2024年高考物理真題和模擬題分類匯編專題16機械振動和機械波含解析

高考資源網(wǎng)（ks5u），您身邊的高考專家PAGE歡迎廣闊老師踴躍來稿，稿酬豐厚。ks5uPAGE11高考資源網(wǎng)（ks5u），您身邊的高考專家歡迎廣闊老師踴躍來稿，稿酬豐厚。ks5u專題16機械振動和機械波選擇題1.(2024·浙江卷)將一端固定在墻上的輕質繩在中點位置分叉成相同的兩股細繩，它們處于同一水平面上。在離分叉點相同長度處用左、右手在身體兩側分別握住直細繩的一端，同時用相同頻率和振幅上下持續(xù)振動，產(chǎn)生的橫波以相同的速率沿細繩傳播。因起先振動時的狀況不同，分別得到了如圖甲和乙所示的波形。下列說法正確的是()A.甲圖中兩手起先振動時的方向并不相同B.甲圖中繩子的分叉點是振動減弱的位置C.乙圖中繩子分叉點右側始終見不到明顯的波形D.乙圖只表示細繩上兩列波剛傳到分叉點時的波形答案C解析：乙圖中兩手起先振動時的方向恰好相反，則乙圖中分叉點是振動減弱的位置，則在分叉點的右側終見不到明顯的波形，所以C正確；故選C。2.(2024·湖南卷)勻稱介質中，波源位于O點的簡諧橫波在xOy水平面內(nèi)傳播，波面為圓。t=0時刻，波面分布如圖(a)所示，其中實線表示波峰，虛線表示相鄰的波谷。A處質點的振動圖像如圖(b)所示，z軸正方向豎直向上。下列說法正確的是()

A.該波從A點傳播到B點，所需時間為B.時，處質點位于波峰C.時，處質點振動速度方向豎直向上D.時，處質點所受回復力方向豎直向上E.處質點起振后，內(nèi)經(jīng)過的路程為答案ACE解析：由圖a、b可看出，該波的波長、周期分別為λ=10m，T=4s則依據(jù)波速公式v==2.5m/s則該波從A點傳播到B點，所需時間為t=m/s=4m/sA正確；波從AE波面?zhèn)鞑サ紺的距離為x=(10-10)m則波從AE波面?zhèn)鞑サ紺的時間為t=則t=8s時，C處質點動了3.1s，則此時質點速度方向向上，C正確；由選項A知T=4s，12s=3T一個周期質點運動的路程為4cm，則3T質點運動的路程為12cm，E正確。故選ACE。3.(2024春·浙江卷)兩列頻率、振幅均相同的簡諧波Ⅰ和Ⅱ分別從繩子的兩端持續(xù)相向傳播，在相遇區(qū)域發(fā)生了干涉，在相距0.48m的A、B間用頻閃相機連續(xù)拍攝，依次獲得1、2、3、4、5五個波形，如圖所示，且1和5是同一振動周期內(nèi)繩上各點位移都達到最大值時拍攝的波形。已知頻閃時間間隔為0.12s，下列說法正確的是()A.簡諧波Ⅰ和Ⅱ的波長均為0.24mB.簡諧波Ⅰ和Ⅱ的周期均為0.48sC.繩上各點均做振幅相同的簡諧運動D.兩波源到A點和C點的路程差之差的肯定值是0.48m【答案】D【解析】A.簡諧波Ⅰ和Ⅱ的波長均為0.48m，選項A錯誤；B.從波形1到波形5經(jīng)驗的時間為，則可得簡諧波Ⅰ和Ⅱ的周期均為T=0.96s選項B錯誤；C.繩上各點中加強點和減弱點振幅不相同，選項C錯誤；D.AC兩點均為振動減弱點，則兩波源到兩點的距離只差分別為和，則兩波源到A點和C點的路程差之差的肯定值是選項D正確。故選D。4.(2024春·浙江卷)為了提高松樹上松果的采摘率和工作效率，工程技術人員利用松果的慣性獨創(chuàng)了用打擊桿、振動器使松果落下的兩種裝置，如圖甲、乙所示。則()A.針對不同樹木，落果效果最好的振動頻率可能不同B.隨著振動器頻率的增加，樹干振動的幅度肯定增大C.打擊桿對不同粗細樹干打擊結束后，樹干的振動頻率相同D.穩(wěn)定后，不同粗細樹干的振動頻率始終與振動器的振動頻率相同【答案】AD【解析】A.依據(jù)共振的條件，當振動器的頻率等于樹木的固有頻率時產(chǎn)生共振，此時落果效果最好，而不同的樹木的固有頻率不同，針對不同樹木，落果效果最好的振動頻率可能不同，選項A正確；B.當振動器的振動頻率等于樹木的固有頻率時產(chǎn)生共振，此時樹干的振幅最大，則隨著振動器頻率的增加，樹干振動的幅度不肯定增大，選項B錯誤；C.打擊桿對不同粗細樹干打擊的振動頻率不同，則打擊結束后，樹干的振動頻率不都是相同的，選項C錯誤；D.樹干在振動器的振動下做受迫振動，則穩(wěn)定后，不同粗細樹干的振動頻率始終與振動器的振動頻率相同，選項D正確。故選AD。5.(2024·四川瀘州三模)一列簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖中實線所示，從今刻起，經(jīng)過?t=0.2s波形圖如圖中虛線所示，若△t<T(T為波的周期)，則下列說法正確的是()A.這列波沿著x軸正方向傳播B.這列波的傳播速度是15m/sC.若p點的縱坐標是2cm，則它對應的的橫坐標是1.5mD.p質點在0到0.30s內(nèi)通過的路程為8cmE.若此波遇到另一列頻率為1.25Hz的簡諧橫波，能發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象【答案】ACD【解析】A.因為?t<T，可知這列波沿著x軸正方向傳播，選項A正確；B.波在0.2s內(nèi)傳播的距離為4m，可知波速選項B錯誤；C.該波的波長為12m，若p點的縱坐標是2cm，則依據(jù)數(shù)學學問可知，它對應的的橫坐標是1.5m，選項C正確；D.0.30s內(nèi)波向右傳播的距離為6m，即傳播半個波長，則質點振動半個周期，則p質點在0到0.30s內(nèi)通過的路程為2A=8cm，選項D正確；E.該波的頻率為若此波遇到另一列頻率為1.25Hz的簡諧橫波，不能發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，選項E錯誤。故選ACD。6.(2024·北京海淀一模)一列沿x軸傳播的簡諧橫波，在t=0時的波形如圖2甲所示，P、Q是波上的兩個質點，此時質點P沿y軸負方向運動。圖2乙是波上某一質點的振動圖像。下列說法中正確的是A.該波沿x軸負方向傳播B.圖2乙可能為Q點的振動圖像C.t=0.10s時，質點P沿y軸正方向運動D.該波的波速為80m/s【答案】C【解析】由于甲是波形圖，此時質點P在向y軸負方向運動，依據(jù)“同側法”可知，波沿x軸正方向傳播，選項A錯誤；圖2中的質點振動圖像在t=0時刻向y軸負方向運動，而Q點的運動方向是沿y軸正方向的，故它不是A點的振動圖像，而是原點或x=8m處的質點的振動圖像，選項B錯誤；由乙圖可知，質點的周期是0.2s，所以在t=0.1s時，是1/2周期的時候，質點P應當運動過最下端，且在向上運動，即沿y軸正方向運動，選項C正確；由甲可知，波長為λ=8m，則波速v==40m/s，選項D錯誤。7.(2024·云南曲靖一模)如圖所示，兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播，兩波源分別位于和處，兩列波的速度大小均為，兩列波的振幅均為。圖示為時刻兩列波的圖像(傳播方向如圖所示)，該時刻平衡位置位于和的P、Q兩質點剛起先振動，另有一質點M，平衡位置處于處。關于各質點運動狀況的推斷正確的是()A.兩波源的起振方向均為y軸負方向B.t=0時刻質點P、Q均沿y軸負方向運動Ct=0.75s時刻，質點P、Q都運動到x=0.5m處D.t=1s時刻，質點M的位移為-4cmE.t=ls時刻，質點M的位移為4cm【答案】ABD【解析】AB.依據(jù)波形平移法可知：時刻質點P、Q均沿y軸的負方向運動，則質點P、Q的起振方向均沿y軸的負方向運動，兩波源的起振方向均為y軸負方向，故AB正確；C.質點P、Q在平衡位置旁邊振動，不會沿波的傳播方向運動，故C錯誤；DE.由圖知波長，由得，該波的周期為則時刻，兩列波谷都傳播到點，質點的位移為故D正確，E錯誤。故選ABD。8.(2024·江蘇常州一模)如圖甲所示，在一條張緊的繩子上掛幾個擺。當a擺振動的時候，其余各擺在a擺的驅動下也逐步振動起來，不計空氣阻力，達到穩(wěn)定時，b擺的振動圖像如圖乙。下列說法正確的是()A.穩(wěn)定時b擺的振幅最大B.穩(wěn)定時b擺的周期最大C.由圖乙可以估算出b擺的擺長D.由圖乙可以估算出c擺的擺長【分析】受迫振動的頻率等于驅動率的頻率，當驅動力的頻率接近物體的固有頻率時，振幅最大，即共振；再利用單擺的周期公式求擺長?！窘獯稹拷猓篈、a擺搖擺起來后，通過水平繩子對b、c兩個擺施加周期性的驅動力，使b、c兩個擺做受迫振動，由于a擺供應的驅動力的周期和c擺的固有周期相同，所以c擺發(fā)生了共振，c擺的振幅是最大的，故A錯誤；B、b、c兩擺做受迫振動的頻率等于驅動力的頻率，都等于a擺的頻率，則兩擺的周期相同，都等于a擺的周期，因為Tb＝t0，所以c擺和a擺的周期也都為t0，故B錯誤；C、由于b擺做受迫振動，所以其固有頻率未知，即固有周期未知，所以無法求得b擺的擺長，故C錯誤；D、依據(jù)單擺的周期公式T＝2π，由于a擺供應的驅動力的周期和c擺的固有周期相同，結合圖乙所可以估算出c擺的擺長，故D正確。故選：D?！军c評】解決該題須要駕馭故有周期的求解公式，知道a擺是作為驅動力，而b和c擺做的是受迫振動，其頻率和周期與a擺的頻率、周期相同。9.(2024·廣西柳州一模)t=0時刻一列簡諧橫波在某彈性介質中波形圖如圖所示，介質中的三個質點a、b、c此時刻對應的位置如圖，已知質點b在介質中振動的頻率為5Hz，質點c的動能正在漸漸增大，且此時刻質點c對應的y軸坐標為-2.5cm，則下列說法正確的是()A.t=0時刻質點a的加速度最大B.該波沿x軸正方向傳播C.質點a、b做受迫振動，而且振動頻率與質點c相同D.從t=0時刻起先經(jīng)過0.05s，質點c運動的路程為5cmE.質點c的初相位為【答案】ACE【解析】A.t=0時刻質點a在波峰，位移最大，加速度最大，A正確；B.質點c的動能正在漸漸增大，肯定向平衡位置運動，正在向上運動，波沿x軸負方向傳播，B錯誤；C.除振源外的全部質點都做受迫振動，振動頻率都等于振源的振動頻率，C正確；D.質點b在介質中振動的頻率為5Hz，則波的周期是0.2s，質點c從波谷運動到波峰的時間為0.1s，路程為10cm，平均速度設為v，則從t=0時刻起先經(jīng)過0.05s，質點c運動的路程肯定大于5cm，因為這段時間內(nèi)的平均速度大于v，D錯誤；E.由解得，E正確。故選ACE。10.(2024·北京東城一模)一列簡諧橫波某時刻波形如圖所示，此時質點P的速度方向沿y軸正方向，則A.這列波沿x軸負方向傳播B.質點a此時動能最大，加速度最小C.再經(jīng)過一個周期，質點P運動到x=6m處D.當質點P運動到最低點時，質點b恰好運動到平衡位置【答案】B【解析】因為此時質點P的速度方向沿y軸正方向，則依據(jù)同側法可知，這列波沿x軸正方向傳播，選項A錯誤；質點a此時處于平衡位置，故它的動能最大，加速度最小，選項B正確；再經(jīng)過一個周期，質點P不會運動到x=6m處，因為質點P只會在平衡位置旁邊做上下振動，不會隨波遷移，選項C錯誤；由圖可知，質點P與質點b的位置相差一個波長，故當P運動到最低點時，質點b也運動到最低點，選項D錯誤。填空題11.(2024·全國乙卷)圖中實線為一列簡諧橫波在某一時刻的波形曲線，經(jīng)過后，其波形曲線如圖中虛線所示。已知該波的周期T大于，若波是沿x軸正方向傳播的，則該波的速度大小為___________，周期為___________s，若波是沿x軸負方向傳播的，該波的周期為___________s。

答案：(1).0.5(2).0.4(3).1.2解析：(1)若波是沿x軸正方向傳播的，波形移動了15cm，由此可求出波速和周期：

(2)若波是沿x軸負方向傳播的，波形移動了5cm，由此可求出波速和周期：12.(2024·廣東卷)如圖所示，一個輕質彈簧下端掛一小球，小球靜止?，F(xiàn)將小球向下拉動距離A后由靜止釋放，并起先計時，小球在豎直方向做簡諧運動，周期為T。經(jīng)時間，小球從最低點向上運動的距離_____(選填“大于”、“小于”或“等于”)；在時刻，小球的動能______(選填“最大”或“最小”)。

答案：(1)小于(2)最大解析：[1]依據(jù)簡諧振動的位移公式則時有所以小球從最低點向上運動的距離為則小球從最低點向上運動的距離小于。[2]在時，小球回到平衡位置，具有最大的振動速度，所以小球的動能最大。13.(2024·河北卷)如圖，一彈簧振子沿x軸做簡諧運動，振子零時刻向右經(jīng)過A點，后第一次到達B點，已知振子經(jīng)過A、B兩點時的速度大小相等，內(nèi)經(jīng)過的路程為0.4m。該彈簧振子的周期為________s，振幅為______m。

答案：(1)4(2)0.2解析：[1]依據(jù)簡諧運動對稱性可知，振子零時刻向右經(jīng)過A點，后第一次到達B點，已知振子經(jīng)過A、B兩點時的速度大小相等，則A、B兩點關于平衡位置對稱，而振動經(jīng)過了半個周期的運動，則周期為[2]從A到B經(jīng)過了半個周期的振動，路程為，而一個完整的周期路程為0.8m，為4個振幅的路程，有解得振幅為計算題14.(2024·全國甲卷)勻稱介質中質點A、B的平衡位置位于x軸上，坐標分別為0和xB=16cm。某簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v=20cm/s，波長大于20cm，振幅為y=1cm，且傳播時無衰減。t=0時刻A、B偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同，運動方向相反