2024-2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)：機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波(含解析)

2024一一2025年高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波專練

一、單選題（本大題共5小題）

1.如圖甲，。點(diǎn)為單擺的固定懸點(diǎn)，將力傳感器接在擺球與。點(diǎn)之間?，F(xiàn)將擺

球拉到4點(diǎn)，釋放擺球，擺球?qū)⒃谪Q直面內(nèi)的A、C之間來回?cái)[動(dòng)，其中B點(diǎn)為

運(yùn)動(dòng)中的最低位置，圖乙表示細(xì)線對擺球的拉力大小F隨時(shí)間t變化的曲線，圖

中;0為擺球從A點(diǎn)開始運(yùn)動(dòng)的時(shí)刻，g取lOm/s?。下列說法正確的是（）

甲乙

A.單擺的振動(dòng)周期0.2成B.擺長O.hn

C.擺球的質(zhì)量0.05kgD.擺球運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度

272.

----m/s

5

2.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，圖1是波傳播到x=5m的M點(diǎn)時(shí)的波形

圖，圖2是質(zhì)點(diǎn)N（x=3m）從此時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖像，Q是位于x=10m處

的質(zhì)點(diǎn)。下列說法正確的是（）

A.這列波的傳播速度是1.25m/s

B.f=8s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q首次到達(dá)波峰位置

C.P點(diǎn)的振動(dòng)方程為x=10singR-；.（cm）

D.該簡諧橫波的起振方向?yàn)閥軸正方向

3.如圖所示，在一根張緊的水平繩上掛幾個(gè)擺，其中A、E擺長相等。先讓A擺

振動(dòng)起來，其他各擺隨后也跟著振動(dòng)起來，則（）

D

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A.其它各擺振動(dòng)振幅與擺動(dòng)周期均與A擺相同

B.其它各擺振動(dòng)振幅大小相同，但擺動(dòng)周期不同

C.其它各擺振動(dòng)振幅大小不相同，E擺振幅最大

D.其它各擺振動(dòng)周期大小不同，D擺周期最大

4.如圖所示，波長和振幅分別為6m和0.3m的簡諧橫波沿一條直線傳播，而兩

點(diǎn)的平衡位置相距1m。某一時(shí)刻在a點(diǎn)出現(xiàn)波峰，從此時(shí)刻起再經(jīng)過0.2秒在b

點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰，則（）

ab

------------?-----?-------------

A.若波由。向b傳播，波的傳播速度為25m/s

B.若波由b向a傳播，波的傳播速度為5m/s

C.從b點(diǎn)出現(xiàn)波峰開始計(jì)時(shí)，2.4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)b經(jīng)過的路程可能為2.4m

D.從b點(diǎn)出現(xiàn)波峰開始計(jì)時(shí)，2.4s末質(zhì)點(diǎn)b可能處在波谷的位置

5.汽車主動(dòng)降噪系統(tǒng)是一種能夠自動(dòng)減少車內(nèi)噪音的技術(shù)，在汽車行駛過程

中，許多因素都會(huì)產(chǎn)生噪音，系統(tǒng)會(huì)通過車身的聲學(xué)反饋技術(shù)，通過揚(yáng)聲器發(fā)出

聲波將車外噪音反向抵消，從而減少車內(nèi)噪音。某一噪聲信號的振動(dòng)方程為

y=/sin]100R+（],下列說法正確的是（）

A.抵消聲波頻率應(yīng)為100Hz

B.抵消聲波和噪音聲波在空氣中傳播的頻率不相等

C.抵消聲波和環(huán)境噪聲在空氣中傳播的速度相等

D.汽車降噪過程應(yīng)用的是聲波的多普勒效應(yīng)原理

二、多選題（本大題共4小題）

6.如圖甲，"戰(zhàn)繩訓(xùn)練"是當(dāng)下常見的健身方式，健身愛好者甩動(dòng)戰(zhàn)繩令其在豎

直平面內(nèi)形成簡諧波。圖乙是某次訓(xùn)練中t=0時(shí)刻戰(zhàn)繩波形圖，繩上質(zhì)點(diǎn)P的振

動(dòng)圖像如圖丙所示。下列說法正確的是（）

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A.增加抖動(dòng)的頻率，波速會(huì)增大B.從t=0到t=0.5s,質(zhì)點(diǎn)P通過的路

程為500cm

C.圖乙中波沿x軸正方向傳播D.P點(diǎn)的振動(dòng)方程為了=50sinl0?rt（cm）

7.（多選）B超是一種超聲波技術(shù)，探頭發(fā)射超聲波掃描人體，通過接收和處

理載有人體組織或結(jié)構(gòu)性質(zhì)特征信息的回波形成圖像.某血管探頭沿i軸正方向

發(fā)射簡諧超聲波，r。時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)M，如圖所示.已知此超聲波的頻

率為乳臉寓翹翻躡，下列說法正確的是（）

A.超聲波在血管中的傳播速度為嬲喊瞬翻

B.胃國健螂麴施時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N恰好第二次處于波峰

C.超聲波屬于電磁波，能發(fā)生干涉、衍射等現(xiàn)象

D.迎著血流方向發(fā)射超聲波，血液流速越快，探頭接收到的反射波頻率越高

8.（多選）如圖所示，傾角為”的斜面固定在水平面上，一根不可伸長的輕繩

一端連接在置于斜面的物體”上，另一端繞過光滑的定滑輪與小球力連接，輕繩與

斜面平行，定滑輪到小球的距離為用手按住物體a不動(dòng)，把小球b拉開很小

的角度蟠嚅酎后釋放，使小球做單擺運(yùn)動(dòng)，穩(wěn)定后放開物體m當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)

到最高點(diǎn)時(shí)，物體〃恰好不下滑，整個(gè)過程物體a始終靜止.忽略空氣阻力及定

滑輪的大小，重力加速度為.（/.下列說法正確的是（）

A.小球〃多次經(jīng)過同一位置的動(dòng)量可以不同

B.小球b擺到最低點(diǎn)時(shí)，物體O受到的摩擦力一定沿斜面向下

C.物體。與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)“tana

D.物體”受到的摩擦力變化的周期丁rr卜

9.關(guān)于單擺做簡諧運(yùn)動(dòng)，下列說法正確的是（）

A.經(jīng)過平衡位置時(shí)所受的合力為0B.經(jīng)過平衡位置時(shí)所受的回復(fù)力為0

C.回復(fù)力是重力和擺線拉力的合力D.回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的分

力

三、實(shí)驗(yàn)題（本大題共2小題）

10.極限運(yùn)動(dòng)被稱為是向人類身體極限發(fā)出挑戰(zhàn)的勇敢者的游戲。其中輪滑和滑

板運(yùn)動(dòng)深受青少年朋友的喜愛?；暹\(yùn)動(dòng)場地有一種常見的圓弧形軌道，其截面

如圖。某同學(xué)用一光滑金屬球和手機(jī)估測軌道半徑R（金屬球的半徑遠(yuǎn)小于軌道

半徑）。

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實(shí)驗(yàn)過程如下：

①實(shí)驗(yàn)原理：將金屬球的運(yùn)動(dòng)視為簡諧運(yùn)動(dòng)

②實(shí)驗(yàn)步驟

a.用智能手機(jī)及相關(guān)APP軟件測得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭；

b.找出軌道的最低點(diǎn)并做標(biāo)記。，把金屬球從。點(diǎn)移開一小段距離至P點(diǎn)，由靜

止釋放。當(dāng)小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)開始用手機(jī)計(jì)時(shí)，并數(shù)做"1"。此后每次經(jīng)過最低

點(diǎn)就累計(jì)計(jì)數(shù)一次，測出第N次經(jīng)過最低點(diǎn)總時(shí)間為t。算出滑板車做往復(fù)運(yùn)動(dòng)

的周期7=:（用N、t表示）

c.代入實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算半徑，根據(jù)簡諧運(yùn)動(dòng)的周期公式可以得到軌道半徑R=

（用丁、g表示）。

11.如圖甲所示為一光滑圓弧槽AOC,由于不知其圓心位置，故無法直接測量槽

的半徑R。為了準(zhǔn)確測量槽的半徑R,小劉同學(xué)讓一光滑小鋼球在圓弧槽最低位

置。附近做小弧度的圓周運(yùn)動(dòng)（可視為簡諧運(yùn)動(dòng)），已知當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹?/p>

go其實(shí)驗(yàn)步驟如下：

Ac

圖甲

（1）用游標(biāo)卡尺測得小鋼球的直徑d如圖乙所示，其讀數(shù)mm；

（2）當(dāng)小鋼球第1次經(jīng)最低位置。且向右運(yùn)動(dòng)時(shí)開始計(jì)時(shí)，第0次經(jīng)最低位置

。且向右運(yùn)動(dòng)時(shí)停止計(jì)時(shí)，總時(shí)間為3則小鋼球運(yùn)動(dòng)的周期7=（用字母

n、t表示）；

（3）通過計(jì)算可得圓弧槽的半徑尺=（用字母兀、T、d、g表示）。

四、解答題（本大題共2小題）

12.如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸傳播，實(shí)線是這列波在乙=0時(shí)刻的波形，虛

線是這列波在，2=0-5s時(shí)刻的波形，問：

（1）若這列波的波速大小為74m/s,求波傳播的方向；

（2）若這列波的周期為了，且37</2-％<47,求這列波的波速是多大；

（3）若波速為38m/s,求尤=2m處的質(zhì)點(diǎn)從1=0時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)方程。

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13.如圖表示兩列頻率相同的橫波相遇時(shí)某一時(shí)刻的情況，實(shí)線表示波峰，虛線

表示波谷。

（1）描述一個(gè)周期內(nèi)河、N兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況。

（2）用空心小圓圈把半個(gè)周期后圖中具有最大正位移的點(diǎn)標(biāo)出來，用實(shí)心小圓

點(diǎn)把半個(gè)周期后圖中具有最大負(fù)位移的點(diǎn)標(biāo)出來。

（3）把圖中比較“平靜”的地方用虛線標(biāo)出來。

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參考答案

1.【答案】C

【詳解】A.由乙圖可知，單擺的周期為0.4廢，A錯(cuò)誤；

B.由單擺周期公式T=2萬《，帶入數(shù)據(jù)解得A=0.4m,B錯(cuò)誤；

CD.由乙圖和牛頓運(yùn)動(dòng)定律得，在最高點(diǎn)加gcosa=0.495N,在最低點(diǎn)

0.510-mg=m—,從最高點(diǎn)到最低點(diǎn)，由動(dòng)能定理得加g“l(fā)-cosa)=：加v',聯(lián)立

L2

解得加=0.05kg,v=0.20m/s,C正確，D錯(cuò)誤。選C。

2.【答案】B

【詳解】A.由波動(dòng)圖像知這列波的波長為4=4m,由振動(dòng)圖像知周期T=4s,則

傳播速度為？=下，代入得v=lm/s,A錯(cuò)誤；

B.根據(jù)波形平移法，x=2m處的波形傳遞M點(diǎn)的距離為Ax=10m-2m=8m,則

Q點(diǎn)第一次到達(dá)波峰用時(shí)為:竺，代入得f=8s,B正確；

V

2777T

C.由題圖知，T=4s貝U。=亍7=萬，當(dāng):0時(shí)，處=0,P點(diǎn)沿y軸負(fù)方向振動(dòng)，

則其振動(dòng)方程為%>=T0sin]f,C錯(cuò)誤；

D.因M點(diǎn)在t=0時(shí)刻沿y軸負(fù)向振動(dòng)，可知波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)的起振方向

和波源的起振方向相同，D錯(cuò)誤；選B。

3.【答案】C

【詳解】由于先讓A擺振動(dòng)起來，則A擺的振動(dòng)周期為由于其它各

擺均在做受迫振動(dòng)，則其它各擺擺動(dòng)周期均與A擺相同，由于/=",可知，其

它各擺擺動(dòng)頻率均與A擺相同，根據(jù)圖形可知，E擺的擺長與A擺的相同，即E

擺的固有頻率與A擺的驅(qū)動(dòng)力的頻率相等，E擺發(fā)生了共振，E擺的振幅最大，

可知其它各擺振動(dòng)振幅大小不相同，E擺振幅最大。選C。

4.【答案】C

【詳解】A.帥兩點(diǎn)的平衡位置相距1m,某一時(shí)刻在。點(diǎn)出現(xiàn)波峰，從此時(shí)刻

起再經(jīng)過0.2秒在b點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰，若波由。向b傳播，有

Y1

v=—=——m/s=5m/s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤；

t0.2

Y'6-1

B.若波由b向a傳播，有vJ—UK^m/snZSm/s,選項(xiàng)B錯(cuò)誤；

t0.2

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C.若波由。向b傳播，有T=4=gs=1.2s,從6點(diǎn)出現(xiàn)波峰開始計(jì)時(shí)，2.4s內(nèi)質(zhì)

v5

點(diǎn)b經(jīng)過的路程s=2x4/=2.4m,若波由b向a傳播，有7'=,從

v25

b點(diǎn)出現(xiàn)波峰開始計(jì)時(shí)，2.4s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)b經(jīng)過的路程s=10x4/=12m,選項(xiàng)C正

確；

D.由C項(xiàng)分析可知從b點(diǎn)出現(xiàn)波峰開始計(jì)時(shí)，2.4s恰好為周期的整數(shù)倍，因

此24秒末質(zhì)點(diǎn)b仍處在波峰的位置，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。，選C。

5.【答案】C

【詳解】A.抵消聲波頻率應(yīng)為/=*=?HZ=50HZ,A錯(cuò)誤；

2.712萬

BD.汽車降噪過程應(yīng)用的是聲波的疊加原理，頻率需相同，BD錯(cuò)誤；

C.波速由介質(zhì)決定，抵消聲波和環(huán)境噪聲在空氣中傳播的速度相等，C正確；

選Co

6.【答案】BD

【詳解】A.波速由傳輸介質(zhì)(戰(zhàn)繩)決定，與抖動(dòng)頻率無關(guān)，A錯(cuò)誤；

B.由丙圖可知，周期為0.2s,從t=0到t=0.5s,即經(jīng)歷237,每個(gè)周期質(zhì)點(diǎn)P

通過的路程為4A,總路程為500cm,B正確；

C.由丙圖可知，t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P向上振動(dòng)，由“同側(cè)法"可知，波沿x軸負(fù)方向傳

播，C錯(cuò)誤；

27r

D.P點(diǎn)的振動(dòng)方程為y=4sin下■%=50sinl0R(cm),D正確。選BD。

7.【答案】AD

【解析】由題圖可知，超聲波的波長為虱■豳題由艇?露齷函詢fi,依題意有

下.趣觥源，故A正確；質(zhì)點(diǎn)N離最近的波峰的距離為

K3Sx10-irn-7x10-sz?tZBx10一/1，可知波峰第一次傳播到質(zhì)點(diǎn)N所需時(shí)

間為醬■號?題1富霞％，超聲波的周期為犀?意■睡照易知質(zhì)點(diǎn)N恰好第

二次處于波峰的時(shí)刻為歐?爵卷疑■顫■的町，故B錯(cuò)誤；超聲波屬于機(jī)械波，

能發(fā)生干涉、衍射等現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；由多普勒效應(yīng)可知，迎著血流方向發(fā)射超

聲波，血液流速越快，探頭接收到的反射波頻率越高，故D正確.

8.【答案】AD

【解析】小球b多次經(jīng)過同一位置的速度方向可以不同，所以動(dòng)量可以不同，故

A正確；小球匕在任意位置受到重力和拉力，重力垂直于繩的分量提供了回復(fù)

力，沿繩方向有跟口用淞商區(qū)巡，當(dāng)擺角最大時(shí)，拉力最小，此時(shí)a受到的摩擦力方

向可能沿斜面向上，小球b擺到最低點(diǎn)時(shí)，拉力最大，此時(shí)a受到的摩擦力方向仍

可能沿斜面向上，摩擦力大小會(huì)減小，故B錯(cuò)誤；因?yàn)楫?dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，

物體a恰好不下滑，則所以m.qsma>，解得“urnna，故

C錯(cuò)誤；物體〃受到的摩擦力變化的周期是單擺周期的一半，即『之等口嚷，

故D正確.

9.【答案】BD

第7頁，共9頁

【詳解】AB.經(jīng)過平衡位置時(shí)回復(fù)力為零，但合力不為零，合力指向圓心，作為

向心力，A錯(cuò)誤，B正確；

C.單擺的回復(fù)力是重力沿圓弧切線方向的分力，擺線拉力與重力沿半徑方向的

分力的合力作為向心力，C錯(cuò)誤，D正確。選BD。

【詳解】口］每次經(jīng)過最低點(diǎn)就累計(jì)計(jì)數(shù)一次，測出第N次經(jīng)過最低點(diǎn)總時(shí)間為

T_t2t

t,則周期為一年I一后二［

⑵單擺的周期公式可得7=2%K，解得軌道半徑為尺=客

\g4萬2

11.【答案】18.6---g。+工

?-14/2

【詳解】（1）⑴10分度游標(biāo)卡尺的精確值為0.1mm,由圖甲可知小鋼球的直徑

為

d=1.8cm+6x0.1mm=18.6mm

（2）⑵第"次經(jīng)最低位置。且向右運(yùn)動(dòng)時(shí)停止計(jì)時(shí)，則經(jīng)過了個(gè)周期，所

以周期為

（3）［3］小鋼球運(yùn)動(dòng)時(shí)簡諧運(yùn)動(dòng)，周期為

T=211

可得

R=^—+—

12.【答案】（1）波沿x軸負(fù)方向傳播；（2）若波沿x軸正方向傳播54m/s,

19

若波沿x軸負(fù)方向傳播58m/s；（3）x=2sin（y^）cm

【詳解】（1）由圖象可知，該波的波長/8fri，若波速大小為74m/s,在

加=右一4=0與,內(nèi)波傳播的距離為Ax=W=37m,因?yàn)椤?孚=4二，所以波沿

288

x軸負(fù)方向傳播；

（2）波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離是一