专题11 机械振动与机械波-【好题汇编】5年（2020-2024）高考1年模拟物理真题分类汇编（解析版）

专题11机械振动与机械波一、单选题1．（2024·北京·高考）图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（）A．时，弹簧弹力为0B．时，手机位于平衡位置上方C．从至，手机的动能增大D．a随t变化的关系式为【答案】D【详解】A．由题图乙知，时，手机加速度为0，由牛顿第二定律得弹簧弹力大小为A错误；B．由题图乙知，时，手机的加速度为正，则手机位于平衡位置下方，B错误；C．由题图乙知，从至，手机的加速度增大，手机从平衡位置向最大位移处运动，速度减小，动能减小，C错误；D．由题图乙知则角频率则a随t变化的关系式为D正确。故选D。2．（2023·北京·高考）位于坐标原点处的波源发出一列沿x轴正方向传播的简谐横波。t=0时波源开始振动，其位移y随时间t变化的关系式为，则t=T时的波形图为（

）A．

B．

C．

D．

【答案】D【详解】由于t=0时波源从平衡位置开始振动，由振动方程可知，波源起振方向沿y轴正方向，且t=T时波的图像应和t=0时的相同，根据“上坡下，下坡上”可知t=T时的波形图为选项D图。故选D。3．（2022·北京·高考）在如图所示的坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。时，处的质点开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。时的波形如图所示。下列说法正确的是（）A．时，质点沿y轴负方向运动 B．时，质点的速度最大C．时，质点和相位相同 D．该列绳波的波速为【答案】D【详解】A．由时的波形图可知，波刚好传到质点，根据“上下坡法”，可知此时质点沿y轴正方向运动，故波源起振的方向也沿y轴正方向，故时，质点沿y轴正方向运动，故A错误；B．由图可知，在时质点处于正的最大位移处，故速度为零，故B错误；C．由图可知，在时，质点沿y轴负方向运动，质点沿y轴正方向运动，故两个质点的相位不相同，故C错误；D．由图可知解得故该列绳波的波速为故D正确。故选D。4．（2021·北京·高考）一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质点比L质点先回到平衡位置。下列判断正确的是（

）A．该简谐横波沿x轴负方向传播 B．此时K质点沿y轴正方向运动C．此时K质点的速度比L质点的小 D．此时K质点的加速度比L质点的小【答案】D【详解】AB．由题知K质点比L质点先回到平衡位置，则K质点应向下振，再根据“上坡、下坡”法可知，该波应沿x轴正方向传播，A、B错误；C．由AB选项可知K质点应向下振，而L质点在波谷处，则L质点的速度为0，故此时K质点的速度比L质点的大，C错误；D．由于质点在竖直方向做机械振动，根据F=-kyF=ma结合波图像可看出yL>yK则，此时K质点的加速度比L质点的小，D正确。故选D。5．（2020·北京·高考）一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（）A．该横波沿轴负方向传播B．质点N该时刻向y轴负方向运动C．质点L经半个周期将沿轴正方向移动D．该时刻质点K与M的速度、加速度都相同【答案】B【详解】AB．由图可知乙质点L的振动情况，该时刻质点L向y轴正方向振动。根据上下坡法或者平移法可知，该横波沿x轴正方向传播，质点N该时刻向y轴负方向运动，故A错误，故B正确；C．质点L只在平衡位置附近y轴方向上下振动，波传播时，质点不会沿x轴正方向移动，故C错误；D．该时刻质点K与M的速度为零，质点K加速度为-y方向，质点M加速度为+y方向，故D错误。故选B。一、单选题1．（2024·北京海淀·统考一模）一列沿x轴传播的简谐横波，某时刻波形如图1所示，以该时刻为计时零点，x=2m处质点的振动图像如图2所示。根据图中信息，下列说法正确的是（）A．波的传播速度v=0.1m/sB．波沿x轴负方向传播C．t=0时，x=3m处的质点加速度为0D．t=0.2s时x=3m处的质点位于y=10cm处【答案】D【详解】A．由图1可得，波的波长为由图2可得，波的周期为所以，波速为故A错误；B．由图2可得，时，处的质点向y轴正方向振动，根据“同侧法”，波的传播方向为沿x轴正方向，故B错误；C．由图1可得，时，处的质点在负向最大位移处，则该质点的加速度为正向最大，故C错误；D．时，质点振动时间为处的质点振动半个周期，由负向最大位移振动到正向最大位移处，即位移为故D正确。故选D。2．（2024·北京西城·统考一模）一列简谐横波沿x轴传播，在时的波形如图所示。已知处的质点P的位移y随时间t变化的关系式为。下列说法正确的是（

）A．这列波的波长 B．质点P此刻速度为零C．这列波沿x轴负方向传播 D．这列波的波速为10m/s【答案】D【详解】A．由图可知这列波的波长故A错误；B．由图可知，质点P此刻处于平衡位置，速度不为零，故B错误；C．根据质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为，可知下一时刻，P质点将向y轴正方向振动，根据同侧法，可知该波沿x轴正方向传播，故C错误；D．这列波的波速为又联立解得故D正确。故选D。3．（2024·北京东城·统考一模）如图甲所示，水滴滴在平静的水面上，会形成水波向四周传播（可视为简谐波）。可利用两个能够等间隔滴水的装置、来研究波的叠加现象，图乙所示为以、为波源的两水波在某时刻叠加的简化示意图，已知、的振幅均为A，该时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示。则下列说法正确的是（）A．a处质点做简谐运动，振幅为0B．b处质点此刻的位移大小为2AC．若想观察到稳定的干涉现象，可将滴水间隔调小D．只要将的滴水间隔调至和的相等，c处质点就做振幅为2A的简谐运动【答案】B【详解】A．由题图可知，a处的质点此时刻处于两列波的波峰与波谷相遇的点，由波的叠加知识可知，此时刻a处速度为零。在同一介质中，不同的机械波的波速相等，根据由图知波源的波长小，所以波源的频率较大，即两列波的频率不同，两列波无法发生稳定的干涉现象，所以a处的质点并不是一直处于静止状态，即a处质点的振幅不为零，故A项错误；B．由题图可知，b处的质点此时刻处于两列波的波谷与波谷相遇的点，由波的叠加知识可知，此时刻该处质点的位移大小为2A，故B项正确；C．在同一介质中，不同的机械波的波速相等，根据由图知波源的波长小，所以波源的频率较大，为观察到稳定的干涉图样，可将途中的频率调小，即将滴水间隔调大，故C项错误；D．将两装置的滴水间隔调至相等，此时两列波的频率相同，会产生稳定的干涉现象，但是c出的质点其不一定处于振动加强点，即c处的质点不一定做振幅为2A的简谐运动，故D项错误。故选B。4．（2024·北京朝阳·统考一模）一列简谐横波在时的波形图如图所示。介质中处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为。下列说法正确的是（）A．这列波沿x轴负方向传播B．这列波的振幅为20cmC．这列波的波速为D．时P点位于波峰【答案】C【详解】BC．根据波形图可知波长为4m，振幅为10cm，根据可知周期为则传播速度为故B错误，C正确；A．时根据质点P的振动表达式可知其振动方向沿轴正方向，根据同侧法可知波沿着轴正方向传播，故A错误；D．时质点P的位移为则P点位于平衡位置，故D错误。故选C。5．（2024·北京丰台·统考一模）两列简谐波以相同的速度相向传播，时刻的波形如图所示。下列说法正确的是（）A．两波相遇后可以产生稳定的干涉图样B．质点K经过半个周期运动到时刻质点M的位置C．时刻，质点L与质点Q的运动方向相反D．两列波的振幅都是20cm【答案】C【详解】A．两列波的传播速度相同，根据题图可知两列波的波长不同，根据可知两列波频率不相等，不可以产生稳定的干涉图样，故A错误；B．质点做简谐运动，只会在平衡位置上下运动，不会随波迁移，故B错误；C．根据同侧法可知时刻，质点L向轴正方向运动，质点Q的向轴负方向运动，时刻，质点L与质点Q的运动方向相反，故C正确；D．由图可知两列波的振幅都是10cm，故D错误。故选C。6．（2024·北京石景山·统考一模）一列沿x轴正方向传播的简谐横波某时刻的波形图如图所示，下列判断正确的是（）A．此时质点K和M的振动情况完全相同B．此时质点M的速度方向沿y轴正方向C．此时质点K的加速度方向沿y轴正方向D．此时质点K的速度比质点L的小【答案】B【详解】ABC．根据“同侧法”可知K的速度方向沿y轴负方向，质点M的速度方向沿y轴正方向，则此时质点K和质点M的振动不相同，故AC错误，B正确；D．由图可知，此时质点L处于位移最大处速度为零，质点K还没有到最大位移处，速度不为零，此时质点K的速度比质点L的大，故D错误。故选B。7．（2024·北京通州·统考一模）如图所示，水平弹簧振子沿x轴在M、N间做简谐运动，坐标原点O为振子的平衡位置，其振动方程为。下列说法正确的是（

）A．MN间距离为5cmB．振子的运动周期是0.2sC．时，振子位于N点D．时，振子具有最大速度【答案】B【详解】A．MN间距离为2A=10cm，选项A错误；B．振子的运动周期是选项B正确；C．时，x=0，则振子位于O点，选项C错误；D．时振子位于N点，具有最大加速度，最小速度，选项D错误。故选B。8．（2024·北京顺义·统考一模）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图甲所示，K、L、M、N为波上的四个质点，由该时刻开始计时，某质点的振动情况如图乙所示，下列说法正确的是（）A．K、L、M、N四个质点沿x轴正方向运动B．质点K和N的运动方向始终相反C．质点N该时刻向y轴正方向运动D．图乙表示质点L的振动图像【答案】D【详解】A．质点不能随波迁移，故不会沿x轴运动，故A错误；B．距离相差半波长奇数倍的质点运动方向始终相反，故质点K和N的运动方向不是始终相反，故B错误；C．根据同侧法可知，质点N该时刻向y轴负方向运动，故C错误；D．根据同侧法可知，该时刻质点L向y轴正方向运动，所以图乙表示质点L的振动图像，故D正确。故选D。9．（2024·北京顺义·统考一模）如图甲所示，O点为单摆的固定悬点，将力传感器固定在O点。现将摆球拉到A点，释放摆球，摆球将在竖直面内的A、C之间来回摆动，其中B点为运动中的最低位置。图乙表示摆球从A点运动开始计时细线对摆球的拉力大小F随时间t变化的图像，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（）A．单摆的振动周期为0.2sB．单摆的摆长为0.1mC．摆球的质量为0.05kgD．摆球运动过程中的最大速度0.08m/s【答案】C【详解】A．由乙图可知，单摆每个周期经过两次最低点，即每个周期细线的拉力出现两次最大值，则单摆的周期为，故A错误；B．由单摆周期公式代入数据，解得故B错误；CD．由乙图和牛顿运动定律得，设摆球在A时，摆线与竖直方向的夹角为，则在最高点时在最低点时从最高点到最低点，由动能定理得联立解得故C正确，D错误。故选C。10．（2024·北京房山·统考一模）一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，则从此刻开始，介质中质点P的加速度a随时间t变化的图像为（）A． B．C． D．【答案】B【详解】简谐横波沿x轴正方向传播，根据上下坡法可知，质点P处于平衡位置，向上振动，质点P的加速度为故选B。11．（2024·北京房山·统考一模）如图所示，劲度系数为k的轻弹簧上端固定在天花板上，下端连接一质量为m，可视为质点的小球。重力加速度大小为g。将小球托起至O点，弹簧恰好处于原长，松手后小球在竖直方向做简谐运动，最远能够到达B点，A点为OB的中点。下列说法正确的是（

）A．O点到B点弹力的冲量大小等于重力冲量的大小B．O点到B点弹簧先做正功，后做负功C．O点到A点弹力做功与A点到B点弹力做功一样多D．小球经过A点时的加速度大小为g【答案】A【详解】A．小球从O到B根据动量定理有IG－I弹=0则O点到B点弹力的冲量大小等于重力冲量的大小，故A正确；B．O点到B点弹簧一直被拉伸，弹簧一直做负功，故B错误；C．O点到A点的弹力要比A点到B点的弹力小，则O点到A点弹力做的功小于A点到B点弹力做的功，故C错误；D．A点为OB的中点，即小球做简谐运动的平衡位置，则小球经过A点时的加速度大小为0，故D错误。故选A。12．（2024·北京门头沟·统考一模）一简谐波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ。若在处质点的振动图像如图所示，则时刻波的图像为（）A． B．C． D．【答案】A【详解】由处质点的振动图像可知，在时此质点回到平衡位置，则CD图像错误，且此后质点的位移为负，即沿y轴负方向传播，而波沿x轴正方向传播，则波形图上需要满足同侧法，即此时质点的振动方向和波的传播方向垂直在波的同一侧。故选A。13．（2024·北京延庆·统考一模）一列简谐横波在t=0时刻的波形如图甲所示，图乙所示为该波中质点P的振动图像。下列说法正确的是（）A．该波一定沿x轴正方向传播B．该波的波速为40m/sC．t=0.15s时质点P的速度大于质点Q的速度D．经过0.3s后，质点P通过的路程为6m【答案】C【详解】A．由波形图和质点P的振动图像，不能确定该波的传播方向，故A错误；B．由甲图知，波长为4m，由乙图知，周期为0.2s，则该波的传播速度为故B错误；C．当时质点P振动到平衡位置，此时速度最大，质点Q振动到最大位移处，速度为零，故C正确；D．因周期为0.2s，则经过0.3s后质点P通过的路程为故D错误。故选C。14．（2024·北京海淀·统考二模）位于坐标原点的质点从t=0时开始沿y轴振动，形成一列沿x轴传播的简谐波，t=0.5s时的波形如图所示，此时x=0处的质点位于波峰位置。图中能正确描述x=2m处质点振动的图像是（）A． B．C． D．【答案】A【详解】根据波形图可得解得周期由解得波长为该波的波速为所以波传到x=2m经过的时间为根据波形图可知，振源的起振方向向上，则波传到x=2m时，质点开始向上振动。故选A。15．（2024·北京西城·统考二模）一列沿x轴传播的简谐横波，时刻的波形图如图1所示，P，Q是介质中的两个质点，图2是质点Q的振动图像。下列说法正确的是（

）A．该波沿x轴正方向传播 B．该波的速度为C．此时刻质点P沿y轴负方向运动 D．质点Q在内运动的路程为【答案】D【详解】A．由图2质点Q的振动图像知，Q点先向y轴负方向振动，根据同侧法知，该波沿x轴负方向传播，A错误；B．由图知，该波，，则波速为代入得B错误；C．该波沿x轴负方向传播，由同侧法知，此时刻质点P沿y轴正方向运动，C错误；D．质点Q在内运动半个周期，其的路程为D正确；故选D。16．（2024·北京东城·统考二模）一列振幅为A的简谐横波向右传播，在其传播路径上每隔选取一个质点，如图甲所示，时刻波恰传到质点1，质点1立即开始向上振动，振动的最大位移为0.1m，经过时间，所选取的号质点间第一次出现如图乙所示的波形，则下列判断正确的是（）A．该波的波速为4m/sB．时刻，质点5向下运动C．至内，质点1经过的路程为2.4mD．至内，质点5运动的时间只有0.2s【答案】A【详解】A．由题意可知，时刻质点1从平衡位置开始向上振动，由图可知时第一次出现图乙的波形，该过程经过了0.6s的时间，质点1已经振动了1.5个周期，所以有解得由题图可知，波长为所以波速为故A项正确；B．由题意可知，该波向右传播，由波形图可知，质点5向上运动，故B项