2021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（含答案解析）

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1、专题专题 16 机械振动和机械波机械振动和机械波 选择题选择题 1.(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 2.(2021 湖南卷)均匀介质中，

2、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。下列说法正确的是( ) A.该波从 A点传播到 B 点，所需时间为4s B.6st 时，B处质点位于波峰 C.8st 时，C处质点振动速度方向竖直向上 D.10st 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 3.(2021 春 浙江卷)两列频率、振幅均相同的简谐波和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、B间用频闪相

3、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。已知频闪时间间隔为 0.12s，下列说法正确的是( ) A.简谐波和的波长均为 0.24m B.简谐波和的周期均为 0.48s C.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 4.(2021 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 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( ) 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

4、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 5.(2021 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，从此刻起，经过 t=0.2s 波形图如图中虚线所示，若t0)，质点 A 位于波峰。求 (i)从 t1时刻开始，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。 专题专题 16 机械振动和机械波机械振动和机械波 选择题选择题 1.(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

5、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： 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；故选 C。 2.(2021 湖南卷)均匀介质中， 波源位于 O点的简谐横

6、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。下列说法正确的是( ) A.该波从 A点传播到 B 点，所需时间为4s B.6st 时，B处质点位于波峰 C.8st 时，C处质点振动速度方向竖直向上 D.10st 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 可看出，该波的波长、周期分别为 = 10m，T = 4s 则根据波速公式 v = T = 2.5m/s 则该波从 A点传播到 B点，所需

7、时间为 t = 10 2.5 x v m/s = 4m/s A正确； 波从 AE 波面传播到 C的距离为 x =(10 5 - 10)m 则波从 AE波面传播到 C的时间为 t = 4.9s x v 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。 故选 ACE。 3.(2021 春 浙江卷)两列频率、振幅均相同的简谐波和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、B间用频闪相机连续拍摄，依次获得 1、

8、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。已知频闪时间间隔为 0.12s，下列说法正确的是( ) A.简谐波和的波长均为 0.24m B.简谐波和的周期均为 0.48s C.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.简谐波和的波长均为 0.48m，选项 A错误； B.从波形 1到波形 5经历的时间为 1 2 T，则 1 =4 0.12s 2 T 可得简谐波和的周期均为 T=0.96s 选项 B错误； C.绳上各点中加强点和减弱点振幅不相同，选项 C

9、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(21) 2 n 和(21) 2 n ，则 两波源到 A点和 C点的路程差之差的绝对值是 (21)(21) = =0.48m 22 nn 选项 D正确。 故选 D。 4.(2021 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 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( ) 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

10、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.打击杆对不同粗细树干打击的振动频率不同，则打击结束后，树干的振动频率不都是相同 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， 不同粗细树干的振动频率始终与振动器的 振动频率相同，选项 D 正确。 故选 AD。 5.

11、(2021 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，从此刻起，经过 t=0.2s 波形图如图中虚线所示，若t 1 2 T (T 为波的周期)，则下列说法正确的是( ) A.这列波沿着 x轴正方向传播 B.这列波的传播速度是 15m/s C.若 p点的纵坐标是 2 2cm，则它对应的的横坐标是 1.5m D.p 质点在 0到 0.30s 内通过的路程为 8cm E.若此波遇到另一列频率为 1.25Hz 的简谐横波，能发生稳定的干涉现象 【答案】ACD 【解析】 A.因为t0)，质点 A 位于波峰。求 (i)从 t1时刻开始，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)因为波长大于 20cm，所以波的周期1.0sT v 由题可知，波的周期是21.2sTt 波的波长24cmvT 在 t1时刻(t10)，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 t1时刻开始，质点 B 运动到波峰所需要的最少时间 1 0.8s AB x t v (ii)在 t1时刻(t10)，由题意可知，此时图象的函数是cos(cm) 12 yx t1时刻质点 B偏离平衡位置的位移coscm0.5cm 12 BB yx