2021年2022年高考物理真题分类汇编：机械振动机械波.pdf
2021、2022年高考物理真题分类汇编1 7机械振动机械波2022年高考真题1、（2 0 2 2 湖 南 卷 T 1 6 （D）下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1 H z 的简谐运动：与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如 图（a）所示。以木棒所受浮力尸为纵轴，木棒水平位移x 为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x 的变化如图（b）所示。已知河水密度为，木棒横截面积为S,重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）图（a）图（b）A.x 从0.0 5 m到（）.1 5 m 的过程中，木棒的动能先增大后减小B.x从0.2 1 m到0.2 5 m的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小C.x=0.3 5 m和 x=0.4 5 m时，木棒的速度大小相等，方向相反D.木棒在竖直方向做简谱运动的振幅为广台2pSgE.木棒的运动为向x 轴正方向传播的机械横波，波速为0.4 m/s【答案】A B D【解析】A.由简谐运动的对称性可知，0.1 m、0.3 m、0.5 m时木棒处于平衡位置；则x 从0.0 5 m到0.1 5 m的过程中，木棒从平衡位置下方向上移动，经平衡位置后到达平衡位置上方，速度先增大后减小，所以动能先增大后减小，A正确；B.x 从0.2 1 m到0.2 5 m的过程中，木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动（未到平衡位置），加速度竖直向下，大小减小，B正确；C.x=0.3 5 m和 x=0.4 5 m时，由图像的对称性知浮力大小相等，说明木棒在同一位置，竖直方向速度大小相等，速度方向相反，而两时刻木棒水平方向速度相同，所以合速度大小相等,方向不是相反，C错误：D.木棒在竖直方向的简谐运动可类比于竖直方向的弹簧振子，设木棒长度为L,回复力系数为 k,平 衡 位 置 时 木 棒 重 心 在 水 面 下 方 则 有p g S +x =Mg木棒重心在平衡位置上方最大位移A处时M g-F2=M g-pgS(+x()-A =kA木棒重心在平衡位置下方最大位移A处时6-Mg pgS(+/x0+A-Mg=kA可解得k=PgS，八二D正确；E.木棒上各质点相对静止随木棒一起运动，不能看成向x 轴正方向传播的机械横波，E错误。2、（2 0 2 2 山 东 卷 T 9）一列简谐横波沿x 轴传播，平衡位置位于坐标原点。的质点振动图像如右图所示。当1 =7 s 时，简谐波的波动图像可能正确的是（）【解析】由。点的振动图像可知，周期为T=1 2 s,设原点处的质点的振动方程为.Z 2TC、y=A s i n（，+0）则1 0=2 0 s i n0解得在t=7s时刻=2 0 s i n(-x7 +)=-l()V3 cm -1 7.3 cm1 2 6则在z=7 s时刻质点在），轴负向向下振动，根 据“同侧法”可判断若波向右传播，则波形为C所示；若波向左传播，则波形如A所示。3、（2 0 2 2 浙 江6月 卷 T 1 6）位于x=0.2 5 m的波源尸从，=0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在r =2.0 s时波源停止振动，f =2.1 s时的部分波形如图所示，其中质 点 的 平 衡 位 置1.7 5 m,质点6的 平 衡 位 置/=-0.5 m。下列说法正确的是（）,1.25/-0.75A.沿X轴正负方向传播的波发生干涉B.f =0.4 2 s时，波源的位移为正C.f =2.2 5 s时，质点”沿y轴负方向振动I）.在0到2 s内，质点6运动总路程是2.5 5 m【答案】B D【解析】A.波从波源发出后，向x轴正负方向传播，向相反方向传播的波不会相遇，不会发生干涉,故A错误；B.由图可知，波的波长%=1 m由题意可知0.1 s内波传播四分之一波长，可得T-=0.1 s4解得T =0.4 s根据同侧法可知，波源的振动方向向上，/=0.4 2$即7，一时，波源向上振动，位移为4正，故 B正确；C.波的波速v=2.5 m/sT波源停止振动，到质点a停止振动的时间1.75 0.2 5 八t.=-s -0.6s 0.2 5 s1 2.5即质点。还在继续振动，f=2.1 s 到f=2.2 5 s 经过时间f2=0 4 5 s 即:，2（，结合图象可知质点。位移为正且向y 轴正方向运动，故 c错误;D.波传到点所需的时间,30.75s =0.3 s在。到 2 s 内，质点b 振动的时间为1 7r4=2 s-0.3 s =1.7s =T4质点。运动总路程iV=17A=17x0.15m=2.25m故 D正确。酊而:0:丽:碑UUUUUUUUUUU/2-10）m则波从AE波面传播到C 的时间为X,rt=1.7s则 f=1 0 s时，C 处质点动了 8.3 s,则此时质点位于z 轴上方，回复力方向向下，D 错误；E.由选项A 知T=4 s,=3T一个周期质点运动的路程为4 c m,则 3T质点运动的路程为12cm,E 正确。3.（2021.浙江卷）为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员利用松果的惯性发明了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置，如图甲、乙所示。则（）甲 乙A.针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同B.随着振动器频率的增加，树干振动的幅度一定增大C.打击杆对不同粗细树干打击结束后，树干的振动频率相同D.稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同【答案】AD【解析】A.根据共振的条件，当振动器的频率等于树木的固有频率时产生共振，此时落果效果最好，而不同的树木的固有频率不同，针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同，选项A正确；B.当振动器的振动频率等于树木的固有频率时产生共振，此时树干的振幅最大，则随着振动器频率的增加，树干振动的幅度不一定增大，选项B 错误；C.打击结束后，树干做阻尼振动，阻尼振动的频率为树干的固有频率，所以粗细不同的树干频率不同，选项C 错误；D.树干在振动器的振动下做受迫振动，则稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同，选项D正确。4.（2021.广东卷）由于高度限制，车库出入口采用图所示的曲杆道闸，道闸由转动杆OP与横杆P。链接而成，P、。为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆P。始终保持水平。杆0尸绕。点从与水平方向成30。匀速转动到60。的过程中，下列说法正确的是（）A.P点的线速度大小不变B.P点的加速度方向不变C.。点在竖直方向做匀速运动D.0点在水平方向做匀速运动【答案】A【解析】A.由题知杆OP绕。点从与水平方向成30。匀速转动到6 0,则P点绕O点做匀速圆周运动,则P点的线速度大小不变，A正确；B.由题知杆OP绕O点从与水平方向成30。匀速转动到60。，则P点绕0点做匀速圆周运动,P点的加速度方向时刻指向O点，B错误；C.Q点在竖直方向的运动与P点相同，相对于。点在竖直方向的位置y关于时间，的关系为y=/op-sin（7+（ot）6则可看出。点在竖直方向不是匀速运动，c错误；D.。点相对于0点在水平方向的位置x关于时间t的关系为X=Zop-COS（+cot）+IPQ6则可看出。点在水平方向也不是匀速运动，D错误。5.（2021.浙江卷）将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时用相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是（）A.甲图中两手开始振动时的方向并不相同B.甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置C.乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形D.乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形【答案】C【解析】A B.甲图中两手开始振动时的方向相同，则甲图中分叉点是振动加强的位置，所以AB错误;C D.乙图中两手开始振动时的方向恰好相反，则乙图中分叉点是振动减弱的位置，则在分叉点的右侧终见不到明显的波形，所以C 正确；D 错误：故选C。6.（2021.浙江卷）两列频率、振幅均相同的简谐波I 和 H分别从绳子的两端持续相向传播，在相遇区域发生了干涉，在相距0.48m的A、8 间用频闪相机连续拍摄，依次获得1、2、3、4、5 五个波形，如图所示，且 1和 5 是同一振动周期内绳上各点位移都达到最大值时拍摄的波形。己知频闪时间间隔为0/2 s,下列说法正确的是（）A.简谐波I 和 H 的波长均为0.24m B.简谐波I 和 H的周期均为0.48sC.绳上各点均做振幅相同的简谐运动 D.两波源到A 点和C 点的路程差之差的绝对值是 0.48m【答案】D【解析】A.简谐波I 和 H 的波长均为0.48m,选项A 错误；B.从波形1到波形5 经历的时间为:7,则-r=4x0.12s2可得简谐波I 和 n 的周期均为T=0.9 6 s选项B 错误；C.绳上各点中加强点和减弱点振幅不相同，选项C错误；D.AC两点均为振动减弱点，则两波源到两点的距离只差分别为耳(2 +1)和万(2”-1),则 两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是-(2n+l)-(2n-l)=2=0.4 8 m2 2选项D正确。故选D。7.(2 0 2 1 广东卷)如图所示，一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距离 A后由静止释放，并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，周期为7。经时间，小球从8AT最低点向上运动的距离_ _ _ _-(选填“大于”、“小于”或“等于”)；在一时刻，小球的动能_ _ _ _ _ _ _2 4(选填“最大”或“最小【答案】小于 最大【解析】根据简谐振动的位移公式y =-A c o s(争)T则，=石 时有o所以小球从最低点向上运动的距离为A.0 .2-V 2 4 1 .y =A-A=-A 0),质点A 位于波峰。求(i)从外时刻开始，质点B 最少要经过多长时间位于波峰；(i i)八时刻质点B 偏离平衡位置的位移。【答案】(i)0.8s；(ii)-0.5cm【解析】(i)因为波长大于20cm,所以波的周期T=-1.0sv由题可知，波的周期是T=2Ar=1.2s波的波长A=vT=24cm在 4 时 刻(n 0),质点A 位于波峰。因为AB距离小于一个波长，B 到波峰最快也是A 的波峰传过去，所以从九时刻开始，质点B 运动到波峰所需要的最少时间“如=0.8sV(i i)在 A时 刻(/i 0),由题意可知，此时图象的函数是71/、y=cos x(cm)h 时刻质点B 偏离平衡位置的位移汽 xfi(cm)=-0.5cm
