高考物理力学知识点之机械振动与机械波真题汇编附答案
一、选择题
1．如图所示为单摆在两次受迫振动中的共振曲线，则下列说法不正确的是（）
A．若两次受迫振动分别在月球和地球上进行，且摆长相同，则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线
B．若两次受迫振动是在地球上同一地点进行，则两次摆长之比
C．图线Ⅱ若是在地球上完成的，则该摆摆长约为
D．若摆长均为，则图线Ⅰ是在地球上完成的
2．如图所示，S是x轴上的上下振动的波源，振动频率为10Hz.激起的横波沿x轴向左右传播，波速为20m/s.质点a、b与S的距离分别为36.8m和17.2m，已知a和b已经振动.若某时刻波源S正通过平衡位置向上振动，则该时刻下列判断中正确的是
A．b位于x轴上方，运动方向向下
B．b位于x轴下方，运动方向向上
C．a位于x轴上方,运动方向向上
D．a位于x轴下方，运动方向向上
3．沿x轴正向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40m/s，则t=s时
A．质点M对平衡位置的位移一定为负值
B．质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同
C．质点M的加速度方向与速度方向一定相同
D．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相同
4．一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后，发现洗衣机先是振动越来越剧烈，然后振动再逐渐减弱，对这一现象，下列说法正确的是（）
①正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大；
②正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率小；
③正常工作时，洗衣机波轮的运转频率等于洗衣机的固有频率；
④当洗衣机振动最剧烈时，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率．
A．①B．③C．①④D．②④
5．下列说法正确的是（）
A．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应
C．两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大
D．遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长短
6．下列说法中正确的是（）
A．只有横波才能发生干涉，纵波不能发生干涉
B．“闻其声而不见其人”现象说明遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射
C．在受迫振动中，物体振动的频率一定等于自身的固有频率
D．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化，是波源的频率变化的缘故
7．如图所示是一弹簧振子在水平面做简谐运动的图像，那么振动系统在( )
A．t3 和t5具有相同的动能和动量
B．t3 和t4具有相同的动能和不同的动量
C．t2 和t5时刻振子所受的回复力大小之比为 2:1
D．t1 和t4时刻具有相同的加速度和速度
8．一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，已知图中的质点b比质点a晚0. 5s起振，质点b和质点c平衡位置之间的距离为5m，则该波的波速为
A．1m/s B．3m/s C．5m/s D．8m/s
9．如图是观察水面波衍射的实验装置，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）间的距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列说法中正确的是（）
A．此时能明显观察到波的衍射现象
B．如果将孔 AB 缩小，经过孔以后的波纹间的距离会变小
C．如果将孔 AB 缩小，有可能观察不到明显的衍射现象
D．如果孔的大小不变，波源的频率增大，将能更明显地观察到衍射现象
10．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t1＝0时的波形图。经过t2＝0.1s，Q 点振动状态传到P点，则（）
A．这列波的波速为40cm/s
B．t2时刻Q点加速度沿y轴的正方向
C．t2时刻P点正在平衡位置且向y轴的负方向运动
D．t2时刻Q点正在波谷位置，速度沿y轴的正方向
11．一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形如图所示．则从图中可以看出（）
A．这列波的波长为5m
B．波中的每个质点的振动周期为4s
C．若已知波沿x轴正向传播，则此时质点a向下振动
D．若已知质点b此时向上振动，则波是沿x轴负向传播的
12．下列关于简谐振动和简谐机械波的说法正确的是（）
A．简谐振动的平衡位置一定是物体所受合外力为零的位置。
B．横波在介质中的传播速度由波源本身的性质决定。
C．当人向一个固定的声源跑去，人听到的音调变低了。
D．当声波从空气进入水中时，声波的频率不变，波长变长。
13．如右图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以O点为平衡位置，在a、b两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示．由振动图象可以得知( )
A．振子的振动周期等于t1
B．在t＝0时刻，振子的位置在a点
C．在t＝t1时刻，振子的速度为零
D．从t1到t2，振子正从O点向b点运动
14．一列沿x轴正方向传播的间谐机械横波，波速为4m/s．某时刻波形如图所示，下列说法正确的是
A．这列波的振幅为4cm
B．这列波的周期为1s
C．此时x=4m处质点沿y轴负方向运动
D．此时x=4m处质点的加速度为0
15．一弹簧振子做简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图所示，由图可知：（）
A．质点的振动频率是4Hz
B．t=2s时，质点的加速度最大
C．质点的振幅为5cm
D．t=3s时，质点所受合力为正向最大
16．如图，实线为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形，虚线是该波在
t=0.20s时刻的波形，则此列波的波速可能为
A ．25m/s
B ．20m/s
C ．35m/s
D ．55m/s
17．如图所示，在一条张紧的绳子上悬挂A 、B 、C 三个单摆，摆长分别为L 1、L 2、L 3，且L 1＜L 2＜L 3，现将A 拉起一较小角度后释放，已知当地重力加速度为g ，对释放A 之后较短时间内的运动，以下说法正确的是（ ）
A ．C 的振幅比
B 的大 B ．B 和
C 的振幅相等 C ．B 的周期为2π
2
L g D ．C 的周期为2π
1
L g
18．如图甲所示，同一均匀介质中的一条直线上有相距6m 的两个振幅相等的振源A 、B 。从t =0时刻起，振源A 、B 同时开始振动。A 、B 的振动图像均如图乙所示。若振源A 形成的向右传播的波与振源B 形成的向左传播的波在t 1=0.3s 时相遇，则下列说法正确的是（ ）
A ．两列波的波长都是0.2m
B ．两列波在A 、B 间的传播速度均为20m/s
C ．在两列波相遇后，A 、B 连线的中点C 为振动加强的点
D ．在t 2 =0.9s 时，A 、B 连线的中点C 经过平衡位置且振动方向向上
19．如图所示，摆球质量相同的四个摆的摆长分别为L l =2m ，L 2=1.5m ，L 3=lm ，L 4=0.5m ，悬于同一根绷紧的横线上，用一周期为2s 的驱动力作用在横线上，使它们做受迫振动，稳定时
A．摆1的周期最长
B．摆2的振幅最大
C．摆3的振幅最大
D．四个摆的周期不同，但振幅相等
20．如图所示，一列简谐波沿x轴正方向传播，O、A、B、C、D是x轴上相隔1m的五个质点。t＝0时，质点O开始从原点沿y轴向上运动，经0.1s第一次到达正向最大位移处，此时质点B开始向上运动。则（）
A．该波波长为4m，频率为2.5Hz
B．该波的波速为20m/s，周期为0.8s
C．在t＝0.2s时，D质点开始向上振动
D．在t＝0.2s时，B质点刚好回到平衡位置
21．周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y 轴负方向运动，则该波（）
A．沿x轴正方向传播，波速v=20m/s B．沿x轴正方向传播，波速v=10m/s C．沿x轴负方向传播，波速v=20m/s D．沿x轴负方向传播，波速v=10m/s 22．在弹性绳左右两端垂直绳轻摇一下，产生两个振动方向、振幅和波长都相同的正弦形“孤波”，t=0时刻两孤波传播至如图所示位置，已知左侧孤波向右传播速度大小为
v=1m/s，下列说法正确的是（）
1
A．t=0时坐标在x=－2m处的质点，在t=2s时运动到了O点
B．右侧孤波向左传播的速度大小2v与1v不一定相等
C．t=2.5s时，O点处的质点位于波峰
D．t=3s时，O点处的质点加速度最大
23．介质中坐标原点O处的波源在t=0时刻开始振动产生的简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻刚好传到P点，波形如图甲所示。能正确描述x0处质点振动图像的是（）
A．B．
C．D．
24．如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15 m．当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是：
A．0.60 m B．0.30 m C．0.20 m D．0.15 m
25．如图所示两个频率、相位、振幅均相同的波的干涉图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的结果正确的描述是（）
A．在A点出现波峰后，经过半个周期该点还是波峰
B．B点在干涉过程中振幅始终为零
C．两波在B点路程差是波长的整数倍
D．当C点为波谷时，经过一个周期此点出现波峰
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一、选择题
1．D
解析：D
【解析】
【详解】
A.若两次受迫振动分别在月球和地球上进行，因为图线Ⅰ单摆的固有频率较小，则固有周
期较大，根据知，摆长相同时，周期大的重力加速度小，月球表面的重力加速度
小于地球表面的重力加速度，则图线Ⅰ是月球上单摆的共振曲线，故选项A不合题意；B.若两次受迫振动均在地球上同一地点进行的，则重力加速度相等，因为固有频率比为
25，则固有周期之比为52，根据知，摆长之比为254，故选项B不合题意；
C.图线Ⅱ若是在地球表面上完成的，则固有频率为f=0.5Hz，固有周期T=2s，由
可知，摆长l≈1m，故选项C不合题意；
D.若摆长均为，图线Ⅰ的固有频率为f=0.2Hz，则固有周期T=5s，由可知，
重力加速度g=1.58m/s2，图线Ⅰ不应该是在地球上完成的，故选项D符合题意。
2．A
解析：A
【解析】
【详解】
横波沿x轴向左右传播，波源S正通过平衡位置向上振动时，S点的两侧都是波谷.由v=λf
得，波长
20
=m2m
10
v
f
λ==.
AB.bS=17.2m=8.6λ，相当于0.6λ，波源S正通过平衡位置向上振动，b位于x轴上方，运动方向向下；故A正确，B错误.
CD.由题aS=36.8m=18.4λ，相当于0.4λ，波源S正通过平衡位置向上振动，a位于x轴下方，运动方向向下；故C，D均错误.
3．C
解析：C
【解析】
试题分析：由图读出波长为4m λ=，则该波的周期为0.1s T v
λ
==，1
s 40
t =
时为四分之一个周期，t=0时刻质点M 的速度方向向上，所以1
s 40
t =
时M 对平衡位置的位移为正值，速度方向向下，为负值，A 、B 错；简谐振动的质点加速度方向与位移方向始终相反，
故1
s 40
t =
时M 的加速度方向向下，与速度方向相同C 对D 错． 考点：横波的图像，波速、波长和频率（周期）的关系
4．C
解析：C 【解析】
试题分析：洗衣机先是振动越来越剧烈，说明洗衣机波轮的运转频率越来越接近固有频率，当振动最剧烈时，形成共振，波轮的运转频率恰好等于洗衣机的固有频率，④正确；然后振动再逐渐减弱，则洗衣机波轮的运转频率越来越大于固有频率，故正常工作时，洗衣机波轮的运转频率比洗衣机的固有频率大，①正确；故C 正确． 考点：共振
5．B
解析：B 【解析】 【详解】
A.物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率，当系统的固有频率等于驱动力的频率时，振幅达最大，这种现象称为共振。故A 错误；
B.医院检查身体的“B 超”仪没有用到多普勒效应，而彩超则是通过测出反射波的频率变化来确定血流的速度，显然是运用了多普勒效应原理。故B 正确；
C.两列波发生干涉，振动加强区质点的振幅总比振动减弱区质点的振幅大，不能说振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大。故C 错误；
D.遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X 射线波长长。故D 错误；
6．B
解析：B 【解析】 【详解】
A .干涉和衍射是所有波的特性，纵波也能发生干涉，故A 错误；
B .波长越长越容易发生衍射现象，声波比可见光波长长，所以遇到同样障碍物时声波比可见光容易发生衍射;故B 正确.
C .共振时，物体振动的频率等于自身的固有频率，故C 错误；
D .发生多普勒效应时，波源频率不变，当观察者靠近或远离波源时，接收频率也会发生变化，故D 错误.
7．C
解析：C
【解析】 【详解】
A. t 3 和t 5振子位置关于平衡位置对称，速度大小相同，根据图像可知，运动方向不同，所以动能相同，但动量大小相同，方向不同，故A 错误；
B.t 3 和t 4振子位置关于平衡位置对称，且速度方向相同，均为y 轴负向，所以动能和动量均相同，故B 错误；
C.根据回复力方程
可知，回复力与位移大小成正比，t 2 和t 5时刻位移比2：1，所以
回复力大小之比2：1，故C 正确；
D.t 1 和t 4振子位置关于平衡位置对称，回复力始终指向平衡位置，所以两位置加速度方向相反，通过图像也可得出运动方向相反，所以加速度与速度均不同，故D 错误。
8．C
解析：C 【解析】 【详解】
由题可知，b 和c 之间的距离是5m ，则波长为5m λ=，b 、a 两点振动相差半个周期，由图中质点b 的起振时刻逼质点a 延迟了0.5s ，则周期为：
20.5s 1s T =?=
则波速为：
5
m/s 5m/s 1
v T λ
=
== 故C 正确，ABD 错误。
9．A
解析：A 【解析】 【详解】
A.因为波长与孔的尺寸差不多，所以能够观察到明显的衍射现象。故A 正确；
B. 如果将孔AB 缩小，经过孔以后的波纹间的距离不变，距离与小孔大小无关。故B 错误；
C.如果将孔AB 缩小，孔的尺寸小于波的波长，能观察到明显的衍射现象。故C 错误；;
D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据v
f
λ=知，波长减小，可能观察不到明显的衍射现象。故D 错误；
10．B
解析：B 【解析】 【分析】
由经过0.1s ，Q 点振动状态传到P 点可知波向左传播的距离，从而求解波速；波向左传播3/4个波长，则质点振动了3/4个周期，由此确定P 、Q 质点的振动情况。 【详解】
由题意可知，0.1s内波向左传播的距离为3m，则波速，选项A错误；t2时刻Q点振动了3T/4到达了波谷位置，则此时加速度沿y轴的正方向，速度为零，选项B正确，D错误；因t2时刻，Q点的振动传到P点，可知P点正在平衡位置且向y轴的正方向运动，选项C错误；故选B.
【点睛】
本题的关键是根据波形平移法确定波传播的距离和波速，分析各个特殊点的位置和状态，再分析质点的振动情况．
11．C
解析：C
【解析】
分析：由波的图象由直接读出波长．根据波的传播方向可以判断的质点振动方向，也可以由质点的振动方向判断波的传播方向．
解：A、由波的图象读出波长为4m．故A错误．
B、波速不知，周期无法算出．故B错误
C、若波沿x轴正向传播，a点比x=2m的质点振动迟，则a向下振动．故C正确．
D、若质点b向上振动，则x=4m质点比b质点振动早，波应沿x轴正向传播，故D错误故选C．
点评：判断质点的振动方向与波的传播方向间关系的方法通常有：1、质点振动法，比较质点振动先后．2、上下坡法．3、波形平移法．
12．D
解析：D
【解析】
【详解】
AB．单摆运动的平衡位置合外力并不为零，传播速度由介质决定与波源无关，故AB错；C．当人向一个固定的声源跑去，人听到的音调变高了，C错；
D．当声波从空气进入水中时，声波的频率不变，波速增大，由知波长变长，D
对。
13．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A中振子的振动周期等于2t1，故A不对；B中在t=0时刻，振子的位置在O点，然后向左运动，故B不对；C中在t=t1时刻，振子经过平衡位置，此时它的速度最大，故C不对；D中从t1到t2，振子正从O点向b点运动，故D是正确的．
14．D
解析：D
【解析】
试题分析：振幅等于y 的最大值，故这列波的振幅为A=2cm ．故A 错误．由图知，波长λ=8m ，由波速公式v T
λ
=
，得周期8
24
T s s v
λ
=
=
=．故B 错误．简谐机械横波沿x 轴正方向传播，由波形平移法得知，此时x=4m 处质点沿y 轴正方向运动．故C 错误．此时x=4m 处质点沿处于平衡位置，加速度为零．故D 正确．故选D ． 考点：波的图像
15．C
解析：C 【解析】 【详解】
A 、由图读出质点的振动周期 T =4s ，则振动频率；故A 错误.
B 、t =2s 时，质点的位移为零，由
知质点的加速度最小；故B 错误.
C 、振子的振幅等于振子位移的最大值，由图读出振幅为5cm ；C 正确.
D 、t =3s 时，质点的位移为正向最大，由F =-kx ，知质点所受合力为负向最大；故D 错误. 故选C. 【点睛】
本题简谐运动的图象能直接读出振幅和周期．对于质点的速度方向，也可以根据斜率读出．简谐运动的特征
，是分析加速度常用的方法．
16．A
解析：A 【解析】 【详解】
设波的周期为T ；波沿x 轴正方向传播，则
14t n ?
?=+ ??
?T
得到
40.8
s(n 0,1,2,)4141
t T n n =
==?++ 当n =0时，T 1=0.80s ，当n =1时， T 2=0.16s
n =2时
T 3=0.08s
再依据v =
T
λ
，那么当n =0时， v 1=5m/s
当n =1时，
v 2=25m/s
n =2时
v 3=50m/s
故A 正确，BCD 错误。 故选A 。
17．D
解析：D 【解析】 【详解】
CD ．将A 拉起一较小角度后释放，则B 、C 做受迫振动，受迫振动的频率等于驱动率的频
率，与物体的固有频率无关，故B 、C 单摆的周期均为T =C 错误，D 正确。 AB ．当受迫振动中的固有频率等于驱动力频率时，出现共振现象，振幅最大，固有频率越接近驱动力的频率，振幅越大，故B 比C 的振幅大，AB 错误。 故选D 。
18．C
解析：C 【解析】 【详解】
AB ．两波在均匀介质中传播波速相同，设为v ，则由题意有
12AB vt x =
代入数据解得v =10m/s ， 由图乙可知周期T =0.2s ，则波长为
vT λ==2m
故AB 错误；
C ．由乙图可知，两列波的振动情况一样，当A 的波峰（或波谷）传到C 时，恰好B 的波峰（或波谷）传到C 点，则C 点的振动始终加强，故C 正确；
D ．由题可知，两列波在t 1=0.3s 时相遇，即在C 点相遇，两列波起振方向向下，所以此时C 点在平衡位置刚开始起振，且振动方向向下，再经0.6s ，即3T ，即在t 2 =0.9s 时C 点在平衡位置且振动方向向下，故D 错误。 故选C 。
19．C
解析：C 【解析】 【详解】
根据单摆的周期公式2T =是
、2s
由于四个摆的摆长不同，所以四个摆的固有周期不同，但四个摆振动起来后，策动力使得摆做受迫振动，振动的周期都等于2s 。所以各摆振动的振动周期都相等；由于摆3的固有周期与策动力的周期相等，故摆3发生共振，振幅最大，而摆1的振幅较小。 故选C 。
20．C
解析：C 【解析】 【详解】
AB ．经0.1s 第一次到达正向最大位移处，此时质点B 开始向上运动，所以波长应为8m ，周期
0.140.4s T =?=
则频率为
1
2.5Hz f T
=
= 波速为
8
20m/s 0.4
v T
λ
=
=
= 故AB 错误。
C ．在t ＝0.2s 时，波的传播距离为
ΔΔ200.24m x v t ==?=
所以D 质点刚好开始向上振动，故C 正确。
D ．在t ＝0.2s 时，波的传播距离为4m ，此时B 质点在正向最大位移处。故D 错误。 故选C 。
21．B
解析：B 【解析】
横波的振动方向与传播方向垂直，已知P 点的振动方向向下，由同侧法可知传播方向右，而读图得波长20m λ=，2s T =，则波速10/v m s T
λ
=
=，故选项B 正确．
【考点定位】横波的性质、机械振动与机械波的关系．
22．C
解析：C 【解析】 【分析】 【详解】
A ．波在介质中传播时，介质中质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播而迁移，故A 错误；
B ．在同一介质中，同一种波的传播速度相同，故B 错误；
C ．由于两波的传播速度相同，由图可知，t =2.5s 时刻，两个孤波的“波峰”这种振动状态传
至O 点，因此，O 点位移向上达到最大，速度为0即波峰位置，故C 正确；
D ．t =0时刻坐标在x =－3m 和x =+3m 处的质点都处于平衡位置且向下运动，由波的平移法可知，其振动形式在t =3s 时刻传至O 点，此时O 点处质点处于平衡位置，加速度为0，故D 错误。 故选C 。
23．A
解析：A 【解析】 【分析】 【详解】
CD ．从波形图可以看出，2OP λ=，t 0时刻传到P 处，说明02t T =。简谐波沿x 轴正向传播，根据波动和振动关系可知，在t 0时刻P 处质点的振动方向和波源在t =0时刻的振动方向相同是沿y 轴的正方向的，即每一个质点的起振方向都是沿y 轴的正方向的，选项CD 错误；
AB ．根据同侧法可知，在t 0时刻x 0处质点正在向上振动，选项A 正确、B 错误。 故选A 。
24．B
解析：B 【解析】
可以画出PQ 之间的最简单的波形，如图所示：
同时由于PQ 可以含有多个完整的波形，则：()10,1,2...2PQ x n n λ??
=+= ???
整理可以得到：()20,1,2 (21)
PQ x n n λ=
=+
当0n =时，0.3m λ=
当1n =时，0.1m λ=，故选项B 正确，ACD 错误．
点睛：解决机械波的题目关键在于理解波的周期性，即时间的周期性或空间的周期性，得到波长的通项，再求解处波长的特殊值．
25．B
解析：B 【解析】 【详解】
A ．在A 点出现波峰后，经过半个周期该点是波谷;故A 错误.
B．B点是波峰与波谷叠加，为振动减弱点，且始终振动减弱．由于两列波的振幅相等，所以B点在干涉过程中振幅始终为零;故B正确.
C．B点是波峰与波谷叠加，为振动减弱点，两波在B点路程差是半波长的奇数倍;故C错误.
D．由图可知C点为振动的加强点，当C点为波谷时，经过一个周期此点仍然是波谷．故D错误.
故选B.