专题分层练 12.振动与波--2026高考物理第二轮专题复习练（含解析）

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2026高考物理第二轮专题复习
12.振动与波
选择题:1~5题每小题4分,6~9题每小题6分,共44分
基础巩固练　
1.(2025山东枣庄模拟)如图所示,站在路边的路人看见一辆鸣笛的救护车从身边疾驰而过,在救护车的前面还有一辆私家车同向行驶,则下列说法正确的是(　　)
A.若救护车的速度大于私家车的速度,则私家车司机听到的鸣笛声音调比路人听到的低
B.若救护车的速度大于私家车的速度,则私家车司机听到的鸣笛声音调比救护车上医生听到的高
C.若救护车的速度等于私家车的速度,则私家车司机听到的鸣笛声音调与路人听到的一样高
D.无论救护车的速度大小如何,路人听到的鸣笛声频率比鸣笛发出的频率低,私家车司机听到的鸣笛声频率比鸣笛发出的频率高
2.(多选)(2025湖南岳阳模拟)彩绳是中国民间的一种艺术,能丰富人们的生活。上下抖动彩绳,在某时刻彩绳呈正弦波形状,如图所示,此时波刚好传播到A点。下列说法正确的是(　　)
A.手首先向上抖动绳子
B.此时B点正在向下运动
C.若人加快抖动绳子,则在相同时间内波的传播距离会增大
D.若人加快抖动绳子,则两个相邻波峰之间的距离会减小
3.(多选)(2023辽宁卷)“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置,当轮船以设计的标准速度航行时,球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示,两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力。下列现象的物理原理与之相同的是(　　)
A.插入水中的筷子,看起来折断了
B.阳光下的肥皂膜,呈现彩色条纹
C.驶近站台的火车,汽笛音调变高
D.振动音叉的周围,声音忽高忽低
4.(多选)(2025湖南长沙测试)一质点做简谐运动的振动图像如图所示,则下列结论正确的是(　　)
A.质点速度最大,而加速度为零的时刻分别是0.1 s、0.3 s、0.5 s、0.7 s
B.质点速度为零,而加速度为负方向最大值的时刻分别是0、0.4 s、0.8 s
C.质点所受的回复力方向由正变负的时刻是0.2 s
D.振动系统势能最大,且加速度为正方向最大值的时刻是0.3 s
5.(2025湖南长沙模拟)如图所示,一小球用细线悬挂于O点,细线长为L1,O点正下方L2处有一铁钉。重力加速度为g,不计空气阻力,将小球拉至A处无初速度释放(摆角很小),这个摆的周期为(　　)
A.π
B.2π
C.2π
D.2π
综合提升练　
6.(2024安徽卷)某仪器发射甲、乙两列横波,在同一均匀介质中相向传播,波速v大小相等。某时刻的波形图如图所示,则这两列横波(　　)
A.在x=9.0 m处开始相遇
B.在x=10.0 m处开始相遇
C.波峰在x=10.5 m处相遇
D.波峰在x=11.5 m处相遇
7.(2025四川卷)如图所示,甲、乙、丙、丁四个小球用不可伸长的轻绳悬挂在天花板上,从左至右摆长依次增加,小球静止在竖直平面内。将四个小球垂直于纸面向外拉起一小角度,由静止同时释放。释放后小球都做简谐运动。当小球甲完成2个周期的振动时,小球丙恰好到达与小球甲同侧最高点,同时小球乙、丁恰好到达另一侧最高点。则(　　)
A.小球甲第一次回到释放位置时,小球丙加速度为零
B.小球丁第一次回到平衡位置时,小球乙动能为零
C.小球甲、乙的振动周期之比为3∶4
D.小球丙、丁的摆长之比为1∶2
8.(多选)(2025浙江1月选考)如图甲所示,两波源S1和S2分别位于x=0与x=12 m处,以x=6 m为边界,两侧为不同的均匀介质。t=0时两波源同时开始振动,其振动图像相同,如图乙所示。t=0.1 s时x=4 m与x=6 m两处的质点开始振动。不考虑反射波的影响,则(　　)
A.t=0.15 s时两列波开始相遇
B.在6 mC.两列波叠加稳定后,x=8.4 m处的质点振动减弱
D.两列波叠加稳定后,在09.(多选)(2024浙江名校新高考研究联盟一模)如图所示,S1为振源,某时刻由平衡位置开始上下振动,产生一列简谐横波沿S1S2所在直线传播。S2左侧为介质Ⅰ,右侧为介质Ⅱ,波在这两种介质中传播的速度之比为3∶4。某时刻波正好传到S2右侧5 m处,且S2在波峰位置。下列说法正确的是(　　)
A.S2处质点的起振方向与S1的起振方向相同
B.波在介质Ⅰ中的周期比在介质Ⅱ中小
C.波在介质Ⅰ中的波长可能为5 m
D.波在介质Ⅱ中的波长为 m(n=1,2,3,…)
培优拔高练　
10.(16分)(2023全国甲卷)分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波P、Q的振动方向相同,振幅均为5 cm,波长均为8 m,波速均为4 m/s。t=0时刻,P波刚好传播到坐标原点,该处的质点将自平衡位置向下振动;Q波刚好传到x=10 m处,该处的质点将自平衡位置向上振动。经过一段时间后,两列波相遇。
(1)在给出的坐标图上分别画出P、Q两列波在t=2.5 s时刻的波形图(P波用虚线,Q波用实线);
(2)求出图示范围内的介质中,因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的平衡位置。
参考答案
1.B　解析 频率决定声音的音调。若救护车的速度大于私家车的速度,则救护车向私家车靠近,根据多普勒效应,私家车司机听到的鸣笛声音调大于救护车的音调;救护车远离路人,可知路人听到的鸣笛声音调小于救护车的音调,可知私家车司机听到的鸣笛声音调比路人听到的高;因救护车上的医生听到的音调等于救护车的音调,可知私家车司机听到的鸣笛声音调比救护车上医生听到的高,选项A错误,B正确。若救护车的速度等于私家车的速度,私家车司机听到的鸣笛声音调等于救护车的音调;救护车远离路人,根据多普勒效应,可知路人听到的鸣笛声音调小于救护车的音调,则私家车司机听到的鸣笛声音调高于路人听到的音调,选项C错误。无论救护车的速度大小如何,根据多普勒效应,救护车总是远离路人,则路人听到的鸣笛声频率比鸣笛发出的频率低,但是私家车司机听到的鸣笛声频率不一定比鸣笛发出的频率高,这与私家车和救护车之间的速度大小关系有关,选项D错误。
2.AD　解析 质点A、B两点大致处于平衡位置,波向右传播,根据同侧法,可以判断质点A、B此时均向上运动,故B错误;质点的起振方向与波源起振方向相同,质点A向上起振,则手(波源)起始的振动方向为向上,故A正确;波的传播速度只与介质本身有关,则加快抖动绳子,波速不变,根据s=vt可知相同时间内波的传播距离不变,故C错误;若人加快抖动绳子,波频率f增大,根据T=可知周期减小,根据λ=vT,可知相邻波峰距离(波长λ)减小,故D正确。故选AD。
3.BD　解析 两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力是波的干涉现象。插入水中的筷子,看起来折断了,是光的折射现象,选项A错误;阳光下的肥皂膜,呈现彩色条纹是光的干涉现象,选项B正确;驶近站台的火车,汽笛音调变高,是声波的多普勒效应,选项C错误;振动音叉的周围,声音忽高忽低,是声波的干涉现象,选项D正确。
4.AB　解析 质点速度最大,而加速度为零的时刻质点正处于平衡位置,由振动图像可知,该时刻分别是0.1 s、0.3 s、0.5 s、0.7 s,A正确;加速度的方向始终与位移方向相反,质点速度为零,而加速度为负方向最大值的时刻质点正处于正方向位移最大处,由振动图像可知,该时刻分别是0、0.4 s、0.8 s,B正确;质点所受的回复力方向始终与位移方向相反,质点所受的回复力方向由正变负的时刻分别是0.3 s、0.7 s,C错误;振动系统势能最大时,位移最大,加速度的方向始终与位移方向相反,则振动系统势能最大,而加速度为正方向最大值的时刻分别是0.2 s、0.6 s,D错误。
5.A　解析 根据单摆周期公式,有T1=2π,T2=2π,则这个摆的周期为T=T1+T2=π,故选A。
6.C　解析 本题考查机械波的传播、叠加。由题意可知两列波的波速相同,所以相同时间内传播的距离相同,故两列横波在x=11.0 m处开始相遇,A、B错误;该时刻,甲波峰的坐标为x1=5 m,乙波峰的坐标为x2=16 m,由于两列波的波速相同,所以两列横波波峰在x'=5 m+ m=10.5 m处相遇,C正确,D错误。
7.C　解析 由单摆的周期公式T=2π可知,T∝,则T甲8.BC　解析 波在x=6 m左侧的波速为v1= m/s=40 m/s,右侧的波速为v2= m/s=60 m/s,设从0.1 s开始,再经过Δt时间两列波开始相遇,则Δt==0.025 s,所以t1=0.1 s+0.025 s=0.125 s,选项A错误;在6 m9.AC　解析 质点的起振方向一定与振源的起振方向相同,则S2处质点的起振方向与S1的起振方向相同,故A正确。波的振动周期由振源决定,波在介质Ⅰ中的周期等于在介质Ⅱ中的周期,故B错误。若传到S2时,质点S2从平衡位置向上振动,则有λ=5 m(n=0,1,2,3,…),解得λ= m(n=0,1,2,3,…),若传到S2时,质点S2从平衡位置向下振动,则有λ=5 m(n=0,1,2,3,…),解得λ= m(n=0,1,2,3,…),整理可得,波在介质Ⅱ中的波长为λ= m(n=0,1,2,3,…)。由公式λ=vT可知,由于周期相等,则波在介质Ⅰ中的波长与波在介质Ⅱ中的波长之比等于波在这两种介质中的传播速度之比,为3∶4,则波在介质Ⅰ中的波长为λ1=λ= m(n=0,1,2,3,…),可知,当n=1时λ1=5 m,故C正确,D错误。
10.答案 (1)如图所示。
(2)振幅最大的平衡位置为x=3 m、x=7 m,振幅最小的平衡位置为x=1 m、x=5 m和x=9 m
解析 (1)根据Δx=vt得Δx=4×2.5 m=10 m
画出波形图如答案图所示。
(2)两列波起振方向相反
路程差:(x-0 m)-(10 m-x)=2x-10 m
加强点:2x-10 m=(2n+1)(n=0,±1,±2,…)
2x-10 m=(2n+1),x∈[0,10 m]
又λ=8 m
取n=0时,x=7 m
取n=-1时,x=3 m
减弱点:2x-10 m=nλ(n=0,±1,±2,…),x∈[0,10],
取n=0,x=5 m
取n=1,x=9 m
取n=-1,x=1 m
振幅最大的平衡位置为x=3 m、x=7 m
振幅最小的平衡位置为x=1 m、x=5 m和x=9 m。
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