综合训练9 机械振动与机械波（热点题）（解析版）-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用）

这是一份综合训练9 机械振动与机械波（热点题）（解析版）-2025高考物理一轮新题型综合特训（上海专用），共19页。试卷主要包含了单选题，多选题等内容，欢迎下载使用。

一、单选题
1．两列简谐横波在某一均匀介质中相向传播，波源产生的波沿轴正方向传播，波源产生的波沿轴负方向传播。时刻某一波源先开始振动，时间的波形图如图所示。此时平衡位置位于和的两个质点都在波峰位置。下列说法正确的是（ ）

A．波源先振动且起振方向向下B．沿轴负方向传播的波波速为10m/s
C．再经过0.2s，的质点纵坐标为5cmD．两列波可以发生稳定的干涉现象
【答案】C
【详解】A．波速由介质决定，两列波的波速相同，波传播的距离远，即波先开始传播，根据上下坡法可知波源起振方向向上，故A错误；
B．沿轴负方向传播的波的波速为
故B错误；
C．再经0.2s，两列波各向前传播
的距离，的质点恰好是波的波峰与波的波谷相遇，则其纵坐标为
故C正确；
D．两列波的波长不同，频率不同，不能发生稳定的干涉现象，故D错误。
故选C。
2．如图所示，位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点，与竖直墙相切于A点，竖直墙上另一点B与M的连线和水平面的夹角为60°，C是圆环轨道的圆心，D是圆环上与M靠得很近的一点（远小于）已知在同一时刻，a、b两球分别由A、B两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到M点：c球由C点自由下落到M点；d球从D点静止出发沿圆环运动到M点。则（ ）

A．b球和a球同时到达M点B．b球最后到达M点
C．c球最后到达M点D．d球最先到达M点
【答案】B
【详解】对于AM段，位移
加速度
根据
解得
对于BM段，位移
x2=2R
加速度
根据
解得
对于CM段，位移
x3=R
加速度
a3=g
由
解得
对于D小球，做类似单摆运动
知t3最小，t2最大。b球最后到达M点。
故选B。
3．如图甲所示，坐标原点O处有一简谐横波的波源，A，B两点为x轴上的两点，相距，A、B两点的振动情况分别如图乙中的图线a、b所示。则该波的最大波速为（ ）

A．1.5m/sB．2m/sC．4.5m/sD．6m/s
【答案】B
【详解】由题图乙可知，该波的周期
，其中，1，2，…
解得
，，1，2，…
则当时，波长最大，即
故该波的最大波速
故选B。
4．如图所示，一列简谐横波沿轴传播，实线为时的波形图，虚线为时的波形图。已知该简谐波的传播速度v满足，下列关于平衡位置在处质点的振动图像，可能正确的是（ ）

A． B．
C． D．
【答案】B
【详解】由波形图可知，波长
根据速度范围可以得到周期范围
AB．若横波沿x轴正向传播，处的质点在时由平衡位置向y轴正方向运动，由
解得
结合题干实线波形图可得，0.5s时，若波向右传播，x=2m时的向上振动，则A错误，B正确；
CD．若横波沿轴负向传播，处的质点在时由平衡位置向轴负方向运动，由
解得
CD错误。
故选B。
5．两列机械波在同种介质中相向而行，为两列波的波源，以的连线和中垂线为轴建立坐标系，的坐标如图所示。某时刻的波形如图所示。已知波的传播速度为10m/s，O点有一个观察者，下列判断正确的是（ ）

A．两波源的起振方向相同
B．经过足够长的时间，的振幅为
C．波源产生的波比波源产生的波更容易发生衍射
D．当观察者以2m/s的速度向点运动时，观察者接收到波的频率小于
【答案】B
【详解】A．两波源P、Q的起振方向与波最前头质点的起振方向相同，由波形平移法可知，波源P的起振方向沿y轴负方向，波源Q的起振方向沿y轴正方向，即两波源P、Q的起振方向相反，故A错误；
B．根据对称性可知，两波的波峰与波峰或波谷与波谷同时到达O点，所以两波在O点相遇后，O点振动加强，振幅等于两波振幅之和，为45cm，故B正确；
C．两波的波长相等，波源Q产生的波与波源P产生的波发生衍射现象的难易程度相同，故C错误；
D．当观察者以2m/s的速度向Q点运动时，相当于观察者不动，Q波向左传播的速度
观察者接收到Q波的频率为
故D错误。
故选B。
6．一同学用某音频发生器产生了一个特定频率音调，其振动图像如图所示｡已知声音在空气中的传播速度为 340 m/s,下列说法正确的是（ ）

A．的周期为
B．在空气中的波长为4.25 m
C．遇见 25 m 的障碍物时有明显的衍射现象
D．遇见频率为800 Hz的声波时可产生干涉现象
【答案】D
【详解】A．由振动图像可知，的周期
故A错误；
B．该声波在空气中传播的波长
故B错误；
C．因该声波的波长远小于，由于障碍物的尺寸远大于波长，故衍射现象不明显，故C错误；
D．的频率
则遇见频率为的声波时，由于频率相同，故可产生干涉现象，故D正确｡
故选D。
7．人类生活的陆地被海洋紧密环绕着，美丽而神秘的大海中生活着许多海洋动物，部分海洋生物有着独特的交流方式，如海豚采用发射频率高达的超声波和同类进行交流、探路和躲避天敌。已知超声波在海水中的传播速度约为，下列说法正确的是（ ）
A．超声波从海水传播到空气中时，频率增大
B．在同一介质中，超声波的传播速度比次声波快
C．超声波探路是利用了波的干涉原理
D．超声波在海水中的波长约为
【答案】D
【详解】A．超声波从海水传播到空气中时，频率不变，故A错误；
B．超声波、次声波在同种介质中的传播速度相同，故B错误；
C．超声波探路是利用了回声定位的原理，故C错误；
D．超声波在海水中的波长约为
故D正确。
故选D。
8．如图所示，某小组同学用细线悬挂一个去掉柱塞的注射器，注射器内装满墨汁。注射器在小角度内摆动过程中，沿着垂直于注射器摆动的方向匀速拖动木板，注射器下端与木板距离很小。其中墨迹上A、B两点到OO'的距离均为注射器振幅的一半。不计空气阻力， 则（ ）

A．在不同地方重复该实验，摆动周期一定相同
B．注射器从A点上方摆到B点上方的时间小于倍摆动周期
C．注射器在A点上方与在B点上方时加速度相同
D．在一个摆动周期内，形成墨迹的轨迹长度等于4倍振幅
【答案】B
【详解】A．注射器做单摆运动，周期为
不同地方重力加速度不同，在不同地方重复该实验，摆动周期不一定相同，故A错误；
B．在一个摆动周期内，注射器从最高位置运动至平衡位置所需的时间为，离平衡位置越近，注射器摆动得越快，可知注射器从A点上方运动至平衡位置的时间小于，同理可知注射器从平衡位置运动至B点上方的时间小于，故注射器从A点上方摆到B点上方的时间小于倍摆动周期，故B正确；
C．注射器在A点上方与在B点上方时，注射器的位移大小相同，方向相反，根据
可知注射器在A点上方与在B点上方时加速度大小相同，方向相反，故C错误；
D．在一个摆动周期内，注射器在平衡位置附近摆动，摆动的路程等于4倍振幅，匀速拖动木板，可知木板在OO'方向上的路程不为零，故在一个摆动周期内，形成墨迹的轨迹长度大于4倍振幅，故D错误。
故选B。
9．空间存在沿x轴对称分布的电场，其电场强度E随x变化的图像如图所示，取无穷远处电势为零，电场强度E的正方向沿x轴正方向，a、b两点关于O点对称。现将一个电子从a点由静止释放，下列说法中正确的是（ ）

A．电子将在a、b两点之间做简谐运动
B．电子通过O点时，电势能最小
C．
D．从a点运动到b点的过程中，电子的加速度先减小后增大再减小
【答案】B
【详解】A．将一个电子从a点由静止释放，根据对称性可知，电子将在a、b两点之间来回运动，但由于电场力与相对于O点的位移不是成正比，所以不是简谐运动，故A错误；
B．电子从a点到O点过程，电场力对电子做正功，电子电势能减小；电子从O点到b点过程，电场力对电子做负功，电子电势能增大；则电子通过O点时，电势能最小，故B正确；
C．根据图像与横轴围成的面积表示电势差大小，且沿电场方向电势降低，结合对称性可知
故C错误；
D．从a点运动到b点的过程中，电场强度大小先增大后减小，再增大后减小，则电子的加速度先增大后减小，再增大后减小，故D错误。
故选B。
10．某学习小组为了研究水面波的传播特点，在水面上放置波源和浮标，两者的间距为L。t=0时刻，波源开始从平衡位置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）， t1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．水波的波长为 B．波源的振动周期为
C．2t₁时刻波源沿y轴负方向运动D．水波的传播速度大小为
【答案】A
【详解】AB．从振动图像来看，波经过从波源传播到浮标位置，则该过程中波传播的距离为，故波长为，，周期为，A正确，B错误；
C．，根据振动图像可知0时刻波源是从平衡位置向下运动，故经过一个半周期波源会回到平衡位置且向上运动，C错误；
D．水波的传播速度为
D错误。
故选A。
二、多选题
11．波源O垂直于纸面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中沿纸面向四周传播。图甲为该简谐波在时的俯视图，实线圆表示波峰，虚线圆表示波谷，相邻两个实线圆之间仅有1个虚线圆。该介质中某质点的振动图像如图乙所示，取垂直纸面向外为正方向。下列说法正确的是（ ）
A．该波的波速为
B．图甲中质点P和Q的相位差为
C．图甲中质点N在该时刻速度方向垂直纸面向里
D．图乙可能是质点N的振动图像
E．某时刻质点P和Q的运动情况有可能相同
【答案】ABC
【详解】A．图甲可知，波长为12cm，所以该波的波速为
故A正确；
B．图甲中质点P和Q距离为半个波长，则相位差为，故B正确；
CD．根据题意，由图甲可知，再经过，波谷传播到N点，则该时刻质点N的速度方向垂直纸面向里，图乙中质点在时刻速度方向为垂直纸面向外，则图乙不是质点N的振动图像，故C正确，D错误；
E．质点P和Q的平衡位置相差半个波长，运动情况始终相反，故E错误。
故选ABC。
12．如图1所示为医生正在为病人做B超检查，B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像。图2为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t=0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107Hz。下列说法正确的是（ ）

A．血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.4×103m/s
B．质点M开始振动的方向沿y轴正方向
C．t=1.25×10-7s时质点M运动到横坐标x=3.5×10-4m处
D．0~1.25×10-7s内质点M的路程为2mm
E．t=1.5×10-7s时质点N恰好处于波谷
【答案】ADE
【详解】A．由题2可知波长
由
得波速为
A正确；
B．根据波动与振动方向间的关系，质点M开始振动的方向沿y轴负方向，B错误；
C．质点M只会上下振动，不会随波迁移，C错误；
D．质点M振动的周期
由于
质点M在内运动的路程
D正确；
E．时波传播的距离为
此时图2中横坐标的波谷恰好传播到质点N的位置，E正确。
故选ADE。
13．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m。当时，P第一次经过平衡位置。下列说法正确的是（ ）

A．该波的频率为1.25Hz
B．时质点P在做减速运动
C．波速为4m/s
D．x坐标为18m的质点在时恰好位于波峰
E．当质点P位于波峰时，x坐标为21m的质点恰好位于波谷
【答案】ADE
【详解】A．当时，P第一次经过平衡位置，则
周期
T=0.8s
频率
故A正确；
B．时质点P正在向平衡位置运动，在做加速运动，故B错误；
C．波速为
故C错误；
D．x坐标为18m的质点到P点的距离为
当时，P第一次经过平衡位置，则x坐标为18m的质点恰好位于波峰，故D正确；
E．x坐标为21m的质点到P点的距离为
所以x坐标为21m的质点与P点的振动始终相反，当质点P位于波峰时，x坐标为21m的质点恰好位于波谷，故E正确。
故选ADE。
14．一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，波上A质点的振动图像如图乙所示，B质点位于波谷，下列说法正确的是（ ）

A．该波沿x轴负方向传播
B．波源的振动频率为2.5Hz
C．时B质点的速度最大
D．时B质点的加速度最大
E．在0～2s内，B质点通过的路程为100cm
【答案】BCE
【详解】A.由题图乙可知，时刻A质点沿y轴负方向运动，结合题图甲可知，该波沿x轴正方向传播，选项A错误；
B.由题图乙可知，A质点的振动周期，波源的周期和A质点的振动周期相等，由
解得波源的振动频率
选项B正确；
CD.时B质点到达平衡位置，其速度最大，加速度最小，选项C正确、D错误；
E.在0~2s内，B质点通过的路程
选项E正确。
故选BCE。
15．在一均匀介质中，波源坐标分别为和的两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播。两波源在t=0时刻同时开始振动，t=0.1s时的波形图如图所示。此时位于x=0.1cm和x=0.4cm处的两个质点都恰好开始振动，下列说法正确的是（ ）

A．两列简谐波的波速均为2cm/s
B．t=0.2s时，x=0.2cm处的质点的位移为0.4cm
C．t=0.2s时，x=0.2cm处的质点向上振动
D．两列波均传播到x=0.25cm处时，该质点振动始终加强
【答案】AC
【详解】A．由图像可知，两列波的波长均为0.4cm，周期均为0.2s，故波速
A正确；
BC．t=0.2s时，T波源的振动形式刚传播到0.2cm处，且速度向上为最大，S波源的波使0.2cm处的质点运动到波谷位置，且速度为0，则t=0.2s时，0.2cm处的质点向上振动，故B错误，C正确；
D．S、T两波源在0.25cm处的波程差为零，该质点振动始终减弱，D错误。
故选AC。
【点睛】本题以波的图像为情景，考查振动与波的关系、波的叠加。考查物理观念和科学思维。突出对综合性与创新性的考查要求。
16．一列简谐横波在时刻的波形如图甲所示，波上A质点的振动图像如图乙所示，B质点位于波谷，下列说法正确的是（ ）

A．该波沿x轴负方向传播
B．波源的振动频率为2.5Hz
C．时B质点的速度最大
D．时B质点的加速度最大
【答案】BC
【详解】A．由图乙可知，时刻质点沿轴负方向振动，根据同侧法由图甲可知，该波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．由图乙可知，振动周期为，则波源的振动频率为
故B正确；
CD．由图甲和图乙可知
质点在平衡位置，沿轴正方向振动，则速度最大，加速度最小，故D错误，C正确。
故选BC。
17．一列机械波沿x轴正向传播，如图甲所示为时刻的波形图，图乙是介质中质点M的振动图像，已知时的坐标为，则下列说法正确的是（ ）

A．该机械波的波速为
B．M点的横坐标可能为
C．时，处的质点的坐标仍为
D．该机械波遇到的障碍物时，不能发生明显的衍射现象
【答案】AC
【详解】A．从图甲可得，机械波的波长，从图乙可知机械波的周期，根据
可得机械波的波速
选项A正确；
B．机械波向x轴正方向传播，故时刻，处的质点正向y轴正方向运动，M点的横坐标不可能为，选项B错误；
C．时，该机械波传播的距离为
处的质点的坐标仍为，选项C正确；
D．该机械波遇到的障碍物时，机械波的波长远大于障碍物的尺寸，可以发生明显的衍射现象，选项D错误。
故选AC。
18．如图（a）所示，在均匀介质中有A、B、C和四点，其中A、B、C三点位于同一直线上，，，DC垂直AB。时，位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图（b）所示，振动方向与平面垂直，已知波长为。下列说法正确的是（ ）
A．这三列波的波速均为
B．时，处的质点开始振动
C．时，处的质点向轴负方向运动
D．时，处的质点与平衡位置的距离是2cm
【答案】CD
【详解】A．波速由介质决定，由图（b）的振动图像可知，振动的周期为4s，故三列波的波速均为
故A错误；
B．由图（a）可知，D处距离波源最近的距离为3m，故开始振动的时间为波源C处的横波传播到D处所需的时间，则有
故时，D处的质点还未开始振动，故B错误；
C．由几何关系可知
波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为
故时，仅波源C处的横波传播到D处，此时D处的质点振动时间为
即C处质点的振动形式经过1.5s传播到D点，由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动，故C正确；
D．时，波源C处的横波传播到D处后振动时间为
由振动图像可知，此时波源C的振动形式波谷传播到处D；时，波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为
由振动图像可知此时波源A、B的振动形式波峰传播到处D处。根据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为
故时，D处的质点与平衡位置的距离是2cm，故D正确。
故选CD。
19．如图所示，为一个水平弹簧振子的振动图像，下列说法正确的是（ ）

A．t=1s到t=2s内弹簧振子的动能不断减小
B．t=3s时弹簧振子的加速度沿x轴负方向
C．t=9s时弹振子的位移为10cm
D．t=0到t=10s内,弹簧振子的路程为100cm
【答案】BD
【详解】A．由图可知t=1s到t=2s内，弹簧振子向平衡位置振动，速度大小增大，故动能不断增大，故A错误；
B．t=3s时，弹簧振子位于最大正向位移处，即加速度沿x轴负方向，故B正确；
C．由图知周期为T=4s，所以t=9s时与t=5s时弹簧振子均处于负方向最大位移处，即位移为-10cm，故C错误；
D．为弹簧振子一个周期内的路程为
s=4A=4×10cm=40cm
t=0到t=10s弹簧振子的路程为
s'=2.5s=2.5×10cm=100cm
故D正确；
故选BD。
20．如图所示的实线和虚线为t=0时刻A、B两列简谐横波沿x轴传播的波形图，两列波叠加并发生了干涉现象，下列说法正确的是（ ）

A．t=0时刻，若A波使x=0.2m处质点沿y轴正向运动，则B波x=0.2m处质点沿y轴负向运动
B．相邻两个振动加强点平衡位置相距0.2m
C．x=0.5m处为振动减弱点
D．两列波遇到尺寸小于0.4m的障碍物会发生明显的衍射现象
【答案】BCD
【详解】A．若A波沿轴正向传播，B波也沿轴正向传播，则两列波传播速度相同，叠加不会出现稳定的振动加强与振动减弱区域，因此两列波的传播方向一定相反；时刻，若A波使处质点沿轴正向运动，则A波沿轴正向传播，则B波一定沿轴负方向传播，根据波的振动与波动关系可以判断处质点也沿轴正向运动，故A错误；
B．时刻，、为相邻的两个振动加强点，故B正确；
C．处为波峰与波谷相遇点，为振动减弱点，故C正确；
D．两列波的波长为0.4m，遇到尺寸小于0.4m的障碍物会发生明显的衍射现象，故D正确。
故选BCD。