專題15 機(jī)械振動與機(jī)械波（測試）（解析版）-2024年高考物理二輪復(fù)習(xí)講練測（新教材新高考）

專題15機(jī)械振動與機(jī)械波（考試時間：75分鐘試卷滿分：100分）一、單項選擇題（本題共12小題，每小題5分，共60分。每小題列出的四個備選項中只有一個是符合題目要求的,不選、多選、錯選均不得分）1．（2024·浙江·模擬預(yù)測）如圖所示是主動降噪耳機(jī)的降噪原理圖。在耳機(jī)內(nèi)有專門用于收集環(huán)境噪聲的麥克風(fēng)，耳機(jī)收集環(huán)境噪聲后通過電子線路產(chǎn)生與環(huán)境噪聲相位相反的降噪聲波，再與環(huán)境噪聲疊加，從而實現(xiàn)降噪效果。如圖是理想的降噪過程，實線對應(yīng)環(huán)境噪聲，虛線對應(yīng)耳機(jī)產(chǎn)生的等幅反相降噪聲波，則此圖中的（）

A．降噪過程屬于多普勒效應(yīng)B．降噪聲波頻率等于環(huán)境噪聲頻率C．降噪過程屬于聲波的干涉且P點振動加強(qiáng)D．P點空氣經(jīng)一個周期向外遷移距離為一個波長【答案】B【詳解】ABC．由題圖可知，降噪聲波與環(huán)境聲波波長相等，在同一種介質(zhì)中傳播速度相等，則頻率相同，疊加時發(fā)生干涉現(xiàn)象，由于兩列聲波振幅相同、相位相反，所以振動減弱，起到降噪作用，點振動減弱，故AC錯誤，B正確；D．波傳播過程質(zhì)點并不隨波遷移，故D錯誤故選B。2．（2024·廣東惠州·統(tǒng)考二模）“戰(zhàn)繩”是健身的一種流行的項目，如圖（a）所示，健身者將繩拉平后沿豎直方向上下抖動，可在繩中形成一列向右傳播的簡諧橫波，圖（b）是某一時刻繩子的波形，若健身者每秒鐘上下抖動繩頭1次，不考慮繩波傳播過程中的能量損失，則（）A．該繩波的傳播速度為2m/sB．該時刻質(zhì)點P的振動方向沿y軸正方向C．該時刻Q質(zhì)點的振動速度比P質(zhì)點的振動速度大D．1s后P質(zhì)點將往右移動4m【答案】C【詳解】A．根據(jù)題意，波源振動的周期為1s，波長為4m，所以，故A錯誤；B．根據(jù)“上下坡”法可得，該時刻質(zhì)點P的振動方向沿y軸負(fù)方向，故B錯誤；C．該時刻Q質(zhì)點處于平衡位置，速度最大，所以Q的振動速度比P質(zhì)點的振動速度大，故C正確；D．介質(zhì)中的質(zhì)點不會隨波遷移，故D錯誤。故選C。3．（2024·廣東佛山·統(tǒng)考一模）如圖為釣魚時魚漂靜浮于水面的示意圖．某次魚咬鉤時將魚漂往下拉一小段距離后松口，魚漂做上下振動，一定時間內(nèi)魚漂在豎直方向近似做簡諧運動，取豎直向上為正方向，魚松口時為計時起點，用t、x、a分別表示魚漂運動的時間、位移和加速度，關(guān)于魚漂此過程中的運動，下列圖像可能正確的是（）A．B．C．D．【答案】B【詳解】魚漂靜止在水面上的位置是平衡位置，取豎直向上為正方向，魚將魚漂往下拉了一小段距離后松口，則開始振動的位移為負(fù)，之后位移減小一直到0，即回到平衡位置，之后位移為正，可得位移隨時間變化關(guān)系為，根據(jù)，可得，可知a與x成正比關(guān)系，a與t成余弦函數(shù)關(guān)系。故選B。4．（2024·廣西貴港·統(tǒng)考模擬預(yù)測）從波源質(zhì)點起振開始計時，經(jīng)時間，軸上距波源處的質(zhì)點第一次到達(dá)波峰，此時波形如圖所示，則下列說法正確的是（）A．波源的起振方向沿軸負(fù)方向B．該列波的傳播速度為C．點的簡諧振動方程為D．在時間內(nèi)，軸上平衡位置為處質(zhì)點通過的路程為【答案】B【詳解】A．由波形圖可知，10m處的質(zhì)點向上振動，質(zhì)點的起振方向沿軸正方向，故A錯誤；B．由波形圖可知，內(nèi)，傳播的距離為10m，則該列波的傳播速度為，故B正確；C．周期為，則O點的簡諧振動方程為，故C錯誤；D．軸上6m處質(zhì)點開始振動的時刻為，則在時間內(nèi)，軸上6m處質(zhì)點振動的時間為，則通過的路程為，故D錯誤。故選B。5．（2024·遼寧沈陽·統(tǒng)考一模）如圖所示為血管探頭發(fā)射的沿x軸正方向傳播的簡諧橫波圖像，時刻波恰好傳到質(zhì)點M。已知該簡諧波的頻率為，則下列說法正確的是（

）

A．簡諧波在血管中的傳播速度為8000m/sB．時，質(zhì)點M運動到橫坐標(biāo)上的N點C．時，質(zhì)點N沿y軸正方向開始振動D．時，質(zhì)點N處于波谷【答案】C【詳解】A．由圖可知簡諧波的波長為，根據(jù)波的速度公式可得，故A錯誤；B．質(zhì)點只會上下振動，不會隨波遷移，故B錯誤；CD．由圖可知該波的起振方向為y軸正方向，由“平移法”可知，時，波的圖像向右移動的距離為，說明振動恰好傳播到質(zhì)點N，它將沿y軸正方向開始振動，故C正確、D錯誤。故選C。6．（2024·全國·校聯(lián)考一模）如圖所示，波源相距，產(chǎn)生的簡諧橫波可沿介質(zhì)均勻分布的軸傳播，波速，兩波源的中點為坐標(biāo)原點。時兩波源同時開始振動，且振動方程均為。質(zhì)點A的橫坐標(biāo)為。下列說法正確的是（）A．一段時間后，A點為振動的加強(qiáng)點B．時，A點的速度方向沿軸負(fù)向C．內(nèi)，A點振動的路程為D．一段時間后，A點的振幅為【答案】D【詳解】A．根據(jù)振動方程，可知波傳播的周期為，波長為，由于，既不是半波長的偶數(shù)倍、也不是半波長的奇數(shù)倍，所以A點是干涉的非加強(qiáng)非減弱點，A錯誤；B．波經(jīng)過，傳到A點，波經(jīng)過，傳到A點，故時，波驅(qū)動A點至平衡位置，波驅(qū)動A點從最大位移處往軸負(fù)向振動，波驅(qū)動A振動的速度更大，故時A點的速度方向沿軸正向，B錯誤；D．取作為新的計時起點，此時波引起A振動方程為，波引起A振動方程為，故A點的振動方程為，得，故A的振幅為，D正確；C．0.75～0.85s內(nèi)，A點的路程為2cm。0.85～0.95s內(nèi)，A點的路程小于。則從0開始振動到時間內(nèi)路程小于，C錯誤。故選D。7．（2024·廣西南寧·南寧三中校聯(lián)考模擬預(yù)測）圖（a）為一列簡諧橫波在某一時刻的圖像，P、Q為平衡位置在xp=3m和xQ=6m的兩質(zhì)點，圖（b）為質(zhì)點P從該時刻開始計時的振動圖像。下列說法正確的是（）

A．該波波速為3m/sB．該波沿x軸負(fù)方向傳播C．P在平衡位置時Q質(zhì)點總在波谷D．質(zhì)點P在t=5s時沿y軸負(fù)方向運動【答案】D【詳解】A．根據(jù)圖（a）可知，該波的波長為12m，根據(jù)圖（b）可知，該波的周期為8s，則可得該波的波速為，故A錯誤；B．根據(jù)兩圖像可知，0時刻質(zhì)點P在平衡位置，而0時刻以后質(zhì)點沿著軸正方向振動，則由“同側(cè)法”可知，該波沿x軸正方向傳播，故B錯誤；C．質(zhì)點在平衡位置上下振動，且質(zhì)點P與質(zhì)點Q的振動總是相差個周期，則可知P在平衡位置時Q可能在波峰也可能在波谷，故C錯誤；D．根據(jù)圖（b）可知可知，質(zhì)點P在t=5s時沿y軸負(fù)方向運動，故D正確。故選D。8．（2024·浙江·校聯(lián)考一模）如圖所示波源和間距為，起振方向相同，頻率均為，兩波源產(chǎn)生的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中朝四周各個方向傳播且同時到達(dá)點，已知且，波速為，判斷以下選項正確的是（）A．波源比先振動B．產(chǎn)生的波到達(dá)時，處質(zhì)點正在靠近平衡位置C．兩列波完全疊加后線段上振幅最小的點有3個D．兩列波完全疊加后線段上振幅最大的點有3個【答案】D【詳解】A．根據(jù)幾何關(guān)系可知，波在同種介質(zhì)中的傳播速度相同，波源比提前振動的時間，A錯誤；B．波的振動周期，產(chǎn)生的波到達(dá)所需時間，因此處質(zhì)點正在遠(yuǎn)離平衡位置，B錯誤；C．兩列波疊加后在S1S2間形成駐波，兩個相鄰的振動加強(qiáng)點間的距離為，兩個相鄰的振動減弱點間的距離也為，加強(qiáng)點與減弱點間的最近距離為，起振方向向上，兩列波相遇點為振動加強(qiáng)點，由于波源比提前振動了0.5s，因此兩列波相遇點位置到S1的距離為，又由于波長，因此到S1距離為0.25m，2.75m，5.25m，7.75m點為振動減弱點，C錯誤；D．P點為振動加強(qiáng)點，到兩波源距離差為2m，到兩波源距離再多出波長整數(shù)倍的點也為振動加強(qiáng)點，因此在S2P上，到S1、S2兩波源距離差為3.0m，8.0m點也為振動加強(qiáng)點，D正確。故選D。9．（2024·浙江金華·校聯(lián)考模擬預(yù)測）利用電磁打點計時器可形成駐波。如圖，連接電磁打點計時器的交流電源頻率為50Hz，一條彈性繩左端連接電磁打點計時器的振片，右端過支架的P點掛一重物M。振片的振動能在繩中形成向右傳播的一列機(jī)械波，該波在P點反射后能產(chǎn)生向左傳播的機(jī)械波，兩列機(jī)械波的頻率、振幅均相等，此時在繩中形成駐波，如圖所示。A、C質(zhì)點始終靜止不動，B、D質(zhì)點振幅最大，其余各質(zhì)點振幅依次變化，已知質(zhì)點平衡位置間距離，E質(zhì)點的平衡位置在A、B兩質(zhì)點的平衡位置之間。時刻，D質(zhì)點正處于波谷，下列說法正確的是（

）A．兩列波的波長均為2.4mB．兩列波的波速均為120m/sC．時，E質(zhì)點正位于平衡位置向上運動D．時，B質(zhì)點正位于平衡位置向下運動【答案】D【詳解】A．B、D是相鄰的振動加強(qiáng)點，若其中一個點是波峰與波峰相遇的位置，則另一個點是波谷與波谷相遇的位置，可知B、D平衡位置間距離為，可得λ=4.8m，故A錯誤；B．根據(jù)波速的公式，有v=λf=4.8×50m/s=240m/s，故B正確；CD．根據(jù)題意可知，，t=0時刻，D點處于波谷，是波谷與波谷相遇處，則B是波峰與波峰相遇處，再經(jīng)極短時間E點參與兩列波的振動，速度分別為v1，v2，t=0時刻v1、v2大小相等方向相反，合速度為零，E處于波峰，經(jīng)極短時間后合速度向下，E向下振動，則經(jīng)時間B和E均正位于平衡位置向下運動，故C錯誤，D正確。故選D。10．（2024·浙江·校聯(lián)考模擬預(yù)測）如圖甲所示，在三維直角坐標(biāo)系O—xyz的xOy平面內(nèi)，兩波源S1、S2分別位于x1=0.2m、x2=1.2m處。兩波源垂直xOy平面振動，振動圖像分別如圖乙、丙所示。M為xOy平面內(nèi)一點且?？臻g有均勻分布的介質(zhì)且介質(zhì)中波速為v=2m/s，則（）A．x=0.2m處質(zhì)點開始振動方向沿z軸負(fù)方向B．兩列波疊加區(qū)域內(nèi)x=0.6m處質(zhì)點振動減弱C．兩列波疊加區(qū)域內(nèi)x=0.5m處質(zhì)點振動加強(qiáng)D．兩波相遇后M點振動方程為【答案】D【詳解】A．x=0.2m處的質(zhì)點，離波源S1更近，故該質(zhì)點先按波源的振動形式振動，波源開始沿z軸正方向振動，故該質(zhì)點開始振動時也是先沿z軸正方向振動，A錯誤；B．兩列波的振動周期，波速均相等，故波長也相等，為，由于兩列波的起振方向相反，故質(zhì)點離兩波源距離差為半波長的偶數(shù)倍為振動減弱點，奇數(shù)倍為振動加強(qiáng)點，x=0.6m處的質(zhì)點，離兩波源的距離差為0.2m，為半波長的奇數(shù)倍，故為振動加強(qiáng)點，B錯誤；C．x=0.5m處的質(zhì)點，離兩波源的距離差為零，為半波長的偶數(shù)倍，故為振動減弱點，C錯誤；D．，為半波長的奇數(shù)倍，為振動加強(qiáng)點，振幅為，，，故其振動方程為，D正確；故選D。11．（2024·江西贛州·贛州中學(xué)?？寄M預(yù)測）某均勻介質(zhì)中兩持續(xù)振動的振源P、Q分別位于x軸上和處，時刻兩振源同時開始振動，時刻在x軸上第一次形成如圖所示的波形。則下列說法正確的是（）A．振源P的振動方程為B．振源Q起振方向沿y軸正方向C．兩列波在處相遇后，該質(zhì)點的振動始終加強(qiáng)D．兩列波在處相遇后，該質(zhì)點的振動始終加強(qiáng)【答案】C【詳解】A．周期，可得，由圖可知，振源P起振方向沿y軸正方向，則振源為P的振動方程為，故A錯誤；B．因振源Q產(chǎn)生的波在時刻傳到x=6cm的位置，x=6cm的位置此時向y軸負(fù)方向，則振源Q起振方向沿y軸負(fù)方向，故B錯誤；CD．兩列波振動步調(diào)相反，所以當(dāng)波程差為半波長的奇數(shù)倍時，振動相互加強(qiáng)。在處，波程差為，波長為2cm，處為振動加強(qiáng)點。而波程差為半波長的偶數(shù)倍時，振動相互減弱，在處，波程差為，處為振動減弱點，故C正確，D錯誤。故選C。12．（2024·浙江·校聯(lián)考模擬預(yù)測）在勻質(zhì)輕繩上有兩個相距10m的波源S1、S2，兩波源上下振動產(chǎn)生兩列繩波，可將其看作簡諧波。兩波源的連線上有兩質(zhì)點A、B，A距S1波源3m，B距S2波源5m，如圖甲所示。t=0時波源S1開始向上振動，其振動方程為cm，而波源S2的振動圖像如圖乙所示。t=0.2s時質(zhì)點A開始振動，則下列說法不正確的是（

）

A．1s后S1、S2兩波源之間有7個振動加強(qiáng)點B．波源S1產(chǎn)生的波的波長為3mC．波源S1產(chǎn)生的波的波速為15m/sD．0～s內(nèi)質(zhì)點B通過的路程為40cm【答案】A【詳解】BC．由振動方程可知A波源的振動周期為，在一個周期內(nèi)振動從傳到了A點，所以波源產(chǎn)生的波長為，波速為，故BC正確；A．由圖乙可知，振動的周期為，由于在同種介質(zhì)中，所以激發(fā)的波的速度為，所以，由于兩個波源的振動步調(diào)相反，1s后兩波源之間的振動加強(qiáng)點到兩波源之間的距離差滿足，其中，由于，解得，則加強(qiáng)點為6個，故A錯誤；D．由于B點到波源、的距離相等，所以兩列機(jī)械波同時到達(dá)B點；并且兩個波源的振動步調(diào)相反，所以B點始終是振動減弱處，其振幅為，則B點在一個周期內(nèi)經(jīng)過的路程為8cm；在內(nèi)B點的振動時間為，則經(jīng)過的路程為，故D正確。本題要求選擇錯誤的，故選A。二、多項選擇題（本題共2小題,每小題5分,共10分。每小題列出的四個備選項中至少有一個是符合題目要求的。全部選對的得5分,選對但不全的得3分,有選錯的得0分）13．（2024·四川內(nèi)江·統(tǒng)考一模）花樣游泳被譽為水中芭蕾，某運動員在花樣游泳比賽中，有一場景：用手拍皮球，水波向四周散開，這個場景可以簡化為如圖所示的模型，波源O起振方向向下，振幅的水波沿垂直于水平介質(zhì)平面做簡諧運動，所激發(fā)的橫波在均勻介質(zhì)中向四周傳播。當(dāng)時，離O點10m的質(zhì)點A開始振動；當(dāng)時，離O點20m的質(zhì)點B開始振動，此時質(zhì)點A第3次（剛開始振動時記為0次）回到平衡位置.下列說法正確的是（）A．當(dāng)時，質(zhì)點A振動方向向上B．當(dāng)時，AB連線中點的質(zhì)點剛開始振動C．該波與周期為的波相遇，會發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象D．該波的傳播速度為5m/s，且當(dāng)A在波峰時，B在波谷E．A質(zhì)點的振動方程為【答案】ACD【詳解】A．波源O起振方向向下，則質(zhì)點A起振方向向下，時，質(zhì)點A第3次回到平衡位置，可知此時質(zhì)點A振動方向向上，故A正確；B．根據(jù)題意可知波由A點傳到B點經(jīng)歷2s，解得波速為，可知時，距離O點15m的質(zhì)點剛開始振動，并非AB連線中點，故B錯誤；C．根據(jù)當(dāng)波傳到B點時，A點第三次回到平衡位置可知，解得，故該波與周期為的波相遇，會發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，故C正確；D．根據(jù)B項分析知波的傳播速度為5m/s，根據(jù)C項分析知質(zhì)點A與質(zhì)點B相距1.5個波長，故當(dāng)A在波峰時，B在波谷，故D正確；E．根據(jù)題意知波源O起振方向向下，振幅，周期，A質(zhì)點的振動方程為，故E錯誤。故選ACD。14．（2024·四川成都·成都七中?？家荒＃﹫D示為地球表面上甲、乙單擺的振動圖像。以向右的方向作為擺球偏離平衡位置的位移的正方向，地球上的自由落體加速度為10m/s2，月球上的自由落體加速度為1.6m/s2，下列說法正確的是（）

A．甲、乙兩個單擺的擺長之比為4:1B．甲擺在月球上做簡諧運動的周期為5sC．甲擺振動的振幅4cmD．甲單擺的擺長約為4mE．乙單擺的位移x隨時間t變化的關(guān)系式為【答案】BCE【詳解】A,．如圖可知，在地球上甲單擺的周期為2s，乙單擺的周期為4s，甲乙兩單擺的周期比為1:2，根據(jù)單擺的周期公式可得甲乙兩單擺的擺長比為1:4，A錯誤；B．在地球上甲單擺的周期為2s，根據(jù)單擺的周期公式可知，可得，B正確；C．振幅為偏離平衡位置的最大距離，如圖可知甲擺振動的振幅為4cm，C正確；D．甲單擺的周期為2s，根據(jù)單擺的周期公式，可得擺長為，D錯誤；E．如圖可知乙單擺的振幅為2cm，周期為4s，可得，t=0時，位移為正向最大，所以初相位為，根據(jù)簡諧運動位移隨時間變化的關(guān)系，可得，乙單擺位移x隨時間t變化的關(guān)系式為，E正確。故選BCE。三、計算題（本題包括3小題，10分+10分+10分共30分，解答過程請寫出必要的文字說明和必需的物理演算過程，只寫出最終結(jié)果的不得分）15．（2024·四川綿陽·統(tǒng)考一模）一列沿x軸負(fù)向傳播的簡諧橫波在t＝0時刻波的圖像如圖所示，經(jīng)0.1s，質(zhì)點M第一次回到平衡位置，求：（1）這列波的波長和波的傳播速度大??；（2）質(zhì)點M在1.2s內(nèi)，走過的路程?！敬鸢浮浚?）1.2m，5m/s；（2）4m【詳解】（1）根據(jù)數(shù)學(xué)知識得由題知則波長為波沿x軸負(fù)方向傳播，當(dāng)M第一次回到平衡位置，此過程中波傳播的距離為則波速為（2）波沿x軸負(fù)方向傳播，周期為質(zhì)點M振動的時間則質(zhì)點M在1.2s內(nèi)走過的路程為16．（2024·陜西安康·校聯(lián)考模擬預(yù)測）圖1為一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波動圖像，此時振動恰好傳播到5m處的P點，質(zhì)點P此后的振動圖像如圖2所示。質(zhì)點Q在x軸上位于10m處，求：（1）該波的傳播速度；（2）質(zhì)點P的振動方程；（3）再經(jīng)過2.75s，質(zhì)點P運動的位移和質(zhì)點Q