2023年高三物理二輪練習(xí)07 機(jī)械波和三大力場(chǎng)中的機(jī)械振動(dòng)

2023年高三物理二輪高頻考點(diǎn)沖刺突破

專題07機(jī)械波和三大力場(chǎng)中的機(jī)械振動(dòng)

專練目標(biāo)專練內(nèi)容

目標(biāo)1高考真題（IT—4T）

目標(biāo)2機(jī)械波的圖像問題（5T—8T）

目標(biāo)3機(jī)械波的多解問題（9T-12T）

目標(biāo)4三大力場(chǎng)中彈簧振子的機(jī)械振動(dòng)（13T—16T）

目標(biāo)5三大力場(chǎng)中單擺的機(jī)械振動(dòng)（17T—20T）

【典例專練】

一、高考真題

L（2022年北京卷）在如圖所示的X0P坐標(biāo)系中，一條彈性繩沿X軸放置，圖中小黑點(diǎn)代表繩上的質(zhì)點(diǎn)，

3

相鄰質(zhì)點(diǎn)的間距為人/=0時(shí)，x=0處的質(zhì)點(diǎn)PO開始沿y軸做周期為7、振幅為N的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。f=：T時(shí)

的波形如圖所示。下列說法正確的是（）

尸。P,P2P3P4PiP6P1P8Pg

3

A.，=0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)R沿N軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)B.，=:丁時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的速度最大

4i4

3

C./=；T時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Pj和Ps相位相同D.該列繩波的波速為竽

4

2.（2022年浙江卷）位于x=0.25m的波源0從f=0時(shí)刻開始振動(dòng)，形成的簡(jiǎn)諧橫波沿X軸正負(fù)方向傳播,

在∕=2.0s時(shí)波源停止振動(dòng)，f=2.1s時(shí)的部分波形如圖所示，其中質(zhì)點(diǎn)α的平衡位置X（I=I.75m,質(zhì)點(diǎn)b的平

衡位置4=-0?5m0下列說法正確的是（）

A.沿X軸正負(fù)方向傳播的波發(fā)生干涉

B.f=0.42s時(shí)，波源的位移為正

C.Z=2.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)α沿y軸負(fù)方向振動(dòng)

D.在。到2s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動(dòng)總路程是2.55m

3.（2022年山東卷）一列簡(jiǎn)諧橫波沿X軸傳播，平衡位置位于坐標(biāo)原點(diǎn)。的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像如圖所示。當(dāng)f=7s

時(shí)，簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)圖像可能正確的是（）

4.（2022年湖南卷）下端附著重物的粗細(xì)均勻木棒，豎直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿豎直方向做

頻率為IHZ的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)：與此同時(shí)，木棒在水平方向上隨河水做勻速直線運(yùn)動(dòng)，如圖（a）所示。以木棒所

受浮力尸為縱軸，木棒水平位移X為橫軸建立直角坐標(biāo)系，浮力F隨水平位移X的變化如圖（b）所示。已

知河水密度為。，木棒橫截面積為S,重力加速度大小為g。下列說法正確的是（）

x/m

圖(b)

A.X從0.05m到0.15m的過程中，木棒的動(dòng)能先增大后減小

B.%從0.2Im到0.25m的過程中，木棒加速度方向豎直向下，大小逐漸變小

C.X=O.35m和R=O.45m時(shí),木棒的速度大小相等，方向相反

D.木棒在豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅為與二，

2pSg

E.木棒的運(yùn)動(dòng)為向X軸正方向傳播的機(jī)械橫波，波速為0.4m∕s

二、機(jī)械波的圖像問題

5.如圖所示，圖甲為一列沿水平方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在時(shí)刻的波形圖，圖乙為質(zhì)點(diǎn)b從fo時(shí)刻開始計(jì)時(shí)

的振動(dòng)圖像，則下列說法正確的是（）

A.該簡(jiǎn)諧橫波沿X軸負(fù)方向傳播

B.再經(jīng)過12.5s質(zhì)點(diǎn)”通過的路程為20Cm

C.該簡(jiǎn)諧橫波波速為0.4m/s

D.該波與頻率為IOHZ簡(jiǎn)諧橫波相遇時(shí)，能形成穩(wěn)定的干涉圖樣

6.一列簡(jiǎn)諧橫波在均均介質(zhì)中沿X軸負(fù)方向傳播，已知x=（∕處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為y=Zcos（,，，則

/=LT時(shí)刻的波形圖正確的是（）

4

7.如圖所示是一列沿X軸正方向傳播的機(jī)械波在/=0時(shí)的波形圖，由于某種原因，中間有一部分無法看清,

已知該波的波速v=0.5m∕s,下列說法正確的是（）

A.t-0時(shí)刻x=9Cm處的質(zhì)點(diǎn)正經(jīng)過平衡位置沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)

B.此列波的周期Γ=0.02s

C.0~0O3s時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P的加速度不斷減小

D.∕=0.17s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)到正方向最大位移處

8.如圖所示，兩列簡(jiǎn)諧橫波分別沿X軸正方向和負(fù)方向傳播，兩波源分別位于X=-0.2m和x=1.2m處，兩

列波的波速均為v=0?4m∕s,振幅均為A=2cm0，=0時(shí)刻兩列波的圖象及傳播方向如圖所示，此時(shí)平衡位置處

于X=O.2m和X=O.8m的P、。兩質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)ΛAN的平衡位置分別處于X=O.4m和X=O.5m處，下

列關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況的判斷正確的（）

A.∕=0.75s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)尸、。都運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)

B.質(zhì)點(diǎn)P、0的起振方向相同

C.f=1.5s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M的位移為2cm

D.兩列波相遇后，N點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)

三、機(jī)械波的多解問題

9.如圖所示為一列沿X軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，實(shí)線為f=0時(shí)刻的波形圖，虛線為f=0.6s時(shí)的波形圖,

波的周期T>0.6s,則()

A.波的周期為2.4s

B.在f=0.9s時(shí)，P點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)

C.在f=0到f=0.4s內(nèi)，尸點(diǎn)經(jīng)過的路程為0.4m

D.在f=0.2s時(shí)，。點(diǎn)到達(dá)平衡位置

10.一列簡(jiǎn)諧橫波沿X軸的正向傳播，振幅為2cm,周期為7。已知在時(shí)刻波上相距50Cm的兩質(zhì)點(diǎn).、

b的位移都是百cm，但運(yùn)動(dòng)方向相反，其中質(zhì)點(diǎn)α沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，如圖所示，下列說法不正確的是()

A.在f=g時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)6速度最大

B.該列簡(jiǎn)諧橫波波長(zhǎng)可能為12Cm

C.質(zhì)點(diǎn)/質(zhì)點(diǎn)b的速度在某--時(shí)刻可以相同

D.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b的位移為+2Cm時(shí)，質(zhì)點(diǎn)α的位移為負(fù)

11.如圖，UO時(shí)刻，位于原點(diǎn)。處的波源質(zhì)點(diǎn)從平衡位置開始沿夕軸正方向做振幅4=4Cm的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，

該波源產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿X軸正向傳播。f=0.5s時(shí)，平衡位置坐標(biāo)為（10m,0）的質(zhì)點(diǎn)尸開

始運(yùn)動(dòng)，此時(shí)波源質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移為2cm,下列說法正確的是（）

八y/cm

八

O'--------------------*------->

Px/m

A.該列簡(jiǎn)諧橫波的傳播速度為20m∕s

B.該列簡(jiǎn)諧橫波的最大周期為1.2s

C.該列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中傳播的最大波長(zhǎng)為120m

D.Qo.5s時(shí)，x=5m處質(zhì)點(diǎn)的位移可能為y=4sin（α+總MCm）（"=0,1,2,3…）

12.一列簡(jiǎn)諧橫波沿X軸傳播，如圖所示，實(shí)線為32s時(shí)的波形圖，虛線為18s時(shí)的波形圖。以下關(guān)于

平衡位置在。處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，可能正確的是（）

-WCm

-5

四、三大力場(chǎng)中彈簧振子的機(jī)械振動(dòng)

13.如圖所示，有一根用絕緣材料制成的勁度系數(shù)為人的輕彈簧，左端固定，右端與小球連接。小球質(zhì)量為

m,帶電量為+外開始時(shí)小球靜止在光滑絕緣水平面上，施加水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)E后小球開始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。

小球經(jīng)過。時(shí)加速度為零，A.8為小球能夠到達(dá)的最大位移處。在小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)過程中，下列判斷正確

的是（）

A.小球的速度為零時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量是華

K

B?小球和彈簧系統(tǒng)的機(jī)械能守恒

C.小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅是孚

K

D.小球由。到8過程中，彈力做功的絕對(duì)值大于電場(chǎng)力做功的絕對(duì)值

14.如圖所示，一質(zhì)量為機(jī)的矩形線框Mcd被一輕質(zhì)彈簧豎直懸掛起來，彈簧上端固定，可看作彈簧振子。

be邊長(zhǎng)為3處于垂直紙面向里的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，Mcd回路的總電阻為R。在外力作用下線框在豎直平面內(nèi)

做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的周期與彈簧振子的固有周期相同，振幅為4,彈簧的勁度系數(shù)為上線框在運(yùn)動(dòng)過程中,

兒邊始終在磁場(chǎng)中，Qd邊始終在磁場(chǎng)外，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。已知彈簧振子的振動(dòng)周期公式為

,其中m為振子的質(zhì)量，A為彈簧的勁度系數(shù)，下列說法正確的是（）

XXXX

XbC×

XXXX

XX×X

A.線框振動(dòng)到平衡位置時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)量一定為X=罕

K

B.線框振動(dòng)到平衡位置時(shí)，彈簧可能處于原長(zhǎng)

C.假如撤去外力的話，線框繼續(xù)做筒諧運(yùn)動(dòng)

D.由題目給出的信息，無法計(jì)算出一個(gè)完整的周期內(nèi)外力做功的大小

15.動(dòng)量P隨位移X變化的圖像稱作相軌，它在理論物理、近代數(shù)學(xué)分析的發(fā)展中扮演了重要的角色。如

圖甲所示，光滑水平面上有一彈簧振子?，F(xiàn)以彈簧原長(zhǎng)時(shí)物塊的位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,取向右為正方向，建

立OX坐標(biāo)系。當(dāng)物塊偏離。點(diǎn)的位移為X時(shí)，彈簧振子的彈性勢(shì)能為:b?,其中人為彈簧的勁度系數(shù)。

當(dāng)彈簧振子的機(jī)械能為E時(shí)，該彈簧振子的部分P-X圖像如圖乙中曲線C所示，M和N分別為曲線C與P

軸和X軸的交點(diǎn)。下列說法正確的是（）

A.曲線C是拋物線的一部分

B.曲線c對(duì)應(yīng)物塊從右側(cè)最遠(yuǎn)處向O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程

該彈簧振子的振幅為J至

C.

當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到振幅一半處時(shí)，其動(dòng)量大小為其動(dòng)量最大值的正

D.

2

16.如圖所示，質(zhì)量為M的物體C放在傾角為ɑ的足夠長(zhǎng)的粗糙斜面上，通過一平行于斜面的輕繩跨過光

滑定滑輪與一豎直輕彈簧相連，彈簧的勁度系數(shù)為在，將質(zhì)量為的鉤碼8掛于彈簧下端，當(dāng)彈簧處于原

長(zhǎng)時(shí)，將鉤碼8由靜止釋放，當(dāng)鉤碼8到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)（未著地），C恰好要被拉動(dòng)，輕繩不可伸長(zhǎng)，彈簧始

終在彈性限度內(nèi)，彈力做功公式為%=g?丘2,以下判斷正確的是（）

22

A.鉤碼8所能達(dá)到的最大動(dòng)能為生旦

2k

B.鉤碼8由靜止釋放至到達(dá)最低點(diǎn)過程機(jī)械能先增大后減小

C.鉤碼8由靜止釋放至到達(dá)最低點(diǎn)過程中，彈簧彈力做的功先大于重力做的功，后小于重力做的功

D.物體C恰好要被拉動(dòng)時(shí)，受到的摩擦力大小為2mg-Λ?sina

五、三大力場(chǎng)中單擺的機(jī)械振動(dòng)

17.如圖所示，傾角為。的斜面MN上的8點(diǎn)固定一光滑圓弧槽Z8（對(duì)應(yīng)的圓心角小于10。），其圓心在8

點(diǎn)正上方的。點(diǎn)，另外，光滑斜面OC和。。的下端亦在九W上，讓可視為質(zhì)點(diǎn)的小球分別無初速出發(fā)，從

N點(diǎn)到達(dá)8的時(shí)間為fB，從。點(diǎn)到達(dá)C的時(shí)間為左，從O點(diǎn)到達(dá)。的時(shí)間為比較這三段時(shí)間，正確的

是（）

A.fB>>左B.fD>左>C.G=，C=D?>左=

18.圖甲是用力傳感器對(duì)單擺做小角度擺動(dòng)過程進(jìn)行測(cè)量的裝置圖，圖乙是與力傳感器連接的計(jì)算機(jī)屏幕

所顯示的FT圖像，其中尸的最大值∕ax=l?02N,已知擺球質(zhì)量m=100g,重力加速度取9.8m∕s2,/取

9.8,不計(jì)擺線質(zhì)量及空氣阻力。下列說法正確的是（）

力

匕

傳

感

器

甲

A.單擺周期為0.8s

B.單擺擺長(zhǎng)約為0.84m

C.尸的最小值a“n=0.96N

D.若僅將擺球質(zhì)量變?yōu)?00g,單擺周期變大

19.如圖1所示，絕緣細(xì)線的一端系一帶正電小球，另一端固定在。點(diǎn)，整個(gè)裝置處于光滑絕緣水平面上,

空間存在一水平向右的勻強(qiáng)電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度大小為E,小球靜止時(shí)處于4點(diǎn)，圖2為俯視圖。已知細(xì)線長(zhǎng)

度為L(zhǎng)，小球質(zhì)量為機(jī)，帶電量大小為4,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力，細(xì)線的長(zhǎng)度不變。

⑴在水平面上將小球拉至位置?！?，。?！怪庇陔妶?chǎng)線，使細(xì)線剛好伸直，然后將小球由靜止釋放。求小球

到達(dá)4點(diǎn)時(shí)速度的大??；

⑵保持細(xì)線伸直，將小球在水平面上拉離/點(diǎn)一個(gè)很小的距離，由靜止釋放，小球?qū)⒆龊?jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，類比單

擺的周期公式求出小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期；

⑶在小球處于4點(diǎn)靜止的情況下，突然撤掉水平面，O點(diǎn)位置不變，小球?qū)⒃谪Q直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)。若E=吧,

q

不計(jì)空氣阻力，求小球在之后的運(yùn)動(dòng)過程中細(xì)線拉力的最大值。

20.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種理想化的運(yùn)動(dòng)模型，是機(jī)械振動(dòng)中最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)。它具有如下特點(diǎn)：

第一：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體受到回復(fù)力的作用，回復(fù)力罐的大小與物體偏離平衡位置的位移X成正比，回復(fù)力

的方向與物體偏離平衡位置的位移方向相反，即：%=-去，其中/為振動(dòng)系數(shù)，其值由振動(dòng)系統(tǒng)決定；

第二：簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)是一種周期性運(yùn)動(dòng)，其周期與振動(dòng)物體的質(zhì)量的平方根成正比，與振動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)系數(shù)的

平方根成反比，而與振幅無關(guān)，即：T=2書。

試論證分析如下問題：

（1）如圖甲，擺長(zhǎng)為心、擺球質(zhì)量為