2023年高三物理二輪練習07 機械波和三大力場中的機械振動

2023年高三物理二輪高頻考點沖刺突破

專題07機械波和三大力場中的機械振動

專練目標專練內(nèi)容

目標1高考真題（IT—4T）

目標2機械波的圖像問題（5T—8T）

目標3機械波的多解問題（9T-12T）

目標4三大力場中彈簧振子的機械振動（13T—16T）

目標5三大力場中單擺的機械振動（17T—20T）

【典例專練】

一、高考真題

L（2022年北京卷）在如圖所示的X0P坐標系中，一條彈性繩沿X軸放置，圖中小黑點代表繩上的質(zhì)點，

3

相鄰質(zhì)點的間距為人/=0時，x=0處的質(zhì)點PO開始沿y軸做周期為7、振幅為N的簡諧運動。f=：T時

的波形如圖所示。下列說法正確的是（）

尸。P,P2P3P4PiP6P1P8Pg

3

A.，=0時，質(zhì)點R沿N軸負方向運動B.，=:丁時，質(zhì)點P的速度最大

4i4

3

C./=；T時，質(zhì)點Pj和Ps相位相同D.該列繩波的波速為竽

4

2.（2022年浙江卷）位于x=0.25m的波源0從f=0時刻開始振動，形成的簡諧橫波沿X軸正負方向傳播,

在∕=2.0s時波源停止振動，f=2.1s時的部分波形如圖所示，其中質(zhì)點α的平衡位置X（I=I.75m,質(zhì)點b的平

衡位置4=-0?5m0下列說法正確的是（）

A.沿X軸正負方向傳播的波發(fā)生干涉

B.f=0.42s時，波源的位移為正

C.Z=2.25s時，質(zhì)點α沿y軸負方向振動

D.在。到2s內(nèi)，質(zhì)點b運動總路程是2.55m

3.（2022年山東卷）一列簡諧橫波沿X軸傳播，平衡位置位于坐標原點。的質(zhì)點振動圖像如圖所示。當f=7s

時，簡諧波的波動圖像可能正確的是（）

4.（2022年湖南卷）下端附著重物的粗細均勻木棒，豎直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿豎直方向做

頻率為IHZ的簡諧運動：與此同時，木棒在水平方向上隨河水做勻速直線運動，如圖（a）所示。以木棒所

受浮力尸為縱軸，木棒水平位移X為橫軸建立直角坐標系，浮力F隨水平位移X的變化如圖（b）所示。已

知河水密度為。，木棒橫截面積為S,重力加速度大小為g。下列說法正確的是（）

x/m

圖(b)

A.X從0.05m到0.15m的過程中，木棒的動能先增大后減小

B.%從0.2Im到0.25m的過程中，木棒加速度方向豎直向下，大小逐漸變小

C.X=O.35m和R=O.45m時,木棒的速度大小相等，方向相反

D.木棒在豎直方向做簡諧運動的振幅為與二，

2pSg

E.木棒的運動為向X軸正方向傳播的機械橫波，波速為0.4m∕s

二、機械波的圖像問題

5.如圖所示，圖甲為一列沿水平方向傳播的簡諧橫波在時刻的波形圖，圖乙為質(zhì)點b從fo時刻開始計時

的振動圖像，則下列說法正確的是（）

A.該簡諧橫波沿X軸負方向傳播

B.再經(jīng)過12.5s質(zhì)點”通過的路程為20Cm

C.該簡諧橫波波速為0.4m/s

D.該波與頻率為IOHZ簡諧橫波相遇時，能形成穩(wěn)定的干涉圖樣

6.一列簡諧橫波在均均介質(zhì)中沿X軸負方向傳播，已知x=（∕處質(zhì)點的振動方程為y=Zcos（,，，則

/=LT時刻的波形圖正確的是（）

4

7.如圖所示是一列沿X軸正方向傳播的機械波在/=0時的波形圖，由于某種原因，中間有一部分無法看清,

已知該波的波速v=0.5m∕s,下列說法正確的是（）

A.t-0時刻x=9Cm處的質(zhì)點正經(jīng)過平衡位置沿y軸負方向運動

B.此列波的周期Γ=0.02s

C.0~0O3s時間內(nèi),質(zhì)點P的加速度不斷減小

D.∕=0.17s時，質(zhì)點P運動到正方向最大位移處

8.如圖所示，兩列簡諧橫波分別沿X軸正方向和負方向傳播，兩波源分別位于X=-0.2m和x=1.2m處，兩

列波的波速均為v=0?4m∕s,振幅均為A=2cm0，=0時刻兩列波的圖象及傳播方向如圖所示，此時平衡位置處

于X=O.2m和X=O.8m的P、。兩質(zhì)點剛開始振動。質(zhì)點ΛAN的平衡位置分別處于X=O.4m和X=O.5m處，下

列關于各質(zhì)點運動情況的判斷正確的（）

A.∕=0.75s時刻，質(zhì)點尸、。都運動到N點

B.質(zhì)點P、0的起振方向相同

C.f=1.5s時刻，質(zhì)點M的位移為2cm

D.兩列波相遇后，N點是振動加強點

三、機械波的多解問題

9.如圖所示為一列沿X軸負方向傳播的簡諧橫波，實線為f=0時刻的波形圖，虛線為f=0.6s時的波形圖,

波的周期T>0.6s,則()

A.波的周期為2.4s

B.在f=0.9s時，P點沿y軸正方向運動

C.在f=0到f=0.4s內(nèi)，尸點經(jīng)過的路程為0.4m

D.在f=0.2s時，。點到達平衡位置

10.一列簡諧橫波沿X軸的正向傳播，振幅為2cm,周期為7。已知在時刻波上相距50Cm的兩質(zhì)點.、

b的位移都是百cm，但運動方向相反，其中質(zhì)點α沿y軸負向運動，如圖所示，下列說法不正確的是()

A.在f=g時刻質(zhì)點6速度最大

B.該列簡諧橫波波長可能為12Cm

C.質(zhì)點/質(zhì)點b的速度在某--時刻可以相同

D.當質(zhì)點b的位移為+2Cm時，質(zhì)點α的位移為負

11.如圖，UO時刻，位于原點。處的波源質(zhì)點從平衡位置開始沿夕軸正方向做振幅4=4Cm的簡諧運動，

該波源產(chǎn)生的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿X軸正向傳播。f=0.5s時，平衡位置坐標為（10m,0）的質(zhì)點尸開

始運動，此時波源質(zhì)點的振動位移為2cm,下列說法正確的是（）

八y/cm

八

O'--------------------*------->

Px/m

A.該列簡諧橫波的傳播速度為20m∕s

B.該列簡諧橫波的最大周期為1.2s

C.該列簡諧橫波在介質(zhì)中傳播的最大波長為120m

D.Qo.5s時，x=5m處質(zhì)點的位移可能為y=4sin（α+總MCm）（"=0,1,2,3…）

12.一列簡諧橫波沿X軸傳播，如圖所示，實線為32s時的波形圖，虛線為18s時的波形圖。以下關于

平衡位置在。處質(zhì)點的振動圖像，可能正確的是（）

-WCm

-5

四、三大力場中彈簧振子的機械振動

13.如圖所示，有一根用絕緣材料制成的勁度系數(shù)為人的輕彈簧，左端固定，右端與小球連接。小球質(zhì)量為

m,帶電量為+外開始時小球靜止在光滑絕緣水平面上，施加水平向右的勻強電場E后小球開始做簡諧運動。

小球經(jīng)過。時加速度為零，A.8為小球能夠到達的最大位移處。在小球做簡諧運動過程中，下列判斷正確

的是（）

A.小球的速度為零時，彈簧伸長量是華

K

B?小球和彈簧系統(tǒng)的機械能守恒

C.小球做簡諧運動的振幅是孚

K

D.小球由。到8過程中，彈力做功的絕對值大于電場力做功的絕對值

14.如圖所示，一質(zhì)量為機的矩形線框Mcd被一輕質(zhì)彈簧豎直懸掛起來，彈簧上端固定，可看作彈簧振子。

be邊長為3處于垂直紙面向里的勻強磁場中，Mcd回路的總電阻為R。在外力作用下線框在豎直平面內(nèi)

做簡諧運動，運動的周期與彈簧振子的固有周期相同，振幅為4,彈簧的勁度系數(shù)為上線框在運動過程中,

兒邊始終在磁場中，Qd邊始終在磁場外，彈簧始終在彈性限度內(nèi)。已知彈簧振子的振動周期公式為

,其中m為振子的質(zhì)量，A為彈簧的勁度系數(shù)，下列說法正確的是（）

XXXX

XbC×

XXXX

XX×X

A.線框振動到平衡位置時，彈簧伸長量一定為X=罕

K

B.線框振動到平衡位置時，彈簧可能處于原長

C.假如撤去外力的話，線框繼續(xù)做筒諧運動

D.由題目給出的信息，無法計算出一個完整的周期內(nèi)外力做功的大小

15.動量P隨位移X變化的圖像稱作相軌，它在理論物理、近代數(shù)學分析的發(fā)展中扮演了重要的角色。如

圖甲所示，光滑水平面上有一彈簧振子?，F(xiàn)以彈簧原長時物塊的位置為坐標原點O,取向右為正方向，建

立OX坐標系。當物塊偏離。點的位移為X時，彈簧振子的彈性勢能為:b?,其中人為彈簧的勁度系數(shù)。

當彈簧振子的機械能為E時，該彈簧振子的部分P-X圖像如圖乙中曲線C所示，M和N分別為曲線C與P

軸和X軸的交點。下列說法正確的是（）

A.曲線C是拋物線的一部分

B.曲線c對應物塊從右側(cè)最遠處向O點運動的過程

該彈簧振子的振幅為J至

C.

當物塊運動到振幅一半處時，其動量大小為其動量最大值的正

D.

2

16.如圖所示，質(zhì)量為M的物體C放在傾角為ɑ的足夠長的粗糙斜面上，通過一平行于斜面的輕繩跨過光

滑定滑輪與一豎直輕彈簧相連，彈簧的勁度系數(shù)為在，將質(zhì)量為的鉤碼8掛于彈簧下端，當彈簧處于原

長時，將鉤碼8由靜止釋放，當鉤碼8到達最低點時（未著地），C恰好要被拉動，輕繩不可伸長，彈簧始

終在彈性限度內(nèi)，彈力做功公式為%=g?丘2,以下判斷正確的是（）

22

A.鉤碼8所能達到的最大動能為生旦

2k

B.鉤碼8由靜止釋放至到達最低點過程機械能先增大后減小

C.鉤碼8由靜止釋放至到達最低點過程中，彈簧彈力做的功先大于重力做的功，后小于重力做的功

D.物體C恰好要被拉動時，受到的摩擦力大小為2mg-Λ?sina

五、三大力場中單擺的機械振動

17.如圖所示，傾角為。的斜面MN上的8點固定一光滑圓弧槽Z8（對應的圓心角小于10。），其圓心在8

點正上方的。點，另外，光滑斜面OC和。。的下端亦在九W上，讓可視為質(zhì)點的小球分別無初速出發(fā)，從

N點到達8的時間為fB，從。點到達C的時間為左，從O點到達。的時間為比較這三段時間，正確的

是（）

A.fB>>左B.fD>左>C.G=，C=D?>左=

18.圖甲是用力傳感器對單擺做小角度擺動過程進行測量的裝置圖，圖乙是與力傳感器連接的計算機屏幕

所顯示的FT圖像，其中尸的最大值∕ax=l?02N,已知擺球質(zhì)量m=100g,重力加速度取9.8m∕s2,/取

9.8,不計擺線質(zhì)量及空氣阻力。下列說法正確的是（）

力

匕

傳

感

器

甲

A.單擺周期為0.8s

B.單擺擺長約為0.84m

C.尸的最小值a“n=0.96N

D.若僅將擺球質(zhì)量變?yōu)?00g,單擺周期變大

19.如圖1所示，絕緣細線的一端系一帶正電小球，另一端固定在。點，整個裝置處于光滑絕緣水平面上,

空間存在一水平向右的勻強電場，電場強度大小為E,小球靜止時處于4點，圖2為俯視圖。已知細線長

度為L，小球質(zhì)量為機，帶電量大小為4,重力加速度為g,不計空氣阻力，細線的長度不變。

⑴在水平面上將小球拉至位置?！?，。?！怪庇陔妶鼍€，使細線剛好伸直，然后將小球由靜止釋放。求小球

到達4點時速度的大??；

⑵保持細線伸直，將小球在水平面上拉離/點一個很小的距離，由靜止釋放，小球?qū)⒆龊喼C運動，類比單

擺的周期公式求出小球做簡諧運動的周期；

⑶在小球處于4點靜止的情況下，突然撤掉水平面，O點位置不變，小球?qū)⒃谪Q直面內(nèi)運動。若E=吧,

q

不計空氣阻力，求小球在之后的運動過程中細線拉力的最大值。

20.簡諧運動是一種理想化的運動模型，是機械振動中最簡單、最基本的振動。它具有如下特點：

第一：簡諧運動的物體受到回復力的作用，回復力罐的大小與物體偏離平衡位置的位移X成正比，回復力

的方向與物體偏離平衡位置的位移方向相反，即：%=-去，其中/為振動系數(shù)，其值由振動系統(tǒng)決定；

第二：簡諧運動是一種周期性運動，其周期與振動物體的質(zhì)量的平方根成正比，與振動系統(tǒng)的振動系數(shù)的

平方根成反比，而與振幅無關，即：T=2書。

試論證分析如下問題：

（1）如圖甲，擺長為心、擺球質(zhì)量為