专题32 机械振动机械波-2021年高考物理冲刺阶段考点培优练（教师版含解析）

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1、20212021 年高考高三下学期开学考试物理试题汇编年高考高三下学期开学考试物理试题汇编 专题 33 机械振动机械波 1 1、(2021(2021山东省实验中学西校区高三下学期山东省实验中学西校区高三下学期 2 2 月测试月测试) )两列简谐横波 a、b在同一场的介质中沿 x轴同一 方向传播，t0时刻各自的波形如图甲所示，横波 b 上 x0 处质点的振动图象如图乙所示，下列说法正确 的是( ) A. 横波 b 沿 x 轴正方向传播 B. t0时刻横波 b上 x0处的质点的位移为5cm C. 横波 a在介质中传播的速度为 2m/s D. t135s时 x10m处的质点的位移为 20cm 【答案

2、】D 【解析】 A根据图乙振动图象可知，0t 时刻横波 b上0 x处的质点振动方向沿 y 轴负方向，所以横波 b 沿 x 轴 负方向传播，故 A 错误； BC同一介质中简谐波的传播速度相同，则波速 0.5m 0.5s 1m/s ab vv 根据周期公式则有 s4 b b b v T 所以由05st 时，10cm b y =-可知，横波 b上 x0 处质点的振动方程为 10sin()cm 24 yt 则0t 时刻横波 b上 x0处的质点的位移为5 2cm，故 B、C 错误； D根据图甲可知横波 a波长 20m a 横波 b 的波长 4m b 要使 x1.0m处的质点的位移为 20cm，设所需时间

3、为 t，则 t时刻两列波波峰叠加，则有 1.5m1.5m ab mn t vv (m，n 均为自然数) 解得 2mn(m，n均为自然数) 当 m6，n3时，代入可得 13.5st 符合题意，故 D正确； 故选 D。 2 2、(2021(2021山东省聊城一中高三下学期开学模拟山东省聊城一中高三下学期开学模拟) )如图甲，为一列沿 x轴传播的简谐横波在 t=0时刻的波形 图，图乙为从 t=0时刻开始计时质点 P 运动的 vt图象，沿 y 轴正向为振动正方向，下列说法中正确的是 ( ) A. 该列简谐横波沿 x 轴正方向传播 B. 该列简谐横波沿 x 轴传播的速度为 1.25m/s C. t=0

4、时刻质点 P 离开平衡位置的位移为 2cm D. 从 t=0开始，经过 2s，质点 Q将沿 x轴移动 2m 【答案】C 【解析】 A根据“上下坡”法则，该列简谐横波沿 x 轴负方向传播，所以 A 错误； B由图像可知波长为=4m，周期为4sT ，则有 4 1m/s 4 v T 所以 B错误； C由乙图知 P 点经过 0.5s时达到最大的速度， P 点处于平衡位置，此时 P 点振动了 1 8 个周期，则 P 点在 t=0 时刻时离开平衡位置的位移为 2 sin2sin2cm 8 xAt 所以 C正确； D质点只能在平衡位置做上下振动不会随波移动，所以 D 错误； 故选 C。 3 3、( (202

5、12021天津市三中高三下学期天津市三中高三下学期 2 2 月月考月月考) )一列沿 x轴传播的简谐横波在0t 时的波形如图所示。已知振 源振动的周期 T=4s，x=1m处的质点 P比 x=3m处的质点 Q 先回到平衡位置。则下列说法中正确的是( ) A. 该波沿 x轴负方向传播，波速为 2m/s B. 质点 P 经过 3s振动的路程 0.3m C. t=1s时，质点 Q 的速度方向和加速度方向相同 D. 质点 Q在 t=0.5s 时恰好位于波峰 【答案】CD 【解析】 A 由于质点 P比质点 Q先回到平衡位置， 故图示时刻质点 P正向下运动， 由此可判断波沿 x 轴正方向传播， 故 A 错误

6、； B0t 时刻质点 P向平衡位置运动，速度逐渐增大，第一秒内的路程大于一个振幅，后两秒内的路程等 于两个振幅，故质点 P 经过 3s振动的路程大于 0.3m，故 B错误； Ct=1s时，质点 Q位于平衡位置上方且向下运动，其速度方向向下，加速度方向也向下，故 C正确； D0t 时质点 Q向上运动，经 0.5s 时波向右传播了 1m，故质点 Q恰好运动到波峰位置，故 D 正确。 故选 CD。 4 4、(2021(2021浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考) )如图，平衡位置位于原点 O的波源发出简 谐横波在均匀介质中沿水平 x轴正向传播

7、， A、 B为 x轴上的两个点， A与 0 的距离 1 20cmx ， 1 0 x， 己知波源自0t 时由平衡位置开始向上振动， 波的传播速度为0 4m/s， 振幅5cmA。 当波传到 A点时， 波源恰好处于波峰位置；此后再经过 5s，平衡位置在 B 处的质点第一次处于波峰位置，在 x 轴上横坐标 400cmx处固定有一个波的接收器 P(图中未画出)，则( ) A. 波源的位移 y 随时间 t的关系式 0.05sinmyt B. 当 B处的质点第一次处于波峰位置，A 处的质点则处于波谷位置 C. 接收器在=10st时才接收到此波的信号 D. 若0t 时刻起波源 O沿 x轴负向以1m/s的速度匀

8、速移动，则 P 接收到此波时的波长将变小 【答案】AC 【解析】 A由题意，O、A 两点间的距离与波长之间满足 20cm 4 OA 可得波长 80cm 由波速 v T 得周期 2sT 波源的位移 y随时间 t的关系式 0.05sinmyt 故 A 正确； B在5st=的时间间隔内，波沿 x轴正向传播的路程为 2mvt 由题意有 4 vtAB 得 1.8mAB 则 2.25 AB 故 B 错误； C400cmx 处的接收器 P 与 O点的距离为400cmx，接收器 P接收到此波的时间 10s x t v 故 C 正确； D当波源沿 x 轴负向以1m/s匀速移动，波源与接收器间的距离增大，接收器接

9、收到此波的频率将变小， 那么，周期变大，由波速不变可得：波长变大，故 D错误。 故选 AC。 5 5、 (2021(2021 浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考 浙江省七彩阳光新高考研究联盟高三下学期返校联考) )游乐场中的蹦床非常受人们的喜爱和欢迎。 假如一个小孩随着蹦床上下做简谐振动而不脱离蹦床，设向上为正方向，其振动图像如图所示，可知小孩 对蹦床的压力小于小孩重力的时刻是( ) A. 1 t时刻 B. 2 t时刻 C. 3 t时刻 D. 4 t时刻 【答案】B 【解析】 由牛顿第三定律，小孩对蹦床的压力与蹦床对小孩的支持力始终大小相等方向相反，小孩对蹦床的压力小 于小孩重力的

10、时刻即蹦床对小孩的支持力小于小孩重力的时刻， 此时小孩应具有向下的加速度， 由 kx a m ， 此时位移 x 应为正，应为 2 t时刻，故 ACD 错误，B正确。 故选 B。 6 6、(2021(2021江苏省苏州市高三下学期期初调研江苏省苏州市高三下学期期初调研) )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，达到稳定时，b摆的振动图像如图乙。下 列说法正确的是( ) A. 稳定时 b摆振幅最大 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. 由图乙可以估算出 c摆的摆长 【答案】D 【解析】

11、 Aa与 c的摆长接近，它们的固有频率接近，在 a摆的驱动下，稳定时 c摆的振幅最大，所以 A错误； Bbc摆是在 a 摆的驱动下振动起来的，则 b 的周期等于外力周期，稳定时 abc 摆的周期都相同，所以 B错 误； CD根据单摆的周期公式 2 l T g 解得 2 2 4 T g l 由图像可得 a摆周期，则可以算出 a 摆的摆长，估算出 c 摆的摆长，所以 C错误；D 正确； 故选 D。 7 7、(2021(2021湖北省名校联盟高三下学期开学考试湖北省名校联盟高三下学期开学考试) )一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，t 时刻波形图如图中的 实线所示，此时波刚好传到 P 点，0.6ts时

12、刻 x轴上090m区域的波形如图中的虚线所示， abcPQ、 、 、 、 是介质中的质点，则以下说法正确的是 。 A. 若 T0.6s，这列波的波速可能为 250m/s B. 若 T5s后，质点 b向下运动时，质点 c 一定向上运动 D. 在 7st5s 后，b和 c 都已开始振动，两者的距离为 6m等于半个波长，则质点 b向下运动时质点 c一定向 上运动，故 C 正确； D当时间 7st9s 时，而周期6sT ，c点起振需要 5s，则 c 点的振动时间在 2 33 TT 范围内且起振向下， 故 c正经过波谷后向平衡位置振动，则质点 c 向上先加速运动后减速向上运动，故 D 错误； E质点 a

13、d的距离为 18m，则波源 a 到 d的时间为 18 s9s 2 x t v 故质点振动的时间1s 6 T ，且起振竖直向下，而加速度指向平衡位置方向向上，故 E正确。 故选 BCE。 1111、(2021(2021安徽省六校教育研究会高三下学期安徽省六校教育研究会高三下学期 2 2 月开学联考月开学联考) )如图所示，图甲为一列简谐横波在某一时刻 的波形图，图乙为介质中2mx 处的质点 P以此时刻为计时起点的振动图象，质点 Q的平衡位置位于 3.5mx ，下列说法正确的是( ) A. 在0.3s时间内，质点 P 向右移动了3m B. 这列波的传播速度是10m/s C. 这列波沿 x轴负方向传

14、播 D. 0.1st 时，质点 P的加速度大于质点 Q 的加速度 E. 0.45st 时，3.5mx 处的质点 Q 到达波谷位置 【答案】BDE 【解析】 A根据波的传播特点可知，质点并不随波迁移，而是在平衡位置附近做简谐运动，故 A 错误； B由图可知 =4m，0.4sT 则这列波的传播速度为 10m sv T 故 B 正确； C0t 时，质点 P速度向上，根据波形的平移法可知，这列波沿 x轴的正方向传播，故 C错误； D0.1st 时，质点 P在最大位移处，加速度最大，而质点 Q 此时不在最大位移处，所以 0.1st 时质点 P 的加速度大于质点 Q的加速度，故 D 正确； E在0.45s

15、t 时间内波传播的距离为 4.5mxvt 根据波形平移法可知3.5mx 处的质点 Q到达波谷位置，故 E正确。 故选 BDE。 1212、(2021(2021广东省惠州市高三下学期开学考试广东省惠州市高三下学期开学考试) )介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点 A. 它的振动速度等于波的传播速度 B. 它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C. 它在一个周期内走过的路程等于一个波长 D. 它的振动频率等于波源振动频率 【答案】D 【解析】 A、在同种均匀介质中波的传播过程中传播速度为定值，而质点的在平衡两侧做简谐运动，其速度大小是变 化的，和波速无关，故 A 错误； B、在纵波中质点

16、的振动方向和波的传播方向相同或相反，并不垂直，故 B 错误； C、质点在一个周期内走过的路程等于 4 个振幅的长度，并非一个波长，故 C 错误； D、每个质点都在重复波源的振动因此质点的振动频率和波源的振动频率是相同的，故 D 正确 点睛：波动过程是传播波源的振动形式和能量的过程，振动质点并不随波一起传播，二是在自己平衡位置 振动，因此明确波的形成是解本题关键 1313、(2021(2021河南省新乡市高三下学期开学考试河南省新乡市高三下学期开学考试) )一列简谐横波在弹性介质中沿 x 轴传播，波源位于坐标原 点 O，0t 时刻波源开始振动，2st 时波源停止振动，2.5st 时的波形图如图所

17、示。其中质点 a的平衡 位置离原点 O 的距离2.5mx 。不计波在传播过程中的机械能损失。则质点 a的振动周期为_s； 该波的传播速度为_m/s；质点 a 接下来的 10s 内运动的总路程为_m。 【答案】 (1). 1 (2). 2 (3). 0.3 【解析】 1波源从零时刻开始起振，2st 时波源停止振动，形成了两个波长的波形，则 1sT ，2m 而每个质点的振动周期和波的周期相同，则1sT ； 2由波速和波长关系有 2m/sv T 32.5st 时 a质点处于波峰，而波源已停止振动，则波形向右平移的位移 (2.5 1.0)m1.5mx a 质点也将停止振动，时间为 0.75s x t

18、v 质点 a 接下来的 10s 内先振动 0.75s后静止，运动的总路程为 30.3msA 1414、 (2021(2021 广东省丹阳市一中高三下学期开学考试 广东省丹阳市一中高三下学期开学考试) )一简横波以2m/s的速度沿x轴正方向传播。 已知0t 时刻的波形如图所示，此时质点P的位移为0.15m，再过0.5s质点 P 第一次到达波峰。则这列波的周期为 _s，波长为_m ，在0 4s这段时间内质点P通过的路程为_m。 【答案】 (1). 3.0s (2). 6.0m (3). 1.5m 【解析】 由图可知，波向x轴正方向传播，根据同侧法，P点将向上振动，此时P位置为振幅的一半，设振动周期

19、 为T，则P到达波峰用时t 1 0.5s 32 T t 解得 3.0sT 根据v T 得 2m/s 3s6mvT 在0 4s内，前3s内质点P运动了一个周期，经过了4个振幅，则前3s内质点P通过的路程 1 44 0.3m1.2myA 另剩下 2 1 1s 3 tT,则质点从0.15m处到达波峰，再从波峰回到0.15m处，最后1s内质点P通过的路程 2 0.150.150.3my 故在0 4s这段时间内质点P通过的路程为 12 1.2m0.3m1.5myyy 1515、(2021(2021广东省河源市高三下学期开学考试广东省河源市高三下学期开学考试) ) A、B两个振源相距 10m，如图所示为某

20、时刻A、B连 线之间的波形图，AB连线已被五等分，已知振源A、B的振幅均为40cm，振动周期0.4sT ，则两列 波的波长均为_m；两列波的波速均为_m/s；振源A的振动形式传播到A、B之间距 离B为 3.5m的位置， 还需要_s；2.0s之后，A、B间振幅能达到 80cm的位置一共有_ 处。 【答案】 (1). 4 (2). 10 (3). 0.25 (4). 4 【解析】 1由图可知，A、B间的距离恰好等于 2.5个波长，则 2.510m 得 4m 2由于两列波的波长相同，周期也相同，因此两列波的波速 10m/s v T 3图示时刻振源A的振动形式还需传播2.5m才能传播到A、B之间距离B

21、为3.5m的位置，因此 2.5m 0.25st v 4由题图知， 振源A、B的振动方向始终相反， 故振动加强点到A、B两点的波程差等于半波长的奇数倍， 即满足 42 m0 1 2 2 AB xxnnn 、 且 10m AB xx n分别取 0和 1，可得A、B间振幅能达到80cm的位置分别距A点2m、4m、6m、8m，因此一共有 4 处。 1616、(2021(2021福建省罗源一中福建省罗源一中高三下学期开学考试高三下学期开学考试) )一列简谐横波沿水平向右传播，在波的传播方向上相距 x=6m的 a、b 两质点(质点 b在质点 a 的右侧)的振动情况如图所示。则该波的波速 v=_m/s；该波

22、的 最大波长 m=_m。 【答案】 (1). 6 43n (n=0，1，2，3) (2). 8 【解析】 1波从质点 a 传播至质点 b 的时间 3 () 4 tnT (n=0，1，2，3) 其中该波的周期 T=4s 波速的可能值 x v t 可得 6 m/s 43 v n (n=0，1，2，3) 2该波可能的波长 24 m 43 vT n (n=0，1，2，3) 当 n=0时，波长最大 m 8m 1717、(2021(2021山东省实验中学西校区高三下学期山东省实验中学西校区高三下学期 2 2 月测试月测试) )一简谐横波以 4m/s 的波速沿水平绳向 x 轴正方向 传播已知 t0 时的波形

23、如图所示，绳上两质点 M、N 的平衡位置相距 3 4 波长设向上为正，经时间 t1(小 于一个周期)，质点 M 向下运动，其位移仍为 0.02m。求： (1)该横波的周期； (2)t1时刻质点 N 的位移大小 【答案】(1)1s；(2) 3 50 m 【解析】 (1)由波形图知，波长 4m 波长、波速和周期的关系为 v T 联立并代入数据得该波的周期为 T1s (2)结合题给条件知从 t0 时刻起，质点 M做简谐振动的位移表达式为 yM0.04sin2 6 t m 经时间 t1(小于一个周期)，M点的位移仍为 0.02m，运动方向向下可解得 t1 1 3 s 由于 N点在 M 点右侧 3 4 波长处，所以 N点的振动滞后 3 4 个周期，其振动方程为 yN0.04sin 23 46 tT T m0.04sin 4 2 3 t m 当 t1 1 3 s 时，质点 N的位移大小为 3 50 m