2026届高考物理二轮复习专题特训 机械振动和机械波(含解析)

中小学教育资源及组卷应用平台
2026届高考物理二轮复习专题特训 机械振动和机械波
一、单选题
1．坐标原点处一个质点在时刻从坐标原点开始沿y轴正方向做简谐振动，完成两次全振动后停止振动，振动传播形成的简谐波沿x轴正方向传播。已知时刻，处的质点P也刚好停止振动，质点P振动的时间为4s，质点P运动的总路程为0.8m，下列说法正确的是( )
A.坐标原点处质点振动的周期为4s
B.简谐波的波长为3m
C.波的传播速度大小为3m/s
D.坐标原点处质点的振动方程
2．登山运动员在登雪山时要注意防止紫外线的过度照射，尤其是眼睛不能长时间被紫外线照射，否则视力将会严重受损。有人想利用薄膜干涉的原理设计一种能大大减小紫外线对眼睛伤害的眼镜。他选用的薄膜材料的折射率为n，所要消除的紫外线的频率为ν，紫外线在薄膜前后表面的反射情况相同，那么他设计的这种“增反膜”的厚度至少是( )
A. B. C. D.
3．日常生活和科技中处处蕴含物理知识，下列说法正确的是( )
A.全息投影技术利用了激光能量高的特点
B.光导纤维是利用了光的全反射原理，其内芯采用的是光密介质，外套采用的是光疏介质
C.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的偏振现象
D.正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，我们听到的声波频率与该波源的频率相比变小
4．如图所示为一位同学正在荡秋千的简图，当秋千荡至最高点时绳与竖直方向的夹角为。忽略运动中空气对人的阻力，人可视为质点，人在秋千上摆动时可以简化为单摆。下列说法正确的是( )
A.当秋千荡至最高点时，绳中的张力为0
B.当秋千经过最低点时，人处于平衡状态
C.增大，秋千摆动的周期也将增大
D.换另一位质量更大的同学荡秋千时，秋千摆动的周期不变
5．时刻，处的波源开始振动，产生一列沿x轴正方向传播的简谐波，时形成如图所示的波形，下列说法正确的是( )
A.这列波的波速为
B.时刻，波源沿y轴负方向开始振动
C.时，处的质点开始振动
D.内，处的质点通过的路程为10cm
6．如图（a）所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷.在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图（b）（c）所示.已知超声波在机翼材料中的波速为6300 m/s.关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d，下列选项正确的是( )
A.振动减弱； B.振动加强；
C.振动减弱； D.振动加强；
7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为1 m/s，时的波形如图所示，时，处的质点相对平衡位置的位移为( )
A.0 B.0.1 m C.-0.1 m D.0.2 m
8．如图，健身者在公园以每分钟60次的频率上下抖动长绳的一端，长绳自右向左呈现波浪状起伏，可近似为单向传播的简谐横波.长绳上A、B两点平衡位置相距6 m，时刻A点位于波谷，B点位于波峰，两者之间还有一个波谷.下列说法正确的是( )
A.波长为3 m B.波速为12 m/s
C.时刻，B点速度为0 D.时刻，A点速度为0
9．一简谐横波在时刻的波形图如图所示，该简谐波沿x轴正方向传播，周期，质点P的横坐标，则( )
A.简谐波的波长为15 m B.简谐波的波速是8 m/s
C.简谐波的振幅为0.5 m D.时，P向y轴负方向运动
10．一列简谐横波沿x轴正方向传播，处为波源位置.图1为波源的振动图像，图2中实线、虚线分别为时刻的完整波形图，其中是同一均匀介质中的质点.下列说法正确的是( )
A.质点a的起振时刻为1.5 s
B.
C.质点c运动到质点e的位置所需时间为3 s
D.时刻，质点b比质点d多运动的路程为20 m
11．如图甲，一列简谐横波沿x轴传播，图乙和图丙分别为x轴上a、b两质点的振动图像，且a、b两质点间距离为6 m.下列说法正确的是( )
A.波由a向b传播
B.波长可能为4 m
C.波速可能为2 m/s
D.介质中各质点开始振动的方向均向下
12．如图所示，一组学生在玩“人浪”游戏.学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地“下蹲、起立”，呈现类似波浪的效果.若把“人浪”类比成波，则( )
A.“人浪”是纵波
B.“人浪”传播的是“下蹲、起立”这种运动形式
C.当“人浪”向右传播时，学生随“人浪”向右移动
D.学生“下蹲、起立”的动作越频繁，“人浪”传播的速度一定越快
二、多选题
13．图为彝族的传统乐器月琴，它是乐器领域的“明珠”之一。当演奏者轻抚月琴时，琴弦会产生简谐横波，图甲为某一琴弦在时刻的波形图，图乙为该琴弦上平衡位置在处质点p的振动图像。下列说法正确的是( )
A.该波的波长为8cm
B.该波的周期为
C.该波的传播速度为400m/s
D.时刻质点p的振动方向沿y轴负方向
14．如图所示，频率相同的简谐波源、位于同一平面内，对称分布在介质Ⅰ和Ⅱ的分界面两侧，与分界面距离都为时刻两波源同时垂直平面开始振动。两波源连线上一点M，与、距离差为点是、中点，若M点是振动减弱点，M点振动图像如图所示。已知波在介质Ⅰ中的传播速度为。以下说法正确的是( )
A.、起振方向相同
B.形成稳定干涉图样后，O点是振动加强点
C.介质Ⅱ中两列波的波长为
D.两列波振幅分别是和
15．下列说法正确的是( )
A.卢瑟福的粒子散射实验证实了原子核具有复杂结构
B.电阻应变片的电阻值随其机械形变的变化而变化
C.当观察者与波源一起运动时，接收到波的频率一直增大
D.热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的表现
16．图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的图像，波源振动周期为2s。以下说法正确的是( )
A.该波波速为
B.经过0.5s，质点b沿x轴正方向移动0.5m
C.从时刻起，质点a比质点c先回到平衡位置
D.在时刻，质点a、c所受的回复力大小之比为
三、填空题
17．相对位置变化与频率的关系
相对位置 图示 结论
波源S和观察者A相对静止，如图所示 _________音调不变
波源S不动，观察者A运动，由A→B或A→C，如图所示 若靠近波源，由A→B，则_________，音调变高；若远离波源，由A→C，则_________，音调变低
观察者A不动，波源S运动，由，如图所示 _________音调变高
18．多普勒效应
（1）多普勒效应
波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的_________都会发生变化的现象。
（2）多普勒效应产生的原因
①当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰（或密部）的数目是_________的，观测到的频率_________波源振动的频率。
②当波源与观察者相互接近时，1 s内通过观察者的波峰（或密部）的数目_________（选填“增加”或“减小”），观测到的频率_________（选填“增加”或“减小”）；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率_________（选填“增加”或“减小”）。
四、实验题
19．某探究性实验小组用如图1所示的实验装置来测量重力加速度。他们将两个完全相同的圆柱形小磁铁叠放在一起并用细线悬挂起来构成一个能在竖直平面内摆动的单摆。（忽略磁场对单摆的阻尼影响）
(1)用毫米刻度尺测得小磁铁悬挂后的摆线长l（从悬点到上面小磁铁的最上端），再用螺旋测微器测得一个圆柱形小磁铁的厚度的读数如图2所示。从图2可知，小磁铁的厚度___。
(2)将智能手机磁传感器置于小磁铁平衡位置正下方，将小磁铁由平衡位置拉开一个小角度，由静止释放，手机软件记录磁感应强度的变化曲线如图3所示。由图3可知，单摆的周期为___。
(3)计算重力加速度的公式___。（用题中字母表示）
五、计算题
20．如图甲所示为一列简谐横波在时刻的波形图，其中质点A的位置坐标为（0，），质点B的位置坐标为（12，5）。图乙为质点B的振动图像，图中C点坐标为（3，）。求：
（1）简谐横波的传播方向和振幅；
（2）简谐横波的波速。
21．均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为和.某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为，波长大于20 cm，振幅为，且传播时无衰减.时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同.已知在时刻，质点A位于波峰.求：
（ⅰ）从时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；
（ⅱ）时刻质点B偏离平衡位置的位移.
参考答案
1．答案：C
解析:A.由于质点P振动的时间为4s，则
所以，故A错误；
C.时刻，处的质点P也刚好停止振动，其振动时间为4s，则波传播到P点需要4s，所以，故C正确；
B.简谐波的波长为，故B错误；
D.质点P运动的总路程为0.8m，即
所以
在时刻从坐标原点开始沿y轴正方向做简谐振动，则，故D错误。
故选C。
2．答案：C
解析：为了减小紫外线对眼睛的伤害，应使入射光分别从该膜的前后两个表面反射的光叠加后加强，则路程差（大小等于薄膜厚度d的2倍）应等于光在薄膜中的波长的整数倍，即，因此，膜的厚度至少是紫外线在膜中波长的，紫外线在真空中的波长是，在膜中的波长，故膜的厚度至少是，故选C。
3．答案：B
解析：A.全息投影技术利用了激光高相干性的特点。A错误；B.光导纤维是利用了光的全反射原理，其内芯采用的是光密介质，外套采用光疏介质，B正确；C.通过两支夹紧的笔杆间缝隙看发白光的灯丝能观察到彩色条纹，这是光的衍射现象，C错误；D.正在鸣笛的火车向着我们疾驰而来时，根据多普勒效应，我们听到的声波频率与该波源的频率相比变大，D错误，故选B。
4．答案：D
解析:A.当秋千荡至最高点时，人的速度为零，在沿绳方向上
即 ，A错误；
B.当秋千经过最低点时，人具有最大的速度，合力指向圆心，加速度也不为零，B错误；
C.简化为单摆，，周期与振幅θ无关，C错误；
D.单摆周期，周期与质量无关，D正确。
故选D。
5．答案：D
解析：A.根据题意可得，波速为
故A错误；
B.根据“上下坡”法可知，时刻，波源沿y轴正方向开始振动，故B错误；
C.处的质点开始振动的时间为
故C错误；
D.处的质点开始振动的时间为
波的周期为
所以内，处的质点通过的路程为
故D正确。
故选D。
6．答案：A
解析：根据题图可知，超声波在机翼材料中的传播周期，由题干可知波速，则超声波在机翼材料中的波长，结合题图（b）和题图（c）可知，两个反射信号传播到探头处的时间差为，故两个反射信号的路程差，解得，且两个反射信号在探头处振动减弱，A正确.
7．答案：B
解析：由题图可知，可得振动周期为，由题图可知处的质点在时相对平衡位置的位移为，所以处的质点在时相对平衡位置的位移为，B正确.
8．答案：D
解析：由题意知A、B的平衡位置之间的距离，解得，A错误；波源的振动频率为，则波速，B错误；质点的振动周期点在时刻运动至平衡位置，位移为0，速度最大，C错误；点在时刻运动至波峰，位移最大，速度为0，D正确.
9．答案：B
解析：由题图可知，该波的波长为，A错误；已知周期，则波速，B正确；由题图知振幅为0.25 m，C错误；该简谐波沿x轴正方向传播，根据同侧法可知，时，P向y轴正方向运动，D错误.
10．答案：B
解析：由题图可知，波源振动的周期，波长，可得波速.根据题图2可知，6 s时刚好传播到了距离波源6 m的质点c.由于时刻a的纵坐标为5 cm，可知a的横坐标，因此质点a的起振时刻为，A错误；实线波已经传播到6 m处，所以，虚线波已经传播到9 m处，所以，B正确；简谐横波振动质点只在平衡位置附近沿y轴振动，并不随波迁移，质点c不会运动到e点，C错误；时刻，质点b比质点d多振动了2 s，多运动的路程为，D错误.
11．答案：C
解析：由题干信息无法判断波的传播方向，A错误.由题图可知，该波的周期为，若波从a向b传播，则从a传到b的时间为.因此波速为，代入数据可知波速可能为6 m/s，，，…，根据，可得，代入数据可知波长可能为，….若波从b向a传播，则从b传到a的时间为，因此波速为，代入数据可知波速可能为，…，根据，可得，代入数据可知波长可能为8 m，，…，B错误，C正确.由于无法判断波源起振的方向，因此无法判断介质中各质点开始振动的方向，D错误.
12．答案：B
解析：波源的振动方向与波的传播方向垂直，则“人浪”是横波，A错误；“人浪”传播的是运动形式，学生不会“随波逐流”，B正确，C错误；“人浪”传播的速度与介质有关，与动作的频繁程度无关，D错误.
13．答案：AC
解析:A.根据图甲可知该波的波长为8cm，故A正确；
B.根据图乙可知该波的周期为，故B错误；
C.该波的传播速度为，故C正确；
D.波向右传播，根据同侧法可知时刻质点p的振动方向沿y轴正方向，故D错误。
故选AC。
14．答案：AC
解析:A.M点是振动减弱点，则、的波峰和波谷会在M叠加，到M的距离为，到M的距离为，当传播到M时和波峰叠加，因此两波起振方向相同，故A正确；
B.形成稳定干涉图样后，O到M的距离正好为半波长，故O为振动减弱点，故B错误；
C.刚开始只有到达点O，在左侧的传播时间为
对应的在一秒内前进了，则，故C正确；
D.的波在到达M点，的波在到达M点,，前1.25s只有的波影响M点，此时振幅为3cm，之后叠加此时位移为-1cm，所以、传到M时是减弱的，所以在M点振幅为，故D错误。
故选AC。
15．答案：BD
解析:A.卢瑟福通过粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型，故A错误；
B.电阻应变片的电阻值随其机械形变的变化而变化，故B正确；
C.当观察者与波源一起运动时，若观察者与波源相互靠近时，观察者接收到的波的频率变大；若观察者与波源相互远离时，观察者接收到的波的频率变小，故C错误；
D.热力学第一定律表明，在涉及热现象的能量转化或转移过程中，物体内能的增加量等于物体从外界吸收的热量与外界对物体所做的功的总和，这一定律本质上是能量守恒定律在热学领域的具体应用，故D正确。
故选BD。
16．答案：CD
解析:A.由图可知波长为2m，则波速为故A错误；
B.简谐横波沿x轴正向传播时，质点b只在自己平衡位置附近上下振动，并不向前移动，故B错误；
C.简谐横波沿x轴正向传播，时刻，质点a向下运动，而质点c向上运动，质点a比质点c先回到平衡位置，故C正确；
D.根据简谐运动的特征：可知，在时刻，质点a、c所受的回复力大小之比为1:2，故D正确。故选CD。
17．答案：等于；大于；小于；大于
解析：略
18．答案：（1）频率（2）①一定；等于②增加；增加；减小
解析：（1）波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象；
（2）①当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰（或密部）的数目是一定的；
观测到的频率等于波源振动的频率；
②当波源与观察者相互接近时，1 s内通过观察者的波峰（或密部）的数目增加；
观测到的频率增加；
当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小。
19．答案：(1)5.980
(2)
(3)
解析:（1）由图2可知，小磁铁的厚度
（2）实验中，小磁铁经过最低点时测得的磁感应强度B最大，根据图3有解得周期为
（3）单摆的摆长为
根据
解得
20．答案：（1）沿x轴正方向传播，；（2）
解析:（1）由图乙可知时刻，质点B沿y轴负方向运动，结合图甲由同侧法可知，简谐横波沿x轴正方向传播，由波动图像和振动图像知，简谐横波的振幅为。
（2）由和乙图像可知
代入得
由图甲可知，A、B之间的相位差为，则有
代入得
根据公式知
21．答案：（ⅰ）0.8 s
（ⅱ）-0.5 cm
解析：（ⅰ）时刻质点A位于波峰，波长，则时刻后质点B第一次到达波峰时，波传播的距离为，
经历的时间，
解得.
（ⅱ）由题意知，该波的传播周期，
则波长，
可得，
质点B位于处，
时刻的波形图如图所示，
则处，.
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)