資源簡介

2025-2026高三物理第一輪復習【新教材】人教版（2019）：
機械振動與機械波綜合練習試卷
一、選擇題：本題共6小題，每小題4分，共24分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。
1．下列關于機械波的說法中，正確的是（　　）
A．發生干涉現象時，介質中振動加強點，振動的振幅最大，減弱點振幅可能為零
B．產生多普勒效應的原因是波源頻率發生了變化
C．在一個周期內，介質的質點所通過的路程等于振幅
D．某一頻率的聲波，從空氣進入水中時，波長和頻率均增大
2．如圖甲所示，兩列橫波在同一水平面上傳播，兩列橫波的波源沿豎直方向振動。橫波1的波源B 點的振動圖象如圖乙所示；橫波2的波源C點的振動圖象如圖丙所示。兩列波的波速都為20 cm/s。兩列波在P 點相遇，P與B、C兩點的距離均為40 cm，則P 點振幅為（ ）
A．70cm B．-10cm C．0 D．10cm
3．沿x軸正方向傳播的一列橫波t=0時刻的波形如圖所示，其波速為200 m/s，下列說法正確的是（　　）
A．從t=0時刻開始，質點b比質點a先到達平衡位置
B．從t=0時刻開始，經0.01 s質點a通過的路程為0.2 m
C．從t=0時刻開始，經0.01 s質點a沿x軸正方向傳播了2 m
D．若該波傳播過程中遇到寬約3 m的障礙物，能發生明顯的衍射現象
4．下列說法中正確的是：（ ）
A．彈簧振子的運動是簡諧運動 B．簡諧運動就是指彈簧振子的運動
C．簡諧運動是勻變速運動 D．單擺簡諧運動的回復力是重力和拉力的合力
5．如圖1所示，用手將懸浮在水中的浮標往下壓一點，放開手后浮標在豎直方向做簡諧運動，其振動圖像如圖2所示。不計水的阻力，下列說法正確的是（　　）
A．時刻，浮標的加速度方向和速度方向相反
B．時刻，浮標的速度最小
C．時刻，浮標的加速度最小
D．時刻，浮標所受浮力大于自身重力
6．質量相同的兩個小球分別與輕質彈簧甲、乙組成彈簧振子,讓兩彈簧振子各自在水平面內做簡諧運動,某時刻開始計時,兩者的振動圖像如圖所示。已知彈簧振子的振動周期,其中為振子質量、為彈簧勁度系數,下列說法正確的是( )
A．甲彈簧的勁度系數比乙的大
B．甲彈簧的勁度系數比乙的小
C．時,甲對小球的作用力大于乙對小球的作用力
D．時,兩振子受到的回復力大小相等
二、選擇題：本題共4小題，每小題5分，共20分。在每小題給出的四個選項中，有多項是符合題目要求。全部選對的得5分，選對但不全的得3分，有選錯的得0分。
7．有一列沿軸傳播的簡諧橫波，在某一時刻它的波形圖如圖甲所示，和是這列簡諧橫波上的兩個質點，從該時刻起某同學記錄下了質點在一段時間內的振動圖像，如圖乙所示。則下列說法正確的是（　　）
A．該列簡諧橫波正以的速度沿軸負方向傳播
B．圖甲所示時刻和兩質點的速度都為零
C．時質點距離平衡位置最遠，其加速度最大，且沿軸正方向
D．在內質點向左移動了
E．該波在傳播過程中若遇到直徑的圓形障礙物，能發生明顯衍射現象
8．如圖所示,一原長為10 cm的輕質彈簧,一端固定在O點,另一端懸掛一質量為0.3 kg的物體A．物體a下方用細線懸吊另一個質量0.2 kg的物體B．平衡時彈簧長度為15 cm.從剪斷輕繩開始計時,物體a在豎直方向做簡諧運動,周期為0.2 s.取豎直向上為正方向,g取10 m/s2,下列說法正確的是(　　)
A．物體a的振動方程為x=2sin(10πt+0.5π)cm
B．物體a由最低點運動到最高點的過程中,彈簧彈力做功0.12 J
C．物體a運動到最高點時的加速度大小是1.5 m/s2
D．物體a運動到最高點時彈簧的長度是11 cm
9．（遼寧大連育明高級中學高二下期中）(多選)一列簡諧橫波沿x軸的正方向傳播，振幅為2 cm，周期為T．已知t＝0時刻波上平衡位置相距50 cm的兩質點a、b的位移都是1 cm，但運動方向相反，其中質點a沿y軸負向運動，如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．該列簡諧橫波波長可能為150 cm
B．該列簡諧橫波波長可能為12 cm
C．當質點b的位移為2 cm時，質點a的位移為正
D．在t＝時刻質點b速度最大
10．(多選)如圖甲所示,P、Q為一列簡諧橫波上平衡位置之間相距6 m的兩個質點,兩質點的振動圖像如圖乙所示,實線為P質點的振動圖像,虛線為Q質點的振動圖像.已知兩質點平衡位置之間的距離不小于一個波長.下列說法正確的是 (　　)
A．P、Q兩質點的振動頻率都是4 Hz
B．若波從P傳向Q,波長最大值為24 m
C．若波長最大值為4.8 m,則波從Q傳向P
D．若波速大小為 m/s,則波從P傳向Q
三、非選擇題：本大題共5題，共56分。
11．在“利用力傳感器探究影響彈簧振子做簡諧運動周期的因素”實驗中，準備了以下器材：鐵架臺、(金屬應變片)力傳感器、彈簧(下端固定一指針)、20 g鉤碼(若干)、計算機(含輔助軟件)、刻度尺等。
(1)在探究運動周期T與振幅A的關系時，實驗步驟如下：
①按圖甲安裝好實驗器材；
②不掛鉤碼將彈簧自然懸掛，彈簧下端指針對準刻度尺10．00 cm處；
③懸掛一個鉤碼，彈簧靜止時，指針刻度如圖乙所示；
④托住鉤碼，使指針重新回到10．00 cm刻度線處，然后無初速度地釋放并開始采集數據，則該彈簧振子的振幅為　　　　cm；
⑤圖丙為實驗記錄的力—時間圖像，則該彈簧振子的振動周期約為　　　　s ；(結果保留兩位有效數字)
⑥改變振幅大小，測得不同振幅A時彈簧振子的振動周期T，繪制T－A圖像，描點分布如圖丁所示，請用平滑的曲線畫出T－A圖像。
(2)若要探究彈簧振子周期和振子質量的關系，　　　　(填“需要”或“不需要”)控制每次振動的振幅相同。
(3)實驗時，若將鉤碼從平衡位置下拉一段距離后再釋放來進行實驗，可能讓實驗無法采集到如圖丙所示的完整的正(余)弦曲線，試分析可能的原因(寫出一種即可)。
甲 乙
丙
丁
12．在“觀察水波的干涉”實驗中得到如圖所示的干涉圖樣。O1、O2為波源，實線表示波峰，虛線為P位置與波源連線，且。
（1） P點是振動 點（選填“加強”或“減弱”）。
（2）若有一小紙片被輕放在P點浮于水面上，則此后紙片運動情況是
A．一定沿箭頭A方向運動 B．一定沿箭頭B方向運動
C．一定沿箭頭C方向運動 D．在P點處隨水面上下運動
13．第一次測定聲音在水中的傳播速度是1827年在日內瓦湖上進行的，現有兩位同學模擬當年情景（如圖）：兩條船相距，一位同學在一條船上敲響水里的一口鐘，同時點燃船上的火把使其發光；另一條船上的同學在看到火把發光后，通過水里的聽音器聽到了水下的鐘聲。試根據這些數據計算水中的聲速。
14．如圖為某一報告廳主席臺的平面圖，AB是講臺，S1、S2是與講臺上話筒等高的喇叭，它們之間的相互位置和尺寸如圖所示．報告者的聲音經喇叭放大后傳回話筒再次放大時可能會產生嘯叫．為了避免嘯叫，話筒最好擺放在講臺上適當的位置，在這些位置上兩個喇叭傳來的聲音因干涉而相消．已知空氣中聲速為340 m/s，若報告人聲音的頻率為136 Hz，講臺上這樣的位置有多少個？
15．如圖所示，質量為M、傾角為α的斜面體（斜面光滑且足夠長）放在粗糙的水平地面上，底部與地面的動摩擦因數為，斜面頂端與勁度系數為k、自然長度為l的輕質彈簧相連，彈簧的另一端連接著質量為m的物塊。壓縮彈簧使其長度為時將物塊由靜止開始釋放，且物塊在以后的運動中，斜面體始終處于靜止狀態。重力加速度為g。
(1)選物塊的平衡位置為坐標原點，沿斜面向下為正方向建立坐標軸，用x表示物塊相對于平衡位置的位移，證明物塊做簡諧運動；
(2)求彈簧的最大伸長量；
(3)為使斜面始終處于靜止狀態，動摩擦因數應滿足什么條件（假設滑動摩擦力等于最大靜摩擦力）？
參考答案
1．【知識點】多普勒效應及其應用、波的干涉的應用、簡諧運動
【答案】A
【詳解】
A．發生干涉現象時，介質中振動加強點振幅最大，減弱點振幅最小，若兩列波的振幅相等，減弱點的振幅可能為零，故A正確；
B．產生多普勒效應的原因是振源與觀察者之間距離變化，使觀察者接收的頻率發生了變化，但波源頻率并不改變，故B錯誤；
C．質點簡諧振動時，一個周期內通過的路程是振幅的4倍，故C錯誤；
D．波速由介質決定，頻率由波源決定，當聲波從空氣進入水中時，頻率不變，波速變大，則波長變大，故D錯誤；
故選A。
2．【知識點】波的圖像和振動圖像的綜合應用
【答案】D
【詳解】
有乙丙兩圖知，橫波1和橫波2相位相反，兩波的波速相同，兩波的傳播距離BP與CP相等，兩波在P點的振動反相，所以P點的振幅為兩波的振幅差，為10cm。
故選D。
3．【知識點】波的圖像及其應用、波的衍射、波長、頻率和波速的關系及應用
【答案】D
【詳解】
A．由題圖可知，t=0時刻質點b正向下運動，故a比b先到達平衡位置，A錯誤；
B．根據題圖像知波長λ=4 m，則波的周期為
T==0.02 s
經過0.01 s恰好為半個周期，質點a運動的路程為振幅的2倍，即路程為0.4 m，B錯誤；
C．波在傳播過程中質點不隨波遷移，C錯誤；
D．發生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸接近或小于波長，D正確；
故選D。
4．【知識點】單擺和單擺的回復力、彈簧振子及其運動特點、簡諧運動
【答案】A
【詳解】
A、彈簧振子的運動是種周期性的往返運動，屬于簡諧運動；故A正確.
B、簡諧運動并不只是彈簧振子的運動；單擺的運動也可以看作是簡諧運動；故B錯誤.
C、簡諧運動的加速度隨物體位置的變化而變化，不是勻變速運動；故C錯誤.
D、單擺做簡諧運動的回復力由重力沿擺球運動軌跡切向的分力提供，故D錯誤.
故選A.
5．【知識點】簡諧運動的速度、加速度問題
【答案】D
【詳解】A．時刻，浮標處于平衡位置下方，浮標的加速度方向向上，速度方向向上，浮標的加速度方向和速度方向同，A錯誤；
B．時刻，浮標處于平衡位置，速度最大，B錯誤；
C．時刻，浮標處于向上位移最大處，浮標的加速度最大，C錯誤；
D．時刻，浮標處于平衡位置下方，浮標的加速度方向向上，浮標所受浮力大于自身重力，D正確。選D。
6．【知識點】簡諧運動的函數與圖像、簡諧運動的回復力和加速度
【答案】D
【解析】根據題意,兩個小球質量相同,由題圖知,甲、乙周期相同,由知,甲彈簧的勁度系數等于乙的,錯誤;時,甲處于平衡位置,回復力為零,乙處于負的最大位移處,回復力最大,則甲對小球的作用力小于乙對小球的作用力,C錯誤;對甲有,對乙有時,兩彈簧形變量大小相等,彈力大小相等,則兩振子受到的回復力大小相等,D正確。
7．【知識點】波的圖像和振動圖像的綜合應用
【答案】ACE
【詳解】A．由圖可知，波長λ=8m，周期T=8s，則該列簡諧橫波的波速
由振動圖像可知，t=0時刻，質點N向上振動，可知波沿軸負方向傳播，選項A正確；
B．圖甲所示時刻和兩質點均在平衡位置，則速度都是最大，選項B錯誤；
C．時質點運動到最低點，則距離平衡位置最遠，其加速度最大，且沿軸正方向，選項C正確；
D．質點只能在自己平衡位置附近上下振動，而不左右移動，選項D錯誤；
E．因波長為8m，則該波在傳播過程中若遇到直徑的圓形障礙物，能發生明顯衍射現象，選項E正確。
故選ACE。
8．【知識點】簡諧運動的函數與圖像
【答案】BD　
【解析】因掛上ab兩物體時彈簧伸長5 cm,可知掛上物體b時彈簧伸長2 cm,剪斷輕繩后根據簡諧運動特征可知振子的振幅為2 cm,由于規定豎直向上為正方向,a物體的初相位為-0.5π,物體a的振動方程為x=2sin(10πt-0.5π)cm,A錯誤;a由最低點運動到最高點動能增量為零,彈力做功等于重力勢能增量W彈=mag·2A=0.12 J,B正確;剪斷線瞬間(最低點)a的合力(回復力)等于mbg,根據簡諧運動的對稱性,a運動到最高點的合力也等于mbg,故加速度大小為a== m/s2,C錯誤;a在最低點時彈簧長度為15 cm,上升2A到最高點,故最高點彈簧長度為11 cm,D正確.
9．【知識點】機械波、波的圖像及其應用、波的形成和傳播、波長、頻率和波速的關系及應用
【答案】AD
【詳解】設質點的起振方向向上，則質點的振動方程為x＝Asin ωt，且a、b中間的距離小于1個波長，對于b點有1＝2sin ωt1，解得ωt1＝，a點振動的時間比b點長，所以由1＝2sin ωt2，得ωt2＝，a、b兩個質點振動的時間差為Δt＝t2－t1＝＝，所以a、b之間的距離為Δx＝vΔt＝，則通式為λ＝50 cm(n＝0，1，2，…)，波長為λ＝ cm(n＝0，1，2，…)，當n＝0時λ＝150 cm，由于n是整數，所以λ不可能為12 cm，A正確，B錯誤；當質點b的位移為2 cm時，即b到達波峰時，結合波形知，質點a在平衡位置下方，位移為負，C錯誤；由ωt1＝，得t1＝＝，當t＝－t1＝
時質點b到達平衡位置處，速度最大，D正確．
10．【知識點】波的多解問題
【答案】CD
【解析】由圖乙可知,P、Q兩質點的振動周期都是4 s,頻率都是0.25 Hz,故A錯誤;若波從P傳向Q,由圖乙可知,P、Q兩質點的振動時間差為Δt=T+nT=(4n+3) s,則P、Q兩質點平衡位置之間的距離滿足6 m=λ,即λ= m,由兩質點平衡位置之間的距離不小于一個波長,故n=1、2、3、…,則波長的最大值為λm= m≈3.43 m,故B錯誤;若波從Q傳向P,則有Δt'=T+nT=(4n+1) s,而6 m=λ',即λ'= m(n=1,2,3,…),λ'm= m=4.8 m,故C正確;若波從P傳向Q,則波速大小為v== m/s,當n=8時,v= m/s,同理可分析出波從Q傳向P不能為此波速大小,故D正確.
11．【知識點】彈簧振子及其運動特點
【答案】(1)④2．95(3分)　⑤0．95(3分)　⑥見解析(3分)　(2)不需要(3分)　(3)見解析(3分)
【解析】(1)④從題圖乙中讀出刻度尺的示數為12．95 cm，則振幅大小為12．95 cm－10 cm＝2．95 cm；
⑤觀察題圖丙，從5．0 s到10．0 s，共有5．25個周期，所以T＝≈0．95 s ；
⑥對圖像內的點連線如圖所示。
(2)因為彈簧振子的振動周期與振幅無關，所以不需要控制每次振動的振幅相同。
(3)拉力過大，導致彈簧超過彈性限度；拉力過大，使指針在最高處，彈簧處于壓縮狀態，力傳感器無法測量其數據。
12．【知識點】波的圖像及其應用、波的干涉
【答案】加強；D
【詳解】
（1）[1]據圖可知，兩列波的波長相同，所以兩列波的頻率相同，由于，所以路程差為波長的整數倍，所以該點P為振動加強點；
（2）[2]據波傳播的特點，各質點并不隨波遷移，而是在平衡位置附近做簡諧運動，所以小紙片在P點隨水面上下運動，故ABC錯誤，D正確。
故選D。
13．【知識點】波長、頻率和波速的關系及應用
【答案】
【詳解】
因為光速太快，所以忽略光的傳播時間，可以認為聲音在水中傳播的時間為，則有
14．【知識點】波的干涉、波的干涉的應用、波長、頻率和波速的關系及應用
【答案】4個
【詳解】頻率f＝136 Hz的聲波的波長是λ＝＝2．5 m，式中v＝340 m/s是空氣中的聲速．
設O是AB的中點，P是OB上任一點，S1P－S2P＝k·(k＝0，1，2，…)．
當k＝0，2，4，…時，從兩個喇叭傳來的聲波因干涉而加強；當k＝1，3，5，…時，從兩個喇叭傳來的聲波因干涉而相消．
由此可知，O點是干涉加強點，此時k＝0；對于B點，由幾何關系可知S1B－S2B＝20 m－15 m＝4·，所以B點也是干涉加強點，此時k＝4．
因而O、B之間有兩個干涉相消點，k分別取1和3，由對稱性可知，AB上有4個干涉相消點．故講臺上這樣的位置有4個．
15．【知識點】簡諧運動的回復力和加速度
【答案】(1)見解析；(2)；(3)
【詳解】（1）物體平衡時，受重力、支持力和彈簧的彈力，根據平衡條件，有
解得：
體到達平衡位置下方x位置時，彈力為：
合力為：
物體做簡諧運動；
（2）簡諧運動具有對稱性，壓縮彈簧使其長度為時將物塊由靜止開始釋放，其振幅為：
其最大伸長量為：
（3）物塊位移x為正時，斜面體受重力、支持力、壓力、彈簧的拉力、靜摩擦力，如圖
根據平衡條件，有：水平方向：
豎直方向
又有：，
聯立可得：，
為使斜面體保持靜止，結合牛頓第三定律，應該有，所以，
當時，上式右端達到最大值，于是有：。
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