考點6 機械振動與機械波-五年（2020-2024年）高考物理真題專項分類匯編

五年（2020-2024）高考真題專項分類匯編PAGEPAGE14考點6機械振動與機械波—五年（2020—2024年）高考物理真題專項分類匯編一、單選題1．[2024年北京高考真題]圖甲為用手機和輕彈簧制作的一個振動裝置。手機加速度傳感器記錄了手機在豎直方向的振動情況，以向上為正方向，得到手機振動過程中加速度a隨時間t變化的曲線為正弦曲線，如圖乙所示。下列說法正確的是()A.時，彈簧彈力為0B.時，手機位于平衡位置上方C.從至手機的動能增大D.a隨t變化的關(guān)系式為2．[2024年河北高考真題]如圖，一電動機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的轉(zhuǎn)軸上，另一端懸掛一紫外光筆，轉(zhuǎn)動時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振動的圖像。已知輕桿在豎直面內(nèi)長0.1m，電動機轉(zhuǎn)速為。該振動的圓頻率和光點在12.5s內(nèi)通過的路程分別為()A. B. C. D.3．[2024年湖南高考真題]如圖，健身者在公園以每分鐘60次的頻率上下抖動長繩的一端，長繩自右向左呈現(xiàn)波浪狀起伏，可近似為單向傳播的簡諧橫波。長繩上兩點平衡位置相距6m，時刻A點位于波谷，B點位于波峰，兩者之間還有一個波谷。下列說法正確的是()A.波長為3m B.波速為12m/sC.時刻，B點速度為0 D.時刻，A點速度為04．[2024年安徽高考真題]某儀器發(fā)射甲、乙兩列橫波，在同一均勻介質(zhì)中相向傳播，波速v大小相等。某時刻的波形圖如圖所示，則這兩列橫波()A.在處開始相遇 B.在處開始相遇C.波峰在處相遇 D.波峰在處相遇5．[2023年上海高考真題]真空中有一點P與微粒Q，Q在運動中受到指向王且大小與離開P的位移成正比的回復(fù)力，則下列情況有可能發(fā)生的是()A.速度增大，加速度增大 B.速度增大，加速度減小C.速度增大，加速度不變 D.速度減小，加速度不變6．[2023年浙江高考真題]如圖甲所示，一導(dǎo)體桿用兩條等長細導(dǎo)線懸掛于水平軸，接入電阻R構(gòu)成回路。導(dǎo)體桿處于豎直向上的勻強磁場中，將導(dǎo)體桿從豎直位置拉開小角度θ靜止釋放，導(dǎo)體桿開始下擺。當時，導(dǎo)體桿振動圖像如圖乙所示。若橫縱坐標皆采用圖乙標度，則當時，導(dǎo)體桿振動圖像是()A. B.C. D.7．[2023年浙江高考真題]主動降噪耳機能收集周圍環(huán)境中的噪聲信號，并產(chǎn)生相應(yīng)的抵消聲波。某一噪聲信號傳到耳膜的振動圖像如圖所示，取得最好降噪效果的抵消聲波（聲音在空氣中的傳播速度為340m/s）()A.振幅為2AB.頻率為100HzC.波長應(yīng)為1.7m的奇數(shù)倍D.在耳膜中產(chǎn)生的振動與圖中所示的振動同相8．[2023年北京高考真題]如圖所示，兩個帶等量正電的點電荷位于兩點上，是連線中垂線上的兩點，O為的交點，。一帶負電的點電荷在E點由靜止釋放后()A.做勻加速直線運動B.在O點所受靜電力最大C.由E到O的時間等于由O到F的時間D.由E到F的過程中電勢能先增大后減小9．[2021年江蘇高考真題]半徑為R的圓盤邊緣有一釘子B，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O和P。以O(shè)為原點在豎直方向上建立坐標系。時從圖示位置沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動圓盤，角速度為ω。則P做簡諧運動的表達式為()A. B.C. D.二、多選題10．[2024年海南高考真題]一歌手在湖邊唱歌，歌聲通過空氣和水傳到距其2km的湖對岸，空氣中的聲速為340m/s，水中聲速為1450m/s，歌聲可視為頻率為400Hz的聲波，則下列說法正確的是()A.在水中傳播頻率會改變B.由空氣和水傳到湖對岸的時間差約為4.5sC.在空氣中波長為0.85mD.在水中的波長為5m11．[2021年湖北高考真題]一列簡諧橫波沿x軸傳播，在時刻和時刻的波形分別如圖中實線和虛線所示。已知處的質(zhì)點在0~1s內(nèi)運動的路程為4.5cm。下列說法正確的是()A.波沿x軸正方向傳播B.波源振動周期為1.1sC.波的傳播速度大小為13m/sD.時，處的質(zhì)點沿y軸負方向運動三、實驗題12．[2024年湖北高考真題]某同學(xué)設(shè)計了一個測量重力加速度大小g的實驗方案，所用器材有：2g砝碼若干、托盤1個、輕質(zhì)彈簧1根、米尺1把、光電門1個、數(shù)字計時器1臺等。具體步驟如下：①將彈簧豎直懸掛在固定支架上，彈簧下面掛上裝有遮光片的托盤，在托盤內(nèi)放入一個砝碼，如圖（a）所示。②用米尺測量平衡時彈簧的長度l，并安裝光電門。③將彈簧在彈性限度內(nèi)拉伸一定長度后釋放，使其在豎直方向振動。④用數(shù)字計時器記錄30次全振動所用時間t。⑤逐次增加托盤內(nèi)砝碼的數(shù)量，重復(fù)②③④的操作。該同學(xué)將振動系統(tǒng)理想化為彈簧振子。已知彈簧振子的振動周期，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，M為振子的質(zhì)量。（1）由步驟④，可知振動周期_______。（2）設(shè)彈簧的原長為，則l與g、、T的關(guān)系式為_______。（3）由實驗數(shù)據(jù)作出的圖線如圖（b）所示，可得_______（保留三位有效數(shù)字，取9.87）。（4）本實驗的誤差來源包括_____（雙選，填標號）。A.空氣阻力B.彈簧質(zhì)量不為零C.光電門的位置稍微偏離托盤的平衡位置13．[2024年廣西高考真題]單擺可作為研究簡諧運動的理想模型。（1）制作單擺時，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擺動中_______不變；（2）用游標卡尺測量擺球直徑，測得讀數(shù)如圖丙，則擺球直徑為_______；（3）若將一個周期為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動。當?shù)刂亓铀俣葹間，以釋放時刻作為計時起點，則擺球偏離平衡位置的位移x與時間t的關(guān)系為_______。14．[2024年湖南高考真題]在太空，物體完全失重，用天平無法測量質(zhì)量。如圖（a），某同學(xué)設(shè)計了一個動力學(xué)方法測量物體質(zhì)量的實驗方案，主要實驗儀器包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊、輕彈簧、標準砝碼、光電計時器和待測物體，主要步驟如下：（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時，第21次經(jīng)過平衡位置時停止計時，由此測得彈簧振子的振動周期T；（3）將質(zhì)量為m的砝碼固定在滑塊上，重復(fù)步驟（2）；（4）依次增加砝碼質(zhì)量m，測出對應(yīng)的周期T，實驗數(shù)據(jù)如下表所示，在圖（b）中繪制關(guān)系圖線；0.0000.6320.3990.0500.7750.6010.1000.8930.7970.1501.0011.0020.2001.1051.2210.2501.1751.381（5）由圖像可知，彈簧振子振動周期的平方與砝碼質(zhì)量的關(guān)系是_______（填“線性的”或“非線性的”）；（6）取下砝碼后，將待測物體固定在滑塊上，測量周期并得到，則待測物體質(zhì)量是_______kg（保留3位有效數(shù)字）；（7）若換一個質(zhì)量較小的滑塊重做上述實驗，所得圖線與原圖線相比將沿縱軸_______移動（填“正方向”“負方向”或“不”）。四、計算題（1）求這列橫波的波長；（2）求波源在4s內(nèi)通過的路程；（3）在圖（b）中畫出時刻的波形圖。

——★參考答案★——1．答案：D解析：A.由題圖乙知，時，手機加速度為0，由牛頓第二定律得彈簧彈力大小為，A錯誤；B.由題圖乙知，時，手機的加速度為正，則手機位于平衡位置下方，B錯誤；C.由題圖乙知，從至，手機的加速度增大，手機從平衡位置向最大位移處運動，速度減小，動能減小，C錯誤；D.由題圖乙知，則角頻率，則a隨t變化的關(guān)系式為，D正確。故選D。2．答案：C解析：由于電動機的轉(zhuǎn)速為12r/min，則光點1min振動12個周期，故光點振動的周期，所以光點振動的圓頻率，AB錯誤；由題意可知光點的振幅，又，則光點在12.5s內(nèi)通過的路程，C正確，D錯誤。3．答案：D解析：由題意可知，則該波的波長為，A錯誤；根據(jù)題意可知該波的周期，結(jié)合A項分析可得該波的波速為，B錯誤；由于時刻A點、B點分別位于波谷、波峰位置，則時刻A點、B點的速度均為0，從時刻到時刻，B點振動了個周期，運動至平衡位置，速度最大，C錯誤；從時刻到時刻，A點振動了個周期，運動至波峰位置，速度為0，D正確。4．答案：C解析：AB.由題意可知兩列波的波速相同，所以相同時間內(nèi)傳播的距離相同，故兩列橫波在處開始相遇，故AB錯誤；CD.甲波峰的坐標為，乙波峰的坐標為，由于兩列波的波速相同，所以波峰在處相遇，故C正確，D錯誤。故選C。5．答案：B解析：由題意可知P點為平衡位置，若Q向P點運動，則Q離開P的位移在減小，回復(fù)力減小，由牛頓第二定律可知加速度在減小，又回復(fù)力的方向指向P點，回復(fù)力的方向與Q的速度方向一致，則Q的速度正在增大，AC錯誤，B正確；若Q正在遠離P點，則Q離開P的位移在增大，回復(fù)力在增大，加速度在增大，又速度方向與加速度的方向相反，則Q的速度在減小，D錯誤。6．答案：B解析：導(dǎo)體桿擺動時切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受安培力，安培力起阻力作用，故導(dǎo)體桿的振動為阻尼振動。由垂直于磁感線方向的速度大小相同時電阻變大→電流變小→安培力（阻力）變小可知，當R從變?yōu)闀r，導(dǎo)體桿振幅的衰減速度變慢，B正確，ACD錯誤。7．答案：B解析：主動降噪耳機利用了波的干涉原理，要想取得最好的降噪效果，則抵消聲波的振幅和頻率要與噪聲信號的相同，且在耳膜中產(chǎn)生的振動應(yīng)與題圖中所示的振動反相，所以抵消聲波的振幅為A，頻率，AD錯誤，B正確；抵消聲波的波長，C錯誤。8．答案：C解析：中垂線上，從O點向上或向下→電場強度先增大后減小→負電荷所受靜電力變化，不是勻變速運動，A錯O點電場強度為0→負電荷在O點所受靜電力為0，B錯OE和OF處電場關(guān)于O點上下對稱→負電荷在EF之間對稱往復(fù)運動，C對9．答案：B解析：經(jīng)過時間t，連線繞圓心A轉(zhuǎn)過的角度，此時，B正確。10．答案：BC解析：A.頻率只與波源有關(guān)，故在水中傳播頻率不會改變，故A錯誤；B.由空氣傳到湖對岸的時間為由水傳到湖對岸的時間為故由空氣和水傳到湖對岸的時間差約為故B正確；C.在空氣中的波長為故C正確；D.在水中的波長為故D錯誤。故選BC。11．答案：AC解析：由題意，處的質(zhì)點在內(nèi)通過的路程為4.5cm，則結(jié)合圖可知時刻處的質(zhì)點沿y軸的負方向運動，由質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向關(guān)系可知，該波的傳播方向沿x軸的正方向，A正確；由題意可知，的時間間隔為，解得B錯誤；由圖可知，則C正確；由同側(cè)法可知時，處的質(zhì)點沿y軸正方向運動，D錯誤。12．答案：（1）（2）（3）9.65（9.55~9.75均可）（4）AB解析：（1）由于30次全振動所用的時間為t，則1次全振動的時間，即振動周期。（2）彈簧振子平衡時，由力的平衡條件有，又，聯(lián)立可得。（3）結(jié)合（2）問分析可知圖線的斜率，由題圖（b）可知，聯(lián)立解得。（4）空氣阻力會使本實驗中的振動系統(tǒng)做阻尼振動，即本實驗中的振動系統(tǒng)并不是理想化的彈簧振子，而本實驗中是將振動系統(tǒng)理想化為彈簧振子，從而測出重力加速度的，所以空氣阻力是本實驗的一個誤差來源，A正確；（2）問分析中將彈簧振子的質(zhì)量等效為托盤及其上物體的總質(zhì)量，但是實際上彈簧振子的質(zhì)量為彈簧的質(zhì)量和托盤及其上物體的總質(zhì)量之和，所以彈簧質(zhì)量不為零是本實驗的一個誤差來源，B正確；由于數(shù)字計時器記錄的是30次全振動的時間，所以光電門的位置只要在托盤經(jīng)過的位置均可，即光電門的位置稍微偏離托盤的平衡位置不是本實驗的誤差來源，C錯誤。13．答案：（1）擺長（2）1.06（3）解析：（1）選擇圖甲方式的目的是要保持擺動中擺長不變；（2）擺球直徑為（3）根據(jù)單擺的周期公式可得單擺的擺長為從平衡位置拉開5°的角度處釋放，可得振幅為以該位置為計時起點，根據(jù)簡諧運動規(guī)律可得擺球偏離平衡位置的位移x與時間t的關(guān)系為14．答案：（4）如圖所示（5）線性的（6）0.120（7）負方向解析：（4）將題表中的數(shù)據(jù)在題圖（b）中進行描點，然后用直線擬合，使盡可能多的點在直線上，不在直線上的點均勻分布在直線兩側(cè)，偏離直線較遠的點舍去，如答圖所示；（5）由于圖像為一條直線，則彈簧振子振動周期的平方與砝碼質(zhì)量的關(guān)系是線性的；（6）根據(jù)答圖