高考物理習(xí)題精選機(jī)械振動機(jī)械波2

1.如圖所示，兩根完全相同的彈簧和一根張緊的細(xì)線將甲、,甲乙

乙兩物塊束縛在光滑水平面上，已知甲的質(zhì)量大于乙的質(zhì)量。於

當(dāng)細(xì)線突然斷開后，兩物塊都開始做簡諧運(yùn)動，在運(yùn)動過程中（）

A.甲的振幅大于乙的振幅

B.甲的振幅小于乙的振幅

C.甲的最大速度小于乙的最大速度

D.甲的最大速度大于乙的最大速度

2.如圖甲所示，彈簧振子以。點(diǎn)為平衡位置，在A、笈兩點(diǎn)之間做簡諧運(yùn)動。取向右為正

方向，振子的位移x隨時間，的變化如圖乙所示，下列說法正確的是（）

A.，=0.8s時，振子的速度方向向左

B.f=0.2s時，振子在。點(diǎn)右側(cè)6cm處

C.f=0.4s和，=1.2s時，振子的加速度完全相同

D.，=0.4s到，=0.8s的E、j間內(nèi)，振子的速度逐漸減小

3.一列沿上?軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波，波速為4m/s。某時刻

波形如圖所示，下列說法正確的是（）

A.這列波的振幅為4cm

B.這列波的周期為1s

C.此時x=4m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動

D.此時x=4m處質(zhì)點(diǎn)的加速度為0

4.在某一均勻介質(zhì)中由波源O發(fā)出的簡諧橫波在x軸上傳播，某時刻的波形如圖，其波速

為5〃小，則下列說法正確的是（）

A.此時P（-2mt0cm）、Q（2m,0cm）兩點(diǎn)運(yùn)動方向相同

B,再經(jīng)過0.5s質(zhì)點(diǎn)N剛好在（一5"I,20cm）位置

C.能與該波發(fā)生干涉的橫波的頻率一定為3旅

D.波的頻率與波源的振動頻率無關(guān)

5.一列橫波沿直線傳播，在波的傳播方向上有A、8兩點(diǎn)。在，時刻A、4兩點(diǎn)間形成的波

形如圖甲所示，在（f+3s）時刻4、B兩點(diǎn)間形成的波形如圖乙所示，已知A、B兩點(diǎn)間的距

離s=9m,則以下說法中正確的是（）

甲乙

A.若周期為4s,波一定向右傳播

B.若周期大于4s,波可能向右傳播

C.若波速為8.5m/s,波一定向左傳播

D.該波波速可能的最小值為0.5m/s

6.如圖所示為一列沿工軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波，實(shí)線為f

=0時刻的波形圖，虛線為r=0.6s時的波形圖，波的周期

7>0.6s,則（）

A.波的周期為0.8s

B.在1=0.9s時，尸點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動

C.經(jīng)過0.4s,。點(diǎn)經(jīng)過的路程為0.4m

D.在，=0.2s時，Q點(diǎn)到達(dá)平衡位置

7.在坐標(biāo)原點(diǎn)的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速。

=10m/s,已知在f=0時刻的波形如圖所示，此時波剛好傳播到x=5

m處。下列說法中正確的是（）

A.這列波的波長為4m

B.這列波的振幅為20cm

C.這列波的頻率為2.5Hz

D.波源起振方向沿y軸正方向

E.再經(jīng)過0.2s的時間，質(zhì)點(diǎn)〃到達(dá)質(zhì)點(diǎn)〃現(xiàn)在所處的位置

8.一列沿x軸傳播的簡諧橫波，，=0時刻的波形如圖所示，此時質(zhì)點(diǎn)P恰在波峰，質(zhì)點(diǎn)Q

恰在平衡位置且向上振動，再過0.2s,質(zhì)點(diǎn)。第一次到達(dá)波峰，則正確的是（）

A.波沿x軸正方向傳播

B.波的傳播速度為30m/s

C.1s末質(zhì)點(diǎn)P的位移為零

D.質(zhì)點(diǎn)P的振動位移隨時間變化的關(guān)系式為

x=0.2sin^2n/+z）m

E.0至0.9s時間內(nèi)P點(diǎn)通過的路程為0.9m

9.一列簡諧橫波從左向右以o=2m/s的速度傳播，某時刻的波

形圖如圖所示，下列說法正確的是（）

A.A質(zhì)點(diǎn)再經(jīng)過一個周期將傳播到。點(diǎn)

B.4點(diǎn)正在向上運(yùn)動

C.3點(diǎn)再經(jīng)過!T回到平衡位置

D.該波的周期7=0.05s

E.C點(diǎn)再經(jīng)過;7將到達(dá)波峰的位置

10.一列簡諧橫波，沿4袖正方向傳播，傳播速度為IOm/s,在/

=0時的波形圖如圖所示，則下列說法正確的是（）

A.此時工=1.25m處的質(zhì)點(diǎn)正在做加速度減小的加速運(yùn)動

B.x=0.7m處的質(zhì)點(diǎn)比片=0.6m處的質(zhì)點(diǎn)先運(yùn)動到波峰的位置

C.x=0處的質(zhì)點(diǎn)再經(jīng)過0.05s時間可運(yùn)動到波峰位置

D.x=0.3m處的質(zhì)點(diǎn)再經(jīng)過0.08s可運(yùn)動至波峰位置

E.x=lm處的質(zhì)點(diǎn)在做簡諧運(yùn)動，其振動方程為y=0.4sin（10"）（m）

II.圖甲為某一列沿x軸正向傳播的簡諧橫波在f=I.Os時刻的波形圖，圖乙為參與波動的

某一質(zhì)點(diǎn)的振動圖象，則下列說法正確的是（）

A.該簡諧橫波的傳播速度為4m/s

B.從此時刻起，經(jīng)過2s,~質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動了8m的路程

C.從此時刻起，，質(zhì)點(diǎn)比。質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置

D.乙圖可能是甲圖x=2m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象

E.此時刻M質(zhì)點(diǎn)的振動速度小于Q質(zhì)點(diǎn)的振動速度

12.一列簡諧橫波，在7=0.6s時刻的圖象如圖甲所示，此時，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的位移均為一

1cm,波上4質(zhì)點(diǎn)的振動圖象如圖乙所示，則以下說法正確的是（）

A.這列波沿x軸正方向傳播

B.這列波的波速是乎m/s

C.從『=0.6s開始，緊接著的。=0.6s時間內(nèi)，A質(zhì)點(diǎn)通過的路程是10m

D.從，=0.6s開始，質(zhì)點(diǎn)。比質(zhì)點(diǎn)Q早0.4s回到平衡位置

E.若該波在傳播過程中遇到一個尺寸為30m的障礙物，不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象

二、非選擇題（本題共3小題。解答時應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟，只

寫出最后答案的不能得分，有數(shù)值計算的題，答案中必須寫出數(shù)值和單位。）

13.一列沿x軸正向傳播的簡諧橫波在r=0時刻的波的圖象如圖所

示，經(jīng)0.1s,質(zhì)點(diǎn)M第一次回到平衡位置，求：

⑴波傳播的速度；-r~（Ja'i\~~有、

⑵質(zhì)點(diǎn)M在i.2s內(nèi)走過的路程。y-wyy

14.如圖所示為波源。振動1.5s時沿波的傳播方向上部分質(zhì)點(diǎn)振

動的波形圖，已知波源。在，=0時開始沿y軸負(fù)方向振動，1=1.5

s時它正好第二次到達(dá)波谷，問：

(1)何時x=5.4m的質(zhì)點(diǎn)笫一次到達(dá)波峰？

⑵從t=()開始至x=5.4m的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰這段時間內(nèi)，波

源通過的路程是多少？

15.如圖所示，實(shí)線是一列簡諧橫波在力時刻的波形圖，虛線是在

上=。+02)s時刻的波形圖。

(1)若波速為35m/s,求質(zhì)點(diǎn)”在。時刻的振動方向；

(2)在外到改的時間內(nèi)，如果M通過的路程為1m,那么波的傳播

方向怎樣？波速多大？

參考答案

I.C［細(xì)線斷開前，兩根彈簧上的彈力大小相同，彈簧的伸長量相同，細(xì)線斷開后，兩物塊都開始做簡

諧運(yùn)動，簡諧運(yùn)動的平衡位置都在彈簧原長位置，所以它們的扳幅相等，選項(xiàng)A、B錯誤；兩物塊做簡諧

運(yùn)動時，動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，總機(jī)械能保持不變，細(xì)線斷開前，彈簧的彈性勢能就是物塊做簡諧運(yùn)動

時的機(jī)械能，所以振動過程中，它們的機(jī)械能相等，到達(dá)平衡位置時，它們的彈性勢能為零，動能達(dá)到

最大，因?yàn)榧椎馁|(zhì)量大于乙的質(zhì)量，所以甲的最大速度小于乙的最大速度，選項(xiàng)C正確、D錯誤。］

2.A［從，=0.8s起，再過一段微小時間，振子的位移為負(fù)值，因?yàn)槿∠蛴覟檎较?，故f=0.8s時，速

度方向向左，A對；由圖象得振子的位移x=12sin予(cm),故f=0.2s時，x=6y［2cm,故B錯；r=0.4

s和，=1.2s時，振子的位移方向相反，由。=一履/〃?知，加速度方向相反，C錯；，=0.4s到f=0.8s的

時間內(nèi)，振子的位移逐漸變小，次振子逐漸靠近平衡位置，其速度逐漸變大，故D錯。］

3.D［由題圖可知，這列波的振幅為2cm，波長7=8m,而波速u=4m/s,知周期「=［=［s=2s,則

A、B項(xiàng)錯誤；根據(jù)振動方向與波傳播方向的關(guān)系，可知此時x=4m處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動，其加速

度為0,則C項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確。］

4.AB［由同側(cè)法可得尸、。兩點(diǎn)振動方向均為y軸負(fù)方向，所以A正確；由題圖知2=2m,由。=彳得

7=4=0.4s,所以/=().5s=I；7時，由平移法可得波再傳播1卜，N處于波峰，B項(xiàng)正確；因該波的頻率

V44

片4=2.5Hz,所以頻率為3Hz的橫波不滿足干涉條件，C錯誤；因波源振動一個周期波傳播一個波長的

距離，故波的頻率必與波源的振動頻率相同，D錯誤。］

93

5.ACD［根據(jù)題圖可知，波長1=］X2m=6m,若波向右傳播，則3s=(〃+RT(其中〃=0、1、2、3…),

12

周期丁=石平5s(其中〃=0、I、2、3…),波速o=RT=(2〃+L5)m/s,可見.當(dāng)〃=。時,周期最大為4

s,波速最小為1.5m/s,n取任何自然數(shù)，波速都不等于8.5m；s：若波向左傳播，則3$=(〃+1)71其中〃

12

=0、1、2、3…)，周期7=4〃十］s(其中〃=0、1、2、3…)，波速。="7=(2〃+0.5)m/s,可見，當(dāng)〃=()

時，周期最大為12s,波速最小為0.5m/s,〃=4時，波速。=8.5m/s；可見，選項(xiàng)A、C、D正確。］

6.AC［根據(jù)題意應(yīng)用平移法可知由實(shí)線得到虛線需要/=(〃+a，即(〃+力7=0.6s,解得「=小?S,

其中〃=()、1、2、3、4-,當(dāng)〃=0時，解得7=0.8s,當(dāng)〃=1時，解得r=0.34s,因7>0.6s,故波的

周期為0.8s,A正確；由于波沿x軸負(fù)方向傳播，故，=0.9s時尸點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動，B錯誤；在一個

周期內(nèi)2點(diǎn)完成一個全振動，即其運(yùn)動路程為4A,而0.4s=0.57;故0點(diǎn)的運(yùn)動路程為2A=0.4m,C正

確；由題圖可知f=0時，Q點(diǎn)向)，軸負(fù)方向振動，而波的周期為0.8s,顯然，在，=0.2s時。點(diǎn)沒有到

達(dá)平衡位置，D錯誤。］

7.ACD［由簡諧橫波的圖象可知，波長為4m,振幅為10cm,故A正確，B錯誤；由。=/可知，尸

戶學(xué)Hz=2.5Hz,故C正確；由“同側(cè)法”可知在x=5m處的質(zhì)點(diǎn)向上振動，則波源起振方向沿y軸正

方向，故D正確；質(zhì)點(diǎn)只在自己的平衡位置兩側(cè)上下振動，不會沿x軸運(yùn)動，故。不能到達(dá)?，F(xiàn)在的位

置，故E錯誤。］

8.ABC［由題意質(zhì)點(diǎn)。恰好在平衡位置且向上振動，知波形向右平移，波沿x軸正方向傳播，故A正

確；由題得該波的周期為T=0.8s,波長為2=24m,則波速為：u=y=30m/s,故B正確；，=1s=1.25T,

可知Is末質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)平衡位置，位移為零，故C正確；1=0時刻質(zhì)點(diǎn)P的振動位移為y=0.2m,根據(jù)數(shù)

學(xué)知識可知其振動方程是余弦方程，即為：y=0.2cos（第）m=0.2sin篇/+?m=0.2sin（2.5兀/+習(xí)m,

故D錯誤；將r=0.9s代入y=0.2sin（2.57rf+3）m得：y=0.2sin^2.5nX0.9+^m=^m，〃=耨=々，

所以。?0.9s時間內(nèi)。點(diǎn)通過的路程為s=4A+*m=（4X0.2+*）m>0.9m,故E錯誤。］

9.BDE［質(zhì)點(diǎn)不隨波傳播，故A錯誤；由波向右傳播可知B點(diǎn)向上振動，故B止確；8點(diǎn)向上振動靠

近平衡位置平均速度大，所用時間小于八分之一周期，故C錯誤；由7=2可知周期為0.05s,故D正確；

C點(diǎn)向下運(yùn)動，所以經(jīng)過四分之三周期到波峰，故E正確。］

10.ACD［波沿x軸正方向傳播，由同側(cè)法可知此時x=1.25m處的質(zhì)點(diǎn)振動的方向向下，離開平衡位置

的位移正在減小，所以質(zhì)點(diǎn)正在微加速度減小的加速運(yùn)動，故A正確；由同側(cè)法可知x=0.7m處的質(zhì)點(diǎn)

與％=0.6m處的質(zhì)點(diǎn)都正在向下運(yùn)動，x=0.6m的質(zhì)點(diǎn)先到達(dá)波谷，又先到達(dá)波峰的位置，故B錯誤；

；71

根據(jù)圖象可知波長4=2m,則7=彳=布s=0.2s,由同側(cè)法可知x=0m處的質(zhì)點(diǎn)A正向上振動，經(jīng)過產(chǎn)

=；X0.2s=0.05s時間可運(yùn)動到波峰位置，故C正確；波沿x軸正方向傳播，x=0.3m處的質(zhì)點(diǎn)到左側(cè)相

鄰的波峰之間的距離為A+0.3m=；X2m+0.3m=0.8m,再經(jīng)過1=2=臀s=0.08s可運(yùn)動至波峰

位置，故D正確；由圖可知，振幅4=0.4m,角速度3=爺=4=兀rad/s,從此時開始計時，x=Im處

質(zhì)點(diǎn)先向下振動，則％=1m處質(zhì)點(diǎn)的振動函數(shù)表達(dá)式為y=-0.4sinE（m）,故E錯誤。］

11.ACD［由圖甲得波長2=4m,由圖乙得周期7=1s,則波速u=4=4m/s,故A正確；經(jīng)過2s,P

質(zhì)點(diǎn)振動了2個周期，由圖甲（或乙）得A=0.2m,所以運(yùn)動的路程為2X4A=1.6m,故B錯誤；由題知波

沿+x方向傳播，此時刻Q點(diǎn)振動方向向上，而P在波峰，則圖示時刻起Q質(zhì)點(diǎn)比P質(zhì)點(diǎn)后回到平衡位

置，故C正確；根據(jù)圖乙可知f=ls時刻質(zhì)點(diǎn)從平衡位置沿），軸負(fù)方向振動，而甲圖中％=2m處質(zhì)點(diǎn)f=

Is時刻（圖示時刻）振動方向沿），軸負(fù)方向，乙圖可能是甲圖x=2m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象，故D正確；此時

刻M點(diǎn)在平衡位置，速度最大，故E錯誤。］

12.ABD［由乙圖讀出f=0.6s時質(zhì)點(diǎn)A的速度方向?yàn)檠兀?，軸負(fù)方向，再由甲圖根據(jù)同側(cè)法判斷出波的

傳播方向?yàn)檠豿軸正方向，A正確；由甲圖讀出該波的波長4=20m,由乙圖得周期T=1.2s,則波速為。

m/s=￥m/s,B正確；Ar=0.6s=0.5T,質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動時在一個周期內(nèi)質(zhì)點(diǎn)A通過的路程是4

倍振幅，則經(jīng)過Af=0.6s,A質(zhì)點(diǎn)通過的路程是s=2A=2X2cm=4cm,C錯誤；圖示時刻質(zhì)點(diǎn)P沿y軸

正方向，質(zhì)點(diǎn)。沿y軸負(fù)方向，所以質(zhì)點(diǎn)P將比質(zhì)點(diǎn)。早回到平衡位置，將此圖象與正弦曲線進(jìn)行對比

可知P點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xP=y-m,Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)為黑=岑m,恨據(jù)波形的平移法可知質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q早

JJ

20

回到平衡位置的時間為1=七土=盆s=0.4s,故D正確；發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物的尺寸比

T

波長小或跟波長差不多，該波的波長為20m,根據(jù)這個條件可知該波在傳播過程中遇到一個尺寸為30m

的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故E錯誤。］

13.解析(1)波沿x軸正方向傳播，當(dāng)x-0處的狀態(tài)傳到M點(diǎn)時，M第一次回到平衡位置，此過程中波

傳播的距離為A.r=0.1m

則波速為。=管=*ni/s=1m/s

(2)根據(jù)數(shù)學(xué)知識得：y=AsinM=Asiny.r,

由題知：10=20sin@XO.l

X

故波長為2=1.2m

所以周期T=q=￥S=1.2S,

則質(zhì)點(diǎn)M在1.2s內(nèi)走過的路程s=4A=4X0.2m=0.8m