機械振動機械波章節提升練

2025年高考物理一輪復習備考

一、單選題

1.在一次做“探究單擺周期T與擺長L的關系”實驗中，在測量單擺周期時，擺球通過最低點時開始

計時并記數為。次，則到擺球第N次通過最低點所用時間為3擺線長度為/,某同學根據測量數據

繪制出圖像如圖所示，則下列說法正確的是（

A.擺球直徑d=B.單擺周期的平方IT?）與擺線長度/成正比。

C.當地重力加速度大小為D.當地重力加速度大小為

cc

2.B超成像的基本原理是探頭向人體發射一組超聲波，遇到人體組織會產生不同程度的反射，探頭

接收到的超聲波信號輸入計算機，形成2超圖像。血管探頭發送的簡諧超聲波圖像如圖所示，，=0時

刻波恰好傳到質點1=2.5x10%時刻恰好傳到質點N。下列說法正確的是（）

A.血管探頭發出的超聲波在血管中的傳播速度為8xl02m/s

B.質點N開始振動的方向沿〉軸負方向

C.質點M的振動方程為y=O.4sin（2%xlO8r）mm

D.r=3.125xl（r8s時，質點M與質點N的位移大小相等、方向相反

3.2020年11月24日，長征五號遙五運載火箭搭載嫦娥五號探測器成功發射升空并將其送入軌道，

11月28日，嫦娥五號進入環月軌道飛行，12月17日凌晨，嫦娥五號返回器攜帶月壤著陸地球。假

設嫦娥五號環繞月球飛行時，在距月球表面高度為九處，繞月球做勻速圓周運動（不計周圍其他天體

的影響），測出其飛行周期T,已知引力常量G和月球半徑R,則下列說法正確的是（）

A.嫦娥五號繞月球飛行的線速度為4"1+"）B.月球的質量為4＞（R+好

TGT2

3

C.月球的第一宇宙速度為2乃3）耳D.月球表面的重力加速度為2-（氏+/?）

TVRR2/

4.如圖所示，學校門口水平地面上有一質量為加的石墩，石墩與水平地面間的動摩擦因數為"，

3

工作人員用輕繩按圖示方式在水平地面上勻速移動石墩時，兩平行輕繩與水平面間的夾角均為6,不

計繩與石墩之間的摩擦。則下列說法正確的是（）

A.輕繩的合拉力大小為苴吧

3cos0

B.輕繩的合拉力最小值為0.5wg

C.輕繩的合拉力最小時，夕=60。

D.輕繩的合拉力最小時，地面對石墩的摩擦力最小

5.“戰繩”是一種近年流行的健身器材，健身者把兩根相同繩子的一端固定在一點，用雙手分別握住

繩子的另一端，上下抖動繩子使繩子振動起來（圖甲）。以手的平衡位置為坐標原點，圖乙是健身者

左手在抖動繩子過程中某時刻的波形，若左手抖動的頻率是1.25Hz,下列說法正確的是（）

圖甲圖乙

A.該時刻。點的振動方向沿y軸負方向

B.該時刻尸點的位移為10匹cm

C.波的傳播速度為8.75m/s

D.再經過0.1s,P點到達波峰位置

6.如圖（a）,在均勻介質中有A、B、C和D四點，其中C、O在AB的中垂線上，AB=16m,CD=6mo

A處的橫波波源振動圖像如圖（b）所示，振動方向與平面A3。垂直。r=0時，A處橫波波源開始振

動，t=2s時，B處有一與A處波源完全相同（含起振方向）的橫波波源開始振動，已知兩列波的波

長均為5m。下列說法正確的是（）

B.f=10s后，。處的質點振幅變為4cm

C.f=8s時，。處的質點開始向》軸負方向振動

D.從f=8s至1Jf=16s內，。處的質點運動路程為4cm

7.黔東南臺江縣的村BA火爆出圈，吸引了全國各地民間隊伍前來比賽，如圖所示為一運動員投籃

后籃球在空中運動的軌跡圖,A為出手點,8為軌跡最高點,C為軌跡上一點,AB與水平面夾角。=60。,

AB垂直于BC,不計空氣阻力,籃球視為質點,籃球從A點運動到C點過程,下列說法正確的是（）

A.段籃球速度變化比BC段快

B.若A點籃球速度為。，則籃球運動的最小速度為以cos。

C.AB段籃球運動時間為段的3倍

D.AB段籃球位移大小為BC段的9倍

8.兩列沿無軸傳播的簡諧橫波。、b,實線波。的波源在x=0.6m的尸點，虛線波6的波源在x=-0.6m

的。點，從r=0時刻兩波源從平衡位置開始振動，產生的機械波沿尤軸傳播，在f=0.05s時兩波源間

的波形如圖所示，下列說法正確的是（）

B.兩波的波速大小均為10m/s

C.在/=0.05s時x=0處質點的振動速度大于x=0.4m處質點的振動速度

D.x=0.2m處的質點在前0.05s內運動的路程為50cm

二、多選題

9.圖甲所示為一列沿x軸正方向傳播的橫渡在仁0時刻的波動圖像，乙圖可能是P質點、也可能是N

質點的振動圖像，質點振動方程為y=l0sin57rt（cm）。貝!|（）

A.該波的振幅為10cm

B.乙圖為尸質點的振動圖像

C.該波的波速為10m/s

D.Is內質點N通過的路程為1m

10.4=-0.2m和乙=1.2m處持續振動的兩振源，在同一介質中形成沿x軸正負兩個方向相向傳播的、

波速均為v=0.5m/s的甲、乙兩列波，r=0時刻波形如圖所示。下列說法正確的是（）

A.兩列波的起振方向相同

B.兩列波在相遇區域內會發生干涉現象

C.r=l.ls時，位于x=0.5m處的M點的振動位移為-0.1cm

D.f=1.6s時，位于x=0.4m處的N點的振動方向沿y軸負向

11.如圖甲所示，輕質彈簧下端固定在水平地面上，上端連接一輕質薄板。片0時刻，一物塊從其正

上方某處由靜止下落，落至薄板上后和薄板始終粘連，其位置隨時間變化的圖像（獷力如圖乙所示，

其中/=0.2s時物塊剛接觸薄板。彈簧形變始終在彈性限度內，空氣阻力不計，則（）

i

i

Y

Xi

^

〃

甲

A.Z=0.2s后物塊做簡諧運動

B.r=o.4s時物塊的加速度大于重力加速度

C.若增大物塊自由下落的高度，則物塊與薄板粘連后振動的周期增大

\l\jrjr

D./=0.2s后物塊坐標位置隨時間變化關系為x=0.3+0.2sin—(r-0.2)--(m)

5o

12.一列機械波沿x軸正向傳播，如圖甲所示為/=0時刻的波形圖，圖乙是介質中質點M的振動圖

像，已知r=0時的坐標為％=-1m,則下列說法正確的是()

A.該機械波的波速為1.0m/s

B.M點的橫坐標可能為1.5m

C.t=LOs時，x=2.5m處的質點的坐標仍為［2.5m,-而m

D.該機械波遇到4cm的障礙物時，不能發生明顯的衍射現象

三、實驗題

13.小張同學用如圖所示實驗裝置做“用單擺測重力加速度”的實驗。

⑴如圖甲所示安裝好實驗裝置后，先用刻度尺測量擺線長L再用游標卡尺測量擺球直徑％其示數

如圖乙所示，則“=mm；

(2)為了減小測量誤差，下列說法正確的是(選填字母代號)；

A.將鋼球換成塑料球

B.當擺球經過平衡位置時開始計時

C.把擺球從平衡位置拉開一個很大的角度后釋放

D.記錄一次全振動的時間作為周期，根據公式計算重力加速度g

(3)若測得的重力加速度g值偏小，可能的原因是(選填字母代號)；

A.把懸點到擺球下端的長度記為擺長

B.把擺線的長度記為擺長

C.擺線上端未牢固地系于懸點，在振動過程中出現松動

D.實驗中誤將擺球經過平衡位置49次記為50次

（4）某同學在家里做用單擺測量重力加速度的實驗，但沒有合適的擺球，他找到了一塊外形不規則的

石塊代替了擺球，擺球的重心不在球心，但是在球心與懸點的連線上。他仍將從懸點到石塊中心的距

離當作擺長L通過改變擺線的長度，測得幾組L和對應的周期7,畫出〃-乙圖線；

首先根據圖像判斷測量擺長I（填“大于”、“小于”、“等于“）真實擺長;

然后在圖線上選取A、2兩個點，坐標分別為（乙，方），（4，北）如圖所示。由圖可計算出重力加速度

8=_____

四、解答題

14.一簡諧橫波沿水平繩沿無軸負方向以v=20m/s的波速傳播。已知U0時的波形如圖所示，繩上兩

質點M、N的平衡位置分別是XM=5UI、Mv=35m。從該時刻開始計時，求：

（1）質點N第一次回到平衡位置的時間t-

⑵平衡位置在x=20m的質點，其振動的位移隨時間變化的表達式（用余弦函數表示）；

⑶經過多長時間，質點M、N振動的速度相同。

15.青蛙在平靜的水面上鳴叫時引起水面振動，形成如圖甲所示的水波（把水波當成橫波處理）。假

設原點O處為青蛙所在位置，O處的波源垂直xoy平面振動后，產生的簡諧橫波在xoy平面內傳播。

實線圓、虛線圓分別表示》=0時刻相鄰的波峰和波谷，此時波恰好傳到圖甲中的實線圓處，圖乙為圖

甲中質點2的振動圖像，z軸垂直于xoy水平面，z軸的正方向為豎直向上，求：

（1）波在水中的傳播速度；

（2）C點第2次到達波峰的時刻。

參考答案:

A.由T=2萬產和7r_t

一更得

2

匍與

由圖可知，擺長

L=I+(―〃)=l+:

故擺球直徑d=-2a，選項A錯誤；

B.由

IN)G

得

-2=乙

4UJg

即與擺長L成正比，選項B錯誤；

CD.周期

Tt2t

NN

~2

［得當地重力加速度

由單擺周期公式7=27,

z、222

)gg

由圖可知斜率

乃2_C

gb-a

即

(b-a\

g=

c

選項C正確，D錯誤。

2.D

A.根據題意可知，血管探頭發出的超聲波在血管中的傳播速度為

x(16-12)xl0-5m

=1.6xl03m/s

t~2.5X10-8S

A錯誤;

B.在波的傳播方向上，所有質點都在模仿波源，根據波動圖像可知，質點M的起振方向為沿y軸正

方向，所以質點N的起振方向也是沿y軸正方向，B錯誤；

C.根據f=0時刻的波動圖像可知，質點M的起振方向沿y軸正方向，圖像可知，質點的振動振幅為

A=0.4mm

波長為

2=8xl0-2mm

根據波長、波速和周期的關系，可知

T=—=s=5x10-8s<y=4^-x107rad/s

v1.6xl03

質點M的振動方程為V=0.4sin（4Txl070m皿c錯誤；

D.根據r=0時刻的波動圖像可知，質點M與質點N的平衡位置相差半個波長，所以兩個質點的振

動情況相差半個周期，兩者的振動情況相反，因此在/=3.125*10個時，質點M與質點N的位移大小

相等、方向相反，D正確。

3.C

A.嫦娥五號繞月球飛行的線速度

7.7ir2兀(R+h)

v=-----

TT

A錯誤;

B.嫦娥五號在環月軌道飛行時由萬有引力提供向心力

GMm4TT2

-=m——(R+h)

(R+/Z)2T2

解得

4/（H+，）3

M=

GT2

B錯誤;

C.對月球附近的近月衛星有

GMmv2

———=m——

R?R

解得

y_2?(R+/z)J+/z

R

C正確；

D.月球表面的重力等于萬有引力

GMm

mg=^-

解得

4%2（R+/7）3

S=—

D錯誤；

4.B

A.令輕繩的合拉力大小為T,地面對石墩支持力大小為M對石墩進行分析，根據平衡條件有

Tcos0=juN,TsmO+N=mg

解得

T=6mg

3cose+Gsin。

故A錯誤；

BC.結合上述，令

y=3cos0+\l?>sm0=26（sin60。cos6+cos60。sin。）=2百sin（60°+6）

可知，當。=30。時，解得

7Vn=0.5mg

故B正確，C錯誤；

D.結合上述可知，地面對石墩的摩擦力

/zmgcos0mg

/=〃N=-----------=——

J3cos8+sin。v3+tan0

可知，摩擦力隨。的增大而減小，結合上述，輕繩的合拉力最小時，6=30°,此時地面對石墩的摩擦

力并不是最小，故D錯誤。

5.B

A.波沿x軸正方向傳播，根據同側法可知，該時刻。點的振動方向沿y軸正方向，A錯誤；

B.根據圖乙可知，該波的波長

2=2x（7-3）m=8m

根據圖乙可知，尸點的平衡位置距離Q點的平衡位置的間距為

%=3m

則尸點的位移

2萬2

y=20sin——x=20sinx1(cm)=10后cm

85f

B正確;

C.波傳播的速度為

2

v=—=Af=8xl.25m/s=10m/s

C錯誤;

D.將圖乙中左側的波形補充完整，根據上述可知，將波向右平移距離Ar,尸點出現波峰，則有

31

Ax="X+a%+/4-XQ=8〃+7(m)(n—0,1,2,3...)

根據

Ax

v=——

Nt

解得

At=0.8〃+0.7(s)(n=0,1,2,3...)

可知，尸點出現波峰的最短時間為0.7s,則再經過0.1s,P點沒有到達波峰位置，D錯誤。

6.D

A.由圖可知A處波源振動的周期為4s,波長為5m,由于在同一介質傳播，則這兩列波的波速均為

v=—=1.25m/s

T

故A錯誤；

BC.根據題意鉆=16m,CD=6m,可知AZ)=10m,A處波源的振動形式傳播到。點用時為

t=—=8s=2T

}V

則f=8s時，。處的質點開始向y軸正方向振動；再運動f'=2s=；T后8處波源的振動形式傳播到。

點，10s時A波引起。處質點振動方向向下，與B處疊加，故D處是減弱區，振幅為0,故BC錯誤；

D.由上述分析可知，10s時A波引起Z)處質點振動方向向下，與2處疊加，振幅為0,故8-16s間只

有8-10s的時間D處質點在振動，則D處的質點運動的路程為

s=2A=2x2cm=4cm

故D正確；

7.C

A.籃球只受重力，加速度均為g,單位時間內速度的變化

^v=gt=g

即AB段籃球速度變化與8c段一樣快。故A錯誤；

B.斜拋運動最小速度為A點的水平分速度，由于總與水平方向夾角大于仇籃球運動的最小速度小

于v^cos，。故B錯誤;

C.將4B段等效為反向平拋運動，由平拋運動得

八y12

tan〃=一，y=—gt,x=vt

x2"B

解得

2Vtan0

t=R—2-------

g

由幾何關系知BC與水平方向夾角為30。，則

兀_tan60°_3

tBCtan30°1

故c正確；

D.由y=；g產知，AB段籃球豎直位移大小為BC段的9倍，故D錯誤。

8.D

A.根據“上下坡”規律可得，。的起振方向相同沿y軸向上方的起振方向相同沿y軸向上，故A錯誤；

B.由圖可知，實線波”的波長為0.8m,再0.05s內波a傳播了之個波長，故周期為0.04s,故波速為

4

A0.8

v=—=-----m/s=20m/s

°t0.04

虛線波b的波長為0.8m,再0.05s內波6傳播了1個波長，故周期為0.04s,故波速為

4

40-8,

V,,--3-=-----m/,s=20m/s

at0.04

故B錯誤；

C.在7=0。5s時x=0和x=0.4m處質點的振動速度為兩波的加強，故振動速度相同，故C錯誤；

D.x=0.2m處的質點在前0.02s內質點沒有質點，此后到0.04s,a波此質點一直振動，后0.01s此質

點向下振動到最大位移處，故x=0.2m處的質點在前0.05s內運動的路程為

5=2Afl+(Afl-4)=50m

故D正確。

9.ACD

A.由圖像可知，該波的振幅為10cm,故A正確；

B.由波形圖可知，仁0時刻質點尸在平衡位置向下振動，可知乙圖不是P質點的振動圖像，故B錯

*口

慶；

C.由產10sin5就(cm),知

CO=5TIrad/s

則該波的周期為

由甲圖讀出波長入=4m,所以波速為

v=—=10m/s

T

故C正確；

D.因為

r=ls=2.5T

所以Is內，質點尸通過的路程為

s=1OA=100cm=1m

故D正確。

10.AD

A.由傳播方向和質點振動方向的關系可知，兩列波的起振方向相同，A正確；

B.由

v=^f

可得

落=2.5Hz,啟=1.25Hz

故兩列波在相遇區域內不會發生干涉現象，B錯誤；

C.在，=1.1s時，兩列波傳播的距離為

玉=vt=0.55m

則甲質點在時刻的波谷剛傳播到M處；則乙在t=0時刻1.05m處的質點的振動形式剛傳播到M

處，而乙在r=0時刻時，1.05m處的質點位移大于0.1cm,所以f=l.ls時，位于x=0.5m處的M點的

振動位移不等于-0.1cm,C錯誤；

D.r=1.6s時，兩列波傳播距離為

x=vt=0.8m

甲向右傳遞四個波形，乙向左傳遞兩個波形，由傳播方向和質點振動方向的關系可知，此時位于

x=0.4m處的N點的振動方向沿y軸負向，D正確。

11.ABD

A.Z=0.2s時物塊剛接觸薄板，落至薄板上后和薄板始終粘連，構成豎直方向的彈簧振子，并且從圖

像看，0.2s以后的圖像為正弦函數曲線，故A正確；

B.薄板為輕質薄板，質量可忽略不計。由圖乙可知，B點是圖像的最高點，C點是圖像最低點，根

據簡諧運動的對稱性可知，最高點的加速度和最低點的加速度大小相等，即

—

由簡諧運動的加速度滿足。與X成正比，設A點處偏離平衡位置的位移大小為XA,C點處偏離平衡位

置的位移大小為XC,有

所以

aA<ac

aA<aB

到A點時，物塊只受重力

aA=g

所以

aB>g

故B正確；

C.彈簧振子的周期只與振動系統本身有關，與物塊起始下落的高度無關，故物塊與薄板粘連后振動

周期不變，故C錯誤；

D.由圖乙可知

T=0.6s

因為

27r10/r..

co=——=-----rad/s

T3

振幅為0.2m,0.2s后物塊位置隨時間變化關系式為

x=0.3+0.2sin^-^(r-O.2)+^o(m)

當Z=0.4s時，x=0.5m,代入上式得

7t

%=-To

所以

107r71

x=0.3+0.2sin—”0.2)——(m)

36

故D正確。

12.AC

A.從圖甲可得，機械波的波長久=4m,從圖乙可知機械波的周期T=4.0s,根據

可得機械波的波速

v=1.0m/s

選項A正確；

B.機械波向x軸正方向傳播，故/=0時刻，x=L5m處的質點正向y軸正方向運動，M點的橫坐標

不可能為L5m,選項B錯誤；

C.f=1.0s時，該機械波傳播的距離為

x=vr=L0mx=2.5m處的質點的坐標仍為2.5m,——m,選項C正確；

D.該機械波遇到4cm的障礙物時，機械波的波長遠大于障礙物的尺寸，可以發生明顯的衍射現象,

選項D錯誤。

13.(1)18.9

⑵B

(3)BC

4/也一卬

⑷大于

玲Y

(1)小球的直徑

d=18rnm+9xO.linm=18.9rnm

(2)A.將鋼球換成塑料球，會增大小球擺動時受到的阻力，增大誤差，A錯誤；

B.擺球擺到平衡位置時開始計時，此時擺球的速度最大，特征明顯，可以減小測量周期產生的誤差，

B正確；

C.擺球擺動時的角度應小于5。，否則就不是簡諧振動了，把擺球從平衡位置拉開一個很大的角度,

會增大實驗的誤差，C錯誤；

D.至少應該測量30次全振動的時間，以減小擺球周期測量的誤差，故D錯誤。

故選B?

(3)根據

可知