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2023高考物理最新模拟题专题分类汇编 专题十二 机械振动和机械波
一、单选题
1．（2023·辽宁模拟）沿轴传播的一列简谐横波在时刻的波动图像如图甲所示，平衡位置在处的质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该波沿轴负方向传播
B．该波的波长为
C．该波的传播速度为
D．时刻，处的质点回到平衡位置
2．（2023·济南模拟）某同学为了研究水波的传播特点，在水面上放置波源和浮标，两者的间距为L。时刻，波源开始从平衡位置沿y轴在竖直方向做简谐运动，产生的水波沿水平方向传播（视为简谐波），时刻传到浮标处使浮标开始振动，此时波源刚好位于正向最大位移处，波源和浮标的振动图像分别如图中的实线和虚线所示，则（ ）
A．浮标的振动周期为 B．水波的传播速度大小为
C．时刻浮标沿y轴负方向运动 D．水波的波长为
3．（2023·惠州模拟）一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，已知图中质点 b 的起振时刻比质点 a 延迟了0.5s，b和c之间的距离是5m，下列说法正确的是（ ）
A．此列波的波长为2.5m B．此列波的波速为5m/s
C．此列波的频率为2 Hz D．此时质点N正沿x轴正方向运动
4．（2023·淮北模拟）图甲一简谐横波在某时刻的波形图，图乙为质点以该时刻为计时起点的振动图像，则从该时刻起（ ）
A．经过，波沿轴正方向传播了0.2m
B．经过3s，质点的加速度沿轴正方向且最大
C．经过5s，质点的振动速度大于质点的振动速度
D．经过6s，质点的加速度大于质点的加速度
5．（2023高三上·怀化期末）一列向右传播的横波在t=0时的波形如图所示，A、B两质点间距为8m，B、C两质点平衡位置的间距为3m，当t=1s时，质点C恰好通过平衡位置，该波的波速可能为（ ）
A．9m/s B．10m/s C．11m/s D．12m/s
二、多选题
6．（2023·山东模拟）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为，两个波源分别位于和处，波源的振幅均为2cm。如图所示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和的两质点刚开始振动。质点M的平衡位置位于处，下列说法正确的是（ ）
A．这两列波的频率均为2Hz
B．时，质点P的位移为2cm
C．0~4s时间内，质点P经过的路程为20cm
D．时，两波源间的振动加强点有6个
7．（2023高三上·深圳期末）如图甲所示，把小球安装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球和弹簧穿在光滑的水平杆上。小球振动时，沿垂直于振动方向以速度v匀速拉动纸带，纸带上可留下痕迹，a、b是纸带上的两点，不计阻力，如图乙所示。由此可判断（ ）
A．t时间内小球的运动路程为
B．小球和弹簧组成的系统机械能守恒
C．小球通过a点时的速度大于通过b点的速度
D．如果小球以较小的振幅振动，周期也会变小
三、实验探究题
8．（2023·重庆模拟）重庆南开中学某兴趣小组的同学想通过测量单摆周期，进而测量重庆市区的重力加速度大小。
（1）为了比较准确地测量出重庆市区重力加速度的数值，选定器材有秒表、毫米刻度尺、游标卡尺、铁架台、金属夹，除此之外在下列所给的器材中，还应选用______（填序号）。
A．长约1m的轻质细线 B．长约10cm的轻质细线
C．直径约为1cm的钢球 D．直径约为1cm的塑料球
（2）组装实验装置并进行测量，n次全振动的时间如图甲所示为 s。
（3）该兴趣小组的小南同学设计实验并进行了多次测量，测出不同摆长L下对应的周期T，并作出的图像如图乙所示，可求得重力加速度大小 。
四、综合题
9．（2023·湖北模拟）如图（a）所示，水平而内有、两个波源，它们的位置坐标分别为、，点为水平面内的一点，其位置坐标为。已知两波源同时从时刻开始做简谐振动且振动情况完全一致，振动图像如图（b）所示，两列波在介质中的传播速度均为。求：
（1）两列波的波长；
（2）当两列波均传播到点后，点的振幅。
10．（2023·江苏模拟）有两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正、负方向传播，振幅均为0.1 m，速度均为v=5 m/s，在t=0时，两列波的波峰正好在x=2.5m处重合，如图所示．求：
（i）t=0时，两列波的波峰重合处的位置；
（ii）从t=0开始计时，至少经过多长时间介质中出现位移为-0.2m的质点．
答案解析部分
1．【答案】D
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A．根据题意，由图乙可知，质点 在 时，沿 轴正方向振动，结合图甲，由同侧法可知，该波沿 轴正方向传播，A不符合题意；
BC．根据题意，由图甲可知，该波的波长为
由图乙可知，该波的周期为
由公式 可得，该波的传播速度为
BC不符合题意；
D．根据题意由图可知， 处的质点在 时刻沿 轴负方向振动，回到平衡位置时，相当于 处的质点的振动形式传播到 处，则所用时间为
即 时刻， 处的质点回到平衡位置，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据质点的振动方向和波传播方向之间的关系得出该波的传播方向，利用该波的波长和波速的关系得出该波传播的波速，利用该波传播的距离和时间的关系得出不同时刻各质点所在的位置。
2．【答案】A
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A．根据振动图像可知，波源在 时刻振动，波形经过 传递到浮标处，浮标的振动周期为
A符合题意；
B．波源的振动情况经过 传到距离 处的浮标，可知波速大小为
B不符合题意；
C．根据虚线图像可知浮标在 时刻沿 轴正方方向运动，C不符合题意；
D．水波的波长为
D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据波传递到浮标处的时间得出浮标的振动周期，结合波长和周期的关系得出水波的波长表达式。
3．【答案】B
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A．相邻两个波峰或者波谷之间的距离就是一个波长，所以b和c之间的距离就是一个波长，即
A不符合题意；
BCD．质点 b 的起振时刻比质点 a 延迟了0.5s，说明波是向 轴正方向传播的，质点N正沿 轴负方向运动，b和a之间的距离是半个波长，故
此列波的频率为
此列波的波速为
B符合题意，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据 简谐横波 的波形图得出该波的波长，结合周期和频率的关系得出该波的频率，波长与波速的关系得出该波的频率。
4．【答案】C
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．由乙图可知计时起点时P向y轴负方向振动，再由甲图可知波向x轴负方向传播，A不符合题意；
B．由乙图可知，周期
则
所以经过3s，质点 的加速度沿 轴负方向且最大，B不符合题意；
C．由
可知经过5s，质点 的位移是正值且向y轴正方向振动；质点 的位移是负向最大处，速度为0，故经过5s，质点 的振动速度大于质点 的振动速度，C符合题意；
D．由
可知可知经过6s，质点 的位移是正值且向y轴负方向振动；质点 的位置在平衡位置，加速度为0，故经过6s，质点 的加速度小于质点 的加速度，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用质点的振动方向可以判别波的传播方向；利用振动的时间可以判别质点的位置进而判别加速度的大小及方向，利用振动时间可以判别质点速度的大小；利用质点的位移大小可以比较加速度的大小。
5．【答案】A
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】由图可知，波长
波向右传播，质点C恰好通过平衡位置时，波传播的距离可能是或，则波速或
当时或
当时或
A可能，BCD不可能。
故答案为：A。
【分析】从图像可以求出波长的大小，结合传播的时间可以求出传播的速度。
6．【答案】C,D
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A．由波形图可得两列波的波长相等，均为 ，又波速 ，两列波的周期均为
频率为
A不符合题意；
B． 时，波传播距离为
此时向左传播的波的波峰传至P点，而向右传播的波经过3.5 s振动了 ，即波峰也传播至P点，由波的叠加原理可知P点的位移为4 cm，B不符合题意；
C． 时，向左传播的波传至P点经历的时间
在P点共同引起振动的时间 ，分析知P点为振动加强点，故0~4 s内P经过的路程为
C符合题意；
D． 时，波的传播距离为0.9 m，向右传播的波传至 ，向左传播的波传至 ，在 ~1.1 m范围内质点到两波源的波程差为 ，由图可知两波源的振动步调相反，故满足波程差 的质点是振动加强点，解得
即共有6个振动加强点，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】根据两列波的波形图得出波长的大小，结合波长和波速的关系得出该波的周期，从而得出该波的频率。
7．【答案】B,C
【知识点】简谐运动
【解析】【解答】A．vt是t时间内纸带运动的路程，并不是小球的运动路程，A不符合题意；
B．小球振动过程只有弹簧的弹力做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，B符合题意；
C．由图可知小球通过a点时更衡位置，其速度大于通过b点的速度，C符合题意；
D．小球的运动简谐运动，其振动周期与振幅无关，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】vt是t时间内纸带运动的路程，并不是小球的运动路程，小球振动过程只有弹簧的弹力做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒。振动周期与振幅无关。
8．【答案】（1）A；C
（2）126
（3）
【知识点】单摆及其回复力与周期
【解析】【解答】（1）在下列所给的器材中，还应选用长约1m的轻质细线和直径约为1cm的钢球，故答案为：AC。
（2）由图可知，n次全振动的时间为t=2×60s+6s=126s
（3）根据
可得
则
解得
【分析】（1）根据测量单摆周期的实验原理得出需要的实验器材；
（2）结合甲图得出n次全振动的时间；
（3）利用单摆周期的表达式得出重力加速度的表达式。
9．【答案】（1）由图（b）可知，波源振动周期
由
解得
（2）由题意 ，
得
所以， 点为振动减弱点，当两列波均传到 点时， 点的振幅为
解得
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【分析】（1）根据波长和波速的关系得出两列波的波长；
（2）根据波的传播以及M点的振动得出M点的振幅。
10．【答案】（i）从图中可以看出两列波的波长分别为 =2.5 m， =4m；两列波波长的最小公倍数为s=20 m，t=0时两列波的波峰重合处的位置为：x=（2. 5±20n）m（n=0，2，3…）
答：t=0时，两列波的波峰重合处的位置x=（2. 5±20n）m（n=0，2，3…）；
（ii）两列波的波谷对应的坐标之差：
化简得： （m1，m2为整数）
则：△xmin=0.25m
所以：tmin= =0.025 s
答：从t=0开始计时，至少经过0.025s介质中出现位移为-0.2 m的质点
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【分析】（1）根据两列波的波长得出两列波的波峰重合的位置；
（2）根据 两列波的波谷对应的坐标之差得出介质中出现位移为-0.2m的质点 需要的时间。
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2023高考物理最新模拟题专题分类汇编 专题十二 机械振动和机械波
一、单选题
1．（2023·辽宁模拟）沿轴传播的一列简谐横波在时刻的波动图像如图甲所示，平衡位置在处的质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．该波沿轴负方向传播
B．该波的波长为
C．该波的传播速度为
D．时刻，处的质点回到平衡位置
【答案】D
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A．根据题意，由图乙可知，质点 在 时，沿 轴正方向振动，结合图甲，由同侧法可知，该波沿 轴正方向传播，A不符合题意；
BC．根据题意，由图甲可知，该波的波长为
由图乙可知，该波的周期为
由公式 可得，该波的传播速度为
BC不符合题意；
D．根据题意由图可知， 处的质点在 时刻沿 轴负方向振动，回到平衡位置时，相当于 处的质点的振动形式传播到 处，则所用时间为
即 时刻， 处的质点回到平衡位置，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】根据质点的振动方向和波传播方向之间的关系得出该波的传播方向，利用该波的波长和波速的关系得出该波传播的波速，利用该波传播的距离和时间的关系得出不同时刻各质点所在的位置。
2．（2023·济南模拟）某同学为了研究水波的传播特点，在水面上放置波源和浮标，两者的间距为L。时刻，波源开始从平衡位置沿y轴在竖直方向做简谐运动，产生的水波沿水平方向传播（视为简谐波），时刻传到浮标处使浮标开始振动，此时波源刚好位于正向最大位移处，波源和浮标的振动图像分别如图中的实线和虚线所示，则（ ）
A．浮标的振动周期为 B．水波的传播速度大小为
C．时刻浮标沿y轴负方向运动 D．水波的波长为
【答案】A
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A．根据振动图像可知，波源在 时刻振动，波形经过 传递到浮标处，浮标的振动周期为
A符合题意；
B．波源的振动情况经过 传到距离 处的浮标，可知波速大小为
B不符合题意；
C．根据虚线图像可知浮标在 时刻沿 轴正方方向运动，C不符合题意；
D．水波的波长为
D不符合题意。
故答案为：A。
【分析】根据波传递到浮标处的时间得出浮标的振动周期，结合波长和周期的关系得出水波的波长表达式。
3．（2023·惠州模拟）一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，已知图中质点 b 的起振时刻比质点 a 延迟了0.5s，b和c之间的距离是5m，下列说法正确的是（ ）
A．此列波的波长为2.5m B．此列波的波速为5m/s
C．此列波的频率为2 Hz D．此时质点N正沿x轴正方向运动
【答案】B
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A．相邻两个波峰或者波谷之间的距离就是一个波长，所以b和c之间的距离就是一个波长，即
A不符合题意；
BCD．质点 b 的起振时刻比质点 a 延迟了0.5s，说明波是向 轴正方向传播的，质点N正沿 轴负方向运动，b和a之间的距离是半个波长，故
此列波的频率为
此列波的波速为
B符合题意，CD不符合题意。
故答案为：B。
【分析】根据 简谐横波 的波形图得出该波的波长，结合周期和频率的关系得出该波的频率，波长与波速的关系得出该波的频率。
4．（2023·淮北模拟）图甲一简谐横波在某时刻的波形图，图乙为质点以该时刻为计时起点的振动图像，则从该时刻起（ ）
A．经过，波沿轴正方向传播了0.2m
B．经过3s，质点的加速度沿轴正方向且最大
C．经过5s，质点的振动速度大于质点的振动速度
D．经过6s，质点的加速度大于质点的加速度
【答案】C
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】A．由乙图可知计时起点时P向y轴负方向振动，再由甲图可知波向x轴负方向传播，A不符合题意；
B．由乙图可知，周期
则
所以经过3s，质点 的加速度沿 轴负方向且最大，B不符合题意；
C．由
可知经过5s，质点 的位移是正值且向y轴正方向振动；质点 的位移是负向最大处，速度为0，故经过5s，质点 的振动速度大于质点 的振动速度，C符合题意；
D．由
可知可知经过6s，质点 的位移是正值且向y轴负方向振动；质点 的位置在平衡位置，加速度为0，故经过6s，质点 的加速度小于质点 的加速度，D不符合题意。
故答案为：C。
【分析】利用质点的振动方向可以判别波的传播方向；利用振动的时间可以判别质点的位置进而判别加速度的大小及方向，利用振动时间可以判别质点速度的大小；利用质点的位移大小可以比较加速度的大小。
5．（2023高三上·怀化期末）一列向右传播的横波在t=0时的波形如图所示，A、B两质点间距为8m，B、C两质点平衡位置的间距为3m，当t=1s时，质点C恰好通过平衡位置，该波的波速可能为（ ）
A．9m/s B．10m/s C．11m/s D．12m/s
【答案】A
【知识点】横波的图象
【解析】【解答】由图可知，波长
波向右传播，质点C恰好通过平衡位置时，波传播的距离可能是或，则波速或
当时或
当时或
A可能，BCD不可能。
故答案为：A。
【分析】从图像可以求出波长的大小，结合传播的时间可以求出传播的速度。
二、多选题
6．（2023·山东模拟）两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为，两个波源分别位于和处，波源的振幅均为2cm。如图所示为时刻两列波的图像，此刻平衡位置在和的两质点刚开始振动。质点M的平衡位置位于处，下列说法正确的是（ ）
A．这两列波的频率均为2Hz
B．时，质点P的位移为2cm
C．0~4s时间内，质点P经过的路程为20cm
D．时，两波源间的振动加强点有6个
【答案】C,D
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【解答】A．由波形图可得两列波的波长相等，均为 ，又波速 ，两列波的周期均为
频率为
A不符合题意；
B． 时，波传播距离为
此时向左传播的波的波峰传至P点，而向右传播的波经过3.5 s振动了 ，即波峰也传播至P点，由波的叠加原理可知P点的位移为4 cm，B不符合题意；
C． 时，向左传播的波传至P点经历的时间
在P点共同引起振动的时间 ，分析知P点为振动加强点，故0~4 s内P经过的路程为
C符合题意；
D． 时，波的传播距离为0.9 m，向右传播的波传至 ，向左传播的波传至 ，在 ~1.1 m范围内质点到两波源的波程差为 ，由图可知两波源的振动步调相反，故满足波程差 的质点是振动加强点，解得
即共有6个振动加强点，D符合题意。
故答案为：CD。
【分析】根据两列波的波形图得出波长的大小，结合波长和波速的关系得出该波的周期，从而得出该波的频率。
7．（2023高三上·深圳期末）如图甲所示，把小球安装在弹簧的一端，弹簧的另一端固定，小球和弹簧穿在光滑的水平杆上。小球振动时，沿垂直于振动方向以速度v匀速拉动纸带，纸带上可留下痕迹，a、b是纸带上的两点，不计阻力，如图乙所示。由此可判断（ ）
A．t时间内小球的运动路程为
B．小球和弹簧组成的系统机械能守恒
C．小球通过a点时的速度大于通过b点的速度
D．如果小球以较小的振幅振动，周期也会变小
【答案】B,C
【知识点】简谐运动
【解析】【解答】A．vt是t时间内纸带运动的路程，并不是小球的运动路程，A不符合题意；
B．小球振动过程只有弹簧的弹力做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒，B符合题意；
C．由图可知小球通过a点时更衡位置，其速度大于通过b点的速度，C符合题意；
D．小球的运动简谐运动，其振动周期与振幅无关，D不符合题意。
故答案为：BC。
【分析】vt是t时间内纸带运动的路程，并不是小球的运动路程，小球振动过程只有弹簧的弹力做功，小球和弹簧组成的系统机械能守恒。振动周期与振幅无关。
三、实验探究题
8．（2023·重庆模拟）重庆南开中学某兴趣小组的同学想通过测量单摆周期，进而测量重庆市区的重力加速度大小。
（1）为了比较准确地测量出重庆市区重力加速度的数值，选定器材有秒表、毫米刻度尺、游标卡尺、铁架台、金属夹，除此之外在下列所给的器材中，还应选用______（填序号）。
A．长约1m的轻质细线 B．长约10cm的轻质细线
C．直径约为1cm的钢球 D．直径约为1cm的塑料球
（2）组装实验装置并进行测量，n次全振动的时间如图甲所示为 s。
（3）该兴趣小组的小南同学设计实验并进行了多次测量，测出不同摆长L下对应的周期T，并作出的图像如图乙所示，可求得重力加速度大小 。
【答案】（1）A；C
（2）126
（3）
【知识点】单摆及其回复力与周期
【解析】【解答】（1）在下列所给的器材中，还应选用长约1m的轻质细线和直径约为1cm的钢球，故答案为：AC。
（2）由图可知，n次全振动的时间为t=2×60s+6s=126s
（3）根据
可得
则
解得
【分析】（1）根据测量单摆周期的实验原理得出需要的实验器材；
（2）结合甲图得出n次全振动的时间；
（3）利用单摆周期的表达式得出重力加速度的表达式。
四、综合题
9．（2023·湖北模拟）如图（a）所示，水平而内有、两个波源，它们的位置坐标分别为、，点为水平面内的一点，其位置坐标为。已知两波源同时从时刻开始做简谐振动且振动情况完全一致，振动图像如图（b）所示，两列波在介质中的传播速度均为。求：
（1）两列波的波长；
（2）当两列波均传播到点后，点的振幅。
【答案】（1）由图（b）可知，波源振动周期
由
解得
（2）由题意 ，
得
所以， 点为振动减弱点，当两列波均传到 点时， 点的振幅为
解得
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【分析】（1）根据波长和波速的关系得出两列波的波长；
（2）根据波的传播以及M点的振动得出M点的振幅。
10．（2023·江苏模拟）有两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正、负方向传播，振幅均为0.1 m，速度均为v=5 m/s，在t=0时，两列波的波峰正好在x=2.5m处重合，如图所示．求：
（i）t=0时，两列波的波峰重合处的位置；
（ii）从t=0开始计时，至少经过多长时间介质中出现位移为-0.2m的质点．
【答案】（i）从图中可以看出两列波的波长分别为 =2.5 m， =4m；两列波波长的最小公倍数为s=20 m，t=0时两列波的波峰重合处的位置为：x=（2. 5±20n）m（n=0，2，3…）
答：t=0时，两列波的波峰重合处的位置x=（2. 5±20n）m（n=0，2，3…）；
（ii）两列波的波谷对应的坐标之差：
化简得： （m1，m2为整数）
则：△xmin=0.25m
所以：tmin= =0.025 s
答：从t=0开始计时，至少经过0.025s介质中出现位移为-0.2 m的质点
【知识点】横波的图象；波长、波速与频率的关系
【解析】【分析】（1）根据两列波的波长得出两列波的波峰重合的位置；
（2）根据 两列波的波谷对应的坐标之差得出介质中出现位移为-0.2m的质点 需要的时间。
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