1、第 1 页（共 10 页）专题 16 机械振动和机械波1 （ 2019新课标全国 卷） 一简谐横波沿x轴正方向传播，在 t= 时刻，该波的波形图如2T图（a）所示，P 、 Q是介质中的两个质点。图（ b）表示介质中某质点的振动图像。下列说法正确的是A质点Q的振动图像与图（b）相同B在t=0时刻，质点P的速率比质点Q 的大C 在t =0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q 的大D平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图（ b）所示E在 t=0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q 的大【答案】CDE【解析】由图（b）可知，在 时刻，质点正在向 y 轴负方向振动，而从图（a）可2Tt知，质点 Q 在
2、正在向 y 轴正方向运动，故 A 错误；由 的波形图推知，2t 2Tt时刻，质点 P 正位于波谷，速率为零；质点 Q 正在平衡位置，故在 时刻，0t 0t质点 P 的速率小于质点 Q，故 B 错误； 时刻，质点 P 正位于波谷，具有沿 y 轴正0t方向最大加速度，质点 Q 在平衡位置，加速度为零，故 C 正确； 时刻，平衡位置t在坐标原点处的质点，正处于平衡位置，沿 y 轴正方向运动，跟（b）图吻合，故 D 正确； 时刻，质点 P 正位于波谷，偏离平衡位置位移最大，质点 Q 在平衡位置，偏0t离平衡位置位移为零，故 E 正确。故本题选 CDE。2 （ 2019新课标全国 卷） 如图，长为l的细
3、绳下方悬挂一小球 a。绳的另一端固定在天花板上O 点处，在O 点正下方 l的 处有一固定细铁钉。将小球向右拉开，使细绳与竖直34O方向成一小角度（约为2）后由静止释放，并从释放时开始计时。当小球a摆至最低位第 2 页（共 10 页）置时，细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x，向右为正。下列图像中，能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是【答案】A【解析】由 T=2 得：T 1=2 ，T 2=2 = = T1 ，故 BD 错误；lglg14lg2， ， 112sinxl 22sinxl 2sin4L 2sinL1sin2lx，由能量守恒定律可知，小球先后摆起得最大高度相同
4、，故 l-lcos1=24si，根据数学规律可得： 故 ，即第一次2cos4l 21sini1224sinx振幅是第二次振幅得 2 倍，故 A 正确，C 错误。3 （ 2019新课标全国 卷） 水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇。在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是A不同质点的振幅都相同B不同质点振动的频率都相同第 3 页（共 10 页）C 不同质点振动的相位都相同D不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E同一质点处，两列波的相位差不随时间
5、变化【答案】BDE【解析】两列波叠加形成稳定的干涉现象的条件是两列波的频率相同;任何质点都在按照相同的频率在振动,不同区域的质点振幅和位移不一定相同，两列波在水面上相遇时发生干涉，有的质点振动加强，有的振动减弱，可知不同的质点的振幅不一定相同，选项 A 错误；各质点振动的频率与波源频率相同 ,波源振动频率又与振动片的振动频率相同，不同质点的振动频率相同，都等于振源的频率，选项 B 正确；因各质点距离振源的距离不一定相同，则各质点振动的相位不一定相同，选项 C 错误；不同的质点振动的周期都与细杆的振动周期相同，细杆的振动周期与振动片的周期相同，则不同的质点振动的周期都与振动片的振动周期相同，选项
6、 D 正确；同一质点处因与振源的位置关系一定，则两列波的相位差不随时间变化，选项 E 正确；故选 BDE。4 （ 2019北京卷） 一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则A此刻a的加速度最小B此刻b的速度最小C若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动D若波沿x轴负方向传播， a比c先回到平衡位置【答案】C【解析】由机械振动特点确定质点的加速度和速度大小，由“上下坡法”确定振动方向。由波动图象可知，此时质点 a 位于波峰处，根据质点振动特点可知，质点 a 的加速度最大，故 A 错误，此时质点 b 位于平衡位置，所以速度为最大，故 B 错误，若波沿 x 轴正方向传
7、播，由“上下坡法” 可知，质点 b 向 y 轴正方向运动，故 C 正确，若波沿 x 轴负方向传播，由“上下坡法” 可知，a 质点沿 y 轴负方向运动， c 质点沿 y 轴正方向运动，所以质点 c 比质点 a 先回到平衡位置，故 D 错误。第 4 页（共 10 页）5 （ 2019天津卷） 一列简谐横波沿 轴传播，已知 轴上 和 处质点的xx1m27x振动图像分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是A B C D7m/s2/s1.2m/s/s【答案】BC【解析】当该列波向右传播时，根据题干可知 1m 和 7m 之间的距离满足的关系为，则由 可得波速为 ，当 n=1 时可得 ，故 C 正16
8、4nvT641vn1.2m/sv确，当波向做传播时 1 m 和 7 m 之间的距离关系满足 ，则 ，当3463nn=1 时可得 ，故 B 正确，讲 A 和 D 选项代入两个波速表达式，n 均不是整数，2/sv因此 A 和 D 错误。6 （ 2019江苏卷） 一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的 A位移增大 B速度增大C回复力增大 D机械能 增大【答案】AC【解析】由简谐运动的特点可知，当偏角增大，摆球偏离平衡位置的位移增大，故 A正确；当偏角增大，动能转化为重力势能，所以速度减小，故 B 错误；由回复力可知，位移增大，回复力增大，故 C 正确，单摆做简谐运动过程中只有重力Fkx做功，所
9、以机械能守恒，故 D 错误；7 （ 2019浙江选考） 如图所示，两种不同材料的弹性细绳在O处连接，M、O和N是该绳上的三个点，OM间距离为7.0 m，ON间距离为5.0 m。O点上下振动，则形成以 O点为波源向左和向右传播的简谐横波和，其中波的波速为1.0 m/s。t=0时刻O点处在波谷位置，观察发现5s后此波谷传到 M点，此时O点正通过平衡位置向上运动，OM间还有一第 5 页（共 10 页）个波谷。则A波的波长为 4 mBN 点的振动周期为 4 sCt=3s 时，N 点恰好处于波谷D当 M 点处于波峰时，N 点也一定处于波峰【答案】BD【解析】OM 之间有两个波谷，即 ，解得波 I 的波长
10、为 ，根据题174m15.6m意可知波 I 的波速为 ，故波的周期为 ，同一17.0./5vss14.Tsv波源的频率相同，故 N 点的振动周期为 4s，A 错误 B 正确；波 II 的波长为，故在 t=0 时刻 N 处于平衡位置向下振动，经过 3s，即四分之三周期，24vTmN 点在波峰，C 错误；因为 MN 两点到波源的距离都为其各自波长的 ，又两者振动14周期相同，起振方向相同，所以两者振动步调相同，即当 M 点处于波峰时，N 点也一定处于波峰，D 正确。8 （ 2019广东省潮州市模拟）下列说法正确的是A在同一地点，单摆做简谐振动的周期与其摆长成正比B弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势
11、能与动能之和保持不变C弹簧振子做简谐振动时，弹簧的劲度系数越大，单摆做简谐振动的周期越大D系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率E已知弹簧振子初始时刻的位置、振幅及周期，仍不一定能确定振子在任意时刻的位置【答案】BDE【解析】根据单摆的周期公式 ，得 ；在同一地点，g 一定，则知2LTg24LT2 与 L 成正比，即单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比。故 A 错误。弹簧振第 6 页（共 10 页）子做简谐振动时，振动系统的机械能守恒，即振动系统的势能与动能之和保持不变。故B 正确。根据单摆的周期公式 ，可知弹簧的劲度系数越大，弹簧振子做简2mTk谐振动的周期越小。故
12、 C 错误；系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率，与固有频率无关，故 D 正确。振动质点在同一位置振动方向有两种，所以已知弹簧振子初始时刻的位置，不知道初始时刻振子的振动方向，根据振动周期，不能知道振子在任意时刻运动速度的方向，仍不一定能确定振子在任意时刻的位置。故E 正确。9 （ 2019山西省晋城市高三下学期第三次模拟）关于机械振动和机械波，下列说法正确的是A机械波的传播过程是大量介质质点依次重复波源振动的过程B单个物体的振动在介质中不会产生波C在波的传播过程中，介质质点只振动不随波迁移D在波的传播过程中，介质质点均做受迫振动E横波和纵波都能出现偏振现象【答案】AC
13、D【解析】机械波是振动在介质中的传播，需要大量介质质点依次重复波源的振动，A 正确；单个物体可以作为波源，在介质中会产生机械波，B 错误；波传播的是机械振动形式，同时传播了能量，介质中的质点做受迫振动，质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移，CD 正确；只有横波会出现偏振现象，纵波不会出现偏振现象，E 错误。10 （2019辽宁省沈阳市东北育才学校高三第八次模拟）下列说法中正确的是A做简谐运动的质点，经过四分之一周期，所通过的路程不一定等于振幅B声波从空气传入水中时频率变大，波长不变C赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在D假设火车以接近光速通过站台时，站台上旅客观察到车上乘客在变矮E拍摄玻璃橱窗
14、内的物品时，往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响【答案】ACE【解析】做简谐运动的质点，经过四分之一周期，所通过的路程不一定等于振幅，只有当质点从平衡位置或者最高点最低点开始振动时，经过四分之一周期所通过的路程才等于振幅，选项 A 正确；声波从空气传入水中时频率不变，波速变大，则波长变大，第 7 页（共 10 页）选项 B 错误；赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在，选项 C 正确；根据尺缩效应，沿物体运动的方向上的长度将变短，火车以接近光束通过站台时，车上乘客观察到站在站台上旅客变瘦，而不是变矮，故 D 错误；拍摄玻璃橱窗内的物品时，反射光属于偏振光，在镜头加偏振片的作用可以减弱玻
15、璃的反射光的强度，故 E 正确。11 （2019北京市人大附中模拟）用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波向右传播。某一时刻的波形如图所示，绳上 a、 b 两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是Aa 、 b 两点之间的距离为半个波长Ba 、 b 两点振动开始时刻相差半个周期C a 点完成全振动的次数比 b 点多一次Da 点完成全振动的次数比 b 点少一次【答案】C【解析】由波形可知，a 、 b 两点之间的距离为一个波长，选项 A 错误；a 、 b 两点振动开始时刻相差一个周期，选项 B 错误；a 点距离波源较近，且 ab 相差一个波长，则 a 点完成全振动的次数比 b 点多一次，
16、选项 C 正确，D 错误。12 （2019 年东北三省四市模拟）用弹簧将一物块悬挂于天花板上，使物块在竖直方向做简谐振动，其振动图象如图所示，则A该简谐振动的周期为 2.0 sBt=1.0 s 时刻系统能量达到最小值C t=1.0 s 和 t=2.0 s 两个时刻物块动能相等Dt=0.5 s 和 t=1.5 s 两个时刻弹簧的弹性势能相等Et=0.5 s 和 t=1.5 s 两个时刻物块的加速度均为最大值但不相等【答案】ACE【解析】由图读出周期为 T=2.0 s，故 A 正确。质点做简谐运动的过程中系统的机械能第 8 页（共 10 页）守恒，各时刻的机械能都是相等的。故 B 错误。由图可知
17、t=1.0 s 和 t=2.0 s 两个时刻物块都在平衡位置，则两个时刻的动能相等且为最大值，故 C 正确。由图看出，t=0.5s质点位于正的最大位移处，t=1.5 s 时质点位于负的最大位移处，两时间质点的位移大小相等、方向相反；由于物块在平衡位置时，弹簧处于拉长状态，所以 t=0.5 s 和t=1.5 s 两个时刻弹簧的弹性势能不相等，故 D 错误。t=0.5 s 质点位于正的最大位移处，t=1.5 s 时质点位于负的最大位移处，两时间质点的位移大小相等、方向相反，所以两个时刻物块的回复力以及加速度都是大小相等，为最大值，但方向相反，故 E 正确。13 （2019湖北省宜昌市高三模拟）如图
18、所示为一列简谐横波在 t=0 时的波形图，波沿 x轴负方向传播，传播速度 v=1 m/s，则下列说法正确的是A此时 x=1.25 m 处的质点正在做加速度增大的减速运动Bx=0.4 m 处的质点比 x=0.6 m 处的质点先回到平衡位置C x=4 m 处的质点再经过 1.5 s 可运动到波峰位置Dx=2 m 处的质点在做简谐运动，其振动方程为 y=0.4sint (m)Et=2 s 的波形图与 t=0 时的波形图重合【答案】ACE【解析】波沿 x 轴负向传播，故此时 x=1.25 m 处的质点向上运动，质点纵坐标大于零，故由质点运动远离平衡位置可得：质点做加速度增大的减速运动，故 A 正确；由
19、波沿x 轴负向传播可得：x =0.6 m 处的质点向平衡位置运动，故 x=0.4 m 处的质点、x=0.6 m处的质点都向平衡位置运动，且 x=0.4 m 处的质点比 x=0.6 m 处的质点距离远，那么，x=0.6m 处的质点比 x=0.4 m 处的质点先回到平衡位置，故 B 错误；由波沿 x 轴负向传播可得：x=4 m 处的质点由平衡位置向下振动，故 x=4 m 处的质点再经过 可运动34T到波峰位置，又有波长 =2 m，波速 v=1 m/s，所以，周期 T=2s，那么，x=4 m 处的质点再经过 1.5 s 可运动到波峰位置，故 C 正确；由 C 可知： x=2 m 处的质点在做简谐运动
20、的周期 T=2s，又有振幅 A=0.4m，t=0 时，质点位移为零，根据波沿 x 轴负向传播可第 9 页（共 10 页）知质点向下振动，故可得：振动方程为 y=0.4sin（t）（m），故 D 错误；由 C 可知简谐波的周期 T=2s，故经过 2s，波正好向前传播一个波长，波形重合，故 t=2 s 的波形图与 t=0 时的波形图重合，故 E 正确。14 （2019安徽省六安市最后一卷）如图所示，实线是沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t=0时刻的波形图，虚线是这列波在 t=0.6 s 时刻的波形图。已知该波的波速是 1 m/s，则下列说法正确的是A这列波的波长是 12 cmB这列波可能是沿 x
21、轴正方向传播的C t=0.04 时，x =4 cm 处的质点速度沿 y 轴负方向D00.16 s 内，x=6 cm 处的质点振动方向改变了 3 次E若此波传入另一介质中其波速变为 0.5 m/s，则它在该介质中的波长为 6 cm【答案】ADE【解析】由图可知 =12cm，选项 A 正确；则周期为： ；0.12sTv，对应 ，则由图可知传播方向必向左，选项 B 错误；0.16s3Tt3x由图可知，在 t=0.04 s 时刻 x=4 cm 处的质点在 y 轴负方向位置沿 y 轴正方向振动，选项 C 错误；0.2 s=1T，x=6 cm 处的质点振动方向在 4/3 周期内共改变了 3 次，选项 D正
22、确；若此波传入另一介质中速度变为 0.5 m/s，但是周期不变，则它在该介质中的波长为 ，选项 E 正确.0.512m6cv15 （2019辽宁省沈阳市模拟）有两列简谐横波的振幅都是 10 cm，传播速度大小相同。O 点是实线波的波源，实线波沿 x 轴正方向传播，波的频率为 3 Hz；虚线波沿 x 轴负方向传播。某时刻实线波刚好传到 x=12 m 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第 10 页（共 10 页）A实线波和虚线波的频率之比为 2:3B平衡位置为 x=6 m 处的质点此刻振动速度最大C实线波源的振动方程为 10sin(6)cmytD平衡位置为 x=6
23、 m 处的质点始终处于振动加强区，振幅为 20 cmE. 从图示时刻起再经过 0.75 s，平衡位置为 x=5 m 处的质点的位移 0y【答案】BCE【解析】在同一介质中传播的两列简谐横波波速相等,由图可知，实线波的波长 1=4 m，虚线波的波长 2=6 m，由 v=f 可知，实线波和虚线波的频率之比为f1： f2=2： 1=3:2，故 A 错误；两列波单独引起平衡位置为 x=6 m 处的质点的速度方向均向上，所以该质点此时速度最大，故 B 正确；根据振动方程 ，而振0sin(t)yA幅 ， ，因实线波沿 x 轴正向传播，根据同侧法克10cA26rad/sfT知 x=12m 处的质点起振向下，则波源的起振向下， ，故振动方程为0；故 C 正确；两列波的频率不一致，不是相干波源无法产生干涉sin(6)yt现象，故不能形成振动加强和减弱的点；故 D 错误； ，=43m/s12/vf实 实从图示时刻起再经过 0.75 s 实线波往 x 轴正向传播了 9 m，对应的 x=5 m 质点位移为，虚线波往 x 轴负向传播了 9 m，对应的 x=5 m 的质点位移 ，10cmy 20cy显然 ；故 E 正确。2
