2017年高考物理母題題源系列專題15振動和波(含解析)

1、專題 15 振動和波【母題來源一】2017 年天津卷【母題原題】手持較長軟繩端點0以周期T在豎直方向上做簡諧運動， 帶動繩上的其他質點振動形成簡諧波沿繩水 平傳播，示意如圖。繩上有另一質點P,且O P的平衡位置間距為L。t=0 時，0位于最高點，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列判斷正確的是B 該簡諧波的最大波長為2L【解析】繩波中質點的振動方問與液的傳播方問垂直，屬于橫戒縱減的傳播方向和質點的振動方向在同一直線上，故為錯誤,根據(jù)湖溷和波的傳播方向可知b位移恰好為霧且速度方向豎直冋上的質點與。點的距離應為丄二 5+節(jié)乙其中n nJ，波長汎二T訶知當 I 時有波長的最大值偽無=4.4故B錯

2、誤心;內P由平衡位貴振動到測內P由浪峰回動到平衡位邑可知 2 時P在平衡442 2S位置上方向上振動，f = v時戸在平衡位蠱上方向下振動，故心正確D錯誤。O【名師點睛】本題應注意波的周期性，要從波長入手?！灸割}來源二】2017 年新課標I卷【母題原題】如圖（a）,在xy平面內有兩個沿z方向做簡諧振動的點波源S（0 , 4）和8（0，- 2）。兩波源的振動圖線分別如圖（b）和圖（c）所示，兩列波的波速均為1.00 m/s。兩列波從波源傳播到點A（8 ,-2）的路程差為 _ m,兩列波引起的點B（4 , 1）處質點的振動相互 _ （填“加強”或Ct冷時，P在平衡位置上方D.t=3T時，P 的速度

3、方向豎直向上8 【答案】CA.該簡諧波是縱波2“減弱”），點C（0 , 0.5）處質點的振動相互 _（填“加強”或“減弱”）。I iff tn(a)陽(b)【答案】2 減弱加強【解析】由幾何關系可知島冃0叫月皆8%所次波程差為2 g同理可求跚為波長整數(shù)倍 由振動團象知兩振源振動方問相反，故B B點為振動減弱點,佝-邙1叫波長久=vT=vTf f所以C點振動加 強?！久麕燑c睛】本題只要考查產生兩列波相遇處是加強或減弱的條件，尤其小心兩波源振動的方向是相I反的，即振動步調相反，剛好顛倒過來?！久}意圖】通過兩種不同的圖象呈現(xiàn)題設信息，考查了考生的讀圖、識圖能力，對簡諧運動與波動 圖象的基本知識的理

4、解能力和綜合分析能力?！究荚嚪较颉?高考對機械振動和機械波的考查重點在于波的傳播規(guī)律、波動圖象、振動圖象的轉換kA、等方面，主要題型為選擇題、填空題為主。物理圖象是一種非常形象的信息呈現(xiàn)方式，能夠很好地反映各物理量之間的關系， 將振動圖象與波動圖象結合命題，可以全面考查波動理論， 是高考考查熱點。【得分要點】應加強對基本概念和規(guī)律的理解，抓住波的傳播和圖象這條主線，強化訓練、提高對典型問題的分析 能力QI1. 帶動法判斷質點振動的方向：波的形成和傳播過程中，前一質點的振動帶動后一相鄰質點的振動，后一質點重復前一質點的振動形式。只要知道某點振動方向或波的傳播方向，再通過比較某質點的位移與它相鄰質

5、點的位移，即可判斷波的傳播方向或確定該質點的振動方向。2. 振動圖象與波動圖象的區(qū)別與聯(lián)系：（1 ）振動圖象描述的是某一質點在不同時刻的振動情況，圖象上任意兩點表示同一質點在不同時刻偏離平衡位置的位移；波的圖象描述的是波在傳播方向上無數(shù)質點在某一時刻的振動情況， 圖象上任意兩點表示不同的兩個質點在同一時刻偏離平衡位置的位移。（2） 振動圖象隨時間的延續(xù)將向著橫坐標箭頭方向延伸，原圖象形狀不變；波的圖象隨著時間的延續(xù)，原圖象的形狀將沿橫坐標方向整個兒地平移，而不是原圖象的延伸。（3）在不同時刻波的圖象是不同的;對于不同的質點振動圖象是不同的。（4 ）從振動圖象上可以讀出振幅和周期；從波的圖象上可

6、以讀出振幅和波長。4【母題 1】一列沿 x 軸正方向傳播的機械波，波速為 4m/s, t=0 時刻波形如圖所示，下面說法正確的是_（填正確答案標號。選對 1 個得 2 分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選錯 1 個扣B. 平衡位置為x=10m 處的質點起振方向為豎直向下C. 平衡位置為x=3.5m 處的質點在t=0 到t=T/4 時間 段內路程等于 2cmD.t=9s 時，平衡位置為x=3.5m 處的質點正在向下振動E. 平衡位置為x=4m 處的質點位移總是和平衡位置為x=8m 處的質點位移相同【答案】ABD向都相同，Z 時刻的質點幵始振動，沿y員方向，故K=10m處質點的

7、起振方向也為豎直向下B正確平衡位置為 E 知處的質點此刻不在波澤或者坡谷， 故在四分之一周期內的路程不等于止叫C錯 誤平衡位置為3.5mJib的質點、在Al百時和Ms時振動情況相同，根jg波的平移法此時和x=7上m時振動 情況相同，故質點正向下振動上D正確；平衡位置為爐沁處的質點和平衡位置為丫=細處的質點相距半個 波長，為反相點兩者振動情況總是相反，故E錯誤?！灸割} 2】如圖所示為同一地點的兩單擺甲、乙的振動圖象，下列說法中正確的是_（填正確答案標號。選對 1 個得 2 分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選錯 1 個扣 3 分，最低得分為 0 分）。B. 甲擺的振幅比乙擺大

8、C. 甲擺的機械能比乙擺大D. 在 t = 0.5s 時有正向最大加速度的是乙擺E. 由圖象不能求出當?shù)氐闹亓铀俣取窘馕觥繌膱D中可知;1=血”故這列波傳播的周略亠*4,A正確； 波上所有質點的起振方2s3 分，最低得分為 0 分）。A. 這列波傳播的周期為 2sA.甲擺擺長比乙擺擺長長【答案】BDE【解析】由圖看出，兩單擺的周期相同，同一地點的呂相同，由單擺的周期公式T = 2得知，甲、乙兩單擺的擺長匚相等.故A錯誤.甲擺的振幅為lOcmZ擺的振幅為血1廁甲擺的振幅俎 選項盡管甲擺的振幅比乙擺犬兩擺的擺長也相等，但由于兩擺的質量未知，所以無法比較機械能的大小-故C錯誤.在甘0卞時，甲擺經(jīng)過平

9、衡位亂振動的加速度為翥乙擺的位移為負向最応根據(jù)口 =-竺紙m乙擺具有正向最大加速度.故D正確.由單擺的周期公式r=2irj得&二警，由于單擺的擺長不知 道，所以不能求得重力加速度-故E正確.故選BDE .廠點睛：本題只要掌握單擺的周期公式、加速度的特點等等，就能正確解答.由振動圖象讀出振幅、周kx#*a 8期是基本功對于振動的加速度，往往根據(jù)分析?！灸割} 3】均勻介質中相距為a的兩個波源 S 和S,振動頻率均為f,產生的簡諧橫波沿其連線相向傳播，振幅為A,波速為v。O為SS的中點，如圖所示。已知兩波源的振動方向和初始相位均相同。下列說法正確的是 _（填正確答案標號。選對 1 個得 2

10、分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選錯 1 個扣 3 分，最低得分為 0 分）?！敬鸢浮緼CE【解析】A、B 質點的振動頻率由波源決定，等于波源的振動頻率，A 正確；B 錯誤;A.質點O的振動頻率為fB.C.D.E.質點質點O的振動頻率為 2fO的振幅為 2A質點O的振動可能與波源2、3），質點S、S2 不同步O的振幅就一定小于2A只要不滿足6C Si和 S2的振動在 O 點疊加，O 點的振幅為 2A,C 正確;尢 TQ工 0 = 0D,所以，O 為振動加強點，即振幅總為 2A, D 錯誤;E、只有距離等于波長的整數(shù)倍的點的振動與波源同步，所以質點O的振動可能與波源 Si、

11、S2不同步 E正確；故選 ACE【母題 4】如圖甲所示為一列沿水平方向傳播的簡諧橫波在時刻t 的波形圖，如圖乙所示為質點b 從時刻 t 開始計時的振動圖像，則下列說法中正確的是 _ （填正確答案標號。選對 1 個得 2 分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選錯 1 個扣 3 分，最低得分為 0 分）。A. 該簡諧橫波沿 x 軸正方向傳播B. 該簡諧橫波波速為 0.4 m/sC. 再經(jīng)過 1.25s 質點 a 通過的路程為 0.5mD. 再經(jīng)過 1.25s 質點 a 通過的路程為 10cmE. 當該波傳播中遇到尺寸為 3m 的障礙物，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【答案】ABE【解析】時

12、刻，從圖乙可知質點b速度沿一y向，甲團中采用波形平移的方法可知波形沿罠軸正方向傳 播，故A正確；叭由甲圖得到波長為2= 4叫 由乙圖得到周期為T = 10巧故波速：V=T= 0 4jn/s故Bc. t = 1.25 =lTlTf f貝q質點a通過的踣程為S = 4蟲+沙 3 =100cm,故選項CD錯i期#4rE、由甲圖得到波長為走=4機，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是障礙物的尺寸與波長相差不大或者比波長小, 故該波遇到一障礙物發(fā)生明顯韻射現(xiàn)象，貝川亥障礙物的尺寸一定與鈿啪差不大或者比故E正 確。點睛：本題是振動圖線與波形圖象的綜合應用，要有把握兩種圖象聯(lián)系的能力，知道干涉和衍射的條 件，熟練運用

13、波形的平移法判斷波的傳播方向?！灸割} 5】圖 為一列簡諧橫波在t= 2 s 時的波形圖，圖（b）為媒質中平衡位置在x= 1.5 m 處的質 點的振動圖象，P是平衡位置為x=2m 的質點下列說法正確的是 _ （填正確答案標號。選對1 個得 2 分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選錯 1 個扣 3 分，最低得分為 0 分）。iV/trni8A. 波速為 0.5 m/sB. 波的傳播方向向右C. 02 s 時間內，P運動的路程為 8 cmD. 02 s 時間內，P向y軸正方向運動E. 當t= 7 s 時，P恰好回到平衡位置【答案】ACE【解折】試題分析：先根據(jù)質點的振動團象，判斷

14、波的傳播方向，再根據(jù)波長和周朗求波速；液形成的 條件和特點分析各質點的振動情況由圖(a)可知該簡諧橫波波長為血由團(b)知周朗為4s,則波速為F= =m/s =故A正確；根據(jù)圖(b)的振動圉象可知在x=1.5mftb的質點在 A 加時振動方向向下，所以該渡向左傳播，故B錯誤；由于t=2s時，質點P在波谷，且2MJ.5T,所以質點P的路程為2A=8nJ故C正確；由于該波向左 傳播，由圖a)可知Ts時，質點P已經(jīng)在波谷門所以可知 g 玄時間內卩向丫軸員方向運動，故D錯誤當 f 時血=Si = l；, P恰好回平衝位置故E正確.【母題 6】 兩列簡諧橫波 I 和n分別沿 x 軸正方向和負方向傳播，兩

15、列波的波速大小相等，振幅均為 5cm t=0 時刻兩列波的圖像如圖所示，x=- lcm和x=lcm的質點剛開始振動.以下判斷正確的是_(填正確答案標號。選對 1 個得 2 分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選錯 1 個扣 3B. t=0 時刻，P、Q 兩質點振動的方向相同C.兩列波將同時傳到坐標原點OD. 兩列波的波源開始振動的起振方向相同E.坐標原點始終是振動加強點，振幅為10cm【答案】ACD【解析】試題分析：根據(jù)題意可以知道：，1，：，而且波速相同，根據(jù)公式-可以知道，頻率之比為：I ,故選項 A 正確；根據(jù)波的傳播方向知道，Q 向軸正方向振動，P 向軸負方向振動，故

16、選項 B 錯誤；根據(jù)題意，波速相同，故兩列波將同時傳到坐標原點O,故選項 C 正確；由于ffl(b)x=-lcm 和 x=lcm 的質點振動方向相同，故兩列波的波源開始振動的起振方向相同，故選項D 正確；由于兩列波頻率不同，故不能形成穩(wěn)定的干涉圖樣，故選項E 錯誤?！久麕燑c睛】波的疊加滿足矢量法則，例如當該波的波峰與波峰相遇時，此處相對平衡位置的位移為 振幅的二倍；當波峰與波谷相遇時此處的位移為零?！灸割} 7】如圖所示，一質量為M的木質框架放在水平桌面上，框架上懸掛一勁度系數(shù)為k的輕質彈簧，彈簧下端拴接一質量為m的鐵球。用手向下拉一小段距離后釋放鐵球，鐵球便上下做簡諧運動， 則（填正確答案標號

17、。選對 1 個得 2 分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選錯 1 個扣3 分，最低得分為 0 分）。A.彈簧處于原長時的位置是鐵球做簡諧運動的平衡位置B.在小球向平衡位置運動的過程中，小球的位移 回復力加速度都逐漸減小，速度增大C.若鐵球的振動周期恰好等于以鐵球平衡時彈簧的伸長量為擺長的單擺周期，則該鐵球的周期D.若彈簧振動過程的振幅可調，則當框架對地面的壓力為零時，彈簧的壓縮量為：+ m）gE.若彈簧振動過程的振幅可調，且保證木質框架不會離開桌面，則鐵球的振幅最大是【答案】BCE【解析】乩平衡位置是振子處于平衝狀態(tài)時所處的位靈小球處于平衡位置時，其所受的重力大小與弾蕃 的

18、彈力犬小相等即rrrr = = k kXfXf此時整審處于拉僧狀態(tài)，故選項A錯誤振動中的位移指由平衡位置指向振動物體所在位羞的有向線段，因而小球向平衡位豐運動S寸位移逐漸減ds而回復力與位移成正比，故回復力也減小由牛頓第二定律=旦得到，加速度也減小，小球向著平衡m位蚤運訓寸，回復力與速度方向一致，故小球的速度逐漸増大，故選項B正確；G單擺周期公式2 2 吃,根18平衡條件有宓=砂,聯(lián)立解得心2氓，故選項C正確;10D.當框架對地面壓力為零瞬間，彈箸對框架向上的作用力等于框架重力M站，則輕彈簷處于壓縮狀態(tài)，弾力F = g 解得彈蓄的壓縮量為工=亍，故選項D錯誤，氐框架重力対,只有鐵球處在最高位囂

19、，即彈蕃被壓縮，樁架受到豎直冋上的W力等于皿貯 框架對桌面的壓力恰好減小為零，根據(jù)胡克定律，這時彈蓄被壓縮川=警，鐵球處于平衡位蠱時，彈蕃被拉長PtAlAla a= =詈、振幅是離開平衡位置的最大距禹 最大振幅爲=4 +=色?吃 因此銭球的振幅只要不大于空?里框架就不會離開桌面故選項E正確?！灸割} 8】一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t時刻波形圖如圖中的實線所示，此時波剛好傳到 C t+0.6s 時刻的波形如圖中的虛線所示，a、b、c、P、Q是介質中的質點，則以下說法正確的是（填正確答案標號。選對 1 個得 2 分，選對 2 個得 4 分, 得分為 0 分）。ITcmB.質點a在這段時間內通過的

20、路程一定小于30cm若有另一周期為 0.16s 的簡諧橫波與此波相遇，能產生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象若=0.8s，當t+0.5s 時刻，質點b、P的位移相同A 40200v = =T-Tx (4n + 3) m/s = (n + 50) m/s速為：；：，當 n=0 時，當 v=50m/s 時，故 A 正確；質點 a 在平衡位置上下振動，振動的最少時間為T，故路程最小為 3A 即 30cm,故 B 錯誤；當 n=3s 時，T=0.16s，故若有另一周期為 0.16s 的簡諧波與此波相遇， 能產生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，選項C 正確；在 t 時刻，因波沿 X 軸正方向傳播，所以此時質點P 是向上振動的，經(jīng) 0.5

21、 秒后，P 是正在向下振動（負位移），是經(jīng)過平衡位置后向下運動0.1 秒；而質點 bP點,選對 3 個得 5 分。每選錯 1 個扣 3 分，最低VTh/yC.D.卄牝Y /若=0.8s，從t+0.4s 時刻開始計時，質點c的振動方程為y=0.1sin /【答案】ACDE.（卻cm【解析】由圖可知，波的波長為40m 兩列波相距30.6s = (n + )T，故周期2,4T = -s4n + 3；波(n=0, 1, 2,)A.這列波的波速可能為50m/s是正在向上振動的（負位移），是到達最低點后向上運動 0.1 秒，因為 0.2 秒等于，可見此時兩個質 點的位移是相同的.故 D 正確；當 T=0.

22、8s，當 t+0.4s 時刻時，質點 c 在上端最大位移處，據(jù)co = = r-rrad/s = 2.5rad/s丁 -8，據(jù)圖知 A=0.1m,當從 t+0.4s 時刻時開始計時，則質點 c 的振動方程為：x=0.1cos （2.5nt）（ m ,故 E 錯誤.故選 ACD.點睛：本題考查對波動圖象的理解能力知道兩個時刻的波形時，往往應用波形的平移法來理解特別要注意理解 D 答案中簡諧運動的對稱性，P 和 b 正好處在了同一點，但是方向恰好相反?！灸割} 9】一列簡諧橫波沿直線傳播。以波源 O 由平衡位置開始振動為計時零點，質點P 的振動圖像如圖所示，已知 O P 的平衡位置相距 0.9 m。以下判斷正確的是 _（填正確答案標號。選對 1個得 2 分，選對 2 個得 4 分，選對 3 個得 5 分。每選錯 1 個扣 3 分，最低得分為 0 分）。A. 波長為 4 mB. 波源起振方向沿y軸正方向C. 波速大小為 0.3 m/sD. 質點 P 的動能在t