2022新高考衡水名师原创物理卷：14 机械振动 机械波

2022新高考衡水名师原创物理专题卷

专题十四机械振动机械波

1.如图1所示，弹簧振子在竖直方向做简谐振动。以其平衡位置为坐标原

点，竖直方向上为正方向建立坐标轴，振子的位移工随时间，的变化如图2

所示，下列说法正确的是（）

s

s

g

i

s

f

i

1E

A.振子的振幅为4cm

B.振子的振动周期为Is

C.时，振子的速度为正的最大值

D."is时，振子的加速度为正的最大值

2.如图为某简谐运动图象，若仁0时质点正经过O点向人运动，则下列说

法正确的是（）

A.质点在0.7s时的位移方向向左，且正在远离平衡位置运动

B.质点在1.5s时的位移最大，方向向左，在1.75s时，位移为1c机

C.质点从1.6s到1.8s时间内，质点的位移正在增大，方向向右

D.质点在1.2s到14s过程中，质点的位移在增加，方向向左

3.用图甲所示的装置可以测量物体做匀加速直线运动的加速度，用装有墨

水的小漏斗和细线做成单摆，水平纸带中央的虚线在单摆平衡位置的正下

方。物体带动纸带一起向左运动时，让单摆小幅度前后摆动，于是在纸带

上留下如图所示的径迹。图乙为某次实验中获得的纸带的俯视图，径迹与

中央虚线的交点分别为4&C、，用刻度尺测出4B间的距离为为；C、。间

的距离为士。已知单摆的摆长为心，重力加速度为g,则此次实验中测得

的物体的加速度为()

B2

八・^27-2nL

兀L

r(*27|)g(々Fg

J4兀"*8兀1

4.如图所示，三个单摆的摆长为/,=1.5m，4=lm，4=0.5m。现用一周期等于2s的

驱动力，使它们做受迫振动，那么当它们的振动稳定时，下列判断正确的是

()

A.三个单摆的周期和振幅相等

B.三个单摆的周期不相等，振幅相等

C.三个单摆的周期相等，但振幅不相等

D.三个单摆的周期和振幅都不相等

5.有两列简谐横波的振幅都是10cm,传播速度大小相同。。点是实线波的波

源，实线波沿X轴正方向传播，波的频率为5Hz；虚线波沿％轴负方向传播。

某时刻实线波刚好传到x=12m处质点，虚线波刚好传到x=0处质点，如图所

示，则下列说法正确的是（）

A.实线波和虚线波的周期之比为3:2

B.平衡位置为x=6m处的质点此刻振动速度为0

C.平衡位置为x=6m处的质点始终处于振动加强区，振幅为20cm

D.从图示时刻起再经过0.5s,x=5m处的质点的位移）

6.汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC自适应巡航控制，它可以

控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去。汽车使用的

传感器主要是毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通

过因波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相

对速度。若该雷达发射的无线电波的频率为人接收到的回波的频率为广，

则（）

A.当尸=/时一，表明前车一定做匀速直线运动

B.当尸=/时，表明前车一定处于静止状态

C.当（时，表明前车正在减速行驶

D.当/</时，表明前车正在减速行驶

7.一列简谐横波沿x轴传播,P、Q是波传播介质中的两个质点，它们的坐标分

别是（6m,0）和（12m,0）o某时刻质点P处于波峰处，质点Q的速度沿正方向

达到最大。已知。点振动比尸点振动滞后0.2s。下列说法正确的是（）

A.波一定沿入轴负方向传播B.波的传播速度为v=30m/s

C.该波的波长可能为X=8mD.该波的周期可能为T=Ws

8.图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图必人两质点的横坐标分别为

儿=2m和4=6m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确

的是（）

A.该波沿+X方向传播,波速为lm/sB.质点。经4s振动的路程为4m

C.此时刻质点Q的速度沿+y方向D.质点。在r2s时速度为零

9.一列波源在原点的简谐横波沿％轴正方向传播，如图所示为才=0时刻的波

形图，此时波源处的质点正好运动到y轴的1cm处，波也刚好传播到x=7m

处质点A。已知波的传播速度为24m/s,下列说法错误的是（）

A.波源的起振方向是沿y轴向下

B.从r=0时刻起再经过入，波源到达波谷

C.从r=0时刻起再经过2.75s,质点B第一次到达波峰

D.从"0时刻起到质点B第一次出现波峰的时间内，质点A经过的路程是

38cm

10.将绳的一端与簧片相连，绳可随簧片振动。当簧片振动形成稳定绳波后,

给装置拍照，部分照片如图甲所示，绳波的波动图像如图乙所示。从某时

刻开始计时，绳上P质点的振动图像如图丙所示。则下列说法正确的是（）

A.图甲中质点尸正向下运动

B.开始计时0.5s后将再一次出现图甲波形

C.这列波的传播速度为2.0m/s

D.提高振动簧片的每秒振动次数,波长将会增大

11.小河中有一个实心桥墩尸，A为靠近桥墩浮在平静水面上的一片树叶，俯

视如图所示。现在$处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶A明

显振动起来，可以采用的方法是（）

A.以较低的频率拍打水面

B.以较高的频率拍打水面

C.只要拍打,A就会明显振动

D.无论怎样拍打,A都不会明显振动

12.如图所示，某均匀介质中有两列简谐横波4和3同时沿入轴正方向传播,

在=0时刻两列波的波谷正好在X=O处重合，则下列说法正确的是（）

A.48的周期之比为5:3

B.两列波的传播速度相同

C.，=0时刻X=0处质点的振动位移为40cm

D.x=0处质点的振动始终加强

13.在某均匀介质中建立X。），坐标系，原点处质点做简谐振动,形成的简谐波

沿％轴传播，在％轴正半轴上有两个质点P、尸与O的距离为35cm,此距离

介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源。自”。时由平衡位置开始向y

轴正方向振动，周期T=ls。当波传到质点。时,波源恰好处于y轴正方向最

大位移处;"5s时，质点。第一次处于）轴正方向最大位移处。则下列说法

正确的是（）

A.该简谐波是简谐横波

BJ=i0s时，质点。第二次处于y轴正方向最大位移处

C.质点P、。间的距离为1.40m

D.该简谐波的传播速度为0.28m/s2

14.坐标原点处的波源在乙=。时开始沿y轴负方向振动，弓=L5s时它正好第

二次到达波谷，如图所示为『2=L5s时沿波的传播方向上部分质点振动的波

形图。下列说法正确的是（）

A.这列波的周期为1.2s

B.这列波的传播速度为2.5m/s

C.波源振动的位移表达式为y=5sin曰/cm

D.从4=0开始,在加=11.7s时间内，々=30cm处的质点通过的路程是1.85m

15.如图为甲、乙两列简谱横波在同一绳上传播时某时到波形图，甲波向右

传播，乙波向左传播.质点M位于x=0-2m处，则下列说法正确的是（）

A.这两列波会发生干涉现象

B.质点”是振动加强点，所以其位移总是最大

C.此时质点M位移为零，故质点M是振动减弱点

D.由图示时刻开始，再经过1/4甲波周期，质点M将位于波谷

E.质点M将做振幅为30cm的简谐振动

16.如图为水波发生器产生的图样，其中《、仪为挡板上的两个小孔，下列说法

正确的是（）

-_

严\c

A.如果虚线4区域为振动加强区域，则B应该为振动减弱区域

B.图示图样显示的是双缝干涉的图样

C.加大水波发生器的振动频率，产生的水波的衍射现象更明显

D.干涉发生前后水波的频率并没有发生改变

17.在某介质中建立直线坐标系，在x=0和x=60m处有两个振源°、6,振源。

的振动位移与时间的关系为y=10sin（10Mcm,振源h的振动位移与时间的关

系为y=10sin（10m+兀）cm,两振源同时开始振动后在介质中形成两列机械波

a、b,沿坐标系传播，已知波在介质中传播的速度为xZOm/s,则下列说法

正确的是（）

A.这两列机械波在介质中传播时的周期7=O.2s,波长为2=4m

B.这两列机械波在介质中不能发生干涉现象

C.x=30m处质点的振幅为20cm

D.X=33m处的质点振动加强

18.利用单摆测当地重力加速度的实验中

①利用游标卡尺测得金属小球直径如图丁所示，小球直径”=cm.

②甲乙两个学习小组分别利用单摆测量重力加速度。甲组同学采用图甲所

示的实验装置；

A.为比较准确地测量出当地重力加速度的数值，除秒表外，在下列器材中,

还应该选用；（用器材前的字母表示）

a.长度接近1m的细绳

b.长度为30cm左右的细绳

C.直径为L8cm的塑料球

d.直径为L8cm的铁球

e.最小刻度为1cm的米尺

f.最小刻度为1mm的米尺

B.该组同学先测出悬点到小球球心的距离心，然后用秒表测出单摆完成«

次全振动所用的时间上请写出重力加速度的表达式g=o（用所测物

理量表示）

C在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点。处摆线的固定出现

松动，摆长略微变长，这将会导致所测重力加速度的数值_____o（选填“偏

大”、“偏小”或“不变”）

③乙组同学在图甲所示装置的基础上再增加一个速度传感器，如图乙所示。

将摆球拉开一小角度使其做简谐运动，速度传感器记录了摆球振动过程中

速度随时间变化的关系，如图丙所示的VT图线。

A.由图丙可知，该单摆的周期T=S；

8.更换摆线长度后，多次测量，根据实验数据，利用计算机作出尸-L（周期

平方-摆长）图线，并根据图线拟合得到方程TJ4.04L+0.035。由此可以得出当

地的重力加速度8=m/s2,（取兀2=9.86,结果保留3位有效数字）

④某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，其它操作无误，那么他

得到的实验图象可能是下列图象中的o

19.（1）用图（a）所示的干涉仪做“用双缝干涉测量光的波长”实验，图

(b)是红光产生的干涉条纹，图(c)是通过目镜观测到测量头上的4B两

条纹的位置刻度，已知双缝到光屏的距离，=50.0cm,双缝间距"=0.250mm,

则下列说法正确的是o

A.实验中必须用拨杆来调整单缝和双缝，使单缝和双缝相互平行

B.实验中还需测出单缝到光屏的距离

C.实验中测得红光的波长为700nm

D.若改用间距为0.300mm的双缝做实验，则相邻两亮条纹中心的距离将增

大

E.若将红色滤光片换成绿色滤光片，则相邻两亮条纹中心的距离将减小

(2)将气垫导轨倾斜放置，倾角为。=30。，质量为，"=5x10-2kg的物块放在气

垫导轨上，用轻弹簧连接固定挡板和物块，如图(a)所示。从弹簧处于自

然伸长状态时上端的位置由静止释放物块，物块在气垫导轨上运动的XT图

象如图(b)所示，物块的振幅为A(未知)。已知弹簧振子的周期丁=2兀后,

其中根为振子的质量，攵为弹簧的劲度系数，取g=10m/s2。

(i)求物块振动的位移表达式；

(ii)若让物块振动的振幅为2cm,请写出物块振动时所受回复力与振动

位移的关系式。

图（a）图（b）

20.（1）某同学在实验室做“用双缝干涉测量光的波长”实验，在实验操

作过程中，该同学转动手轮，使分划板向一侧移动，测得第一条亮纹中心

与第七条亮纹中心间的距离为"7.68mm,已知双缝间的距离为d=0.5mm,

双缝到屏的距离为L=L00m,则对应的光波的波长人nmo若在实验

时，该同学没有调节好实验装置就进行实验，结果使测量头中的分划板中

心刻线与干涉条纹不在同一方向上，而是处在如图所示的位置，则在这种

情况下测量干涉条纹间距-时，测量值________实际值（填“大于”“小

于”或“等于"），这时可通过调节使它们平行。

（2）如图所示为一列沿入轴传播的简谐横波，介质中两质点P、。的平衡位

置相距;个波长。已知"。时的波形图如图所示,此时质点尸的位移为3cm,

设向上为正方向，经时间4（小于一个周期），质点。的位移又为3cm,

且向下运动，已知该简谐横波的振幅为6cm,频率为1Hz。求：

①该横波的波速大小；

②4时刻质点。的位移。

参考答案

1.答案：C

解析：本题考查简谐振动的基本知识，由振动的图像可知：振子的振幅为

2cm而不是4cm,周期为2s而不是Is,所以A、B不正确。

t=ls时，振子处于平衡位置，加速度为0,速度为正的最大值，故C正确,

D不正确。

2.答案：D

解析：由题：U0时，质点正经过。点向匕运动，说明位移向右为正方向。

A.由图知，质点在0.7s时的位移是正值，说明位移方向向右，位移正在减

小，则知质点正靠近平衡位置，故A错误。

B.由图看出，质点在1.5s时的位移最大，且为负值，说明位移方向向左。

在1.75s时，由于质点做的不是匀速运动，所以位移不是故B错误。

C.质点在1.6s到1.8s过程中，质点的位移正在减小，位移为负值，说明位

移方向向左，故C错误。

D.质点在1.冷到1.4s过程中，质点的位移在增加，位移为负值，说明位

移向左，故。正确。

故选：D

3.答案:B

解析：单摆的周期7=2^1

由题知，tAB=tBC=tCD=^-=n1^-

2\g

解得物体的加速度八k返。

ITCL

故B正确，ACD错误。

4.答案：C

解析：三个单摆的振动都是受迫振动，所以振动的频率都与驱动力的频率相

等，三者的频率相等，周期相等。由hL-，

单摆2的频率与驱动力的频率最接近，振幅最大,而单摆1和单摆3的振幅较

小。故只有C正确。

5.答案：D

解析：由图知波长力实=4机,4虚=6m

A.由口=几/得/=g,波速U相同,则有：儿:九=4虚:友=3:2,故A错误；

B.由图知，此时平衡位置为x=6相处的质点位于平衡位置，因此其振动速度

最大，故B错误;

C.因为两列波频率不同，无干涉现象，不存在振动加强区的说法，故。错

误；

D・波传播的速度为：v=4J=20m/s,所以从图示时刻起再经过0.5s,实线波和

虚线波都沿着传播方向传播了』=2上印|%，根据平移法可知，经

历0.5s,实线的x=3m处的波谷以及虚线的x=9m处的平衡位置传播到x=5m

处，根据叠加原理可知，x=5m处的质点的位移y<0,故。正确。

故选：Do

6.答案：C

解析：AB,当声源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和声

源发出的频率相等，故当了=/时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无

人车速度相同，但不一定静止或匀速直线运动，故A8错误；

C.当尸〉/时，说明接收到的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减

速行驶，故C正确；

D.当/</时，说明接收到的频率减小，说明两车距离增大，表明前车在加

速行驶，故。错误。

故选：Co

7.答案：B

解析：A.由。点振动比尸点振动滞后可知，该列波沿1轴正方向传播，错误。

B.因为。点振动比P点振动滞后0.2S,所以波的传播速度v《m/s=30m/s,正

确。

C.当尸点处于波峰处时，。点的速度沿正方向达到最大，可知HQ之间的距离

6m=(n+i)2(/?=0,l,2L)，解得4=7m(〃=0,l,2L)，将2=8m代入此式解得〃=0.5,

44〃+1

不符合要求,错误。

D.该波的周期T=(=£r(〃=°J2L)，将7代入此式解得〃=。-5,不符合要

求,错误。

8.答案：D

解析：根据图甲可知简谐波的波长为2=8m,由图乙可知波动周期T=8s,波速

丫4=1松力质点开始振动的方向沿y轴正方向,结合图甲可判断传播方向沿

X轴负方向,A选项错误；4质点经过4s振动路程为E=2A=2xO.5m=lm,B选项

错误;使沿X轴负方向传播，由波的传播方向和振动方向之间的关系可知，此

时刻质点a的速度沿y轴负方向,C选项错误;a沿y轴负方向经2s到达负的

最大位移处，因此速度为零,D选项正确。

9.答案:D

解析：由A点的振动可以判断波源的起振方向是沿y轴向下，A正确；从

图象可以看出，波长，=2x6m=12m,周期7=；=0.5s,波谷从原点传到x=4m处

需要时间乙=2=9,则波源从，=0时刻位置运动到波谷位置所需要的时间

v6

B正确；波从A点传播到B点所需要的时间A=H=2.375s,

B从开始振动到第一次到达波峰需要时间f'=1=0.375s,则质点B从f=0时

刻开始到第一次到达波峰的时间4i+4=2.75s,C正确；此过程中4质点

振动的时间，6=日了，故A经过的路程s=22A=44cm,D错误。

10.答案：C

解析：波向右传播，根据带动法可知质点尸运动方向向上，故A错误；r=0.5s

时亥I」，P质点振动方向向下，故B错误;由图丙可知T=2s,由图乙知；l=4.0m,

所以v=E=2.0m/s,故C正确；由于波速由介质决定，根据丫=打，当波的频

T

率增大时波长减小，故D错误。

11.答案：A

解析：拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高拍打水

面的频率，则质点振动的频率增加,波的频率与振动的频率相等，根据

波速不变，频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长

增大，衍射现象更明显。故降低拍打水面的频率，可以使衍射现象明显，

故A正确，BCD错误。

故选：Ao

12.答案：B

解析：两列波在同一介质中的传播速度相同，由图可知入乙=3m,%=5m,

由;L=v7可知两列波的周期之比为，:今=44=3:5,A错误，B正确；，=0时

刻x=o处质点的振动位移沿y轴负方向，两列波叠加，振动位移为两列波振

幅之和，即~40cm,C错误；因为两列波的频率不同，所以两列波的干涉图

样不稳定，尸。处质点的振动并非始终加强，D错误。

13.答案：AD

解析:质点的振动方向与传播方向垂直，所以该简谐波为横波,A正确;r=5s时,

质点。第一次处于y轴正方向最大位移处，而周期为1s,说明再经过5s,质点

。第六次处于y轴正方向最大位移处,B错误油题意知,0、2间的距离与波长

2之间满足。P=『35cm,解得2=28cm,波速为u=4=28cm/s,D正确;在5S的时

间间隔内，波传播的路程为s=v•5s=1.40m,由题意有s=PQ+OP+；a,解得

PQ=98cm,C错误。

14.答案：AD

解析：由图象可知，波长』回,且…十，解得周期T=L2s,所以，这

列波的传播速度人李=。-5向$,A正确，B错误；波源振动的位移表达式为

y=Asin(a)t+(p)=-5siny/cmy=5sin(y/+7t)cm,C错误;波传播到W=3。cm处需

.A1*_一

要的时间为，3=：=S6s,从乙=()开始，在加=11.7$时间内，X2=30cm处的质点

11IQ7

振动的时间"=△­,=U[s=,T4T,所以该质点通过的路程是

Q7

s=1x44=1.85m,D正确。

15.答案：ADE

解析：本题考查波的图象.两列简谐横波在同一均匀介质内传播，波速相等,

由图可知两列波的波长相等，由片/可知，频率相等，所以两列波能发生

干涉，A正确；质点M处是两列波的波峰与波峰相遇处，是振动加强点，

振幅等于两列波振幅之和，为A=20cm+10cm=30cm,故质点M将做振幅为

30cm的简谐振动，此时质点M位移为零，BC错误，E正确；从图示时刻

开始，再经过宁，两列波的波谷在M点相遇，所以质点M到达波谷，D

正确.

16.答案:BD

解析：显然图中所示为水波的干涉图样,4&C三条线所在区域均为振动加

强区域，在三条线之间都存在着振动减弱区域，故A错误,B正确;水波的波速

由介质决定，当波源振动的频率加大时，波速不变，根据可知，波长变小，

更难观察到波的衍射，故C错误;机械波的叠加并不改变波本身的频率，故D

正确。

17.答案：AD

O-jr

解析：由题意可知，T='=0.2s〃="=4m,故A对；这两列波频率相等，

CD

相位差不变，因此可以发生干涉现象，故B错；由于两列波的相位相差兀,

因此位置关系满足以=，2〃(〃=0,1,2,...)的质点振动减弱，满足

©=g(2〃+l)("=0,l,2,...)的质点振动加强，故C错，D对。

18.答案:①22.6

②adf；毕；偏小

t

③2.0；9.76

④B

解析:①小球直径d=22mm+6x0.1mm=22.6mm;

②A、根据单摆的周期公式7=2兀［得：g=噜,知需要测量摆长，摆长等

于摆线的长度和摆球的半径之和，所以选择长近1m的细线，直径为1.8cm的

铁球，需要测量摆长和摆球的直径，所以需要最小刻度为1mm的米尺和螺

旋测微器，故,故正确，错误；

故选：adf;

B、单摆的周期为：T」,所以重力加速度的表达式为8=半；

nr

C、在测量摆长后，测量周期时，摆球振动过程中悬点。处摆线的固定出现

松动，摆长略微变长，则摆长的测量值偏小，测得的重力加速度偏小；

③A、根据图象可知，该单摆的周期T=2.0s;

B、根据单摆的周期公式T=得：〃=4兀2上，

g

所以有：—=4.04,

g

解得g=9.76m/s2;

④C某同学在实验过程中，摆长没有加小球的半径，则根据周期公式有

L=故ACO错误，B