新高考物理一轮复习单元检测专题10　机械振动与机械波（解析版）

专题10机械振动与机械波质量检测卷（时间：90分钟分值：100分）一、单项选择题：本题共8小题，每小题3分，共24分。每个题目只有一个选项符合要求，选对得4分，选错得0分。1．（2022·上海市延安中学高三期中）如图所示，S1、S2是两个振幅相等的相干波源，实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。在A、B、C、D四点中（）A．A点振动减弱B．B点振动加强C．SKIPIF1<0周期后，C点处于平衡位置D．A点始终处于波峰，D点始终处于波谷【答案】C【解析】A．A点为波峰与波峰的叠加位置，所以是振动加强，故A错误；B．B点为波峰与波谷的叠加位置，所以是振动减弱，故B错误；C．C点处于正处于波谷位置，所以经过SKIPIF1<0周期后处于平衡位置，故C正确；D．A点为振动加强点，但并不是始终处于波峰位置，而是在波峰与波谷之间来回往复运动；D为振动减弱点，但并不是始终处于波谷位置，故D错误。故选C。2．（2022·重庆市江津第八中学校模拟预测）关于图所示的物理现象，下列说法正确的是（）A．甲图，水波由深水区传播至浅水区，波速方向改变，属于波的反射现象B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的干涉现象C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的衍射现象D．丁图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应【答案】D【解析】A．图甲中，水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象，故A错误；B．图乙中，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象，故B错误；C．图丙中，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象，故C错误；D．图丁中，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变比，属于波的多普勒效应，故D正确。故选D。3．（2022·广东·模拟预测）关于振动与波下列说法正确的是（）A．“闻其声不见其人”说明声音可以发生衍射。对于波长为10m的声波，当障碍物的尺寸由10m向20m增大的过程中，声波衍射现象越来越明显。B．几列在水面上传播的波相遇时波形会发生变化，脱离后可以再恢复到原来的形态C．若观察者逐渐靠近波源，则观察者接收到的频率小于波源的频率D．简谐振动在一次全振动的过程中动能或势能会出现一次极大值【答案】B【解析】A．“闻其声不见其人”说明声音可以发生衍射，当障碍物的尺寸跟波长差不多或者比波长更小时，声波衍射现象越来越明显，对于波长为10m的声波，当障碍物的尺寸由10m向20m增大的过程中，声波衍射现象越来越不明显，故A错误；B．根据波的叠加原理，几列在水面上传播的波相遇时波形会发生变化，脱离后又能恢复原来的形态，故B正确；C．根据多普勒效应，观察者逐渐靠近波源，则观察者接收到的频率大于波源的频率，故C错误；D．一次全振动，物体的动能和势能均会有两次恢复到原来的大小，出现两次极大值，故D错误。故选B。4．（2022·湖北·荆州中学三模）如图所示是一列沿x轴正方向传播的机械波在t=0时的波形图，由于某种原因，中间有一部分无法看清，已知该波的波速v=0.5m/s，下列说法正确的是（）A．t=0时刻，x=7cm处的质点振动方向沿y轴正方向B．此列波的周期T=2sC．0~0.03s时间内，质点P的速度不断增大D．t=0.47s时，质点P运动到负方向最大位移处【答案】D【解析】由波形图可知，该波的波长大于8cm，画出波形图如图；由图可知波长为λ=10cm，则A．根据“同侧法”可知，t=0时刻，x=7cm处的质点振动方向沿y轴负方向，选项A错误；B．该波的周期为SKIPIF1<0选项B错误；C．在t=0时刻，质点P向下振动，在t=0.03s时刻P点到达平衡位置下方，但是还没到达最低点，则0~0.03s时间内，质点P的速度先增大后减小，选项C错误；D．t=0.47s时，波向右传播的距离SKIPIF1<0由波形图可知，质点P运动到负方向最大位移处，选项D正确。故选D。5．（2022·湖北·恩施市第一中学模拟预测）如图所示，一列简谐横波沿x轴正向传播，实线为SKIPIF1<0时刻的波形，虚线为SKIPIF1<0s时的波形，P为平衡位置在SKIPIF1<0m处的质点，SKIPIF1<0为平衡位置在SKIPIF1<0m处的质点。0.15s时间内，质点P运动的路程小于8cm，则下列判断不正确的是（

）A．0.15s时间内，质点P的路程为SKIPIF1<0cmB．质点Q振动的周期为0.4sC．若此波遇到宽度为7.8m的障碍物时能发生明显的衍射现象D．质点Q的振动方程为SKIPIF1<0（cm）【答案】D【解析】AB．由于0.15s时间内，质点P运动的路程小于8cm，即SKIPIF1<0s小于半个周期，波在SKIPIF1<0s时间内向前传播了3m，则波速为SKIPIF1<0周期为SKIPIF1<0因此P质点振动了SKIPIF1<0s，其路程为SKIPIF1<0cm，故AB都正确；C．此波的波长为8m，遇到宽度为7.8m的障碍物时能发生明显的衍射现象，故C正确；D．质点Q在SKIPIF1<0时刻处于平衡位置正在向下振动，初相位为SKIPIF1<0，则振动方程为SKIPIF1<0故D项错误。故选D。6．（2022·天津·模拟预测）图甲为一列简谐横波在t=1.0s时的波形图，P是平衡位置为x=2m处的质点，Q是平衡位置为x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图像。下列判断正确的是（）A．该波沿x轴负方向传播B．t=1.5s时，质点P的位移达到负向最大C．t=1.5s时，质点Q的回复力方向沿y轴负方向D．这列简谐波的波速为8m/s【答案】A【解析】A．由题图乙可知t=1.0s时刻质点Q正沿y轴负方向运动，所以此时质点Q应位于波传播方向波形的上坡上，则该波沿x轴负方向传播，故A正确；B．该波的周期为T=2.0s，所以从t=1.0s到t=1.5s时间内，质点P从波峰位置沿y轴负方向运动四分之一个周期，则t=1.5s时，质点P运动至平衡位置，位移为零，故B错误；C．从t=1.0s到t=1.5s时间内，质点Q从平衡位置沿y轴负方向运动四分之一个周期，则t=1.5s时，质点Q位于波谷处，回复力方向沿y轴正方向，故C错误；D．该波的周期为T=2.0s，波长为λ=8m，所以波速为SKIPIF1<0故D错误。故选A。7．（2022·北京八十中模拟预测）一列简谐横波在SKIPIF1<0时的波形图如图中的实线所示，SKIPIF1<0时的波形图如图中的虚线所示。若该波传播的速度为SKIPIF1<0，则（）A．SKIPIF1<0时质点SKIPIF1<0沿SKIPIF1<0轴正方向运动B．这列波沿SKIPIF1<0轴正方向传播C．这列波的周期为SKIPIF1<0D．从SKIPIF1<0时刻开始质点SKIPIF1<0经SKIPIF1<0通过的路程为SKIPIF1<0【答案】D【解析】C．由题图可知波长为SKIPIF1<0则波的周期为SKIPIF1<0C错误；AB．SKIPIF1<0内波传播的距离是SKIPIF1<0结合波形图可知，波沿x轴负方向传播，则a在SKIPIF1<0时刻沿y负方向运动，AB错误；D．从SKIPIF1<0时刻开始经SKIPIF1<0时，经过的时间是半个周期，a通过的路程等于2个振幅，即SKIPIF1<0，D正确。故选D。8．（2022·辽宁·东北育才学校模拟预测）在x轴正半轴和负半轴存在两种不同的介质，两波源分别在x=-12m和x=6m处，分别向右、向左传播形成振幅均为4cm的简谐横波，若两波源均只完成一次全振动后停止振动，t=0时刻的波形图如图甲所示，已知两波源振动频率相同，t=0s到t=0.2s时间内Р点经过的路程为2cm，则下列说法正确的是（）A．两波源的起振方向相同B．t=1.2s时的波形图如图乙所示C．两波相遇过程中坐标原点O不会振动D．波2在x轴负半轴的传播速度为5m/s【答案】C【解析】A．波1的起振方向向上，波2的起振方向向下，两波源的起振方向相反，A错误；D．根据题意，波1的振动方程为SKIPIF1<0SKIPIF1<0因为t=0s到t=0.2s时间内Р点经过的路程为2cm，质点P恰好到达波峰位置SKIPIF1<0代入方程得SKIPIF1<0代入振动方程得SKIPIF1<0根据题意得SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0两列波的传播速度分别为SKIPIF1<0SKIPIF1<0D错误；B．t=1.2s，恰好是一个周期，两列波都向前传播一个波长，波1的波谷在SKIPIF1<0处，波2的波谷在SKIPIF1<0处，此时波谷没有相遇，不是图乙的形状，B错误；C．根据题意，O点总是波1的波峰与波2的波谷相遇点，总是波2的波峰与波1的波谷相遇点，是振动减弱点，又因为两列波的振幅相同，所以O点的位移始终等于零，所以两波相遇过程中坐标原点O不会振动，C正确。故选C。二、多项选择题：本题共4小题，每小题4分，共16分。每小题有多个选项符合题目要求。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。9．（2022·浙江·高三开学考试）如图（a）所示，在SKIPIF1<0平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。两波源的振动图线分别如图（b）和图（c）所示，两列波的波速均为SKIPIF1<0。（

）A．点SKIPIF1<0的起振方向是沿z轴正方向B．从SKIPIF1<0到SKIPIF1<0点SKIPIF1<0的路程为SKIPIF1<0C．点SKIPIF1<0是振动减弱点，位移始终为零D．在x轴上SKIPIF1<0之间有6个振动加强点【答案】BD【解析】A．因S1形成的波先传到C点，且S1起振方向为沿z轴负方向，所以C点起振方向为沿z轴负方向，A错误；B．由图可知，两列波的周期相等为T=2s根据题意，两列波的波长相等，为SKIPIF1<0S1到A点的路程为s1=8mS2到A点的路程为SKIPIF1<0S1形成的波传到A点用时SKIPIF1<0S2形成的波传到A点用时SKIPIF1<0两波源到A点的路程差SKIPIF1<0为波长的整数倍，且两列波起振方向相反，所以A点为振动减弱点，振幅为SKIPIF1<0则在0-12s之间，8s-10s，A点随S1形成的波振动，且振动了一个周期，振动的路程为16m，10s-12s，A点随两列波振动，振动的振幅为2m，振动一个周期，振动路程为8m，所以0-12s，A点的路程为24m，B正确；C．两波源到B点的路程差SKIPIF1<0为波长的整数倍，且两列波振动方向相反，所以B点为振动减弱点，振幅为2m，则点B的位移是发生变化的，不是始终为零，C错误；D．设点D在S1、S2之间，D到S1的距离为s1，到S2的距离为s2，因两列波起振方向相反，则振动加强点的条件满足SKIPIF1<0SKIPIF1<0当SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0当SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0则在x轴上SKIPIF1<0之间有6个振动加强点，D正确。故选BD。10．（2022·福建·模拟预测）如图所示，甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中传播，t=0时刻两列波恰好在坐标原点相遇，已知甲波沿x轴正方向传播，频率为5Hz；乙波沿x轴负方向传播，则（）A．甲波在该介质中传播的周期为0.2sB．乙波在该介质中传播的波速为20m/sC．甲、乙两波均传播到x=0处后，该处质点始终位于平衡位置D．甲、乙两波均传播到x=2m处后，该处质点的振幅为30cm【答案】AD【解析】A．由题意可知，甲波频率为5Hz，周期则有SKIPIF1<0A正确；

SKIPIF1<0B．由图可知，两波的波长相同，都是SKIPIF1<0，由于在同一介质中传播，所以波速相同，则有SKIPIF1<0B错误；C．由于两波的波长、波速相同，两波相遇时引起x=0处质点的振动方向相同，所以该处质点振动加强，将在平衡位置附近振动，不会一直在平衡位置，C错误；D．甲、乙两波均传播到x=2m处后，两波在该处引起质点振动方向相同，是振动加强点，该处质点的振幅为A=A甲+A乙=30cmD正确。故选AD。11．（2022·湖北武汉·模拟预测）如图所示，a、b、c是水面上的三个点，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0。在SKIPIF1<0时刻，两振动片以相同的频率SKIPIF1<0周期性地触动a、b两点，使a点向上起振，b点向下起振，且a，b两点的振幅相等，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样，SKIPIF1<0时c点开始起振。下列说法正确的是（）A．线段ab的中点是振动加强点 B．SKIPIF1<0时c点位于平衡位置且向上振动C．ab连线上（除a、b外）共有9个振幅极大的点 D．bc连线上（除b、c外）共有5个振幅极大的点【答案】BD【解析】A．线段ab的中点到两个波源的波程差相等，即满足是波长的整数倍，而两个波源的起振方向相反，则相位差为π，所以线段ab的中点是振动减弱点，故A错误；B．由于在同种介质中传播，所以两列波的波速均为SKIPIF1<0波的周期为SKIPIF1<0波长为SKIPIF1<0波源a产生的波先传播到c点，则c点在t=3s时开始向上起振，易知t=5s时波源b产生的波也已经传播到了c点。因为c点到两波源的波程差为SKIPIF1<0且两个波源的相位差为π，所以c点为振动加强点，从t=3s到t=5s共经历4个周期，所以SKIPIF1<0时c点位于平衡位置且向上振动，故B正确；C．ab连线上（除a、b外）振幅极大的点到两波源的波程差需满足等于半波长的奇数倍，即SKIPIF1<0根据几何关系可知SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0又因为n取整数，所以SKIPIF1<0即ab连线上（除a、b外）共有8个振幅极大的点，故C错误；D．bc连线上（除b、c外）振幅极大的点到两波源的波程差需满足等于半波长的奇数倍，即SKIPIF1<0根据几何关系可知SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0又因为n取整数，所以SKIPIF1<0即bc连线上（除b、c外）共有5个振幅极大的点，故D正确。故选BD。12．（2022·山东·高三专题练习）如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1=0时刻和t2时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为x1=l.0m和x2=4.0m的两质点，质点Q的振动方程为SKIPIF1<0，下列说法中正确的是（）A．波沿x轴负方向传播B．波的传播速度为40m/sC．t1时刻与t2时刻之间的时间可能为2.15sD．质点P的振动方程为SKIPIF1<0【答案】BD【解析】A．由t1=0时刻实线波形和质点Q的振动方程为SKIPIF1<0，知Q在0时刻振动方向向上，说明波在沿x轴正方向传播，A错误；B．由波形图知：SKIPIF1<0，由Q的振动方程知：SKIPIF1<0，则周期为SKIPIF1<0波速为SKIPIF1<0B正确；C．波沿x轴正方向传播，实线波形向右移动SKIPIF1<0变为虚线波形，则SKIPIF1<0s

n=0，1,2,3……将SKIPIF1<0=2.15s代入上式，n无法取正整数，C错误；D．设质点P的振动方程为SKIPIF1<0，将t=0时y=5SKIPIF1<0cm代入可得SKIPIF1<0由于t=0时，质点P振动方向向下，所以SKIPIF1<0取SKIPIF1<0，则P点的振动方程为SKIPIF1<0D正确。故选BD。三、实验题：本题共2小题，第13题6分，第14题9分，共15分。13．（2022·天津·模拟预测）某实验小组的同学用如图所示的装置做“用单摆测量重力加速度”实验。（1）实验时除用到秒表、刻度尺外，还应该用到下列器材中的_______(选填选项前的字母)。A．长约1m的细线B．长约1m的橡皮绳C．直径约1cm的匀质铁球D．直径约10cm的匀质木球（2）组装单摆时，在摆线上端的悬点处，用一块开有狭缝的橡皮夹牢摆线，再用铁架台的铁夹将橡皮夹紧，如图所示。这样做的目的是_______A．保证摆动过程中摆长不变B．可使周期测量更加准确C．需要改变摆长时便于调节D．保证摆球在同一竖直平面内摆动（3）某同学做实验时，测量摆线长l后，忘记测量摆球直径，画出了T2-l图像，该图像对应下列图中的_______图。A．B．C．D．【答案】

AC

AC

C【解析】（1）AB．为减小实验误差，实验时摆线的长度不能变化，所以需要长约1m的细线，A正确，B错误；CD．为减小空气阻力，摆球的密度要大，体积要小，所以需要直径约1cm的匀质铁球，C正确，D错误。故选AC。（2）AC．实验中防止摆线的长度改变；在需要改变摆长的长度时，方便调节摆长，AC正确；B．周期测量是否更加准确主要取决于计时仪器，B错误；D．摆球在同一竖直平面内摆动，而不是做圆锥摆运动，与实验仪器无关，D错误。故选AC。（3）某同学做实验时，测量摆线长l后，忘记测量摆球直径，由单摆的周期公式SKIPIF1<0可知SKIPIF1<0由上式可知，T2−l图像应是经原点的倾斜的直线，因测量摆长比实际摆长偏小，所以C图像应符合实验结论，ABD错误，C正确。故选C。SKIPIF1<014．（2022·山东·济南市历城第二中学模拟预测）某实验小组在实验室用单摆做测定重力加速度的实验，实验装置如图甲所示（1）摆球的直径用螺旋测微器测出，如图乙所示，其读数为________mm；（2）正确操作测出单摆完成n次全振动的时间为t，用毫米刻度尺测得摆线长为L，螺旋测微器测得摆球直径为d。用上述测得量写出重力加速度的表达式：g=________；（3）某同学测得的g值比当地的重力加速度偏小，可能原因是__________。A．计算时将L当成摆长B．测摆线长时摆线拉得过紧C．开始计时时，秒表按下过晚D．实验中误将30次全振动计为29次【答案】

4.700

SKIPIF1<0

AD##DA【解析】（1）螺旋测微器的读数为SKIPIF1<0（2）单摆完成n次全振动的时间为t，则单摆的周期为SKIPIF1<0由题可得，单摆的摆长为SKIPIF1<0根据单摆的周期公式SKIPIF1<0可得，重力加速度为SKIPIF1<0（3）A．计算时将L当成摆长，此时得到重力加速度的表达式将为SKIPIF1<0可知，此时测得的重力加速度将偏小，故A正确；B．测摆线长时摆线拉得过紧，则导致摆长l偏大，会使测得的重力加速度将偏大，故B错误；C．开始计时时，秒表按下过晚，会导致测得的时间t偏小，从而导致测得的重力加速度偏大，故C错误；D．实验中误将30次全振动计为29次，会使得记录的次数n偏小，从而导致测得的重力加速度偏小，故D正确。故选AD。四、解答题：本题共4小题，第15题8分，第16题9分，第17题12分，第18题16分，共45分。解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。15．（2022·安徽马鞍山·三模）甲、乙两列简谐横波分别沿SKIPIF1<0轴负方向和正方向传播，两波源分别位于SKIPIF1<0处和SKIPIF1<0处，两列波的波速大小相等，波源的振幅均为SKIPIF1<0，两列波在SKIPIF1<0时刻的波形如图所示，此时平衡位置在SKIPIF1<0和SKIPIF1<0处的SKIPIF1<0、SKIPIF1<0两质点刚要开始振动。已知甲波的周期为SKIPIF1<0，求：（1）乙波传播到SKIPIF1<0质点所需要的时间；（2）在SKIPIF1<0时间内，SKIPIF1<0质点沿SKIPIF1<0轴正方向速度最大的时刻。【答案】（1）SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0【解析】（1）甲波的波长为SKIPIF1<0，甲波的周期为SKIPIF1<0，则波速为SKIPIF1<0两波波速大小相等，则乙波传播到SKIPIF1<0质点所需要的时间为SKIPIF1<0（2）由题图可知乙波的波长为SKIPIF1<0，则乙波的周期为SKIPIF1<0甲波使SKIPIF1<0质点沿SKIPIF1<0轴正方向速度最大，应有SKIPIF1<0（SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0……）乙波使SKIPIF1<0质点沿SKIPIF1<0轴正方向速度最大，应有SKIPIF1<0（SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0……）在SKIPIF1<0时间内，欲使两列波相遇后SKIPIF1<0质点沿SKIPIF1<0轴正方向速度最大，则必有SKIPIF1<0SKIPIF1<0、SKIPIF1<0只能取整数，可得SKIPIF1<0、SKIPIF1<0时，SKIPIF1<0SKIPIF1<0、SKIPIF1<0时，SKIPIF1<0SKIPIF1<0、SKIPIF1<0时，SKIPIF1<0在SKIPIF1<0时间内，SKIPIF1<0质点沿SKIPIF1<0轴正方向速度最大时刻分别为SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。16．（2022·江苏连云港·三模）两列简谐横波SKIPIF1<0、SKIPIF1<0在同一介质中分别沿SKIPIF1<0轴正方向和负方向传播，SKIPIF1<0、SKIPIF1<0两列波在SKIPIF1<0时刻的波形分别如图甲中实线、虚线所示，SKIPIF1<0处质点的振动图像如图乙所示。简谐波SKIPIF1<0的周期为SKIPIF1<0，图中SKIPIF1<0、SKIPIF1<0已知，SKIPIF1<0未知，求：（1）两列波在介质中的传播速度SKIPIF1<0及简谐波SKIPIF1<0的周期SKIPIF1<0；（2）求SKIPIF1<0及SKIPIF1<0处质点从SKIPIF1<0时刻到SKIPIF1<0时间内通过的路程SKIPIF1<0。【答案】（1）SKIPIF1<0；SKIPIF1<0；（2）SKIPIF1<0；SKIPIF1<0【解析】（1）由图可知简谐波SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的波长SKIPIF1<0SKIPIF1<0根据SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0波在同种介质中传播速度相等，则SKIPIF1<0解得SKIPIF1<0（2）SKIPIF1<0时刻起到SKIPIF1<0处质点再次出现波谷与波谷叠加经历的时间为SKIPIF1<0，则SKIPIF1<0当SKIPIF1<0，SKIPIF1<0时，对应时间SKIPIF1<0，则SKIPIF1<0由图乙可知，路程SK