2019版高考物理總復習專題十五機械振動和機械波考題幫

1、專題十五機械振動和機械波A 組 20132017 年高考真題選粹題組 1 簡諧運動規(guī)律和圖象描述1.2017 北京高考，15,6分某彈簧振子沿x軸的簡諧運動圖象如圖所示，下列描述正確的是( )At=1 s 時，振子的速度為零，加速度為負的最大值B.t=2 s 時，振子的速度為負，加速度為正的最大值Ct=3 s 時，振子的速度為負的最大值，加速度為零Dt=4 s 時，振子的速度為正，加速度為負的最大值2.2014 浙江高考，17,6 分一位游客在千島湖邊欲乘坐游船，當日風浪較大，游船上下浮動可把游船浮動簡化成豎直方向的簡諧運動，振幅為 20 cm，周期為 3.0 s.當船上升到最高點時甲板剛好與

2、碼頭地面平齊.地面與甲板的高度差不超過10 cm 時，游客能舒服地登船.在一個周期內，游客能舒服登船的時間是()A.0.5 sB.0.75 s C.1.0 sD.1.5 s3. 2013 安徽高考，24,20 分如圖所示，質量為M傾角為a的斜面體(斜面光滑且足夠長)放在粗糙的水平地面上，底部與地面的動摩擦因數為卩，斜面頂端與勁度系數為k、自然長度3為L的輕質彈簧相連，彈簧的另一端連接著質量為m的物塊.壓縮彈簧使其長度為L時將物塊由靜止開始釋放，且在物塊以后的運動中，斜面體始終處于靜止狀態(tài).重力加速度為g.(1)求物塊處于平衡位置時彈簧的長度；選物塊的平衡位置為坐標原點，沿斜面向下為正方向建立坐

3、標軸，用 x 表示物塊相對于平衡位置的位移，證明物塊做簡諧運動；(3) 求彈簧的最大伸長量；2(4) 為使斜面體始終處于靜止狀態(tài)，動摩擦因數應滿足什么條件(假設滑動摩擦力等于最大靜摩擦力)?題組 2 機械波的形成與傳播4. 2017 天津高考，5,6 分手持較長軟繩端點0以周期T在豎直方向上做簡諧運動，帶動繩上 的其他質點振動形成簡諧波沿繩水平傳播，示意如圖繩上有另一質點P,且O P的平衡位置間距為L.t=0 時，0位于最高點，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列判斷正確的是( )A該簡諧波是縱波B.該簡諧波的最大波長為2LTCt= 時，P在平衡位置上方3TD.t=利時，P的速度方向豎直向

4、上5.2016 全國卷川，34(1)，5 分多選由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質中向左、右傳播.波源振動的頻率為 20 Hz，波速為 16 m/s.已知介質中P、Q兩質點位于波源S的兩側，且P、Q和S的平衡位置在一條直線上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為 15.8 m14. 6 m.P、Q開始振動后，下列判斷正確的是()A.P、Q兩質點運動的方向始終相同B.P、Q兩質點運動的方向始終相反C. 當S恰好通過平衡位置時，P、Q兩點也正好通過平衡位置D. 當S恰好通過平衡位置向上運動時，P在波峰E. 當S恰好通過平衡位置向下運動時，Q在波峰6.2016 天津高考,7,6 分多選在均勻

5、介質中坐標原點O處有一波源做簡諧運動，其表達式TT為y=5sint(m),它在介質中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻波剛好傳播到x=12m 處，波形圖象如圖所示，則()WmA 此后再經 6 s 該波傳播到x=24 m 處J !,： -i?：!. i ./.-.ii：184.C 振動方向與傳播方向垂直，故該簡諧波是橫波,A 錯誤；根據“下坡上”判斷，P距離011 1的最近距離入，所以最大波長等于 4L,B 錯誤；經過T P位于波峰,所以”T時,P在平衡位3置上方,C 正確；在T時,P正在從波峰回到平衡位置，速度方向豎直向下，D 錯誤.v315.BDE 由 vNf可知，波的波長為 入=0.8

6、 m,xps=（19+：）入，XQS=（18+；）入，根據波傳播的周 期性可知，P、Q兩質點的振動情況正好相反，即運動方向始終相反,A 項錯誤,B 項正確；距離 相差半波長整數倍的兩點，同時通過平衡位置，而P、Q兩質點與S的距離不為半波長的整數3倍,C 項錯誤；由波的傳播特點知，波源經過平衡位置向上運動時，距其（n +）入的點在波峰位1置,D 項正確；波源經過平衡位置向下運動時，距其（n +）入的點在波峰位置,E 項正確.7T6.AB 由題中波的圖象可知，該波的波長 入=8 m,由波源簡諧運動的表達式y(tǒng)=5sint（m）n2nA可知，3 =工 rad/s,周期T= =4 s,波速v= =2 m

7、/s.此后再經 6 s,該波再向前傳播的距離s=vt=2X6 m=12 m,即再經 6 s,該波傳播到x=12 m+12 m=24 m 處,選項 A 正確.題中波的圖3T象上此時M點向下振動，在此后的第 3 s 末（即經過：）的振動方向沿y軸正方向，選項 B 正 確.由題圖為某時刻波剛好傳播到x=12 m 時的波的圖象可知，波源開始振動時的方向沿y軸正方向，選項 C 錯誤題圖中M點振動方向向下，此后M點第一次到達y=-3 m 處所需的時間小 于半個周期，即小于 2 s,選項 D 錯誤7.D 由題圖乙可知，該時刻質點b在平衡位置沿+y方向運動，根據“上下坡”法可知，波沿-x方向傳播,A 項錯誤；

8、由題圖乙可知，波的振動周期為 8 s,振幅A=0. 5 m,則質點a經 4 s 振動的路程為 2A=1m,B項錯誤；由“上下坡”法可知，此時刻質點a的速度沿-y方向,C 項錯 誤；經過 2 s 即四分之一周期，質點a運動到波谷，速度為零，D 項正確.225s 2s8. D從選項中可得 入A=2S,入尸入c=s,入D= s,周期分別為TA=,TB=TC=,TD=,所以質點335 Is 3 3s Isa首次到達波谷所用的時間分別為tA= TA=,tB=TB=h,tC=TC=,tD= TD=1,所以 D 項正確.9.AD 空間某一質點的位移等于兩列波同時在該點引起位移的矢量和，對于相干波源在某一點是

9、加強點，說明兩列波在該點振動方向始終一致，但該質點的位移不是始終不變的，選項 B錯誤；波峰和波谷相遇處的點是減弱點，兩列波在該點振動方向始終相反，但其合位移不一定總小于加強點的位移，選項 C 錯誤；加強點處的質點的振幅為A+A,減弱點處的質點的振幅為婦，選項 A、D 正確.10.BCE 由振動圖象可知，在t=0.10 s 時，質點Q向y19軸負方向運動,A 項錯誤；結合波形圖 及質點運動方向與波的傳播方向的“上坡下、下坡上”規(guī)律可知，波沿x軸負方向傳播，題圖3中質點P經厶t=0.25 s-0.10 s=0.15 s= T時間，位移變?yōu)樨撝?，即此時質點P的加速度2033方向沿y軸正方向,B 項正

10、確；波在T 時間內沿x軸負方向傳播：入=6 m,C 項正確；任意質點1在半個周期內通過的路程為2 倍振幅，即 20 cm,從平衡位置或最大位移處開始，:T 時間內通過的路程等于振幅，而題圖(a)中質點P在半個周期后，已經過平衡位置并向負的最大位移處1運動，；T 時間內通過的路程小于振幅，所以 D 項錯誤；由振動圖象，質點Q的振幅A=10cm=0.10 m,周期為 0.2 s,3=：=10nrad/s, 所以其運動表達式為y=Asinwt=0.10sin 10nt(m),E 項正確.11. A 根據題圖中甲圖象可得，該列簡諧橫波的波長為2 m,根據題圖中乙圖象可得，該列簡諧橫波的周期為 2 s,

11、又根據波速與波長、周期的關系v=可得,該列簡諧橫波的波速v=1 m/s.T0.25 s()X,與該質點相距 0.5 m,也就是相距：的質點的振動時間比乙圖所研究質點的振動時間超前或滯后nt+J,則與該質點相距 0.5 m,也就是相距：的質點的31TIT 7T7Tnt+;)或y=Asin(nt+ ) =Asin(nt-1),則只有選 3項 A 中圖象與方程y=Asin(nt-：)對應,而無圖象與振動方程y=Asin(nt+:)對應，故選 A項.12.B 該同學在中點時，由于該點到兩波源的距離差X1=0,則該點為加強點，向某一端移動 10m 時，X2=35 m-15 m=20 m=4 入，則該點仍

12、為加強點因此在此過程中揚聲器聲音由強變弱的次數為 4 次.13.AC 由振動圖象可知，a在正的最大位移處時，b在平衡位置向y軸負方向運動.如果波從33636a傳播到b,則 9 m=(+n)入(其中n =0,1,2,)，波長可能為 12 m、 m、m、;如果波136從b傳播到a,則 9m=(；+ n)入(其中n =0,1,2,)，則波長可能為 36 m、m、4 m、,可見，只有 A C 圖是可能的，選項 A、C 正確,B、D 錯誤.14.(1)4 s7.5 cm/s 30 cm (2)見解析解析：(1)設振動周期為T,由于質點A在 0 到 1 s 內由最大位移處第一次回到平衡位置，經歷1的是；個

13、周期，由此可知T=4 s 從乙圖中可知，當t=1 s 時,乙圖所研究的質點偏離平衡位置的位移為負且再經該質點到達波谷，由此可得該列簡諧橫波一定向左傳播1;根據乙圖可得乙圖所研究質點IT的振動方程為y=Asi n(t+：)=Asi n(IT IT振動方程為y=Asin(nt+1+)=Asin(IT21由于質點O與A的距離 5 cm 小于半個波長,且波沿x軸正向傳播，0在t=s 時回到平衡位2置，而A在t=1 s 時回到平衡位置，時間相差 s.兩質點平衡位置的距離除以傳播時間，可得波的速度v=7.5 cm/s 利用波長、波速和周期的關系得,簡諧波的波長 入=30 cm .2lTt設質點0的位移隨時

14、間變化的關系為y=Acos( +0o)4二J4COSPQIIT10二4cos(-十卩o)將式及題給條件代入上式得n解得0o=;,A=8 cm 質點O的位移隨時間變化的關系式為1ft 711ft5JTy=0.08cos( +：)(國際單位制)或y=0.08sin(+)(國際單位制).15. (1)x=(50+300n)cm(其中n=0,1,2,)(2)0.1 s解析:(1)t=0 時,在x=50 cm 處兩列波的波峰相遇，該處質點偏離平衡位置的位移為16 cm.兩列波的波峰相遇處的質點偏離平衡位置的位移均為16 cm.從題圖圖線可以看出，甲、乙兩列波的波長分別為入1=50 cm,入2=60 cm

15、 甲、乙兩列波波峰的x坐標分別為X1=50+k入1(其中k1=0,1,2,)X2=50+k入2(其中k2=0,1,2,) 由式得，介質中偏離平衡位置位移為16 cm 的所有質點的x坐標為x=(50+300n)cm(其中n=0,1,2,).只有兩列波的波谷相遇處的質點的位移為-16 cm.t=0 時，兩波波谷間的x坐標之差為血久1x=50+(2m+1)-50+(2m+1)式中，m和m均為整數.將式代入式得x=10(6m-5m)+5 由于m、m均為整數，相向傳播的波谷間的距離最小為x0=5 cm 從t=0 開始，介質中最早出現偏離平衡位置位移為-16 cm 的質點的時間為t=代入數值得t=0.1

16、s.16.(1)133 cm(2)125 cm225解析:(1)由題意，O P兩點間的距離與波長入之間滿足|0P|=；入 A波速v與波長入的關系為v=A在t=5 s 的時間間隔內,波傳播的路程為vt.由題意有vt=|PQ|+ 式中,|PQ|為P、Q間的距離 由式和題給數據，得|PQ|=133 cm.5Q處的質點第一次處于波峰位置時，波源運動的時間為ti=t+ TTT波源從平衡位置開始運動，每經過,波源運動的路程為A.由題給條件得ti=25X：故ti時間內，波源運動的路程為S=25A=125 cm.17. (1)1 m(2)加強解析：(1)設簡諧橫波的波速為v，波長為入，周期為T，由題意知T=0

17、.1 sA由波速公式v=代入數據得入=1 m.aSBP-sAF=1 m=2 ,故P點振動加強.20還二述年榛擬限時演賺I1.ABE 簡諧運動的周期公式為T=2 n ,與振幅無關，故 A 正確;在彈簧振子做簡諧運動的回復力的表達式F=-kx中,F為振動物體所受的合外力，k為彈簧的勁度系數，故 B 正確；質點 的振動速度不是波的傳播速度，故 C 錯誤;在雙縫干涉實驗中，同種條件下，由紫光波長比紅光波長短，且x=入，知用紫光做實驗得到的條紋寬度比用紅光的窄，故 D 錯誤；在單縫衍射現象中要產生明顯的衍射現象，狹縫寬度必須比波長小或者相差不多552. ACDA質點通過的路程為振幅的10 倍時所用的時間

18、為T,即T=0.5 s,解得T=0.2 s,A 正,可知t=0 時,B質點的運動方向向上，B 錯誤;1.5 s30 倍,即 30X0.8 cm=24 cm,C 正確;t=0.58 s 時,0.48 s,考慮到周期性，可得t=0.58 s 時的波形圖20.08 s 的波形圖相同，即波向左傳播 入=0.8 m,即t=0.58 s 時x=2.0 m 處質點的振動形式傳播到x=12 m 處，即此時B質點回到平衡位置且運動方向向上，D 正確；同理可知t=0.73 s 時，質點A位于x軸下方且向下振動，E 錯誤.A3. BCE 由波形圖可知波的波長為入=4 m,由振動圖象可知波的周期T=0.2 s,所以波

19、速為v=Bia,故 E 正確.確；由11=0.1 s 時B質點的振動方向向下15為T,則兩質點通過的路程均為振幅的 即波在題圖所示時刻的基礎上向左又傳播與波在題圖所示時刻的基礎上向左傳播23=20 m/s,B 項正確；波在 00.15 s 內傳播的距離x=vt=3 m,C 項正確；由t=0.10 s 時Q點的 振動圖象可知，0點經平衡位置向下運動，結合波形圖中Q點位置可知波沿x軸負方向傳播,A 項錯誤；t=0.10s 時質點P已經過平衡位置且向y軸正方向運動（此時位移為 5 cm）,再經過 0.05 s,即四分之一周期，通過的路程小于振幅，D 項錯誤；簡諧運動質點的加速度方向總是 指向平衡位置

20、，所以t=0.15 s 時，P的加速度方向與y軸正方向相反,E 項正確.4.BCE 根據兩列波t=0.04 s 時的波的圖象可知，簡諧橫波I的起振方向沿y軸負方向，簡諧 橫波n的起振方向沿y軸正方向，兩列波的波源起振方向相反，選項 A 錯誤;根據兩列波t=0.04 s 時的波動圖象可知，簡諧橫波I的波長 入1=2 cm,簡諧橫波n的波長入2=4 cm,簡諧橫波I和n兩列波的波長之比入1：入2=1 : 2,選項 B 正確；t=0.05 s 時，簡諧橫波I沿x軸正1 1方向又向前傳播了波長，質點P沿y軸負方向振動，簡諧橫波n沿x軸負方向又向前傳播了波長，質點Q振動到負方向最大位移處，質點Q的坐標為

21、（18 cm,-3 cm）,選項 C 正確；根據機 械波傳播的波速只與介質有關，兩列波波速相同，簡諧橫波I的周期T1=0.02 s,波長入1=2 cm,波速v= =1 m/s,由x=（16-4）cm=2vt1,解得11=0.06 s,即簡諧橫波I和n兩列波將在t=0.1 s 相遇，由于兩列波周 期不同，頻率不同，相遇后疊加不能形成穩(wěn)定的干涉圖樣，選項 D 錯誤;t=0.12 s 時簡諧橫波I引起x=10 cm 處質點的位移為零，且向下振動，簡諧橫波n引起x=10 cm 處質點的位移為零，向下振動，振動加強，選項 E 正確.5. ACE 周期T=0.2 s,則x軸上距e點 6 m 的某質點從開始

22、振動到第二次到達最高點用時為60.25 s,振動從e點傳遞到該質點用時 0.3 s,故波速v=m/s=20 m/s,B 錯誤.波長1入=vT=20X0.2 m=4mA正確.后一質點比前一質點遲 0.05s開始振動，即晚：波長，即題圖1中相鄰兩質點間距離為1 m,C正確.g點比b點早振動周期，所以當b點經過的路程為 12 cm時，g點經過的路程為 16 cm,E 正確.當c點在平衡位置向上振動時，d點位于波峰，D 錯誤.6.C 由題意知，A擺振動帶動其余各擺做受迫振動，受迫振動的頻率等于驅動力的頻率，故其余各擺的振動周期與A擺相同，頻率也相等，故選項 A、B 錯誤;受迫振動中，當固有頻率等 于驅

23、動力頻率時，出現共振現象，振幅達到最大，由于B擺的固有頻率與A擺的相同，故B擺發(fā) 生共振，振幅最大，選項 C 正確，D 錯誤.X 27.BCD 根據題意，質點a、b在波的圖象中的位置可能情況如圖所示.有（X+k入）=0.4 m,1224可得入=：m,其中k為不小于 0 的整數，波長最長為 1.2 m,選項 A 錯誤；當k=3 時，入=121 1cm,選項 B 正確；質點b再經過T位移為 2 cm（波峰位置）,質點a再經過T到平衡位置，之251后再經過T到波谷位置，選項 C 正確;再經過二T質點b經過平衡位置，速度最大，選項 D 正 確;兩質點平衡位置間的距離等于半個波長的奇數倍時才會總是速度等

24、大反向，而a、b兩質8. BCD 由波形圖可知，甲波的波長為 24 m,乙波的波長為 16 m,兩列波的波長之比為入甲:入乙=24 : 16=3： 2,選項 A 錯誤；同一性質的波在同種介質中傳播，波速相同，由入=可得，兩列波的頻率之比為f甲：f乙=入乙：入甲=16 : 24=2 : 3,選項 B 正確；由波形圖可知，兩列波位 于x=10m 處質點的速度方向均沿y軸正方向，選項 C 正確；甲波位于x=10 m 處質點向波峰運動,質點的速度正在減小，選項 D 正確；由于兩列波的頻率不同，不符合發(fā)生干涉現象的條件，所以不能發(fā)生干涉現象，選項 E 錯誤.9.(1)c1.2 偏小 (2)2.0 9.7

25、6d由數學關系得斜率k=1,縱截距b=,因-l圖象的縱截距為正由圖象c的縱截距可得=0.6 cm,d=1.2 cm繩子松動導致擺長變長,但擺長的測量值偏小，由T=2 n 得g=：,則重力加速度的測量值偏小.(2)根據簡諧運動的圖線知，單擺的周期T=2.0 s根據T=2n則k=4.04 s2m-1,解得g=9.76 m/s2.10.(1)見解析(2)0.1 m 0.4 s解析:(1)燒斷細線后，小物塊A向上運動，當受力平衡時 設彈簧伸長量為xo,則kxo-mgsin 30=0解析：(1)由單擺的周期公式d-2d_ dT=2n；，得l1T2+,則圖象應為c.26選物塊A的平衡位置為坐標原點，沿斜面

26、向下為正方向建立坐標系，用x表示物塊A相對于平衡位置的位移，物塊A運動到平衡位置下方x位置時，物塊A所受的合力為F合=mgsin 30 -k(x+xo)=-kx故物塊A做簡諧運動.細線未燒斷前，A B兩物塊保持靜止，設此時彈簧伸長量為xi有kxi-(m+n)gsin 30 =0(mA+負溝 si 同爐則xi=燒斷細線后，物塊A從此位置開始運動，此位置到平衡位置的距離即為振幅A則TH刃A=x-xo=*=0.1 m燒斷細線后，物塊B向下做勻加速運動.、.2加速度a=gsin 30 =5m/sL 1物塊B到斜面底端時間為t，則=at2,故t=1 s因物塊A在t時間里第三次到最高點，則t=2.5T故周

27、期T=0.4 s.1.ACE 當一列聲波從空氣傳入水中時，頻率不變，波速增大，波長變長，選項 A 正確；高山山腳處的重力加速度一定大于該山山巔的重力加速度，根據單擺的周期公式T=2 冗-可知,在山腳處的振動周期較小，選項 B 錯誤；電磁波是橫波，可以觀察到偏振現象，選項 C 正確；愛因 斯坦狹義相對論認為在不同慣性參考系中光速相同，選項 D 錯誤;根據多普勒效應，可知選項E 正確.2.BDE 此時刻位于0處的質點正處于波谷與波谷的相遇點，不在平衡位置，選項 A 錯誤；P N兩處的質點處于波峰和波谷的相遇點，兩列波在這兩處的位移始終相反，合位移為零，選項 B正確;質點并不隨波遷移，選項 C 錯誤

28、;從此時刻起，經過四分之一周期，兩列波在M點的振動 均達到平衡位置，合位移為零，選項 D 正確；O M連線的中點是振動加強區(qū)的點，其振幅為 2A選項 E 正確.3.C 細線斷開前，兩根彈簧上的彈力大小相同，彈簧的伸長量相同，細線斷開后，兩物塊都開 始做簡諧運動，簡諧運動的平衡位置都在彈簧原長位置，所以它們的振幅相等，選項 A、B 錯誤;兩物塊做簡諧運動時，動能和勢能相互轉化，總機械能保持不變，細線斷開前，彈簧的彈性勢 能就是27物塊做簡諧運動時的機械能，所以振動過程中，它們的機械能相等，到達平衡位置時，它們的彈性勢能為零，動能達到最大，因為甲的質量大于乙的質量，所以甲的最大速度小于乙 的最大速

29、度，選項 C 正確、D 錯誤.4.ACE 由振動圖象可知該波的周期一定是12 s,選項A 正確；若該波沿x軸正向傳播，則P、132Q間距離恰好為：入,即波長入=8 m,選項 B 錯誤；若該波沿x軸負向傳播,則 2 m=：,解得波8A 2長入=：-mg=m;在 AC兩點拉力F有最小值，吊in=mgosa.由A點到B點根據機械能守1心住+in嚴* 陥胡恒定律有mgl(1-cosa)= mV,由此可求得擺球的質量m= -,v=m：,故選項 B 正確，選項 C 錯誤;地球的兩極重力加速度最大，若在地球的兩極做該實驗，單擺周期為T=2,所以測得周期最小，故選項 D 錯誤;根據單擺周期公式可知，擺球的周期與擺 球質量無關，故選項 E 正確.11-056.BCE 振動從P點傳到Q點，傳播距離為 0.6 m,時間為 0.3 s,則波速為v=m/s=22m/s,由題圖知波長為 入=0.4 m,則周期為T= =0.2 s,A 選項錯誤,B 選項正確；波沿x軸正向 傳播，振動傳到