2022年高考物理真题和模拟题分类汇编 专题16 振动和波（学生版+解析版）.pdf

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1、专 题1 6振动和波【真题汇编】1、（2022湖南卷T16（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1H 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/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0.05m到0.15m的过程中，木棒的动能先增大后减小B.x从0.21m到0.25m的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小C.x=0.35m和x=0.45m时，木

2、棒的速度大小相等，方向相反p _ PD.木棒在竖直方向做简谱运动的振幅为2pSgE.木棒的运动为向x轴正方向传播的机械横波，波速为0.4m/s2、（2022山东卷T9）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t=7s时，简谐波的波动图像可能正确的是（）3、（2022浙江6 月卷 T16）位于x=0.25m的波源P 从 f=0 时刻开始振动，形成的简谐横波沿x 轴正负方向传播，在f=2.0s时波源停止振动，f=2.1s时的部分波形如图所示，其中质点的平衡位置=L75m,质点人的平衡位置/=-0.5m。下列说法正确的是（）A.沿尤轴正负方向传播的波发生干涉B.t=

3、0.42s时，波源的位移为正C.f=2.25s时，质点a 沿 y 轴负方向振动D.在 0 到 2s内，质点匕运动总路程是2.55m4、（2022浙江6 月卷 T11）如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距X。套在杆上的小球从中点以初速度u 向右运动，小球将做周期为T 的往复运动，贝 版 ）UUUUUUUUUUU,UUUUUUUUUUU A.小球做简谐运动B.小球动能 变化周期为一2C.两根弹簧的总弹性势能的变化周期为了D.小球的初速度为上时，其运动周期为2T25、（2022浙江1月卷T15）两列振幅相等、波长均为2、周期均为T的简谐横波沿同一绳子相向

4、传播，若两列波均由一次全振动产生，片。时刻的波形如图1所示，此时两列波相距;I,则（）A.f=工时，波形如图2甲所示4B.r 时，波形如图2乙所示2C./=二 时，波形如图2丙所示4D.f=T时，波形如图2 丁所示6、（2022广东卷牙16（1）如图所示，某同学握住软绳的一端周期性上下抖动，在绳上激发了一列简谐波。从图示时刻开始计时，经过半个周期，绳上M处的质点将运动至_ （选填“A T7”或“Q”）处。加快抖动，波的频率增大，波速（选填“增大”“减小”或“不变”）。7、（2022全国甲卷T34（1）一平面简谐横波以速度v=2m/s沿x轴正方向传播，f=0时刻的波形图如图所示，介质中平衡位置在

5、坐标原点的质点A在f=0时刻的位移丁=J lc m ,该波的波长为 m,频率为 Hz,f=2s时亥I ,质点A（填“向上运动”“速度为零 或“向下运动”）。8、（2022全国乙卷 T34（1）介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源0 和S2,二者做简谐运动的振幅相等，周期均为0.8s,当S1过平衡位置向上运动时，S?也过平衡位置向上运动.若波速为5m/s,则由所和S2发出的简谐横波的波长均为 m。P 为波源平衡位置所在水平面上的一点，与8、S2平衡位置的距离均为1 0 m,则两波在尸点引起的振动总是相互_（填“加强”或“削弱”）的；当S 恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P 处的质点（填“

6、向上”或 向下”）运动。9、【2022 河 北 T16（l）】一列简谐横波沿x 轴正方向传播。波速为10m/s。在传播方向上有P、Q 两质点，坐标分别为xp=im,xQ=6 m。波传播到P 点开始计时,该点的振动图像如图所示,则简谐波的波长为 m,经过 s,Q 点第一次到达正向最大位移处。Ay/cm0.2【突破练习】1.（2022北京市海淀区高三下学期一模）图甲为一列沿x 轴正向传播的简谐横波在f=Is时刻的图像，图甲中某质点的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（)A,图乙可能为质点乙的振动图像B.该简谐波的波速为0.3m/sC.该时刻质点K与 L 的速度、加速度都相同D.质点K 再经Is将

7、沿X轴正方向移动到x=0.4m 处2.（2022山东潍坊市高三下学期一模）一列简谐横波在f=0 时刻的波形如图甲所示，质点P、。在 x 轴上的位置为Xp=lm 和 XQ=3m。从此时开始，尸质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（）A.该波沿x 轴正向传播B.此后P、。两点速度大小始终相等C.r=0.125s时，。质点的位移为5j5cmD.若此波遇到另一列简谐横波发生了干涉现象，则所遇到的波的频率为5Hz3.（2022江苏南京盐城市高三下学期二模）将较长的绳一端固定在墙上，另一端用手捏住以恒定振幅上下持续振动，产生的绳波沿绳自左向右传播，图示时刻，波形刚好传播到A 点。下列判断正确的是（）

8、A.手的起振方向向下B.若减小手的振动频率，绳波的传播速度不发生变化C.若增大手的振动频率，绳波的波长将增大D.若停止手的振动，绳中波形立即消失4.（2022山东济南市高三下学期一模）一列筒谐波沿绳向右传播，尸、Q是绳上两点，振动图像分别如图中实线和虚线所示。f=5 s时，下列P、。两点间的波形图可能正确的是（）5.（2022山东荷泽高三下学期一模）如 图（a）为简谐横波在1=0.2s时刻的波形图，尸是平衡位置在%=1.0m 处的质点，。是平衡位置在无2=4 0 m 处的质点，M 是平衡位置在七=8.0m 处的质点，图（b）为质点。的振动图像，下列说法正确的说法是（）A.在 r=0.2s时，质

9、点P 向y 轴正方向运动B.在 r=0.25s时，质点P加速度方向沿），轴正方向C.在，=0.2s至 h =0.2 5 s,质点P 通过的路程为10匹 才 1D.质点M简谐运动的表达式为y=0.lOsin 10加（m）6.（2022山东烟台市德州市高三下学期一模）“战绳”是一种时尚的健身器材，有较好的健身效果。如图甲所示，健身者把两根相同绳子的一端固定在P 点，用双手分别握住绳子的另一端，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来。某次锻炼中，健身者以2Hz的频率开始抖动绳端，=0时，绳子上形成的简谐波的波形如图乙所示，、方为右手所握绳子上的两个质点，二者平衡位置间

10、距离为波长的;，此时质点“的位移为8&cm。已知绳子长度为2 0 m,下列说法正确的是（）-一 ，4A.、力两质点振动的相位差为 兀B.仁,s时，质点。的位移仍为8&c m,且速度方向向下8C.健身者抖动绳子端点，经过5 s 振动恰好传到P点D.健身者增大抖动频率，将减少振动从绳子端点传播到P点的时间7.（2 0 2 2 湖北八市高三下学期二模）一列沿x 轴负方向传播的简谐横波，=2 s 时的波形如图（a）所示，介质中某质点的振动图像如图（b）所示，下列说法正确的是（）A.图（b）可能是质点A的振动图像B.图（b）可能是质点B的振动图像C.若 图（b）是x =2m处质点的振动图像，则波速可能是

11、l m/sD.若 图（b）是 x =3m处质点的振动图像，则波速可能是0.5 m/s8.（2 0 2 2 福建厦门市高三下学期二模）-列沿x 轴传播的简谐横波，=0 时刻的波形如图甲所示。介质中某质点P的振动图像如图乙所示。则（）A.波沿x 轴负方向传播，波速大小为30mzsB当 U0.35s时质点P 恰好回到平衡位置C.在 0 0.2s时间内质点P 运动的路程为10cmD.在 0 0.1s时间内，质点P 一直向y 轴负方向运动9.（2022福建泉州市高三下学期三检）一列简谐横波沿x 轴传播，“、b 为 x 轴上平衡位置相距6m 的两质点,振动图像分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是（）A.在

12、 f=0 至f=0.5s时间内，质点。的路程比质点6 的小B.a、b两质点可能同时经过平衡位置C.这列波的波长可能是24mD.这 列 波 的 波 速 可 能 是/s710.（2022福建省龙岩市高三下学期一模）图甲为一列简谐横波在f=0.10s时刻的波形图，此时质点P 的位置横坐标为x=1m,质点Q 的位置横坐标为x=4m.图乙为质点Q 的振动图像。则下列说法正确的是（）A.该波沿x 轴正方向传播B.该波的传播速度是40m/sC.从 f=0.10s到 0.20s内，质点P 沿 x 轴方向运动4mD.f=0.10s时，沿 x 轴正方向与P相 距 10m处的质点与P点振动方向相反专 题1 6振动和

13、波【真题汇编】1、（2 0 2 2 湖南卷 T 1 6 （1）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/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0.1 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

14、=0.3 5 m 和x =0.4 5 m 时，木棒的速度大小相等，方向相反p _ PD.木棒在竖直方向做简谱运动的振幅为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，

15、B正确；C.%=0.35111和=0.45111时.，山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,平衡位置 时 木 棒 重 心 在 水 面 下 方 则 有PgS=M g木棒重心在平衡位置上方最大位移A 处时Mg-F2=Mg-p g S +kA木棒重心在平衡位置下方最大位移A 处时-Mg=pgS（+A-Mg=kA可解得k=pgS,耳-巴2pSgD 正确；E.木棒上各质点相对静止随木棒一起运动，不能

16、看成向x 轴正方向传播的机械横波，E 错误。故选ABDo2、（2022山东卷 T9）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f=7 s时，简谐波的波动图像可能正确的是（）【答案】AC【解析】由 0 点的振动图像可知,周期为T=12s,设原点处的质点的振动方程为.,.27t、y=Asin t+(p)则10=20 sin 0解得7t在 f=7s时刻y7=20sin(1-x 7+)=-10/3cm -17.3cm因ls=-T +T2 12则在f=7s时刻质点在y 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。故选

17、AC.,3、（2 0 2 2浙江6月卷T 1 6）位于x =0.2 5 m的波源P从f =0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在t =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4=-0.5 m。下列说法正确的是（）A.沿x轴正负方向传播的波发生干涉B.，=0.4 2 s时，波源的位移为正C.r =2.2 5 s时，质点4沿y轴负方向振动D.在0到2 s内，质点匕运动总路程是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

18、图可知，波的波长2 =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，f =0.4 2 s即T 0.2 5 s1 2.5即质点。还在继续振动，/=2.1 s到t=2.2 5 s经过时间L =0.1 5 s即-z2/c m=1 0 /2 c m选项C正确;D.质点。简谐运动的表达式为27r 2 乃y=A sin /=0.1 sin r(m)=0.1 Osin 10/(m)则质点M 简谐运动的表达式为y=0.10sin(10R-兀)(m)选项D 错误。故选BCo6.（2022山东烟台市德州市高三下学期一模）“战绳”是一种

19、时尚的健身器材.，有较好的健身效果。如图甲所示，健身者把两根相同绳子的一端固定在尸点，用双手分别握住绳子的另一端，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来。某次锻炼中，健身者以2Hz的频率开始抖动绳端，时，绳子上形成的简谐波的波形如图乙所示，力为右手所握绳子上的两个质点，二者平衡位置间距离为波长的（，此时质点4 的位移为8&cm。己知绳子长度为2 0 m,下列说法正确的是（）4A.a、力两质点振动的相位差为一 兀3B./=：s 时，质点。的位移仍为8&c m,且速度方向向下OC.健身者抖动绳子端点，经过5s振动恰好传到尸点D.健身者增大抖动频率，将减少振动从绳子端

20、点传播到P 点的时间【答案】AB【解析】2A.a、b 两质点平衡位置间距离为波长的（，一个周期波前进一个波长的距离，一个周期前后的相位差为2兀,所以两质点振动的相位差为A2 c 4A69=-x27l=-7 13 3故 A 正确;B.质点振动周期为T 1 1T=一=一f 2所生=4兀T/=0时质点的位移为8&c m,根据甲图可知。此刻在平衡位置上方，向上振动；根据乙图图线可知。的振动方程为T lya=16sin(47ir+-)1 T将片s=一带入可得8 4y“=8 0 cm由振动规律知工s时刻。在平衡位置上方;振动方向向下，故 B 正确;8C.由乙图可知。、b 间平衡间距大于5 m,小于波长，所

21、以波长；l 5 m,所以波从健身者传到尸点所用的时间“与 竺/s=2sv A 5 2故 C 错误;D.波的传播速度由介质决定，介质不变，波速不变，绳子上的波形传播到尸点的时间不变，与抖动频率无关，故 D 错误。故选A B。7.（2 0 2 2湖北八市高三下学期二模）一列沿x轴负方向传播的简谐横波，=2 s时的波形如图（a）所示，介质中某质点的振动图像如图（b）所示，下列说法正确的是（）A.图（b）可能是质点A的振动图像B.图（b）可能是质点B的振动图像C.若 图（b）是x =2m处质点的振动图像，则波速可能是l m/sD.若 图（b）是x =3m处质点的振动图像，则波速可能是O.5 m/s【答

22、案】A C D【解析】A B.由波动图像和振动图像可知，l =2 s时质点向下振动，波形图中的A点此时正向下振动，B质点向上振动，故可得图（b）可能是质点A的振动图像，B错误，A正确；C.由振动图像可知，质点振动的周期为T =4s若 图（b）是x =2m处质点的振动图像，则有（+g）2 =2 （=0、I、2、3.）根据公式，可得波速为Av =解得1v-2+1(n=0 1、2、3)当 =0时，波速为I m/s,C正确;D.由振动图像可知，质点振动的周期为T=4s若 图（b）是x =3m处质点的振动图像，则有根据公式，可得波速为解得(n+；)/=3(n-0 1、2、3.)2v=T3v=-4+2(=

23、0、1、2、3)当=1时，波速为0.5 m/s,D正确。故选A C D o8.（2022福建厦门市高三下学期二模）一列沿x 轴传播的简谐横波，仁0 时刻的波形如图甲所示。介质中某质点P的振动图像如图乙所示。则（）A.波沿x 轴负方向传播，波速大小为3 0 m/sB 当/=0.3 5 s 时质点P恰好回到平衡位置C.在 0 0.2s时间内质点P 运动的路程为10cmD.在。0.1s时间内，质点尸一直向y 轴负方向运动【答案】BC【解析】A.由上下坡法可知波沿x 轴负方向传播，大小为v=-m/s=60m/sT 0.4故 A 错误；B.由图乙可得当/=0.35s时质点尸恰好回到平衡位置，故 B 正确

24、；C.在 0 0.2s时间内质点P 运动的路程为s=2A=10cm故 c 正确；D.由图乙可得在。（M s时间内，质点P 先向y 轴负方向运动，后向），轴正方向运动，故 D 错误。故选BCo9.（2022福建泉州市高三下学期三检）一列简谐横波沿x 轴传播，a、匕为x 轴上平衡位置相距6m 的两质点,振动图像分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是（）A.在/=0 至r=0.5s时间内，质点的路程比质点人的小B.a、两质点可能同时经过平衡位置C.这列波的波长可能是24mAD.这列波的波速可能是一m/s7【答案】CD【解析】A.根据图像可知，在1=0至/=O.5S时间内，质点的平均速率大于质点 的平均

25、速率，则质点。的路程大于匕的路程，故A错误；1 3B.根据图像可知，两者间距为一/1 +/1或二力+/1,所以不可能同时经过平衡位置，故B错误；4 4C D.当两者间距为一4+几 时4A+nA-6m4波长为242=-m(=0.1.2.3 )4n+l波速v=-m(=0.1.2.3.)T 4n+l3当=0时，波长为24m,当两者间距为一X+/U时4A+n2=6m4波长为24A=-m(H=0.1.2.3.)4+3波速u=-m(=0.1.2.3.)T 4 +3当=1时，波速为9 m/s。故 CD正确。7故选CD.10.（2022福建省龙岩市高三下学期一模）图甲为一列简谐横波在f=0.10s时刻的波形图

26、，此时质点P 的位置横坐标为x=Im,质点Q 的位置横坐标为x=4m.图乙为质点Q 的振动图像。则下列说法正确的是（）A.该波沿x 轴正方向传播B.该波的传播速度是40m/sC.从 f=0.10s到 0.20s内,质 点 P 沿 x 轴方向运动4mD.f=0.10s时，沿 x 轴正方向与P 相 距 10m处的质点与P 点振动方向相反【答案】BD【解析】A.在 t=0 0s时，由图乙知质点Q 正向下运动，根据 上下坡法可知该波沿x 轴负方向传播，故 A 错误;B.由题图甲知波长A=8m由题图乙知该波的周期是r=0.20s则波速为A.8v=-m/s=40m/sT 0.20故B正确;C.质 点P垂直波的传播方向振动，因此P不沿x轴运动。故C错误；D.因为4 =8m所以在t=O.IOs时，沿x轴正方向与P相 距10m处的质点的振动情况相当于沿x轴正方向与P相距2m处的质点振动情况，由题意可知当该点在P右边2m处时与P点振动方向相反，故D正确。故选BD。