2023年高考物理一模试题汇编全国通用19 机械振动机械波（解析版）

专题19机械振动机械波

1、（2023♦浙江省强基联盟高三下学期2月统测）如图所示，是博物馆珍藏的古代青铜"鱼洗"的复制品，

注入适量水后，有节奏地摩擦鱼洗双耳，会发出嗡嗡声，盆内水花四溅。传说，众多"鱼洗"声能汇集成千

军万马之势，曾吓退数十里外的敌军。"鱼洗"反映了我国古代高超的科学制器技术。下列分析正确的是（）

A."鱼洗"声在空气中传播是一种横波

B.盆内水花四溅的原因是水波的衍射

C.手掌摩擦得越快则溅起的水花越高

D.当用手以一定频率摩擦"洗”的盆耳时发出的嗡嗡声特别响，这是共振现象的一个体现

【答案】D

【解析】A."鱼洗”声在空气中传播时，由于空气微粒的振动方向与波的传播方向一致，所以是纵波，故A

错误；

B.当有节奏地摩擦鱼洗双耳时，会产生两个振动源，鱼洗壁振动发出嗡嗡声，振动波在水中传播，相互

干扰，使能量叠加，因此，这些能量较高的水点会跳出水面，这是共振原理，当用手摩擦达到固有频率时，

发出的嗡嗡声特别响，这是共振现象的一个体现，故B错误，D正确：

C.当摩擦力引起的振动频率和鱼洗的固有频率相等或者相近时，鱼洗产生共振，振动幅度越大，盆内的

水花就越高，所以并不是手掌摩擦得越快溅起的水花越高，故C错误。

故选D。

2、（2023•安徽省江南十校高三下学期联考）已知做简谐运动的振子，回复力满足尸=-辰，振子质量为

m,振子振动周期7=2肛口。粗细均匀的一根木棒，下段绕几圈铁丝，竖直漂浮在较大的装有液体的杯

中，把木棒往上提起一小段距离后放手，木棒就在液体中上下振动，忽略液体和空气对木棒的阻力，可以

证明木棒的振动是简谐运动。现在某兴趣小组做了四个实验，图（a）是总质量为，〃、横截面积为S的木

棒在水中振动；图（b）是总质量为2»?、横截面积为S的木棒在水中振动；图（C）是总质量为,〃、横截

面积为2S的木棒在水中振动；图（d）是总质量为相、横截面积为S的木棒在煤油（已知煤油的密度是水

的密度的0.8倍）中振动。4T2,4、7；分别表示图（a）、图（b）、图（c）、图（d）中木棒的振动周期，

下列判断正确的是（）

A.T2>Tl>T4>T3B.T4>T2>T∖>T3

C.Tl>Ta>T∙s>T∖D.

【答案】D

【解析】设液体的密度为「，木棒的横截面积为S,静止时浸入液体中的深度为％,如果不考虑液体的粘

滞阻力，则

mg=PgShV

把木棒静止时的位置看作平衡位置，设木棒离开平衡位置的位移为X,规定向下为正方向，则木棒所受的

浮力

F'=pgS（x+h0）

木棒受到的合力

F=mg-F'=-pgSx=-kx

则

k=PgS

X,

v=-=10m∕s

t

故B正确。

故选AB,

4、（2023•浙江省强基联盟高三下学期2月统测）某同学自己绕制天线线圈，制作一个简单的收音机，用

来收听中波的无线电广播，初步制作后发现有一个频率最高的中波电台收不到，但可以接收其他中波电台。

适当调整后，去户外使用，假设空间中存在波长分别为300m、397m、566m的无线电波，下列说法正确

的是（）

A.使接收电路产生电谐振的过程叫做解调

B.在电磁波发射技术中，只有调频这种调制方式

C.为更好接收波长为30Om的无线电波，应把收音机的调谐频率调到IMHZ

D.为了能收到频率最高的中波电台，应增加线圈的匝数

【答案】C

【解析】A.使接收电路产生电谐振的过程叫做调谐，故A错误；

B.在电磁波发射技术中，有调频和调幅两种调制方式，故B错误；

C.为更好接收波长为30Om的无线电波，根据

8

c3×1∩

/=-=---HZ=IXIO6HZ=IMHZ

λ300

可知应把收音机的调谐频率调到IMHz,故C正确；

D.为了能收到频率最高的中波电台，应增大调谐电路的固有频率，根据

f-ɪ

2Λ-√ZC

可知应减少线圈的匝数，故D错误。

故选Co

5,（2023•福建省福州市高三下学期二模）某介质中两持续振动的振源尸、。分别位于X轴上x∕=-3Cm和

X2=9Cm处，，=0时刻两振源同时开始振动，∕=3s时刻在X轴上第一次形成如图所示的波形•则下列说法

正确的是（）

A.振源。的这列波波长为3cm

B.振源P起振方向沿y轴正方向

C.振源为Q的振动方程为y=-2sin（πt）cm

D.两列波在x=3Cm处相遇后，该质点的振动始终加强

【答案】BC

【解析】A.由图可知振源。的这列波波长为2cm,选项A错误；

B.因振源P产生的波在f=3s时刻传到Λ=O的位置，则振源P起振方向沿y轴正方向，选项B正确;

C.波速

3

v=-cm∕s=lcm∕s

3

周期

T=—=2s

V

2π..

ω-——=πτad∕s

T

由图可知，振源Q起振方向沿y轴负方向，则振源为。的振动方程为

y=-2sin(.πt)cm

选项C正确;

D.两列波在同一介质中传播，则波速相等，在x=3Cm处相遇后，该质点的振动始终减弱，选项D错误。

故选BCo

6、(2023•福建省龙岩市高三下学期3月质检)如图甲所示，为一列沿X轴方向传播的简谐横波在f=O∙ls

时刻的波形图。图乙表示该波传播的介质中x=2m处的质点”从Z=O时起的振动图像。下列说法正确的是

()

A.波传播的速度为20m∕s

B.波沿X轴正方向传播

C.f=025s时，质点α的位移沿〉轴正方向

D.，=0.25S时，x=4m处的质点b的加速度沿y轴负方向

【答案】AD

【解析】A.由图甲可知，该波的波长为4m,由图乙可知，该波的周期为0∙2s,由公式V=/可得，波传

播的速度为

V=m/s=20m∕s

故A正确：

B.由图乙可知，x=2m处的质点在f=0.1s时，沿y轴正方向运动，结合图中可知，该波沿X轴负方向传

播，故B错误；

CD.根据题意可知，f=0∙25s时，即图甲中质点α振动了

37

加=0.15s=——

4

则质点α振动到波谷，位移沿y轴负方向，质点人振动到波峰，加速度沿），轴负方向，故C错误，D正确。

故选AD0

7、（2023•辽宁省鞍山市高三下学期一模）某列简谐横波在〃=0时刻的波形如图甲中实线所示，f2=3.0s

时刻的波形如图甲中虚线所示，若图乙是图甲。、氏c、d四点中某质点的振动图像，则正确的是（）

A.这列波的周期为4s

B.波速为0.5m∕s

C.图乙是质点6的振动图像

D.从O=O到f2=3.Os这段时间内，质点”通过的路程为1.5m

【答案】AB

【解析】A.由图乙可知，波的周期为4s,故A正确；

B.由甲图可知，波长

Λ=2m

根据波速公式

Λ2.„_.

V=—=—rn∕s=0.5m/s

T4

故B正确；

C.在〃=0时刻，质点b正通过平衡位置，与乙图情况不符，所以乙图不可能是质点b的振动图像，故C

错误；

3

D.从"=0到/2=3QS这段时间内为∙7T,所以质点〃通过的路程为

y=—×4A=15cm=0.15m

l4

故D错误。

故选ABo

8、(2023糊南省长沙市雅礼中学高三下学期第七次月考)如图甲所示,在Xoy平面内有两个波源S∣(—2m,

0)和S2(4m,0),两波源做垂直于Xoy平面的简谐运动，其振动图像分别如图乙和图丙所示，两波

源形成的机械波在XOy平面内向各个方向传播，波速均为25Cm/S。XOy平面上有A、B两点，其位置坐

标分别为A(-2m>8m),B(0.5m,O),则()

A.两波源形成的波不同，不能产生干涉现象

B.图中点A(-2m.8m)的振幅为6m

CAB连线上有一个振动加强点

D.两波源的连线上(不含波源)有11个振动减弱点，它们的位移大小始终是2m

【答案】C

【解析】

A.由图乙、图丙可知两列波的周期都为4s,则两列波的撅率都为

∕=LO.25HZ

T

可知两列波的频率相同，相位差恒定，可形成稳定的干涉现象，A错误；

B.两列波的波长均为

λ-vT-0.25×4m=Im

A点到两波源的波程差为

22

A.vl=y∣6+8m-8m=2m=2λ

由于两波源的起振方向相反，可知A点为振动减弱点，故A点的振幅为

A=4m-2m=2m

B错误；

c.a点到两波源的波程差为

Δ52=3.5m-2.5m=Im=4

由于两波源的起振方向相反，可知A、8两点均为振动减弱点，而两波源到A点波程差为2/1,两波源到5

3

点波程差为X,因此A、B连线上有一个波程差为一;I的点，该点为振动加强点，C正确;

2

D.两波源的连线上（不含波源）点与两波源的波程差满足

-6λ=—6m<As<6m=6λ

由于两波源起振方向相反，可知当波程差满足（2"+l）∙Z时，该点为振动加强点，则有

2

[2X(-6)+1]X；m=-5.5m>-6m

(2x5+1)Xgm=5.5m<6m

可知两波源的连线上（不含波源）有11个振动加强点，它们的振幅为2m，但位移在0到2m之间变化,

D错误。

故选C。

9、（2023•山东省潍坊市高三下学期一模）M、N两质点分别位于X轴上的%=0m、∕=12m处，两质

点同时开始沿y轴方向做简谐运动，0.5s后第一次回到各自平衡位置。振动产生的两列波相向传播，某时

刻的波形如图所示，一段时间后两列波在MN之间叠加，下列说法正确的是()

A.两质点起振方向相同

B.两列波波速均为4m∕s

C.两波叠加后MN间有5个振动加强点

D.两波叠加后x=3m处质点的振幅为6cm

【答案】BD

【解析】A.由图可知，以例点为波源的波传播到x=4m处，该点此时振动方向向下，由同一列波上的点

起振方向与波源相同，可知M点的起振方向向下；同理N点的起振方向向上，故A错误；

B.由图可知，两列波波长相等

2=4m

波源起振后0.5s第一次回到各自平衡位置，所以两波源的振动周期也相等

T

一=0.5s

2

所以两列波的波速大小相等

λ,

V=—=4λm∕s

T

故B正确；

C.由于两列波起振方向相反，所以若X轴上某点到M、N的距离差是半波长的奇数倍，则该点振动加强。

设振动加强点的横坐标为无，则

|(x-xw)—(xw-x)∣=-Λ∙π,(H=1,3,5...)

0≤x≤12m

解得

x/=lm、X2=3m、X3=5m、x∕=7m>X5=9m、Xe=Ilm

所以两波叠加后MN间有6个振动加强点,故C错误；

D.两波叠加后x=3m处质点是振动加强点

A'=2A=6cm

故D正确。

故选BDo

10、（2023•渝琼辽高三下学期仿真模拟联考）一列简谐横波沿X轴负方向传播，其波速V=IOm∕s,f=O时

刻的波形图如图所示，P、Μ、。是介质中的三个质点，下列说法正确的是（）

A.O0.6s时间内，质点Q沿X轴运动了6m

B.在r=ls时刻，质点M的速率比质点P的大

C.在f=Is时刻，质点M的加速度沿y轴负方向

D.在r=1.2s时刻，质点P位于波谷

【答案】B

【解析】A.在波的传播过程中，各质点不随波的传播而迁移，故A错误;

B.由图可知波长2=8m,可得该简谐波的周期

_λ8m_C

T=-=-------=0.8s

v10m∕s

因为波沿X轴负方向传播，在f=Is=^T时刻，质点M处于从波谷往平衡位置运动过程中：质点P位于波

4

谷，速率为0；可知质点M的速率比质点P的大，故B正确；

C.由以上可知，在f=ls时质点M处于从波谷往平衡位置运动过程中，质点M的加速度指向平衡位置，

即M的加速度沿y轴正方向，故C错误；

D.在ms=；T时刻，质点P经过1个半周期，位于平衡位置，故D错误。

故选Bo

11、（2023•山东省蒲泽市高三下学期一模）如图所示，甲图为波源的振动图像，乙图为该波源在某介质

中产生的横波4时刻的波形图像，。点是波源，则下列说法正确的是（）

A.该波的传播速度为：Lm/s

B.再经过0.3s,乙图中质点Q刚好开始振动，。的起振方向沿y轴负方向

C.当乙图中质点。第一次到达波峰时，质点P正处于平衡位置向下振动

D.从该时刻到质点。开始振动，质点P运动的路程为0.3m

【答案】AB

【解析】A.由图甲可知该波的周期为0.2s,由图乙可知该波的波长为0.2m,则该波的波速

λ0.2,,,

V=—=--m/s=ɪm/s

T0.2

A正确；

B.由图乙可知r0时刻波刚好传播到X=O.2m处，经过0.3s,波传播的距离

x=vt=l×（）.3m=0.3m

可知波传播到X=O∙5m处的质点。，结合图甲可知。的起振方向沿），轴负方向，故B正确；

C.由B选项分析可知波传播到X=O.5m处的质点。后，第一次到达波峰还需要的时间

Z=-T=OJSs

4

99

即从r1）时刻起，经过的时间为0.45S,即二T,由同侧法可知，乙）时刻质点尸向y轴正方向振动，经过一T后，

44

质点P正处于波峰位置，故C错误；

D.从该时刻到质点。开始振动，经过的时间为0.3s,即质点P运动的路程

4

s=6A=6×2cm=0.12m

故D错误。

故选ABo

12、（2023•山东省济宁市高三下学期一模）“战绳”是一种近年流行的健身器材，健身者把两根相同绳

子的一端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端，上下抖动绳子使绳子振动起来（图甲）。以手的平

衡位置为坐标原点，图乙是健身者左手在抖动绳子过程中某时刻的波形，若左手抖动的频率是∣.25Hz,下

列说法正确的是（）

甲乙

A.该时刻。点的振动方向沿y轴负方向

B.该时刻尸点的位移为10及Cm

C.波的传播速度为8.75m∕s

D.再经过0.1s,尸点到达波峰位置

【答案】B

【解析】

A.波沿X轴正方向传播，根据同侧法可知，该时刻。点的振动方向沿y轴正方向，A错误：

B.根据图乙可知，该波波长

2=2χ(7-3)m=8m

根据图乙可知，P点的平衡位置距离。点的平衡位置的间距为

XO=3m

则尸点的位移

y=20Sin^^X(g-j⅛)=20Sin^^Xl(Cm)=Iov∑cm

B正确；

C.波传播的速度为

V=B=λf=8xl.25m∕s=10m∕s

C错误；

D.将图乙中左侧的波形补充完整，根据上述可知，将波向右平移距离Ax,P点出现波峰，则有

31

∆x—nλ+—A+—√i—∙xθ=8∕7+7(m)(〃=0,1,2,3…)

根据

V=——ʌʌ-

∆r

解得

∆Z=0.8〃+0.7(S)(n=0,1,2,3…)

可知，P点出现波峰的最短时间为0.7s,则再经过0.1s,尸点没有到达波峰位置，D错误。

故选Bo

13、(2023•辽宁省沈阳市高三下学期教学质量监测一)简谐横波在均匀介质中从。传向从r=0时刻开始

计时，〃、〃两点的振动图像如图所示，α与人间的距离为6m。该简谐横波的波速可能为()

A.5m∕sB.4m∕sC.3m∕sD.2m∕s

【答案】D

【解析】

振动由4向6传播，由图线可知T=4s,故振动从a传到b的时间可能为

3

∆f-nT+-T=(4n+3)s,(〃=0、1、2、3、....)

4

根据

V∆f=∆x=6m

可得

V=463向S(n=0,l,2,3,........

故波速可能为2m∕s,—m∕s,—m∕s,...

711

故选D。

14、（2023•山东省临沂市普通高中高三下学期一模）战绳训练需要训练者上下交替摆动两根粗重的绳子，

训练者把两根相同绳子的一端固定在一点，用双手分别握住绳子的另一端，上下抖动绳子使绳子振动起来,

研究发现战绳训练能将训练者的最大氧气摄入量增加50%,对训练者的心肺水平也是一个挑战。若以手的

平衡位置为坐标原点，训练者右手在抖动绳子过程中某时刻的波形如图所示，若右手抖动的频率是2Hz,

下列说法正确的是（）

A.该时刻。点的振动方向沿y轴负方向

B.该绳波传播速度为2m∕s

C.再经过0.25s,Q点到达X轴上方对称位置

D.从该时刻开始计时，质点P的振动方程为y=20sin（m+;T）Cm

【答案】C

【解析】

A.由波形图可知，该时刻。点的振动方向沿y轴正方向，选项A错误;

B.该绳波传播速度为

Λ4,,

V=—=——m∕s=n8m∕s

T0.5

选项B错误;

C.再经过0.25S=IT,

Q点到达X轴上方对称位置，选项C正确；

2

D.从该时刻开始计时，开始时P振动方向沿y轴负向

ω=2π于=4%rad/s

则质点P的振动方程为

y=20sin（4^+"）cm

选项D错误。

故选Co

15、（2023•广东省深圳市高三下学期第一次调研）如图甲所示，把小球安装在弹簧的一端，弹簧的另一

端固定，小球和弹簧穿在光滑的水平杆上。小球振动时.，沿垂直于振动方向以速度V匀速拉动纸带，纸带

上可留下痕迹，心b是纸带上的两点，不计阻力，如图乙所示。由此可判断（）

AJ时间内小球的运动路程为山

B.小球和弹簧组成的系统机械能守恒

C.小球通过α点时的速度大于通过b点的速度

D.如果小球以较小的振幅振动，周期也会变小

【答案】BC

【解析】

A.W是r时间内纸带运动的路程，并不是小球的运动路程，选项A错误;

B.小球振动过程只有弹簧的弹力做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，选项B正确;

C.由图可知小球通过。点时更靠近平衡位置，其速度大于通过6点的速度，选项C正确;

D.小球的运动简谐运动，其振动周期与振幅无关，选项D错误。

故选BCo

16、（2023•山东省历城二中高三下学期一模）某同学为了研究水波的传播特点，在水面上放置波源和浮

标，两者的间距为L/=0时刻，波源开始从平衡位置沿y轴在竖直方向做简谐运动，产生的水波沿水平

方向传播（视为简谐波），4时刻传到浮标处使浮标开始振动，此时波源刚好位于正向最大位移处，波源

和浮标的振动图像分别如图中的实线和虚线所示，则（）

八WCm

L

A.浮标的振动周期为4%B.水波的传播速度大小为行

3

C.]f∣时刻浮标沿y轴负方向运动D.水波的波长为2L

【答案】A

【解析】

A.根据振动图像可知，波源在0时刻振动，波形经过f∣=1τ传递到浮标处，浮标的振动周期为

4

T=4f∣

A正确；

B.波源的振动情况经过％传到距离JL处的浮标，可知波速大小为

L

V=—

4

B错误；

3

c.根据虚线图像可知浮标在一：时刻沿y轴正方方向运动，C错误;

2

D.水波的波长为

λ=vT=-∙4t.=4L

tl

D错误。

故选Ao

17、（2023•安徽省淮北市高三下学期一模）图甲一简谐横波在某时刻的波形图，图乙为质点尸以该时刻

为计时起点的振动图像，则从该时刻起（）

A.经过0.2s,波沿X轴正方向传播了0.2m

B.经过3s,质点尸的加速度沿＞轴正方向且最大

C.经过5s,质点。的振动速度大于质点P的振动速度

D.经过6s,质点产的加速度大于质点。的加速度

【答案】C

【解析】

A.由乙图可知计时起点时P向y轴负方向振动，再由甲图可知波向X轴负方向传播，故A错误;

B.由乙图可知，周期

则

3

t.=3s=2T

'4

所以经过3s,质点产的加速度沿y轴负方向且最大，故B错误；

C.由