2023年高考真題-機械振動機械波

第第1頁共21頁專題十五機械振動機械波10考點一 機械振動1.(20237,15,2,x-2m、12m4s1cmSS,t=01 2長均為4m沿x軸傳播的簡諧橫波。P、M、Q分別是x軸上2m、5m和8.5m的三個點,以下說法正確的選項是( )A.6.0sP、M、QB.8.0sM2cmC.10.0sP0D.10.5sQ答案CD波速v=??=1m/s6.0s6mMSS

的距離均?? 1 27m,故波還未傳到MASM-SM=0,即M1 22cm2cm,故B10.0sP動,SP-SP=6m3P2 1為零,C10.5s10.5mS1

QS2

傳播到Q7QD42.(2023,15,6M、NO為原點,建立OxxN()答案A振子在NA確。3.(2023海南單科,17,6分)(多項選擇)以下說法正確的選項是( )A.在同一地點,單擺做簡諧運動的周期的平方與其擺長成正比B.彈簧振子做簡諧運動時,振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變C.在同一地點,當擺長不變時,擺球質量越大,單擺做簡諧運動的周期越小D.系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時,系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅動力的頻率E.彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期,就可知振子在任意時刻運動速度的方向答案ABD在同一地點,重力加速度gT=2π√??可知,周期??A依據(jù)機械能守恒條件可知,振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變,應選項B擺周期公式T=2π√??可知,單擺的周期與擺球質量無關,應選項C??D時刻在波峰或波谷位置,知道周期后,可以確定任意時刻運動速度的方向,假設彈簧振子初始時刻不在波峰或波谷位置,則無法確定,應選項E,38(1)](多項選擇)如圖,輕彈簧上端固定,下端連接一小物塊,物塊沿豎直方向做簡諧運動。以豎直向上為正方向,物塊簡諧運動的表達式為y=0.1sin(2.5πt)m。t=0時刻,一小球從距物塊h高處自由落下;t=0.6s時,小球恰好與物塊處于同一高度。取重力加速度的大小g=10m/s2。以下推斷正確的選項是( )a.h=1.7mb0.8sc.0.6s0.2md.t=0.4s答案ab由小物塊的運動方程可知,2π=2.5πrad/s,T=0.8sb0.6s??塊運動了30.3m,ct=0.4s4dt=0.6sy=-0.1m,小球下落距離1H=gt2=1.8m,h=H+y=1.7ma正確。25.(2023安徽理綜,14,6分)在科學爭論中,科學家常將未知現(xiàn)象同現(xiàn)象進展比較,找出其共同點,進一步推想未知現(xiàn)象的特性和規(guī)律。法國物理學家?guī)靵鲈跔幷摦惙N電荷的吸引力問題時,曾將扭秤的振動周期與電荷間距離的關系類比單擺的振動周期與擺球到地心距離的關系。單擺擺長為l,引力常量為G,地球質量為M,擺球到地心的距離為r,則單擺振動周期T與距離r的關系式為( )A.T=2πr√??????

B.T=2πr√

??????C.T=2π√????

D.T=2πl(wèi)√???? ??

?????? ??答案B由單擺周期公式T=2√及黃金代換式GM=g2得T=2π√ 。?? ????6.(2023,4,2理量是()A.位移B.速度C.加速度D.回復力答案B做簡諧運動的物體,經(jīng)過同一位置時,位移、回復力和加速度是確定不變的,A、C、D,B7.(2023北京理綜,17,6分)一個彈簧振子沿x軸做簡諧運動,取平衡位置O為x軸坐標原點。從某時刻開頭計時,經(jīng)過四分之一周期,振子具有沿x軸正方向的最大加速度。能正確反映振子位移x與時間t關系的圖像是( )答案A如以下圖,Ot=??時,振子具有正向最大加速度,故此時4振子應在AxA8.[2023Ⅱ,34(1),5,0.43]如圖,一輕彈簧一端固定,另一端連接一物塊構成彈簧振子,該物塊是由a、bAT,a、ba0 0振動的振幅和周期分別為A和T,則A 填“>”、“<”或“=”),T00答案<(3分)<(2解析當物塊向右通過平衡位置時,脫離前:振子的動能E

=1(m+m)??2k12 a b 0脫離后振子的動能E

=1m??2k22a0由機械能守恒可知,平衡位置處的動能等于最大位移處的彈性勢能,因此脫離后振子振幅變小;由彈簧振子的周期T=2π√??知,脫離后周期變小。??,11(2),6放置有一記錄紙。當振子上下振動時,以速率v上留下如以下圖的圖像。yyx2x和振幅。

1 2 0 0答案2??0 ??1-??2?? 2解析設周期為T,振幅為A。由題意得T=2??0A=??1-??2。?? 2考點二 機械波1.(2023,16,6P、Q0.15mP,Q波長可能是()A.0.60mB.0.30mC.0.20mD.0.15m答案B此題考察機械波的相關學問。由題意知,P,Q0.15m=??+nλ(n=0,1,2,…),所以波長λ=0.30

m(n=0,1,2,…),當n=02時,λ=0.30m,應選項B

1+2??規(guī)律總結機械波傳播方向上兩質點平衡位置間距與波長的關系平衡位置間距????(??=0,1,2同相點Δx={(2??+1??(n=0,1,2,…)→反相點22.(20234,16,2AP、Q別沿+x-xy面如以下圖,實線表示P波的波峰、Q波的波谷;虛線表示P波的波谷、Q波的波峰。a、b、c為三個等間距的質點,d為b、c中間的質點。以下推斷正確的選項是( )a2Ab圖示時刻質點c0圖示時刻質點d-y答案CD由題可得頻率一樣的PQPQPQ波的波峰,故a、c,bAa、c,b2AA、B,Cd質P-yQ-yd-yD3.(2023天津理綜,5,6分)手持較長軟繩端點O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,O位于最高點,P的位移恰好為零,速度方向豎直向上,以下推斷正確的選項是( )該簡諧波是縱波2Lt=??時,P8t=3??時,P8答案C由題意知繩上的質點在豎直方向上振動,波水平向右傳播,故該波為橫波,選A;t=0,P1λ=L,λ=4L,選項B;t=04時,Pt=??時,PC正確;當t=3T,P8 8D4.[2023Ⅰ,34(1),51.8m/s的速率向著海灘傳播,但他并不向海灘靠近。該同學覺察從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15s。以下說法正確的選項是( )A.水面波是一種機械波6Hz3m水面波沒有將該同學推向岸邊,是由于波傳播時能量不會傳遞出去水面波沒有將該同學推向岸邊,是由于波傳播時振動的質點并不隨波遷移答案ACE水面波是一種機械波,傳播過程中各質點只在平衡位置上下往復運動,不隨D,A、E該波的周期T=15s=5s,f=1=0.6Hz,波長λ=vT=1.8×5

m=3mBC9 3 ?? 35.[2023課標Ⅲ,34(1),5分](多項選擇)由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質中向左、右傳播。波源振動的頻率為20Hz,波速為16m/s。介質中P、Q兩質點位于波源S的兩側,且P、Q和S的平衡位置在一條直線上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8m、14.6m。P、Q開頭振動后,以下推斷正確的選項是 。A.P、QB.P、QS,P、QS,PS,Q答案BDE由波速公式v=λfλ=??=0.8m,L

=15.8λ=193λ,L

=14.6λ=181λ,由波?? SP

0.8

4

0.8 4動的周期性,承受“去整留零”的方法,可在波形圖上標出S、P、Q,由圖可知,P、Q,A,B;SP、Q,CS,P,QD、E6.(2023,7,6O表達式為y=5sin(πt),它在介質中形成的簡諧橫波沿x2傳播到x=12m處,波形圖像如以下圖,則( )A6sx=24mB.M3syC.波源開頭振動時的運動方向沿yDMy=-3m2s答案AB由波源振動表達式可知ω=π2,而ωT=4s,由波形圖知λ=8m,??v=??=2m/s,Δx=v·Δt=12mAΔt”=3s,波向前傳播的距離為??m,畫出這一時刻的波形圖如圖中虛線所示,由圖可知,My,By軸正方向,CMy=3myy=-3m用時間小于??D2規(guī)律總結依據(jù)波的傳播方向推斷質點振動方向的方法:順著波的傳播方向看,處在上坡處的質點向下振動,處在下坡處的質點向上振動,即“上坡下,下坡上”。7.(2023,6,6P、Q10mP,當波傳到QP、Q。則()Qy該波從PQ7sC2m/sD6m答案AD由圖可知,t=0Q,t=??時運動至波峰,故其起振方向沿y4軸正方向,A,T=6s,質點QP第第9頁共21頁Δt=nT+2T=(6n+4)s(n=0,1,2,…),此即為該波從PQΔt=7s3n=1,故B錯誤;由v=Δ??=10 m/s知,當v=2m/s時n=1,故C錯誤;再由λ=vT=60 ,2 Δ??6??+4 6 6??+4n=1λ=6mD8.(2023北京理綜,15,6分)周期為2.0s的簡諧橫波沿x軸傳播,該波在某時刻的圖像如以下圖,此時質點P沿y軸負方向運動。則該波( )xv=20m/sxv=10m/sxv=20m/sxv=10m/s答案B由質點Pyxv=??=20m=10m/s,B

??2.0s9.(2023,3,6a、b坐標分別為x=2mx=6m,圖乙為質點ba b確的是( )該波沿+x1m/sa4s4m此時刻質點a+yat=2s答案Dt=0,b+y-x,A;ab,t=0,a-y,C4s,a1m,B;t=2s,a,D第第10頁共21頁A4m/s10.[2023,16(1),4xt=0Px3m2A4m/sB1.25HzC.x15mt=0.6sD.x22mt=0.2sE.當質點P,x17m答案BDE任意振動質點連續(xù)兩次通過平衡位置的過程所用時間為半個周期,即1T=0.4s,T=0.8s,f=1=1.25Hz,選項Bλ=4m,波速2 ??v=??=5m/sA??畫出t=0.6s15m=3λ+3λ,x15mx=34Ct=0.2s22m=5λ+1λ,故x=22mx=2m2點振動狀況一樣,即在波峰位置,選項DPx=17mΔx=14m=3λ+1λ,故兩質點振動步調相反,2E11.(2023,5,6Sy50Hzx100m/s。平衡位置在xP、QP、Qxx=3.5m、x=-3mSP Q移為負且向-y方向運動時,P、Q兩質點的( A.位移方向一樣、速度方向相反B.位移方向一樣、速度方向一樣D.位移方向相反、速度方向一樣答案D該波的波長λ=v/f=100m=2m,3.5m=λ+3λ,3m=λ+1λ,P、Q50 4 2D12.[2023,38(1),4O置開頭振動為計時零點,質點A的振動圖像如以下圖,O、A的平衡位置相距0.9m。以下推斷正確的選項是( )1.2m波源起振方向沿y0.4m/sAt=4s答案AB由圖可知波源起振后3sAv=Δ??=0.9m=0.3Δ?? 3sm/s,C錯誤;由圖知波的周期即質點A的振動周期T=4s,故該波的波長λ=vT=1.2m,A正確;因介質中各質點的起振方向與波源的起振方向一樣,故由圖知B正確;由圖知t=4s時質點A處于正向最大位移處,此時質點A的速度為零、動能為零,故D錯誤。13.[2023課標Ⅰ,34(1),6分,0.511](多項選擇)如圖,a、b、c、d是均勻媒質中x軸上的四個質點,相鄰兩點的間距依次為2m、4m和6m。一列簡諧橫波以2m/s的波速沿x軸正向傳播,在t=0時刻到達質點a處,質點a由平衡位置開頭豎直向下運動,t=3s時a第一次到達最高點。以下說法正確的選項是( )t=6sdt=5scb4s4s<t<6sc當質點db答案ACD波由ad,v=2m/s,t=????12m=6s,A?? 2m/st=3sat????6m

=3sct=t+t=6s,Ba1 2

2m/s 1 23s,可知3T=3s,即T=4sb4s,C4項正確。波經(jīng)t????=3scc??=1s,2 ?? 44s??=2s4s<t<6sc2動,Dλ=v·T=8mdb=10m=11λ,并不是1λ1λE4 2 2法錯誤?？疾禳c波的傳播、波長、周期與波速解題關鍵①理解a質點時質點開頭振動的方向。aT,再利用波速vλ=vT。14.(2023上海單科,14,3分)一列橫波沿水平繩傳播,繩的一端在t=0時開頭做周期為T的簡諧運動,經(jīng)過時間t(3T/4<t<T),繩上某點位于平衡位置上方的最大位移處。則在2t時,該點位于平衡位置的( )A.上方,且向上運動B.上方,且向下運動C.下方,且向上運動D.下方,且向下運動答案A由題可知,3T<t<T,所以平衡位置上方的最大位移處質點再運動t4點應在平衡位置上方,且向上運動,故只有A15.[2023Ⅰ,34(1),6,0.571]圖(a)為一列簡諧橫波在t=2s(b)為媒質中平衡位置在x=1.5m,Px=2m說法正確的選項是。A.波速為0.5m/sB.波的傳播方向向右0~2s,P8cm0~2s,Pyt=7s,P答案ACE由圖(aλ=2m,由圖(b)可知周期T=4s,則波速v=??=0.5m/s,A??正確。t=2s,x=1.5m,B0~2sP質點運動的路程s??×4A=8cm,C0~2sP質點向y,DP??t=0PPt=(2n+1)??(n=0,1,2n=3,t=7s,P,E416.[2023Ⅱ,34(1),5(a)為一列簡諧橫波在t=0.10s圖,P是平衡位置在x=1.0m處的質點,Q是平衡位置在x=4.0m處的質點;圖(b)為質點Q的振動圖像。以下說法正確的選項是( )t=0.10sQyt=0.25sPyt=0.10st=0.25s,該波沿x6mt=0.10st=0.25sP30cmQy=0.10sin10πt(國際單位制)答案BCE由圖(a)得λ=8m,由圖(bT=0.2sv=??=40m/s。由圖(b)知,在??t=0.10sQy,A(a),由“同側法”判得波沿xt=0.25sP、QP點在x軸下方,其加速度向上,BΔt=0.25s-0.10s=0.15s,Δx=v·Δt=6m,CPDA=0.10m,ω=2π=10π??rad/s,所以Qy=0.10sin10πt(國際單位制),E17.(2023,16,6x1t=02xA.0.5m B.1.5m C.2.5m D.3.5m答案由圖,t=0-0.15m,且振動方向向下,12~3mC18.(2023北京理綜,17,6分)一簡諧機械橫波沿x軸正方向傳播,波長為λ,周期為T。t=0時刻的波形如圖1所示,a、b是波上的兩個質點。圖2是波上某一質點的振動圖像。以下說法中正確的選項是( )t=0abt=0ab2a2b答案D由圖1,t=0,a,v=0,加速度最大;b0,且振動方向沿y2bA、B、C都錯誤,選項D19.(2023,16,6,t=0y0.4s,在同一均勻介質中形成沿x以以下圖中能夠正確表示t=0.6s時波形的圖是()答案C介質中各質點開頭振動的方向與振源起振的方向一樣,C正確,A、B、D錯誤。20.(2023,7,69m的a、b兩質點的振動圖像如以下圖,以下描述該波的圖像可能正確的選項是( )答案AC依據(jù)a、b兩質點的振動圖像可知其間距應為??的奇數(shù)倍,即????=9m,n=1、3、5…,那么波長λ:36m、12m、365

m、367

4m、4m、3611

4mA、C。21.(2023大綱全國,20,6分)(多項選擇)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,圖(a)是t=0時刻的波形圖,圖(b)和圖(c)分別是x軸上某兩處質點的振動圖像。由此可知,這兩質點平衡位置之間的距離可能是( )A.13

m B.23

m C.1m D.4m3答案BD由題圖(a)知波長λ=2m,由(b)、(c)振動圖像知在t=0(P)在波峰,另一質點(Q)在平衡位置下??處,且振動方向沿y2分布假設如圖甲所示,則這兩質點平衡位置之間的距離x=1λ+1λ=2λ=4

m,Dx=1λ+1λ=1λ=2

2 6 3 34 12 3 322.(2023,18,6AA1 2

的相干簡諧橫波相遇。以下說法正確的選項是( )波峰與波谷相遇處質點的振幅為|A-A|1 2波峰與波峰相遇處質點離開平衡位置的位移始終為A+A1 2波峰與波谷相遇處質點的位移總是小于波峰與波峰相遇處質點的位移D.波峰與波峰相遇處質點的振幅確定大于波峰與波谷相遇處質點的振幅答案AD兩列振動方向一樣的相干波相遇疊加,在相遇區(qū)域內各質點仍做簡諧運動,0,B、CA、D思路分析波峰與波峰相遇點是加強點,波峰與波谷相遇點是減弱點。加強點與減弱點位置都是確定的。加強點振幅是A+AA+A|A-A|,1 2不是位移始終是|A-A|。

1 2 1 21 2易錯警示加強點的位移也有為零的時候,所以不能說加強點位移確定大于減弱點位移。23.[2023江蘇單科,12B(1)](多項選擇)一漁船向魚群發(fā)出超聲波,假設魚群正向漁船靠近,則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比( )A.波速變大 B.波速不變 C.頻率變高 D.頻率不變案BC超聲波的波速由介質打算,介質不變,則波速不變,B項正確;當魚群向漁船靠近時,由于多普勒效應,被魚群反射回來的超聲波頻率高于波源發(fā)出的頻率,C正確。24.[2023江蘇單科,12B(2)]野生大象群也有自己的“語言”。爭論人員錄下象群“語言”溝通時發(fā)出的聲音,覺察以2倍速度快速播放錄音時,能聽到比正常播放時更多的聲音。播放速度變?yōu)樵瓉淼?倍時,播出聲波的 (選填“周期”或“頻率”)也變?yōu)樵瓉淼?倍,聲波傳播速度 (選填“變大”、“變小”或“不變”)。答案頻率不變2225.[2023,12B(3)]一列簡諧橫波沿xx=0x=0.6mA、B0.6m,求其波速和波長。答案2m/s0.8m解析由圖像可知,周期T=0.4s0.6m,由圖像可知,波從A到BΔt=0.3s波速v=Δ??v=2m/sΔ??λ=vT,代入數(shù)據(jù)得λ=0.8m26.(2023Ⅱ,34(2),10x10cm。OAx=0x=5cmt=0觀測,此時質點O的位移為y=4cm,質點A;t=13

sO平衡位置,t=1sA(ⅰ)簡諧波的周期、波速和波長;(ⅱ)質點O答案見解析解析此題考察波速、波長與周期的關系。(ⅰ)設振動周期為T。由于質點A01s歷的是1個周期,由此可知4T=4s①由于質點OA5cmx,Ot=13

sAt=1s23

s。兩質點平衡位置的距離除以傳播時間,可得波的速度v=7.5cm/s②利用波長、波速和周期的關系得,簡諧波的波長λ=30cm③(ⅱ)設質點O0y=Acos(2π??+??)④0??將①式及題給條件代入上式得{4=??cos??00=??cos(π+??)⑤6 0解得φ=π,A=8cm⑥03Oy=0.08cos(π??+π)(國際單位制)⑦2 3y=0.08sin(π??+5π)(國際單位制)2 6方法點撥機械波中的各質點都在做簡諧運動,簡諧運動位移與時間的關系式為y=Asin(ωt+φ)或者是y=Acos(ωt+φ),式中ω=2π,把數(shù)學中的三角函數(shù)學問與物理中??的簡諧運動學問結合起來,就能夠順當?shù)贸鼋Y果。27.[2023Ⅰ,34(2),10x向傳播,波速均為v=25cm/s。兩列波在t=0(ⅰ)t=016cmxt=0-16cm答案(ⅰ)x=(50+300n)cm,n=0,±1,±2,…(ⅱ)0.1s解析(ⅰ)t=0x=50cm16cm。兩列波的波峰相遇處的質點偏離平衡位置的位移均為16cm。從圖線可以看出,甲、乙兩列波的波長分別為λ=50cm,λ=60cm①1 2甲、乙兩列波波峰的xx=50+kλ,k=0,±1,±2,…②1 1 1 1x=50+kλ,k=0,±1,±2,…③2 2 2 216cmxx=(50+300n)cm,n=0,±1,±2,…④(ⅱ)只有兩列波的波谷相遇處的質點的位移為-16cm。t=0x差為Δx”=[50+(2m+1)??2]-[50+(2m+1)??1]⑤2 2 1 2式中,mm1 2

均為整數(shù)。將①式代入⑤式得Δx”=10(6m-5m)+5⑥2 1mm1 2Δx”=5cm⑦0t=0-16cmt=Δ??0”⑧2??代入數(shù)據(jù)得t=0.1s⑨評分標準第(ⅰ)問621241解后反思該題難度