2022年高考物理专题演练专题三十一机械振动机械波 .pdf

学习必备欢迎下载选修 34 考点 31机械振动机械波两年高考真题演练12015 山东理综， 38(1)(多选)如图，轻弹簧上端固定， 下端连接一小物块， 物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y0.1sin(2.5t)m。t0 时刻，一小球从距物块h 高处自由落下； t0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g10 m/s2。以下判断正确的是 () Ah1.7 m B简谐运动的周期是0.8 s C0.6 s内物块运动的路程是0.2 m Dt0.4 s时，物块与小球运动方向相反2 (2015 天津理综，3)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b 两质点的横坐标分别为xa2 m 和 xb6 m，图乙为质点 b 从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是() A该波沿 x 方向传播，波速为1 m/s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 20 页学习必备欢迎下载B质点 a 经 4 s振动的路程为 4 m C此时刻质点 a 的速度沿 y 方向D质点 a 在 t2 s时速度为零3(2015 北京理综， 15) 周期为 2.0 s 的简谐横波沿 x 轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点 P 沿 y 轴负方向运动，则该波 () A沿 x 轴正方向传播，波速v20 m/s B沿 x 轴正方向传播，波速v10 m/s C沿 x 轴负方向传播，波速v20 m/s D沿 x 轴负方向传播，波速v10 m/s 4(2015 四川理综， 2)平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3 m 的甲、乙两小木块随波上下运动， 测得两小木块每分钟都上下30 次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰。这列水面波 () A频率是 30 Hz B波长是 3 m C波速是 1 m/s D周期是 0.1 s 5(2015 福建理综， 16)简谐横波在同一均匀介质中沿x 轴正方向传播，波速为 v。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点 a、b 相距为 s，a、b 之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a 最早到达波谷的是 () 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 20 页学习必备欢迎下载62015 海南单科， 16(1)(多选)一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t0 时刻的波形如图所示， 质点 P 的 x 坐标为 3 m。已知任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。下列说法正确的是() A波速为 4 m/s B波的频率为 1.25 Hz Cx 坐标为 15 m 的质点在 t0.6 s时恰好位于波谷Dx 坐标为 22 m 的质点在 t0.2 s时恰好位于波峰E当质点 P 位于波峰时， x 坐标为 17 m 的质点恰好位于波谷72014 新课标全国卷 ，34(1)(多选)图(a)为一列简谐横波在t2 s时的波形图，图(b)为媒质中平衡位置在x1.5 m 处的质点的振动图象， P 是平衡位置为 x2 m 的质点。下列说法正确的是() A波速为 0.5 m/s B波的传播方向向右C02 s时间内， P 运动的路程为 8 cm 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 20 页学习必备欢迎下载D02 s时间内， P 向 y 轴正方向运动E当 t7 s时，P 恰好回到平衡位置82014 新课标全国卷 ，34(1)(多选)图(a)为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图， P 是平衡位置在 x1.0 m处的质点，Q 是平衡位置在 x4.0 m 处的质点；图 (b)为质点 Q 的振动图象。下列说法正确的是 () A在 t0.10 s时，质点 Q 向 y 轴正方向运动B在 t0.25 s时，质点 P 的加速度方向与y 轴正方向相同C从 t0.10 s到 t0.25 s ，该波沿 x 轴负方向传播了6 m D从 t0.10 s到 t0.25 s，质点 P 通过的路程为 30 cm E质点 Q 简谐运动的表达式为y0.10sin 10t(国际单位制 ) 92014 山东理综， 38(1)(多选)一列简谐横波沿直线传播。以波源 O 由平衡位置开始振动为计时零点，质点A 的振动图象如图所示，已知 O、A 的平衡位置相距 0.9 m。以下判断正确的是 () A波长为 1.2 m B波源起振方向沿y 轴正方向C波速大小为 0.4 m/s 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 20 页学习必备欢迎下载D质点 A 的动能在 t4 s时最大10(2014 四川理综， 5)如图所示，甲为 t1 s 时某横波的波形图象，乙为该波传播方向上某一质点的振动图象，距该质点x0.5 m 处质点的振动图象可能是() 112015 江苏单科， 12B(1)(多选)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近， 则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比() A波速变大B波速不变C频率变高D频率不变(2)用 2106 Hz 的超声波检查胆结石， 该超声波在结石和胆汁中的波速分别为 2 250 m/s和 1 500 m/s，则该超声波在结石中的波长是胆汁中的 _倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时 _(选填“容易”或“不容易”)发生衍射。122015 重庆理综，11(2)右图为一列沿 x 轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P 的振动周期为 0.4 s。求该波的波速并判断 P 点此时的振动方向。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 20 页学习必备欢迎下载132015 新课标全国卷 ，34(2)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿 x 轴正向和负向传播，波速均为v25 cm/s。两列波在t0 时的波形曲线如图所示。求：()t0 时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的 x坐标；()从 t0 开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为16 cm的质点的时间。142015 新课标全国卷 ，34(2)平衡位置位于原点O 的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x 轴传播， P、Q 为 x 轴上的两个点(均位于 x 轴正向 )，P 与 O 的距离为 35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t0 时由平衡位置开始向上振动，周期 T1 s，振幅 A5 cm。当波传到 P 点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过 5 s，平衡位置在 Q 处的质点第一次处于波峰位置。求：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 20 页学习必备欢迎下载()P、Q 间的距离；()从 t0 开始到平衡位置在Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 20 页学习必备欢迎下载考点 31机械振动机械波一年模拟试题精练1(2015 广西四校调研 )一列简谐横波沿x 轴传播， t0 时的波形如图所示，质点a 与质点 b 相距 1 m，a 点正沿 y 轴正方向运动； t0.02 s时，质点 a 第一次到达正向最大位移处，由此可知() A此波的传播速度为25 m/s B此波沿 x 轴正方向传播C从 t0 时起，经过 0.04 s，质点 a 沿波传播方向迁移了1 m Dt0.04 s时，质点 b 处在平衡位置，速度沿y 轴负方向2(2015 北京丰台区一模 )一简谐横波在x 轴上传播， t0 时的波形如图甲所示。 x8 m 处质点 P 的振动图线如图乙所示。下列说法正确的是 () A这列波的波长为8 m B这列波的频率为2 Hz C这列波的波速为4 m/s D这列波向左传播32015 河南豫北六校联考，34(1)(多选)在某一均匀介质中由波源 O 发出的简谐横波在x 轴上传播，某时刻的波形如图，其波速为 5 m/s，则下列说法正确的是 () 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 20 页学习必备欢迎下载A此时 P(2 m，0 cm)、Q(2 m，0 cm)两点运动方向相同B再经过 0.5 s质点 N 刚好在 (5 m，20 cm)位置C能与该波发生干涉的横波的频率一定为3 Hz D波的频率与波源的振动频率无关4(2015 云南名校统考 ) (多选)一列简谐横波，沿x 轴正方向传播，传播速度为10 m/s，在 t0 时的波形图如图所示，则下列说法正确的是() A此时 x1.25 m处的质点正在做加速度减小的加速运动Bx0.7 m 处的质点比 x0.6 m 处的质点先运动到波峰的位置Cx0 处的质点再经过 0.05 s时间可运动到波峰位置Dx0.3 m 处的质点再经过 0.08 s可运动至波峰位置Ex1 m 处的质点在做简谐运动，其振动方程为y0.4 sin(10t)(m) 5 (2015 邯郸市质检 )(多选)图甲为某一列沿 x 轴正向传播的简谐横波在 t1.0 s时刻的波形图，图乙为参与波动的某一质点的振动图象，则下列说法正确的是() 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 20 页学习必备欢迎下载A该简谐横波的传播速度为4 m/s B从此时刻起，经过2 s，P 质点运动了 8 m 的路程C从此时刻起， P 质点比 Q 质点先回到平衡位置D乙图可能是甲图x2 m 处质点的振动图象E此时刻 M 质点的振动速度小于Q 质点的振动速度6(2015 湖北六校元月调考 )(多选)一列简谐横波，在t0.6 s时刻的图象如图甲所示，此时，P、Q 两质点的位移均为 1 cm，波上A 质点的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是() A这列波沿 x 轴正方向传播B这列波的波速是503m/s C从 t0.6 s开始，紧接着的 t0.6 s时间内， A 质点通过的路程是 10 m D从 t0.6 s开始，质点 P 比质点 Q 早 0.4 s回到平衡位置E若该波在传播过程中遇到一个尺寸为30 m 的障碍物，不能发生明显衍射现象7(2015 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 20 页学习必备欢迎下载陕西五校一模 )如图所示，一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在t0 时刻的波形如图中的实线所示，此时这列波恰好传播到P 点，且再经过 1.2 s，坐标为 x8 m 的 Q 点开始起振，求：(1)该列波的周期 T；(2)从 t0 时刻到 Q 点第一次达到波峰时， 振源 O 点相对平衡位置的位移 y 及其所经过的路程s。参考答案考点 31机械振动机械波两年高考真题演练1ABt0.6 s 时，物块的位移为y0.1sin(2.5 0.6)m0.1 m，则对小球 h|y|12gt2，解得 h1.7 m，选项 A 正确；简谐运动的周期是 T222.5s0.8 s，选项 B 正确；0.6 s内物块运动的路程是 3A0.3 m，选项 C 错误； t0.4 sT2，此时物块在平衡位置向下振动，则此时物块与小球运动方向相同，选项D 错误。 2D由题图可知，该简谐横波波长为 8 m，周期 T8 s，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 20 页学习必备欢迎下载所以波速为 vT1 m/s，该时刻开始 b 质点向上运动，所以该波沿x 方向传播， A 错误；经过 4 s(半个周期 )a 质点振动的路程为2A1 m，B 错误；此刻 a 质点运动方向与b 质点相反，沿 y 方向，C 错误；在 t2 s时 a 质点在波谷处，速度为0，D 正确。 3B已知 P 点的运动方向为沿y 轴负方向，可知波沿x 轴正方向传播；由波的图象可知 20 m，又 T2.0 s，则波速 vT10 m/s。故 B 选项正确。 4C由题意知 T6030s2 s，f1T0.5 Hz，A、D 错误；323 m，则 2 m，B 错误；由 vT22m/s1 m/s，所以 C 正确。 5D由题图知： A 图对应波长 12s，周期 T12sv，质点 a第一次到达波谷的时间t134T13s2v； B 图对应波长 2s， 周期 T2sv，质点 a 第一次到达波谷的时间t214T2s4v；C 图对应波长 3s，周期 T3sv，质点 a 第一次到达波谷的时间t334T33s4v；D 图对应波长423s，周期 T42s3v，质点 a 第一次到达波谷的时间t414T4s6v，故t1t3t2t4，选项 D 正确。 6 BDE任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s，则12T0.4 s，解得 T0.8 s。从图象中可知 4 m，所以波速为 v精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 20 页学习必备欢迎下载T40.85 m/s， 故 A 错误；根据公式 f1T可得波的频率为1.25 Hz，B 正确；x 坐标为 15 m 的质点距波源 x3 34 ，此时在波谷位置经 t0.6 s即 t34T，质点振动到平衡位置， C 错误；x 的坐标为 22 m的质点距波源 x5 2， 此时在平衡位置向上运动， 质点经过 t0.2 s 即四分之一周期恰好位于波峰，D 正确；当质点P 位于波峰时， x坐标为 17 m 的质点距 P 的距离 x14 m 即x3 2，此时坐标为17 m 的质点恰好位于波谷， E 正确。 7ACE由图(a)可知，波长 2 m，由图 (b)可知周期 T4 s，则波速 vT0.5 m/s，A 正确；t2 s时，x1.5 m处的质点振动方向向下，则波向左传播，B 错；02 s 时间内 P 质点运动的路程xPtT4A8 cm，C 正确；02 s内 P 质点向 y 轴负方向运动， D 错；t0 时 P 质点位于正向最大位移处，故P 质点达到平衡位置的时刻为 t(2n1)T4，则 n3 时，t7 s，P 恰好回到平衡位置， E 正确。 8BCE由图(a)得 8 m，由图 (b)得 T0.2 s，所以 vT40 m/s。由图(b)知，在 t0.10 s时，质点 Q 通过平衡位置向y 轴负方向运动， A 错误；结合图 (a)，由“同侧法 ”判得波沿 x 轴负方向传播，画出 t0.25 s时的波形图，标出 P、Q 点，如图，此时 P 点在 x精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页，共 20 页学习必备欢迎下载轴下方，其加速度向上， B 正确； t0.25 s0.10 s0.15 s， xv t6.0 m，C 正确； P 点起始位置不在平衡位置或最大位移处，故D错误；由图知 A0.1 m，2T10 rad/s，所以 Q 点简谐运动表达式为 y0.10 sin 10 t(国际单位制 )，E 正确。 9AB由图可知波源起振后3 s质点 A 开始振动，故波速大小v x t0.9 m3 s0.3 m/s，C 错误；由图知波的周期即质点A 的振动周期 T4 s，故该波的波长 vT1.2 m，A 正确；因介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同，故由图知B 正确；由图知t4 s时质点 A 处于正向最大位移处，此时质点A 的速度为零、动能为零，故 D 错误。 10A由图甲知波长 2 m，因此距该点为 x0.5 m14 的质点的振动图象可由图乙图象向左或向右平移T40.5 s得到，故只有A 图象正确。 11解析(1)在同种介质中， 超声波的传播速度保持不变，根据多普勒效应可知，频率变高，所以B、C 正确。(2)根据 vf，在传播过程中，频率保持不变，所以12v1v21.5；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 20 页学习必备欢迎下载根据波长越长越容易发生衍射，所以超声波遇到结石时， 不容易发生衍射。答案(1)BC(2)1.5不容易12 解析由波形图可知，波长 1.0 m， 则波速为 vT2.5 m/s由波传播方向和质点振动方向可知，P 点的振动方向沿 y 轴正方向。答案2.5 m/s沿 y 轴正方向13解析()两列波的振幅均为8 cm，故偏离平衡位置位移为16 cm的质点应为两列波的波峰相遇处的质点。根据波形图可知，甲、乙的波长分别为乙60 cm，甲50 cm则甲、乙两列波的波峰坐标分别为x甲(50k150) cm(k10，1，2，3，)x乙(50k260) cm(k20，1，2，3，)综上分析，所有波峰和波峰相遇的质点x 坐标应为x(50300n) cm(n0，1，2，3，)()偏离平衡位置位移为 16 cm 对应为两列波的波谷相遇。t0 时，波谷之差 x(502n11260)(502n21250)整理可得 x10(6n15n2)5波谷之间最小的距离为 x 5 cm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 20 页学习必备欢迎下载两列波相向传播，相对速度为2v50 cm/s所以出现偏离平衡位置位移为16 cm 的最短时间t x2v0.1 s 答案()x(50300n) cm(n0，1，2，3，) ()0.1 s 14解析()由题意， O、P 两点间的距离与波长 之间满足OP54 35 cm解得 28 cm波速为 vT28 m/s在 t5 s的时间间隔内，波传播的路程为svt140 m由题意有 sPQ4解得 PQ133 cm()Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为t1t54T6TT4波源从平衡位置开始运动，每经过T4，波源运动的路程为A。故 t1时间内，波源运动的路程为s25A125 cm答案()133 cm()125 cm 一年模拟试题精练精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 20 页学习必备欢迎下载1A由题可知波长 2 m，周期 T0.08 s， 则 vT25 m/s，A 对；由“同侧法”知波沿 x 轴负方向传播， B 错；质点不随波迁移，C 错；t0 时质点 b 向下运动，从 t0 到 t0.04 s经过了半个周期，质点 b 回到平衡位置沿 y 轴正方向运动， D 错。 2D由甲图读出波长为4 m，A 错误；由乙图读出周期为T2 s，则频率 f1T0.5 Hz，B 错误；波速 vT42m/s2 m/s，C错误；由乙图读出t0 时刻质点 P 的速度方向沿 y 轴正方向，在甲图上，根据波形的平移法判断出波沿x 方向传播，即向左传播，故D 正确。 3AB由同侧法可得 P、Q 两点振动方向均为y 轴负方向，所以 A 正确；由题图知 2 m，由 vT得 Tv0.4 s，所以 t0.5 s114T 时，由平移法可得波再传播114 ，N 处于波峰， B 项正确；因该波的频率 f1T2.5 Hz，所以频率为 3 Hz 的横波不满足干涉条件，C 错误；因波源振动一个周期波传播一个波长的距离，故波的频率必与波源的振动频率相同，D 错误。 4ACD波沿 x 轴正方向传播，由同侧法可知此时x1.25 m处的质点振动的方向向下， 离开平衡位置的位移正在减小，所以质点正在做加速度减小的加速运动，故A 正确；由同侧法可知x0.7 m处的质点与 x0.6 m 处的质点都正在向下运动，x0.6 m 的质点先精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页，共 20 页学习必备欢迎下载到达波谷，又先到达波峰的位置，故B 错误；根据图象可知波长 2 m，则 Tv210s0.2 s，由同侧法可知 x0 m 处的质点 A 正向上振动，经过14T140.2 s0.05 s 时间可运动到波峰位置，故C 正确；波沿 x 轴正方向传播， x0.3 m处的质点到左侧相邻的波峰之间的距离为：x14 0.3 m142 m0.3 m0.8 m，再经过 txv0.810s0.08 s可运动至波峰位置，故D 正确；由图可知，振幅A0.4 m，角速度 2T22 rad/s，从此时开始计时， x1 m 处质点先向下振动，则 x1 m 处质点的振动函数表达式为y0.4 sint(m)，故 E 错误。 5ACD由图甲得波长 4 m，由图乙得周期 T1 s，则波速vT4 m/s，故 A 正确；经过 2 s，P 质点振动了 2 个周期，由图甲(或乙)得 A0.2 m，所以运动的路程为24A1.6 m，故 B 错误；由题知波沿 x 方向传播，此时刻 Q 点振动方向向上，而P 在波峰，则图示时刻起 Q 质点比 P 质点后回到平衡位置，故C 正确；根据图乙可知 t1 s时刻质点从平衡位置沿y 轴负方向振动，而甲图中 x2 m处质点 t1 s 时刻(图示时刻 )振动方向沿 y 轴负方向，乙图可能是甲图 x2 m 处质点的振动图象，故D 正确；此时刻 M 点在平衡位置，速度最大，故 E 错误。 6ABD由乙图读出 t0.6 s时质点 A 的速度方向为沿y 轴负精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 20 页学习必备欢迎下载方向，再由甲图根据同侧法判断出波的传播方向为沿x 轴正方向， A正确；由甲图读出该波的波长 20 m，由乙图得周期T1.2 s，则波速为 vT201.2m/s503m/s，B 正确； t0.6 s0.5T，质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是 4 倍振幅， 则经过 t0.6 s，A 质点通过的路程是s2A22 cm4 cm，C 错误；图示时刻质点 P 沿 y 轴正方向，质点Q 沿 y 轴负方向，所以质点P 将比质点Q 早回到平衡位置，将此图象与正弦曲线进行对比可知P点的横坐标为 xP203m，Q 点的横坐标为 xQ403m，根据波形的平移法可知质点 P 比质点 Q 早回到平衡位置的时间为txQxPv203503s0.4 s，故D 正确；发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多，该波的波长为20 m，根据这个条件可知该波在传播过程中遇到一个尺寸为 30 m 的障碍物，能发生明显衍射现象，故E 错误。 7解析(1)由图知波长 2 m波从 P 传到 Q 的距离为 x8 m2 m6 m， 所用时间为 t1.2 s则波速 vxt61.2m/s5 m/s由 vT得 Tv25s0.4 s(2)根据同侧法判断可知： t0 时刻质点 O 沿 y 轴负向振动，由图知振幅 A2 m精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 20 页学习必备欢迎下载由 t0 时刻至 Q 点第一次到达波峰，经历的时间为 txv80.55s1.5 s(334)T所以 O 在此过程中振动了 (334)T则在 Q 点第一次到达波峰时， O 点刚好到波峰此时它的位移为y3 cm，通过的路程为s34A344 cm153 cm0.45 m。答案(1)0.4 s(2)3 cm0.45 m 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 20 页