《2023年高考物理真题和模拟题分类汇编专题16机械振动和机械波含解析.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2023年高考物理真题和模拟题分类汇编专题16机械振动和机械波含解析.docx(11页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、专题 16 机械振动和机械波选择题1.(2023浙江卷)将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成一样的两股细绳,它们处于同一水平面上。在离分叉点一样长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端,同时用一样频率和振幅上下持续振动,产生的横波以一样的速率沿细绳传播。因开头振动时的状况不同,分别得到了如图甲和乙所示的波形。以下说法正确的选项是( )A.甲图中两手开头振动时的方向并不一样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:乙图中两手开头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
2、分叉点的右侧终见不到明显的波形,所以C 正确;应选C。2.(2023湖南卷)均匀介质中,波源位于O 点的简谐横波在xOy 水平面内传播,波面为圆。t = 0 时刻,波面分布如图(a)所示,其中实线表示波峰,虚线表示相邻的波谷。A 处质点的振动图像如图(b)所示,z 轴正方向竖直向上。以下说法正确的选项是()1A. 该波从A 点传播到B 点,所需时间为4sB. t = 6s 时, B 处质点位于波峰C. t = 8s时, C 处质点振动速度方向竖直向上D. t = 10s 时, D 处质点所受回复力方向竖直向上E. E 处质点起振后,12s 内经过的路程为12cm 答案 ACE解析:由图 a、b
3、 可看出,该波的波长、周期分别为 = 10m,T = 4sl则依据波速公式v = T= 2.5m/sx10则该波从A 点传播到B 点,所需时间为t =A 正确;v = 2.5 m/s = 4m/s波从 AE 波面传播到C 的距离为x =(10 5- 10)mx则波从AE 波面传播到C 的时间为t =v 4.9s则 t = 8s 时,C 处质点动了 3.1s,则此时质点速度方向向上,C 正确; 由选项A 知 T = 4s,12s = 3T一个周期质点运动的路程为 4cm,则 3T 质点运动的路程为 12cm,E 正确。应选 ACE。3.(2023 春浙江卷)两列频率、振幅均一样的简谐波和分别从绳
4、子的两端持续相向传播,在相遇区域发生了干预,在相距 0.48m 的 A、B 间用频闪相机连续拍摄,依次获得 1、2、3、4、5 五个波形,如下图,且1 和 5 是同一振动周期内绳上各点位移都到达最大值时拍摄的波形。频闪时间间隔为 0.12s,以下说法正确的选项是()A.简谐波和的波长均为 0.24mB.简谐波和的周期均为 0.48sC.绳上各点均做振幅一样的简谐运动D.两波源到A 点和 C 点的路程差之差确实定值是0.48m【答案】D2【解析】A. 简谐波和的波长均为 0.48m,选项A 错误;B. 从波形 1 到波形 5 经受的时间为 1 T ,则 1 T =4 0.12s22可得简谐波和的
5、周期均为T=0.96s 选项 B 错误;C. 绳上各点中加强点和减弱点振幅不一样,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l (2n +1)和l (2n -1),则22两波源到A 点和C 点的路程差之差确实定值是l (2n +1) - l (2n -1) =l=0.48m22选项 D 正确。应选 D。4.(2023 春浙江卷)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制造了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置,如图甲、乙所示。则()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,树干振动的幅度肯定增大C.打击杆对
6、不同粗细树干打击完毕后,树干的振动频率一样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一样【答案】AD【解析】A. 依据共振的条件,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3器频率的增加,树干振动的幅度不肯定增大,选项B 错误;C. 打击杆对不同粗细树干打击的振动频率不同,则打击完毕后,树干的振动频率不都是一样的,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
7、振动频率始终与振动器的振动频率一样,选项D 正确。应选 AD。5.(2023四川泸州三模)一列简谐横波在t=0 时刻的波形如图中实线所示,从今刻起,经过t=0.2s 波形图如图中虚线所示,假设t 1 T (T 为波的周期),则以下说法正确的选项是()2A.这列波沿着x 轴正方向传播B.这列波的传播速度是 15m/sC. 假设 p 点的纵坐标是 2 2 cm,则它对应的的横坐标是 1.5mD. p 质点在 0 到 0.30s 内通过的路程为 8cmE. 假设此波遇到另一列频率为 1.25Hz 的简谐横波,能发生稳定的干预现象【答案】ACD【解析】1A. 由于t 2T,可知这列波沿着x 轴正方向传
8、播,选项A 正确;B. 波在 0.2s 内传播的距离为 4m,可知波速v = x =4 m/s = 20m/st0.2选项 B 错误;C. 该波的波长为 12m,假设 p 点的纵坐标是 2 2 cm,则依据数学学问可知,它对应的的横坐标是 1.5m,选项C 正确;D.0.30s 内波向右传播的距离为 6m,即传播半个波长,则质点振动半个周期,则p 质点在 0到 0.30s 内通过的路程为 2A=8cm,选项D 正确;4E.该波的频率为f = vl= 20 Hz = 5 Hz 123假设此波遇到另一列频率为 1.25Hz 的简谐横波,不能发生稳定的干预现象,选项E 错误。应选 ACD。6.(20
9、23北京海淀一模)一列沿x 轴传播的简谐横波,在 t=0 时的波形如图 2 甲所示,P、Q是波上的两个质点,此时质点 P 沿 y 轴负方向运动。图 2 乙是波上某一质点的振动图像。以下说法中正确的选项是A.该波沿x 轴负方向传播B.图 2 乙可能为Q 点的振动图像C.t=0.10s 时,质点P 沿y 轴正方向运动D.该波的波速为 80m/s【答案】C【解析】由于甲是波形图,此时质点P 在向y 轴负方向运动,依据“同侧法”可知,波沿x 轴正方向传播,选项 A 错误;图 2 中的质点振动图像在 t=0 时刻向 y 轴负方向运动,而 Q 点的运动方向是沿y 轴正方向的,故它不是A 点的振动图像,而是
10、原点或x=8m 处的质点的振动图像,选项B 错误;由乙图可知,质点的周期是0.2s,所以在t=0.1s 时,是 1/2 周期的时候,质点P 应当运动过最下端,且在向上运动,即沿y 轴正方向运动,选项C 正确;由l甲可知,波长为=8m,则波速v=T= 8m =40m/s,选项D 错误。0.2s7.(2023云南曲靖一模)如下图,两列简谐横波分别沿 x 轴正方向和负方向传播,两波源分别位于 x = -0.2m 和 x = 1.2m 处,两列波的速度大小均为v = 0.4m/s ,两列波的振幅均为 A = 2cm 。图示为 t = 0 时刻两列波的图像(传播方向如下图),该时刻平衡位置位于x = 0
11、.2m 和 x = 0.8m 的 P、Q 两质点刚开头振动,另有一质点 M,平衡位置处于 x = 0.5m 处。关于各质点运动状况的推断正确的选项是( )5A.两波源的起振方向均为y 轴负方向B.t=0 时刻质点P、Q 均沿y 轴负方向运动C t=0.75s 时刻,质点P、Q 都运动到x=0.5m 处D.t=1s 时刻,质点M 的位移为-4cmE.t=ls 时刻,质点M 的位移为 4cm【答案】ABD【解析】A B.依据波形平移法可知:t = 0 时刻质点 P、Q 均沿 y 轴的负方向运动,则质点P、Q 的起振方向均沿y 轴的负方向运动,两波源的起振方向均为y 轴负方向,故AB 正确;C.质点
12、P、Q 在平衡位置四周振动,不会沿波的传播方向运动,故C 错误;lDE.由图知波长l = 0.4m ,由v =T得,该波的周期为lT =v0.40.4s = 1s则t = 1s时刻,两列波谷都传播到M 点,质点M 的位移为y = -2cm + (-2cm) = -4cm故 D 正确,E 错误。应选 ABD。8.(2023江苏常州一模)如图甲所示,在一条张紧的绳子上挂几个摆。当a 摆振动的时候, 其余各摆在a 摆的驱动下也逐步振动起来,不计空气阻力,到达稳定时,b 摆的振动图像如图乙。以下说法正确的选项是()A.稳定时b 摆的振幅最大B.稳定时b 摆的周期最大C.由图乙可以估算出b 摆的摆长D.
13、由图乙可以估算出c 摆的摆长【分析】受迫振动的频率等于驱动率的频率,当驱动力的频率接近物体的固有频率时,振幅6最大,即共振;再利用单摆的周期公式求摆长。【解答】解:A、a 摆摇摆起来后,通过水平绳子对b、c 两个摆施加周期性的驱动力,使b、c 两个摆做受迫振动,由于a 摆供给的驱动力的周期和c 摆的固有周期一样,所以c 摆发生了共振,c 摆的振幅是最大的,故A 错误;B、b、c 两摆做受迫振动的频率等于驱动力的频率,都等于 a 摆的频率,则两摆的周期一样,都等于a 摆的周期,由于T t ,所以c 摆和a 摆的周期也都为t ,故B 错误;b00C、由于 b 摆做受迫振动,所以其固有频率未知,即固
14、有周期未知,所以无法求得b 摆的摆长,故C 错误;D、依据单摆的周期公式 T2,由于 a 摆供给的驱动力的周期和c 摆的固有周期一样,结合图乙所可以估算出c 摆的摆长,故D 正确。应选:D。【点评】解决该题需要把握故有周期的求解公式,知道 a 摆是作为驱动力,而 b 和 c 摆做的是受迫振动,其频率和周期与a 摆的频率、周期一样。9.(2023广西柳州一模) t=0 时刻一列简谐横波在某弹性介质中波形图如下图,介质中的三个质点a、b、c 此时刻对应的位置如图,质点b 在介质中振动的频率为 5Hz,质点c 的动能正在渐渐增大,且此时刻质点c 对应的 y 轴坐标为-2.5cm, 则以下说法正确的选
15、项是( )A. t=0 时刻质点a 的加速度最大B. 该波沿x 轴正方向传播C. 质点a、b 做受迫振动,而且振动频率与质点c 一样D. 从 t=0 时刻开头经过 0.05s,质点c 运动的路程为 5cmE. 质点c 的初相位为- p6【答案】ACE【解析】7A. t=0 时刻质点a 在波峰,位移最大,加速度最大,A 正确;B. 质点c 的动能正在渐渐增大,肯定向平衡位置运动,正在向上运动,波沿 x 轴负方向传播, B 错误;C. 除振源外的全部质点都做受迫振动,振动频率都等于振源的振动频率,C 正确;D. 质点b 在介质中振动的频率为 5Hz,则波的周期是 0.2s,质点 c 从波谷运动到波
16、峰的时间为 0.1s,路程为10cm,平均速度设为v,则从 t=0 时刻开头经过 0.05s,质点 c 运动的路程肯定大于 5cm,由于这段时间内的平均速度大于v,D 错误;0E. 由 y = Asin (wt +j )y = -0.25cmA = 5cm t = 00解得j= - p6,E 正确。应选 ACE。10.(2023北京东城一模)一列简谐横波某时刻波形如下图,此时质点 P 的速度方向沿 y轴正方向,则A. 这列波沿x 轴负方向传播B. 质点a 此时动能最大,加速度最小C. 再经过一个周期,质点P 运动到x=6m 处D. 当质点P 运动到最低点时,质点b 恰好运动到平衡位置【答案】B
17、【解析】由于此时质点 P 的速度方向沿y 轴正方向,则依据同侧法可知,这列波沿 x 轴正方向传播,选项 A 错误;质点 a 此时处于平衡位置,故它的动能最大,加速度最小,选项 B 正确;再经过一个周期,质点 P 不会运动到x=6m 处,由于质点 P 只会在平衡位置四周做上下振动, 不会随波迁移,选项 C 错误;由图可知,质点 P 与质点b 的位置相差一个波长,故当P 运动到最低点时,质点b 也运动到最低点,选项D 错误。8填空题11.(2023全国乙卷)图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线,经过0.3s 后,其波形曲线如图中虚线所示。该波的周期 T 大于0.3s ,假设波是沿 x 轴正方
18、向传播的,则该波的速度大小为m/s ,周期为s,假设波是沿 x 轴负方向传播的,该波的周期为s。答案:(1).0.5(2).0.4(3).1.2解析:(1) 假设波是沿 x 轴正方向传播的, 波形移动了 15cm , 由此可求出波速和周期:v = 0.15 m / s = 0.5m / s10.3T = l = 0.2 s = 0.4s1v0.5(2) 假设波是沿x 轴负方向传播的,波形移动了 5cm,由此可求出波速和周期:v= 0.05 m / s = 1 m / s20.36T = l2v0.2 s1.2s 1=612.(2023广东卷)如下图,一个轻质弹簧下端挂一小球,小球静止。现将小球
19、向下拉动T距离 A 后由静止释放,并开头计时,小球在竖直方向做简谐运动,周期为T。经 8 时间,小AT球从最低点向上运动的距离2 (选填“大于”、“小于”或“等于”);在 4 时刻,小球的动能(选填“最大”或“最小”)。9答案:(1)小于(2)最大解析:y = - A cos 2p t T1 依据简谐振动的位移公式则t = T 时有 y = - Asin 2p T = -2 A8 T8 2所以小球从最低点向上运动的距离为Dy = A -22 -2A =1A 0),质点A110位于波峰。求(i) 从t1时刻开头,质点B 最少要经过多长时间位于波峰;(ii) t1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) 由于波长大于 20cm,所以波的周期T =由题可知,波的周期是T = 2Dt = 1.2s波的波长l = vT = 24cml 1.0sv在 t 时刻(t 0),质点 A 位于波峰。由于 AB 距离小于一个波长,B 到波峰最快也是 A 的波11峰传过去,所以 从t1时刻开头,质点B 运动到波峰所需要的最少时间t = xAB = 0.8s1v(ii) 在 t1时刻(t 0),由题意可知,此时图象的函数是 y = cos p112x(cm)t 时刻质点B 偏离平衡位置的位移 y1B= cos px12B(cm)= -0.5cm11
限制150内