2015-2024年高考物理試題分類匯編：機(jī)械振動（含詳解）

4<16機(jī)弒源劭

T■年考情:探規(guī)律工

考點(diǎn)十年考情(2015-2024)命題趨勢

2024?湖南?高考真題、2024?廣西?高考真題、2024?海南?高命題分析：高考對本專題

考真題、2024?北京?高考真題、2024?甘肅?高考真題、的考查以圖像為主，重點(diǎn)

2024?浙江?高考真題、2024?河北?局考真題、2024?遼寧?圖是簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)、振動

考真題、2024?福建?高考真題、2024?浙江?高考真題、和波動圖像、波的傳播、

考點(diǎn)機(jī)械振2023?浙江?高考真題、2023?山東?高考真題、2023?湖南?高波的疊加、波速的計(jì)算、

考真題、2022?海南?高考真題、2022?浙江?高考真題、波的多解問題以及用單擺

動2022?浙江?高考真題、2022?湖南?高考真題、2021?江蘇?高測定重力加速度等.

（10年10考）考真題、2021?浙江?高考真題、2021?廣東?高考真題、趨勢分析：預(yù)計(jì)今后的高

2021?河北?高考真題、2020?海南?高考真題、2020?上海?高考對本專題的考查仍會以

考真題、2020?全國?高考真題、2019?全國?高考真題、定性分析或簡單的定量計(jì)

2019?江蘇?高考真題、2019?全國?局考真題、2018?天津?高算為主，難度中等，要多

考真題、2017?北京?高考真題、2017?上海?高考真題、注意本專題中與實(shí)際生活

2016?海南?高考真題、2015?山東?高考真題相聯(lián)系的題目.

分考點(diǎn)?精準(zhǔn)練1

考點(diǎn)01機(jī)械振動

一、單選題

1.（2024?北京?高考真題）圖甲為用手機(jī)和輕彈簧制作的一個(gè)振動裝置。手機(jī)加速度傳感器記錄了手機(jī)在豎直方向

的振動情況，以向上為正方向，得到手機(jī)振動過程中加速度。隨時(shí)間f變化的曲線為正弦曲線，如圖乙所示。下列

說法正確的是（）

J

il

§r

un

A.，=0時(shí)，彈簧彈力為0

B.t=0.2s時(shí)，手機(jī)位于平衡位置上方

C.從t=0至f=0.2s,手機(jī)的動能增大

D.。隨/■變化的關(guān)系式為a=4sin（2.5Mm/s2

2.（2024?甘肅?高考真題）如圖為某單擺的振動圖像，重力加速度g?。?0m/s2,下列說法正確的是（）

A.擺長為1.6m,起始時(shí)刻速度最大B.擺長為2.5m,起始時(shí)刻速度為零

C.擺長為1.6m,A、C點(diǎn)的速度相同D.擺長為2.5m,A、8點(diǎn)的速度相同

3.（2024?浙江?高考真題）如圖所示，不可伸長的光滑細(xì)線穿過質(zhì)量為0.1kg的小鐵球，兩端43懸掛在傾角為30°

的固定斜桿上，間距為1.5m。小球平衡時(shí)，A端細(xì)線與桿垂直；當(dāng)小球受到垂直紙面方向的擾動做微小擺動時(shí)，等

效于懸掛點(diǎn)位于小球重垂線與AB交點(diǎn)的單擺，重力加速度g=10m/s2,則（）

B.小球擺動周期約為2s

c.小球平衡時(shí)，A端拉力為把N

2

D.小球平衡時(shí)，A端拉力小于2端拉力

4.（2024?河北?高考真題）如圖，一電動機(jī)帶動輕桿在豎直框架平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，輕桿一端固定在電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸上,

另一端懸掛一紫外光筆，轉(zhuǎn)動時(shí)紫外光始終豎直投射至水平鋪開的感光紙上，沿垂直于框架的方向勻速拖動感光紙,

感光紙上就畫出了描述光點(diǎn)振動的XT圖像.已知輕桿在豎直面內(nèi)長0.1m,電動機(jī)轉(zhuǎn)速為12r/min.該振動的圓頻

率和光點(diǎn)在12.5s內(nèi)通過的路程分別為（）

0.2rad/s,1.25mC.1.26rad/s,1.0mD.1.26rad/s,1.25m

5.（2024?遼寧?高考真題）如圖（a）,將一彈簧振子豎直懸掛，以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)。，豎直向上為正方

向建立x軸。若將小球從彈簧原長處由靜止釋放，其在地球與某球狀天體表面做簡諧運(yùn)動的圖像如（b）所示（不

考慮自轉(zhuǎn)影響），設(shè)地球、該天體的平均密度分別為Pi和P2,地球半徑是該天體半徑的〃倍?！鞯闹禐椋ǎ?/p>

「2

21

C.一D.

n

6.（2024?福建,高考真題）某簡諧振動的y—圖像如圖所示，則以下說法正確的是（

B.頻率2.5Hz

C.0.1s時(shí)速度為0D.0.2s時(shí)加速度方向豎直向下

7.（2024?浙江?高考真題）如圖1所示,質(zhì)量相等的小球和點(diǎn)光源，分別用相同的彈簧豎直懸掛于同一水平桿上,

間距為/,豎直懸掛的觀測屏與小球水平間距為2/,小球和光源做小振幅運(yùn)動時(shí)，在觀測屏上可觀測小球影子的運(yùn)

動。以豎直向上為正方向，小球和光源的振動圖像如圖2所示，則（）

6

小

球

圖1

A.4時(shí)刻小球向上運(yùn)動B.芍時(shí)刻光源的加速度向上

C.勻時(shí)刻小球與影子相位差為萬D.與時(shí)刻影子的位移為54

8.（2023?浙江?高考真題）如圖甲所示,一導(dǎo)體桿用兩條等長細(xì)導(dǎo)線懸掛于水平軸O。'，接入電阻R構(gòu)成回路.導(dǎo)

體桿處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，將導(dǎo)體桿從豎直位置拉開小角度由靜止釋放，導(dǎo)體桿開始下擺。當(dāng)R=&時(shí)，導(dǎo)

體桿振動圖像如圖乙所示。若橫縱坐標(biāo)皆采用圖乙標(biāo)度，則當(dāng)R=2%時(shí)，導(dǎo)體桿振動圖像是（）

10.（2022?海南?高考真題）在同一地方,甲、乙兩個(gè)單擺做振幅不同的簡諧運(yùn)動，其振動圖像如圖所示，可知甲、

乙兩個(gè)單擺的擺長之比為（）

IL（2022?浙江?高考真題）如圖所示，一根固定在墻上的水平光滑桿，兩端分別固定著相同的輕彈簧，兩彈簧自由

端相距X。套在桿上的小球從中點(diǎn)以初速度v向右運(yùn)動，小球?qū)⒆鲋芷跒門的往復(fù)運(yùn)動，則（）

IX\

awwwww,7'WWWWW八

A.小球做簡諧運(yùn)動

B.小球動能的變化周期為《

C.兩根彈簧的總彈性勢能的變化周期為T

D.小球的初速度為I?時(shí)，其運(yùn)動周期為2T

12.（2022?浙江?高考真題）圖甲中的裝置水平放置，將小球從平衡位置。拉到A后釋放，小球在。點(diǎn)附近來回振

動；圖乙中被細(xì)繩拴著的小球由靜止釋放后可繞固定點(diǎn)來回?cái)[動。若將上述裝置安裝在太空中的我國空間站內(nèi)進(jìn)行

同樣操作，下列說法正確的是（）

$WWVWWWVWtWO—“O

IO\AI

甲乙

A.甲圖中的小球?qū)⒈３朱o止

B.甲圖中的小球仍將來回振動

C.乙圖中的小球仍將來回?cái)[動

D.乙圖中的小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動

13.（2021?江蘇?高考真題）如圖所示，半徑為R的圓盤邊緣有一釘子8,在水平光線下，圓盤的轉(zhuǎn)軸A和釘子B在

右側(cè)墻壁上形成影子。和P,以。為原點(diǎn)在豎直方向上建立x坐標(biāo)系。1=0時(shí)從圖示位置沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動圓

盤，角速度為。，則P做簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為（）

光

線

一

B.x=Rsin(&H——)

c.%=2Hsin(&----)

71

D.x=2Rsin(a)t+—)

14.（2017?北京?高考真題）某彈簧振子沿?zé)o軸的簡諧運(yùn)動圖像如圖所示，下列描述正確的是（）

A.f=ls時(shí)，振子的速度為零，加速度為正的最大值

B./=2s時(shí)，振子的速度為負(fù)，加速度為正的最大值

C.V3s時(shí)，振子的速度為負(fù)的最大值，加速度為零

D.片4s時(shí)，振子的速度為正，加速度為負(fù)的最大值

15.（2019?全國?高考真題）如圖，長為/的細(xì)繩下方懸掛一小球。。繩的另一端固定在天花板上O點(diǎn)處，在。點(diǎn)正

下方力的0'處有一固定細(xì)鐵釘。將小球向右拉開，使細(xì)繩與豎直方向成一小角度（約為2。）后由靜止釋放，并從

釋放時(shí)開始計(jì)時(shí)。當(dāng)小球。擺至最低位置時(shí)，細(xì)繩會受到鐵釘?shù)淖钃?。設(shè)小球相對于其平衡位置的水平位移為X,

向右為正。下列圖像中，能描述小球在開始一個(gè)周期內(nèi)的x—f關(guān)系的是（）

9

16.（2。17?上海?高考真題）做簡諧運(yùn)動的單擺，其擺長不變，若擺球的質(zhì)量增加為原來的1倍，擺球經(jīng)過平衡位置

2

的速度減為原來的則單擺振動的（）

A.周期不變，振幅不變B.周期不變，振幅變小

C.周期改變，振幅不變D.周期改變，振幅變大

二、多選題

17.（2024?海南?高考真題）真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷，電荷量均為-g（^＞0）,固定于相距為2r的B、尸2兩點(diǎn)，。是

尸/尸2連線的中點(diǎn)，M點(diǎn)在尸/尸2連線的中垂線上，距離。點(diǎn)為r,N點(diǎn)在P/P2連線上，距離。點(diǎn)為x（尤＜＜「），已知

靜電力常量為左，則下列說法正確的是（）

A.P/P2中垂線上電場強(qiáng)度最大的點(diǎn)到。點(diǎn)的距離為正廠

3

B.P7P2中垂線上電場強(qiáng)度的最大值為生罩

9r,

C.在M點(diǎn)放入一電子，從靜止釋放，電子的加速度一直減小

D.在N點(diǎn)放入一電子，從靜止釋放，電子的運(yùn)動可視為簡諧運(yùn)動

18.（2023?山東?高考真題）如圖所示，沿水平方向做簡諧振動的質(zhì)點(diǎn)，依次通過相距L的A、8兩點(diǎn)。己知質(zhì)點(diǎn)在

A點(diǎn)的位移大小為振幅的一半，8點(diǎn)位移大小是A點(diǎn)的石倍，質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過A點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí)，?時(shí)刻第二次經(jīng)過B點(diǎn)，

該振動的振幅和周期可能是（）

AB

??--------------

19.（2022?湖南?高考真題）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1Hz的簡諧運(yùn)動：與此同時(shí)，木棒在水平方向上隨河水做勻速直線運(yùn)動，如圖（a）所示。以木棒所受浮力廠

為縱軸，木棒水平位移x為橫軸建立直角坐標(biāo)系，浮力產(chǎn)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（）

圖（a）

A.尤從0.05m到015m的過程中，木棒的動能先增大后減小

B.x從0.21m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=0.35m和x=0.45m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諧運(yùn)動的振幅為春請

2pSg

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

20.（2021?浙江?高考真題）為了提高松樹上松果的采摘率和工作效率，工程技術(shù)人員利用松果的慣性發(fā)明了用打擊

桿、振動器使松果落下的兩種裝置，如圖甲、乙所示。則（

乙

A.針對不同樹木，落果效果最好的振動頻率可能不同

B.隨著振動器頻率的增加，樹干振動的幅度一定增大

C.打擊桿對不同粗細(xì)樹干打擊結(jié)束后，樹干的振動頻率相同

D.穩(wěn)定后，不同粗細(xì)樹干的振動頻率始終與振動器的振動頻率相同

21.（2019?江蘇?高考真題）一單擺做簡諧運(yùn)動，在偏角增大的過程中，擺球的

A.位移增大B.速度增大

C.回復(fù)力增大D.機(jī)械能增大

22.（2019?全國?高考真題）在星球M上將一輕彈簧豎直固定在水平桌面上，把物體P輕放在彈簧上端，P由靜止向

下運(yùn)動，物體的加速度。與彈簧的壓縮量x間的關(guān)系如圖中實(shí)線所示。在另一星球N上用完全相同的彈簧，改用物

體Q完成同樣的過程，其a-x關(guān)系如圖中虛線所示，假設(shè)兩星球均為質(zhì)量均勻分布的球體。已知星球M的半徑是

星球N的3倍，則（）

B.Q的質(zhì)量是P的3倍

C.Q下落過程中的最大動能是P的4倍

D.Q下落過程中彈簧的最大壓縮量是P的4倍

23.（2015?山東?高考真題）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(yùn)動.以豎直向上

為正方向，物塊簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為y=0.1sin（2.5irt）m.t=0時(shí)刻，一小球從距物塊h高處自由落下；t=0.6s時(shí)，小

球恰好與物塊處于同一高度.取重力加速度的大小為g=10m/s2.以下判斷正確的是（雙選，填正確答案標(biāo)號）

B.簡諧運(yùn)動的周期是0.8s

C.0.6s內(nèi)物塊運(yùn)動的路程是0.2m

D.t=0.4s時(shí)，物塊與小球運(yùn)動方向相反

24.（2018?天津?高考真題）一振子沿龍軸做簡諧運(yùn)動，平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)，f=0時(shí)振子的位移為-0.1m,VIs時(shí)位

移為0.1m,則（）

A.若振幅為0.1m,振子的周期可能為

4

B.若振幅為0.1m,振子的周期可能為

C.若振幅為0.2m,振子的周期可能為4s

D.若振幅為0.2m,振子的周期可能為6s

25.（2016?海南,高考真題）下列說法正確的是（）

A.在同一地點(diǎn)，單擺做簡諧振動的周期的平方與其擺長成正比

B.彈簧振子做簡諧振動時(shí)，振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變

C.在同一地點(diǎn)，當(dāng)擺長不變時(shí)，擺球質(zhì)量越大，單擺做簡諧振動的周期越小

D.系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時(shí)，系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅(qū)動力的頻率

E.已知彈簧振子初始時(shí)刻的位置及其振動周期，就可知振子在任意時(shí)刻運(yùn)動速度的方向

三、實(shí)驗(yàn)題

26.（2024?廣西?高考真題）單擺可作為研究簡諧運(yùn)動的理想模型。

⑴制作單擺時(shí)，在圖甲、圖乙兩種單擺的懸掛方式中，選擇圖甲方式的目的是要保持?jǐn)[動中—不變；

（2）用游標(biāo)卡尺測量擺球直徑，測得讀數(shù)如圖丙，則擺球直徑為—cm；

⑶若將一個(gè)周期為T的單擺，從平衡位置拉開5。的角度釋放，忽略空氣阻力，擺球的振動可看為簡諧運(yùn)動。當(dāng)?shù)刂?/p>

力加速度為g,以釋放時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則擺球偏離平衡位置的位移尤與時(shí)間廣的關(guān)系為—=

27.（2024,湖南?高考真題）在太空，物體完全失重，用天平無法測量質(zhì)量。如圖，某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)動力學(xué)方法測

量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方案，主要實(shí)驗(yàn)儀器包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊、輕彈簧、標(biāo)準(zhǔn)祛碼、光電計(jì)時(shí)器和待測物體，主要

（1）調(diào)平氣墊導(dǎo)軌，將彈簧左端連接氣墊導(dǎo)軌左端，右端連接滑塊；

（2）將滑塊拉至離平衡位置20cm處由靜止釋放，滑塊第1次經(jīng)過平衡位置處開始計(jì)時(shí)，第21次經(jīng)過平衡位置時(shí)

停止計(jì)時(shí)，由此測得彈簧振子的振動周期T;

（3）將質(zhì)量為機(jī)的祛碼固定在滑塊上，重復(fù)步驟（2）；

（4）依次增加祛碼質(zhì)量優(yōu)，測出對應(yīng)的周期T,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，在圖中繪制/一，〃關(guān)系圖線；

w/kg77s72/s2

0.0000.6320.399

0.0500.7750.601

0.1000.8930.797

0.1501.0011.002

0.2001.1051.221

0.2501.1751.381

14

1.2

1.0

0.8

0.61

0，

oJ...............................................山-

,00.050.100.150.200.250.30m/kg

（5）由N一機(jī)圖像可知，彈簧振子振動周期的平方與祛碼質(zhì)量的關(guān)系是（填"線性的"或"非線性的"）；

（6）取下祛碼后，將待測物體固定在滑塊上，測量周期并得到/=0.880S2,則待測物體質(zhì)量是kg（保留3

位有效數(shù)字）；

（7）若換一個(gè)質(zhì)量較小的滑塊重做上述實(shí)驗(yàn)，所得/一根圖線與原圖線相比將沿縱軸移動（填"正方向""負(fù)

方向"或"不"）。

28.（2023?湖南?高考真題）某同學(xué)探究彈簧振子振動周期與質(zhì)量的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)裝置如圖（a）所示，輕質(zhì)彈簧上端

懸掛在鐵架臺上，下端掛有鉤碼，鉤碼下表面吸附一個(gè)小磁鐵，其正下方放置智能手機(jī)，手機(jī)中的磁傳感器可以采

集磁感應(yīng)強(qiáng)度實(shí)時(shí)變化的數(shù)據(jù)并輸出圖像，實(shí)驗(yàn)步驟如下：

（1）測出鉤碼和小磁鐵的總質(zhì)量機(jī)；

（2）在彈簧下端掛上該鉤碼和小磁鐵，使彈簧振子在豎直方向做簡諧運(yùn)動，打開手機(jī)的磁傳感器軟件，此時(shí)磁傳

感器記錄的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化周期等于彈簧振子振動周期；

（3）某次采集到的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間f變化的圖像如圖（b）所示，從圖中可以算出彈簧振子振動周期7=

（用"[0"表示）;

圖（b）

（4）改變鉤碼質(zhì)量，重復(fù)上述步驟;

（5）實(shí)驗(yàn)測得數(shù)據(jù)如下表所示，分析數(shù)據(jù)可知，彈簧振子振動周期的平方與質(zhì)量的關(guān)系是（填"線性的"或"非

線性的"）；

m/kg10T/sT/sT2/S2

0.0152.430.2430.059

0.0253.140.3140.099

0.0353.720.3720.138

0.0454.220.4220.178

0.0554.660.4660.217

（6）設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為左，根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并結(jié)合物理量的單位關(guān)系，彈簧振子振動周期的表達(dá)式可能是（填

正確答案標(biāo)號）；

A.2兀需B.2萬J^C.2局mkD.2兀kGi

（7）除偶然誤差外，寫出一條本實(shí)驗(yàn)中可能產(chǎn)生誤差的原因：.

29.（2020?海南?高考真題）（1）滑板運(yùn)動場地有一種常見的圓弧形軌道，其截面如圖，某同學(xué)用一輛滑板車和手機(jī)

估測軌道半徑R（滑板車的長度遠(yuǎn)小于軌道半徑）。

主要實(shí)驗(yàn)過程如下：

①用手機(jī)查得當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭;

②找出軌道的最低點(diǎn)。，把滑板車從。點(diǎn)移開一小段距離至P點(diǎn)，由靜止釋放，用手機(jī)測出它完成w次全振動的

時(shí)間3算出滑板車做往復(fù)運(yùn)動的周期？=;

③將滑板車的運(yùn)動視為簡諧運(yùn)動，則可將以上測量結(jié)果代入公式R=（用八g表示）計(jì)算出軌道半徑。

（2）某同學(xué)用如圖（a）所示的裝置測量重力加速度.

光電門

實(shí)驗(yàn)器材：有機(jī)玻璃條（白色是透光部分，黑色是寬度均為d=L00cm的擋光片），鐵架臺，數(shù)字計(jì)時(shí)器（含光電

門），刻度尺.

主要實(shí)驗(yàn)過程如下：

①將光電門安裝在鐵架臺上，下方放置承接玻璃條下落的緩沖物；

②用刻度尺測量兩擋光片間的距離，刻度尺的示數(shù)如圖（b）所示，讀出兩擋光片間的距離乙=cm；

③手提玻璃條上端使它靜止在______方向上，讓光電門的光束從玻璃條下端的透光部分通過；

④讓玻璃條自由下落，測得兩次擋光的時(shí)間分別為4=10003ms和質(zhì)=5.000ms;

⑤根據(jù)以上測量的數(shù)據(jù)計(jì)算出重力加速度g=______m/s2（結(jié)果保留三位有效數(shù)字）。

四、填空題

30.（2021?廣東?高考真題）如圖所示，一個(gè)輕質(zhì)彈簧下端掛一小球，小球靜止?，F(xiàn)將小球向下拉動距離A后由靜止

TA

釋放，并開始計(jì)時(shí)，小球在豎直方向做簡諧運(yùn)動，周期為兀經(jīng)g時(shí)間，小球從最低點(diǎn)向上運(yùn)動的距離—。（選

82

填"大于"、"小于"或"等于"）；在工時(shí)刻，小球的動能（選填"最大"或"最小"）。

4

31.（2021?河北?高考真題）如圖，一彈簧振子沿x軸做簡諧運(yùn)動，振子零時(shí)刻向右經(jīng)過A點(diǎn)，2s后第一次到達(dá)B

點(diǎn)，已知振子經(jīng)過A、B兩點(diǎn)時(shí)的速度大小相等，2s內(nèi)經(jīng)過的路程為0.4m。該彈簧振子的周期為s,振幅為

inA/WVWWWW-O——r

BOA

32.（2020?上海?高考真題）質(zhì)量為加，擺長為L的單擺，拉開一定角度后，力時(shí)刻由靜止釋放，在力、t2、白時(shí)刻5

<t2<t3）,擺球動能Ek與勢能Ep第一次出現(xiàn)如圖關(guān)系，其中及為單擺的總機(jī)械能。此單擺周期為。擺球

在最低點(diǎn)的向心加速度為O

33.（2020?全國?高考真題）用一個(gè)擺長為80.0cm的單擺做實(shí)驗(yàn)，要求擺動的最大角度小于5。，則開始時(shí)將擺球拉

離平衡位置的距離應(yīng)不超過cm（保留1位小數(shù)）。（提示：單擺被拉開小角度的情況下，所求的距離約等于擺

球沿圓弧移動的路程。）

某同學(xué)想設(shè)計(jì)一個(gè)新單擺，要求新單擺擺動10個(gè)周期的時(shí)間與原單擺擺動11個(gè)周期的時(shí)間相等。新單擺的擺長應(yīng)

該取為cm。

4<16機(jī)弒源劭

T■年考情:探規(guī)律工

考點(diǎn)十年考情(2015-2024)命題趨勢

2024?湖南?高考真題、2024?廣西?高考真題、2024?海南?高命題分析：高考對本專題

考真題、2024?北京?高考真題、2024?甘肅?高考真題、的考查以圖像為主，重點(diǎn)

2024?浙江?高考真題、2024?河北?局考真題、2024?遼寧?圖是簡諧運(yùn)動的特點(diǎn)、振動

考真題、2024?福建?高考真題、2024?浙江?高考真題、和波動圖像、波的傳播、

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動2022?浙江?高考真題、2022?湖南?高考真題、2021?江蘇?高測定重力加速度等.

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2016?海南?高考真題、2015?山東?高考真題相聯(lián)系的題目.

分考點(diǎn)?精準(zhǔn)練1

考點(diǎn)01機(jī)械振動

一、單選題

1.（2024?北京?高考真題）圖甲為用手機(jī)和輕彈簧制作的一個(gè)振動裝置。手機(jī)加速度傳感器記錄了手機(jī)在豎直方向

的振動情況，以向上為正方向，得到手機(jī)振動過程中加速度。隨時(shí)間f變化的曲線為正弦曲線，如圖乙所示。下列

說法正確的是（）

J

il

§r

un

乙

A.，=0時(shí)，彈簧彈力為0

B.t=0.2s時(shí)，手機(jī)位于平衡位置上方

C.從/■=（）至f=0.2s,手機(jī)的動能增大

D.。隨/■變化的關(guān)系式為a=4sin（2.5%r）m/s2

【答案】D

【詳解】A.由題圖乙知，/=0時(shí)，手機(jī)加速度為0,由牛頓第二定律得彈簧彈力大小為

F=mg

A錯(cuò)誤;

B.由題圖乙知，r=o.2s時(shí)，手機(jī)的加速度為正，則手機(jī)位于平衡位置下方，B錯(cuò)誤；

C.由題圖乙知，從"。至r=o.2s,手機(jī)的加速度增大，手機(jī)從平衡位置向最大位移處運(yùn)動，速度減小，動能減小,

C錯(cuò)誤；

D.由題圖乙知

T=0.8s

則角頻率

27r

①=——=2.5?rad/s

T

則。隨f變化的關(guān)系式為

a=4sin（2.5^/）m/s2

D正確。

故選D。

2.（2024?甘肅?高考真題）如圖為某單擺的振動圖像，重力加速度g取:lOm/s?,下列說法正確的是（）

A.擺長為1.6m,起始時(shí)刻速度最大B.擺長為2.5m,起始時(shí)刻速度為零

C.擺長為1.6m,A、C點(diǎn)的速度相同D.擺長為2.5m,A、B點(diǎn)的速度相同

【答案】C

【詳解】由單擺的振動圖像可知振動周期為7=0.8漆，由單擺的周期公式7=2萬。得擺長為

/=客=1.6m"圖像的斜率代表速度，故起始時(shí)刻速度為零，且4、C點(diǎn)的速度相同，A、8點(diǎn)的速度大小相同，

4;「

方向不同。

綜上所述，可知C正確，故選C。

3.（2024?浙江?高考真題）如圖所示，不可伸長的光滑細(xì)線穿過質(zhì)量為0.1kg的小鐵球，兩端懸掛在傾角為30°

的固定斜桿上，間距為L5m。小球平衡時(shí)，A端細(xì)線與桿垂直；當(dāng)小球受到垂直紙面方向的擾動做微小擺動時(shí)，等

效于懸掛點(diǎn)位于小球重垂線與交點(diǎn)的單擺，重力加速度g=10m/s2,則（）

B.小球擺動周期約為2s

C.小球平衡時(shí)，A端拉力為走N

2

D.小球平衡時(shí)，A端拉力小于2端拉力

【答案】B

【詳解】A.根據(jù)單擺的周期公式7=2?？芍芷谂c擺角無關(guān)，故A錯(cuò)誤;

CD.同一根繩中，A端拉力等于8端拉力，平衡時(shí)對小球受力分析如圖

7g

可得

2FAcos30°=mg

解得

也N

2cos3003

故CD錯(cuò)誤；

B.根據(jù)幾何知識可知擺長為

_1.5mxtan3004

L=-----------------------------二Im

cos30°

故周期為

T=?2s

K

故B正確。

故選Bo

4.（2024?河北?高考真題）如圖，一電動機(jī)帶動輕桿在豎直框架平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，輕桿一端固定在電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸上,

另一端懸掛一紫外光筆，轉(zhuǎn)動時(shí)紫外光始終豎直投射至水平鋪開的感光紙上，沿垂直于框架的方向勻速拖動感光紙,

感光紙上就畫出了描述光點(diǎn)振動的XT圖像.已知輕桿在豎直面內(nèi)長0.1m,電動機(jī)轉(zhuǎn)速為1277rnin.該振動的圓頻

C.1.26rad/s,1.0mD.1.26rad/s,1.25m

【答案】C

【詳解】紫外光在紙上的投影做的是簡諧振動，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速為

n-12r/min=0.2r/s

因此角頻率

co=27m=0.4%=1.26rad/s

周期為

簡諧振動的振幅即為輕桿的長度A=O.lm,12.5s通過的路程為

12.5”,

s=-----x4A=1m

5

故選C。

5.（2024?遼寧?高考真題）如圖（a）,將一彈簧振子豎直懸掛，以小球的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)O,豎直向上為正方

向建立尤軸。若將小球從彈簧原長處由靜止釋放，其在地球與某球狀天體表面做簡諧運(yùn)動的圖像如（b）所示（不

考慮自轉(zhuǎn)影響），設(shè)地球、該天體的平均密度分別為Pi和外，地球半徑是該天體半徑的“倍?！鞯闹禐椋ǎ?/p>

4

X

o

XI

(￡、

圖

【答案】C

【詳解】設(shè)地球表面的重力加速度為g,某球體天體表面的重力加速度為短，彈簧的勁度系數(shù)為k,根據(jù)簡諧運(yùn)動

的對稱性有

k?4A-mg=mg

k-2A—mgf=mg,

可得

2kA

g-

m

,kA

g=一

m

可得

旦=2

g'

設(shè)某球體天體的半徑為R,在星球表面，有

4,

p2?-7iR?m

G—-=---m--g-'

R2

聯(lián)立可得

包=2

pi〃

故選c。

6.（2024?福建,高考真題）某簡諧振動的y—圖像如圖所示，則以下說法正確的是（

B.頻率2.5Hz

C.0.1S時(shí)速度為0D.0.2s時(shí)加速度方向豎直向下

【答案】B

【詳解】AB.根據(jù)圖像可知，振幅為1cm；周期為

T=0.4s

則頻率為

Hz=2.5Hz

T0.4

故A錯(cuò)誤，B正確；

C.根據(jù)圖像可知，0.1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置，此時(shí)速度最大，故C錯(cuò)誤；

D.根據(jù)圖像可知，0.2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)處于負(fù)向最大位置處，則此時(shí)加速度方向豎直向上，故D錯(cuò)誤。

故選B。

7.（2024?浙江?高考真題）如圖1所示，質(zhì)量相等的小球和點(diǎn)光源，分別用相同的彈簧豎直懸掛于同一水平桿上，

間距為/,豎直懸掛的觀測屏與小球水平間距為2/,小球和光源做小振幅運(yùn)動時(shí)，在觀測屏上可觀測小球影子的運(yùn)

動。以豎直向上為正方向，小球和光源的振動圖像如圖2所示，則（）

b

a

光

源

圖1

A.4時(shí)刻小球向上運(yùn)動B.時(shí)刻光源的加速度向上

C.灰時(shí)刻小球與影子相位差為萬D.與時(shí)刻影子的位移為5A

【答案】D

【詳解】A.以豎直向上為正方向，根據(jù)圖2可知，4時(shí)刻，小球位于平衡位置，隨后位移為負(fù)值，且位移增大,

可知，4時(shí)刻小球向下運(yùn)動，故A錯(cuò)誤;

B.以豎直向上為正方向，馬時(shí)刻光源的位移為正值，光源振動圖像為正弦式，表明其做簡諧運(yùn)動，根據(jù)

=-kx=ma

可知，其加速度方向與位移方向相反，位移方向向上，則加速度方向向下，故B錯(cuò)誤；

C.根據(jù)圖2可知，小球與光源的振動步調(diào)總是相反，由于影子是光源發(fā)出的光被小球遮擋后，在屏上留下的陰影,

可知，影子與小球的振動步調(diào)總是相同，即芍時(shí)刻小球與影子相位差為0,故C錯(cuò)誤;

D.根據(jù)圖2可知，與時(shí)刻，光源位于最低點(diǎn)，小球位于最高點(diǎn)，根據(jù)直線傳播能夠在屏上影子的位置也處于最高

點(diǎn)，影子位于正方向上的最大位移處，根據(jù)幾何關(guān)系有

A+A

1+21A+x影子

解得

元影子=5A

即與時(shí)刻影子的位移為54故D正確。

故選Do

8.（2023?浙江?高考真題）如圖甲所示，一導(dǎo)體桿用兩條等長細(xì)導(dǎo)線懸掛于水平軸OO',接入電阻R構(gòu)成回路.導(dǎo)

體桿處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，將導(dǎo)體桿從豎直位置拉開小角度由靜止釋放，導(dǎo)體桿開始下擺。當(dāng)氏=&時(shí)，導(dǎo)

體桿振動圖像如圖乙所示。若橫縱坐標(biāo)皆采用圖乙標(biāo)度，則當(dāng)R=24時(shí)，導(dǎo)體桿振動圖像是（）

【答案】B

【詳解】導(dǎo)體桿切割磁感線時(shí)，回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可得，導(dǎo)體桿受到的安培力總是阻礙導(dǎo)體棒的運(yùn)

動。當(dāng)R從4變?yōu)?&時(shí)，回路中的電阻增大，則電流減小，導(dǎo)體桿所受安培力減小，即導(dǎo)體桿在擺動時(shí)所受的阻

力減弱，所桿從開始擺動到停止，運(yùn)動的路程和經(jīng)歷的時(shí)間變長。

故選Bo

10.（2022?海南?高考真題）在同一地方，甲、乙兩個(gè)單擺做振幅不同的簡諧運(yùn)動，其振動圖像如圖所示，可知甲、

【答案】C

【詳解】由振動圖像可知甲乙兩個(gè)單擺周期之比為

T甲:乙=0.8：1.2=2：3

根據(jù)單擺周期公式

可得

則甲、乙兩個(gè)單擺的擺長之比為

L甲:L乙=T甲2：7Z2=4：9

故選C。

11.（2022?浙江?高考真題）如圖所示，一根固定在墻上的水平光滑桿，兩端分別固定著相同的輕彈簧，兩彈簧自由

端相距X。套在桿上的小球從中點(diǎn)以初速度v向右運(yùn)動，小球?qū)⒆鲋芷跒門的往復(fù)運(yùn)動，則（）

Ix\

/UUUUUUUUUUUoUUUUUUU則U:

A.小球做簡諧運(yùn)動

B.小球動能的變化周期為g

C.兩根彈簧的總彈性勢能的變化周期為T

D.小球的初速度為I?時(shí)，其運(yùn)動周期為2T

【答案】B

【詳解】A.物體做簡諧運(yùn)動的條件是它在運(yùn)動中所受回復(fù)力與位移成正比，且方向總是指向平衡位置，可知小球

在桿中點(diǎn)到接觸彈簧過程，所受合力為零，此過程做勻速直線運(yùn)動，故小球不是做簡諧運(yùn)動，A錯(cuò)誤；

BC.假設(shè)桿中點(diǎn)為。，小球向右壓縮彈簧至最大壓縮量時(shí)的位置為A,小球向左壓縮彈簧至最大壓縮量時(shí)的位置為

B,可知小球做周期為T的往復(fù)運(yùn)動過程為

OfAfOf6-0

根據(jù)對稱性可知小球從OfAfO與這兩個(gè)過程的動能變化完全一致，兩根彈簧的總彈性勢能的變化

完全一致，故小球動能的變化周期為「兩根彈簧的總彈性勢能的變化周期四，B正確，C錯(cuò)誤;

D.小球的初速度為|■時(shí)，可知小球在勻速階段的時(shí)間變?yōu)樵瓉淼?倍，接觸彈簧過程，根據(jù)彈簧振子周期公式

可知接觸彈簧過程所用時(shí)間與速度無關(guān)，即接觸彈簧過程時(shí)間保持不變，故小球的初速度為|■時(shí)，其運(yùn)動周期應(yīng)小

于2T,D錯(cuò)誤；

故選Bo

12.（2022?浙江?高考真題）圖甲中的裝置水平放置，將小球從平衡位置。拉到A后釋放，小球在。點(diǎn)附近來回振

動；圖乙中被細(xì)繩拴著的小球由靜止釋放后可繞固定點(diǎn)來回?cái)[動。若將上述裝置安裝在太空中的我國空間站內(nèi)進(jìn)行

同樣操作，下列說法正確的是（）

$wwvwwwwv?M\O-26

IO'.AI

甲乙

A.甲圖中的小球?qū)⒈３朱o止

B.甲圖中的小球仍將來回振動

C.乙圖中的小球仍將來回?cái)[動

D.乙圖中的小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動

【答案】B

【詳解】AB.空間站中的物體處于完全失重狀態(tài)，甲圖中的小球所受的彈力不受失重的影響，則小球仍將在彈力的

作用下來回振動，A錯(cuò)誤，B正確；

CD.圖乙中的小球在地面上由靜止釋放時(shí)，所受的回復(fù)力是重力的分量，而在空間站中處于完全失重時(shí)，回復(fù)力為

零，則小球由靜止釋放時(shí)，小球仍靜止不動，不會來回?cái)[動；也不會做勻速圓周運(yùn)動，若給小球一定的初速度，則

小球在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，C、D錯(cuò)誤。

故選Bo

13.(2021?江蘇?高考真題)如圖所示，半徑為R的圓盤邊緣有一釘子3,在水平光線下，圓盤的轉(zhuǎn)軸A和釘子B在

右側(cè)墻壁上形成影子。和P,以。為原點(diǎn)在豎直方向上建立無坐標(biāo)系?！?0時(shí)從圖示位置沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動圓

盤，角速度為。，則P做簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為()

L

線

一

A.x=Rsin(a)t--)

71

B.7?sin(^+—)

.71

C.x=27?sin(69Z--)

n

D.x=2Rsin(a)t+—)

【答案】B

【詳解】由圖可知，影子P做簡諧運(yùn)動的振幅為R,以向上為正方向，設(shè)尸的振動方程為

x-Rsin(a>t+<p)

由圖可知，當(dāng)，=0時(shí)，尸的位移為R,代入振動方程解得

71

（P=一

2

則P做簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為

.71、

x=Rsm（cot-\■一）

故B正確，ACD錯(cuò)誤。

故選Bo

14.（2017?北京?高考真題）某彈簧振子沿x軸的簡諧運(yùn)動圖像如圖所示，下列描述正確的是（)

A.Uis時(shí)，振子的速度為零，加速度為正的最大值

B.f=2s時(shí)，振子的速度為負(fù)，加速度為正的最大值

c.r=3s時(shí)，振子的速度為負(fù)的最大值，加速度為零

D.V4s時(shí)，振子的速度為正，加速度為負(fù)的最大值

【答案】A

kx

【詳解】A.f=ls時(shí)，在負(fù)向最大位移處，故速度為零，a=—，加速度最大，為正，故A正確;

m

B.2s時(shí)，振子的速度為正，加速度為零，故B錯(cuò)誤；

C.f=3s時(shí)，振子的速度為零，加速度負(fù)向最大，故C錯(cuò)誤；

D.V4s時(shí)，振子的速度為負(fù)，加速度為零，故D錯(cuò)誤。

故選A。

15.（2019?全國?高考真題）如圖，長為/的細(xì)繩下方懸掛一小球。。繩的另一端固定在天花板上O點(diǎn)處，在。點(diǎn)正

3

下方力的0'處有一固定細(xì)鐵釘。將小球向右拉開，使細(xì)繩與豎直方向成一小角度（約為2。）后由靜止釋放，并從

釋放時(shí)開始計(jì)時(shí)。當(dāng)小球。擺至最低位置時(shí)，細(xì)繩會受到鐵釘?shù)淖钃?。設(shè)小球相對于其平衡位置的水平位移為X,

向右為正。下列圖像中，能描述小球在開始一個(gè)周期內(nèi)的x—f關(guān)系的是（）

【詳解】小球?qū)儆趩螖[模型，從右向左運(yùn)動到平衡位置的過程，相當(dāng)于運(yùn)動第一個(gè)5周期，根據(jù)單擺周期公式有

1?ITIT

從平衡位置向左運(yùn)動的過程中，相當(dāng)于運(yùn)動了第二個(gè);周期，有

由此可知，第一個(gè);周期的時(shí)間長，第二個(gè);周期的時(shí)間短；結(jié)合位移來分析，設(shè)豎直位移最大值為刀，第一個(gè)（周

期的水平位移最大值

2

xml=#=yj2lh-h

第二個(gè);周期的水平位移最大值

/2=j夕-（,一〃?=J*.

可知

Xml>Xm2

故選Ao

9

16.（2017?上海,高考真題）做簡諧運(yùn)動的單擺，其擺長不變，若擺球的質(zhì)量增加為原來的9倍，擺球經(jīng)過平衡位置

4

的速度減為原來的：2，則單