衡位置处安装光电门。甲同学利用力传感器，获得传感器读取的力与时间的关系图像，如图2所示，则单摆的周期为________s（结果保留3位有效数字）。乙同学利用光电门，从小钢球第1次遮光开始计时，记下第n次遮光的时刻t，则单摆的周期为________； （2）丙同学发现小钢球已变形，为减小测量误差，他改变摆线长度l，测出对应的周期t，作出相应的关系图线，如图3所示。由此算出图线的斜率k和截距b，则重力加速度________，小钢球重心到摆线下端的高度差________；（结果均用k、b表示） （3）丁同学用3D打印技术制作了一个圆心角等于5°，半径已知的圆弧槽，如图4所示。他让小钢球在槽中运动，测出其运动周期，算出重力加速度为。若周期测量无误，则获得的重力加速度明显偏离实际值的最主要原因是________。 12.（8分）如图甲所示的水袖舞是福州闽剧的特技之一，演员通过对水袖的运用来刻画人物。某段表演中演员甩出水袖的波浪可理想化为简谐横波，沿着波的传播方向上相距的位置依次有质点A和质点B，质点A、B随波做简谐运动。某时刻质点A在平衡位置时，质点B恰好运动到波峰位置，从该时刻记录质点A的振动图像如图乙所示。 (1)写出质点A的振动方程； (2)质点A从至运动的路程； (3)若波长λ满足，求这列波的波速大小。 13.（10分）如图所示，轻弹簧的下端系着AB两球，，系统静止时弹簧伸长，未超出弹性限度。若剪断AB间的细绳，则A在竖直方向做简谐运动，g取。求： (1)弹簧的劲度系数。 (2)A的振幅多大。 (3)A球的最大加速度多大。 14.（10分）两列简谐横波在同一介质中相向传播，时刻的波形如图所示，两波源的平衡位置分别位于M、N两点处，O点为M、N连线的中点，两波源的振动方向平行。已知M、N两点的间距，两波源振动频率均为，M处波源的振幅，N处波源的振幅。时刻O处的质点开始振动。求： (1)从到，O处质点运动的路程； (2)经过足够长的时间，M、N间（不包括M、N两点）振动加强点的个数。 15.（12分）如图所示，实线是某时刻的波形图线，虚线是0.2s后的波形图线。 （1）若波向左传播，求它传播的距离及最小距离； （2）若波向右传播，求它的周期及最大周期； （3）若波速为35m/s，求波的传播方向。 答案以及解析 1.答案：D 解析:A.简谐运动中加速度大小和方向变化，所以是变加速运动，A错误； B.做简谐运动的物体在平衡位置所受回复力为零，但合外力不一定为零，例如单摆在平衡位置时合外力不为0，B错误； C.做简谐运动的物体经过同一位置时速度大小一定相同，但方向可能相反，C错误； D.做简谐运动的物体位移方向总是背离平衡位置，而加速度方向总是指向平衡位置，所以位移方向与加速度方向一定相反，D正确。故选D。 2.答案：C 解析:A.振幅是质点离开平衡位置的最大距离，由图像可知，最大位移为2cm，所以振幅为2cm，故A错误； B.周期是质点完成一次全振动的时间，从图像能看到相邻波峰间隔4s，所以周期为4s，故B错误； C.由简谐运动的振动图像可知，该质点振动的振幅，周期。对于的时间段，时长，质点在一个完整周期内运动的路程为，质点在周期内运动的路程为质点从平衡位置运动到最大位移处，即，因此总路程为，故C正确； D.时图像斜率为正，质点向正方向运动；时图像斜率为负，质点向负方向运动，速度方向相反，所以速度不同，故D错误。故选C。 3.答案：A 解析: 依题意，小沙包做简谐运动，设等效摆长为l，根据单摆周期公式有 对小沙包受力分析，如图所示，由力的三角形与边的三角形相似可得 联立解得 故选A。 4.答案：C 解析:A.由题意知，两列波的振幅均为10cm，故A错误； B.质点仅在平衡位置上下做简谐振动，不会随波迁移，故B错误； C.由P、Q的振动方程可知，两列波的振动周期相同，为 时P波刚传播的距离为 可知P波刚传播到处，Q比P先振动，可知Q波传播的距离为 可知Q波还没有传播到处，所以该处质点走过的路程为0，故C正确； D.机械波传播的波长满足 解得 因Q比P先振动，由Q的振动方程可知，当波源P开始振动时，Q波源的相位为 此时P开始振动，方程为 可知，以该时刻作为计时起点，波源Q的振动超前波源P的相位为，因的点到两波源的波程差 两波源的振动传播到处的时间差为 可知波源P的振动先传播到处，再振动了后，波源Q的振动传播到处，此时波源P在处引起的振动相位为 可知处的质点参与的是波源P与波源Q的振动同相位的叠加，为振动加强点，故D错误。 故选C。 5.答案：C 解析：AB.小球的固有周期公式为 则小球的固有频率为 因C球的摆长最长，故C球的固有周期最大，固有频率最小；B球的摆长最短，故B球的固有周期最小，固有频率最大，可知固有周期与质量无关，故AB错误； C.当B小球释放之后，AC小球做受迫振动，根据受迫振动的原理，可知三个小球的振动周期都相等，但是振幅不同，因A的固有频率更接近B的固有频率，更接近共振的条件，故A的振幅更大，故C正确。 D.当C小球释放之后，AB小球做受迫振动，根据受迫振动的原理，可知三个小球的振动周期都相等，但是振幅不同，因A的固有频率更接近C的固有频率，更接近共振的条件，则A的振幅更大，故D错误。 故选C。 6.答案：D 解析：A.大桥的固有频率由大桥本身决定，与驱动力的频率无关，A错误； BCD.只有当大桥的固有频率与驱动力频率相等时才会发生共振，驱动力过大或者大桥固有频率偏小都不一定发生共振，D正确，BC错误。 故选D。 7.答案：C 解析:A.P绳向左传播，Q绳向右传播，根据“上下坡法”，可知在时刻a质点振动方向向上，b质点振动方向也向上，故A错误； CD.经，左边P绳传到左侧18m处，Q绳传到右侧12m处，则有 解得 故C正确，D错误； B.由图可知，左边P绳的波长为6m，右边Q绳的波长为4m，根据 可知周期之比为 两质点再过将回到平衡位置，故b质点再次回到平衡位置的时间与a质点相同，故B错误。 故选C。 8.答案：BCD 解析:A.波沿x轴的正方向传播，时刻B质点处在上坡，根据“上坡下，下坡上”的结论，B质点正向y轴负方向振动，故A错误； B.根据简谐运动的原理，A质点再回到平位置所需的最短时间与B质点再回到负的最大位移处所需的最短时间之和等于个周期， 可得，故B正确； C.波的波长为 则波速为，故C正确； D.时刻，坐标原点处质点正沿y轴正方向振动，振动方程为 代入数据可得，故D正确。 故选BCD。 9.答案：ABC 解析:A.图中孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故A正确； B.孔的尺寸比波长小或与波长差不多才能观察到明显的衍射现象，图中孔的尺寸与波长差不多，如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象，故B正确； C.因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故C正确； D.波速由介质决定，故波速不变，由可知，若使波源频率增大，则波长变小，如果孔的大小不变，则衍射现象变得更加不明显，故D错误。 故选ABC。 10.答案：AC 解析： 系统的固有频率是指振动系统不受外力作用时振动的频率，驱动力频率是指施加在系统上的周期性外力的频率，两者无关 A正确 当驱动力的频率等于系统的固有频率时，系统受迫振动的振幅最大，共振发生，所以共振能否发生取决于驱动力的频率是否等于系统的固有频率，与驱动力的大小无关 B错误 多普勒效应是指波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率发生变化的现象，在生活中可以用来测量车辆的速度 C正确 观察者与波源相互远离时，观察者接收到的波的频率比波源的频率小；观察者与波源相互靠近时，观察者接收到的波的频率比波源的频率大 D错误 11.答案：（1）；（2） （3）存在空气阻力，且小球不是纯平动而有滚动，导致实际测出的周期大于理想情况下的周期，导致g的测量值小于真实值。 解析:（1）单摆摆动过程中，在最低点绳子的拉力最大，相邻两次拉力最大的时间间隔为半个周期。从图2可知，从起始值到终止值经历的时间间隔 则有 解得 由题可得，解得周期为 （2）设小钢球重心到摆线下端的高度差为h，则摆长为 根据单摆周期公式有 可得 变形得 可得图像的斜率为 解得 当时，则有解得小钢球重 心到摆线下端的高度差（3）略 12.答案：(1) (2) (3) 解析:（1）由图像可知周期，振幅 周期公式 得 （2）由题可知 这段时间内A完成了次全振动，则 （3）由题意可知 当时满足题意，则 周期，则波速 可得 13.答案：(1)；(2)；(3) 解析:(1)挂AB两球时有 解得 (2)剪断AB间细绳后，A球平衡时由 可得，弹簧的伸长量为 刚剪断细绳时弹簧比A球平衡时多伸长的长度就是振幅，即 (3)振动中A球的最大加速度 14.答案：(1)100cm (2)16个 解析：（1）波的周期 波长为 M到O的距离为 代入数据解得 两波源起振方向相反，O点为振动减弱点，振幅 时间内O点不动，时间内，为 O处质点运动的路程 （2）波长为 设振动加强点与M点的距离为x，两波源振动步调相反，则， 解得 故经过足够长的时间，MN间（不包括M、N两点）共有16个加强点。 15.答案：（1）（，1，），；（2）（，1，），；（3）波的传播方向向左 解析:（1）由题图知，，若波向左传播，传播的距离的可能值为 （，1，） 当时，最小距离为 （2）若波向右传播，则有 （，1，） （，1，） 可得周期为 （，1，） 当时，最大周期为 （3）若波速为35m/s，则在0.2s传播的距离为 可知波的传播方向向左。 学科网（北京）股份有限公司 $