2024年高考物理真題模擬題匯編16機械振動和機械波含解析

PAGEPAGE16專題16機械振動和機械波1．（2024山東卷）一列簡諧橫波在勻稱介質中沿x軸負方向傳播，已知處質點的振動方程為，則時刻的波形圖正確的是A． B．C． D．【答案】D【解析】依據(jù)題意可知，時，在處的質點處于則此時質點位于平衡位置；下一時刻，該質點向上運動，原理平衡位置，依據(jù)題意，橫波沿軸負方向傳播，依據(jù)同側法推斷可知，ABC錯誤，D正確。故選D。2．（2024年天津卷）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為T，時的波形如圖所示。時A．質點a速度方向沿y軸負方向B．質點b沿x軸正方向遷移了1mC．質點c的加速度為零D．質點d的位移為-5cm【答案】C【解析】經過周期，波向右傳播了，波形如圖所示A．由圖可知，質點a點恰好運動到平衡位置且沿著y軸正方向運動，A錯誤；B．質點b點只在豎直方向上運動不會隨波遷移，B錯誤；C．質點c恰好運動到平衡，速度最大，加速度為零，C正確；D．質點d的位移為5cm，D錯誤。故選C。3．（2024新課標Ⅰ卷）在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應說明的有A．雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲B．超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生改變C．視察者聽到遠去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調會變低D．同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同E.天文學上視察到雙星（相距較近、均繞它們連線上某點做圓周運動的兩顆恒星）光譜隨時間的周期性改變【答案】BCE【解析】A．之所以不能同時視察到是因為聲音的傳播速度比光的傳播速度慢，所以A錯誤；B．超聲波與血液中的血小板等細胞發(fā)生反射時，由于血小板的運動會使得反射聲波的頻率發(fā)生改變，B正確；C．列車和人的位置相對改變了，所以聽得的聲音頻率發(fā)生了改變，所以C正確；D．波動傳播速度不一樣是由于波的頻率不一樣導致的，D錯誤；E．雙星在周期性運動時，會使得到地球的距離發(fā)生周期性改變，故接收到的光頻率會發(fā)生改變，E正確。故選BCE。4．（2024年浙江省1月學業(yè)水平測試選考）如圖所示，波源O垂直于紙面做簡諧運動，所激發(fā)的橫波在勻稱介質中向四周傳播，圖中虛線表示兩個波面。時，離O點5m的A點起先振動；時，離O點10m的B點也起先振動，此時A點第五次回到平衡位置，則A．波的周期為0.4sB．波的波長為2mC．波速為D．時AB連線上有4個點處于最大位移【答案】AB【解析】A．經過時A第五次回到平衡位置，即：解得周期：，故A正確；BC．依據(jù)題意可知波速：波長：故B正確，C錯誤；D．時A處于平衡位置，依據(jù)波長和兩點之間距離可知，AB之間有個波形，因此有個點處于最大位移處，故D錯誤。故選AB．5．（2024浙江卷）如圖所示，x軸上、處有兩個振動周期均為、振幅均為的相同的波源、，時刻同時起先豎直向下振動，產生波長均為沿x軸傳播的簡諧橫波。P、M、Q分別是x軸上、和的三個點，下列說法正確的是A．時P、M、Q三點均已振動B．后M點的位移始終是C．后P點的位移始終是0D．時Q點的振動方向豎直向下【答案】CD【解析】A．波速為在6s內兩列波傳播了6m，則此時PQ兩質點已振動，但是M點還未振動，A錯誤；B．因M點到兩個振源的距離相等，則M是振動加強點，振幅為2cm，但不是位移始終為2cm，B錯誤；C．P點到兩振源的距離只差為6cm，為半波長的3倍，則該點為振動減弱點，振幅為零，即10.0s后P點的位移始終為零，C正確；D．S1波源的振動傳到Q點的時間為，則10.5s時Q點由S1引起的振動為豎直向下；S2波源的振動傳到Q點的時間為，則10.5s時Q點由S2引起的振動已經振動了7s，此時在最高點，速度為零，則10.5s時刻Q點的振動速度為豎直向下，D正確。故選CD。6．（2024新課標Ⅱ卷）用一個擺長為80.0cm的單擺做試驗，要求搖擺的最大角度小于5°，則起先時將擺球拉離平衡位置的距離應不超過_______cm（保留1位小數(shù)）。（提示：單擺被拉開小角度的狀況下，所求的距離約等于擺球沿圓弧移動的路程。）某同學想設計一個新單擺，要求新單擺搖擺10個周期的時間與原單擺搖擺11個周期的時間相等。新單擺的擺長應當取為_______cm?！敬鸢浮?.996.8【解析】拉離平衡位置的距離題中要求搖擺的最大角度小于，且保留1位小數(shù)，所以拉離平衡位置的不超過；依據(jù)單擺周期公式結合題意可知代入數(shù)據(jù)為解得新單擺的擺長為7．（2024新課標Ⅲ卷）如圖，一列簡諧橫波平行于x軸傳播，圖中的實線和虛線分別為t=0和t=0.1s時的波形圖。已知平衡位置在x=6m處的質點，在0到0.1s時間內運動方向不變。這列簡諧波的周期為_____s，波速為_____m/s，傳播方向沿x軸_____（填“正方向”或“負方向”）?！敬鸢浮控摲较颉窘馕觥恳驗樘幍馁|點在內運動方向不變，所以該處質點從正向位移最大處經過四分之一個周期向下運動至平衡位置處，即解得周期為，所以波速為在虛線上，處的質點向下運動，依據(jù)同側法可知波沿軸負方向傳播。8．（2024新課標Ⅰ卷）一振動片以頻率f做簡諧振動時，固定在振動片上的兩根細桿同步周期性地觸動水面上a、b兩點，兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。c是水面上的一點，a、b、c間的距離均為l，如圖所示。已知除c點外，在ac連線上還有其他振幅極大的點，其中距c最近的點到c的距離為。求：（i）波的波長；（ii）波的傳播速度。【答案】（i）；（ii）【解析】（i）設與c點最近的振幅極大點為d，則依據(jù)干涉加強點距離差的關系：所以波長為（ii）由于受迫振動的頻率取決于受迫源的頻率由知，9．（2024四川省瀘縣期末）如圖甲所示，B、C和P是同一水平面內的三個點，沿豎直方向振動的橫波I在介質中沿BP方向傳播，P與B相距40cm，B點的振動圖象如圖乙所示；沿豎直方向振動的橫波Ⅱ在同一介質中沿CP方向傳播，P與C相距50cm，C點的振動圖象如圖丙所示．在t＝0時刻，兩列波同時分別經過B、C兩點，兩列波的波速都為20cm/s，兩列波在P點相遇，則以下說法正確的是（）A．兩列波的波長均為20cmB．P點是振幅是為10cmC．4.5s時P點在平衡位置且向下振動D．波遇到40cm的障礙物將發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象E.P點未加強點振幅為70cm【答案】ACE【解析】A．由圖知，兩列波的周期都是T=1s，由得波長=0.2×1m=0.2m故A正確；BE．依據(jù)題意有：PC-PB=50cm-40cm=10cm=0.1m=而t=0時刻兩波的振動方向相反，則P是振動加強的點，振幅等于兩波振幅之和，即為70cm，故B錯誤，E正確；C．波從C傳到P的時間為：t=s=2.5s波從B傳到P的時間為：t=s=2s在t=2.5s時刻，橫波II與橫波I兩波疊加，質點P經過平衡向下運動，在t=4.5s時刻，經過了兩個周期，質點經過平衡向下運動，故C正確；D．因波長為20cm，則當波遇到40cm的障礙物將不會發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故D錯誤。故選ACE．10．（四川省廣元市2025屆高三第三次高考適應性統(tǒng)考）如圖所示為一簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖，Q是平衡位置為x＝4m處的質點．Q點與P點（圖中未畫出）平衡位置相距3m，P點的振動位移隨時間改變關系為cm，下列說法正確的是A．該波沿x軸正方向傳播B．該波的傳播速度為4m/sC．質點Q在隨后的1s內通過的路程為0.2mD．t＝0.5s時，質點Q的加速度為0，速度為正向最大E.t＝0.75s時，質點P的加速度為0，速度為負向最大【答案】BCE【解析】A．當t=0時，，可知P點在Q點的左側，在x=0～2m處，且向上振動，依據(jù)“上下坡法”知，該波沿x軸負方向傳播，故A錯誤；B．該波的波長λ=8m，質點P的振動周期，波的周期等于質點振動周期，則波的傳播速度，故B正確；C．質點Q在1s內，即二分之一個周期內通過的路程等于兩倍的振幅，為20cm=0.2m，故C正確；D．t=0.5s，即經過，質點Q運動到負的最大位移處，此時加速度最大，速度為零，故D錯誤；E．t=0.75s時，質點P的位移y=10sin（0.75π+）=0，此時質點P處于平衡位置，加速度為零，向下振動，即速度為負向最大，故E正確．11．（2024年江蘇省高三期末）如圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.10s時刻的波形圖，P是平衡位置為x＝1m處的質點，Q是平衡位置為x＝4m處的質點，圖乙為質點Q的振動圖像，則A．t＝0.15s時，質點Q的加速度達到正向最大B．t＝0.15s時，質點P的運動方向沿y軸負方向C．從t＝0.10s到t＝0.25s，該波沿x軸正方向傳播了6mD．從t＝0.10s到t＝0.25s，質點P通過的路程為30cm【答案】AB【解析】由圖乙y-t圖像知，周期T=0.20s，且在t=0.10s時Q點在平衡位置沿y負方向運動，可以推斷波沒x負方向傳播，所以C錯；t=0.05s時，質點Q圖甲所示正的最大位移處，又因加速度方向與位移方向相反，大小與位移的大小成正比，所以此時Q的加速度達到負向最大，所以A錯（也可干脆從圖乙y-t圖像分析得出）；t=0.10s到t=0.15時間內，Δt=0.05s=T/4，P點從圖甲所示位置運動T/4時正在由正最大位移處向平衡位置運動的途中，速度沿y軸負方向，所以B對．振動的質點在t=1T內，質點運動的路程為4A；t=T/2，質點運動的路程為2A；但t=T/4，質點運動的路程不肯定是1A；t=3T/4，質點運動的路程也不肯定是3A．本題中從t=0.10s到t=0.25s內，Δt=0.15s=3T/4，P點的起始位置既不是平衡位置，又不是最大位移處，所以在3T/4時間內的路程不是30cm，D錯．12．（2024年河北省高二期末）一列向右傳播的簡諧橫波，當波傳到處的P點時起先計時，該時刻波形如圖所示，時，視察到質點P第三次到達波峰位置，下列說法正確的是A．波速為B．經1.4s質點P運動的路程為70cmC．時，處的質點Q第三次到達波谷D．與該波發(fā)生干涉的另一列簡諧橫波的頻率肯定為2.5HZ【答案】BCD【解析】首先從圖中我們可以得出這列波的波長為2m.同時每一個質點起先振動的方向是+y方向．從0時刻起先到0.9s，P點恰好第三次到達波峰，表示經過了9/4個周期，得出周期T=0.4s,所以波速v=λ/T=5m/s，故A錯誤，經過1.4s則P點恰好完成3個完整周期加1/2周期，所以路程為70cm，故B正確，經過0.5s波傳到Q點，剩下的1.1sQ點恰好完成2個完整周期加3/4周期，處于波谷，所以故C正確，本列波的頻率為2.5Hz，頻率相等是發(fā)生干涉的條件，故D對；綜上所述本題答案是：BCD13．（2024年3月高三第一次全國大聯(lián)考）圖1中的B超成像的基本原理是探頭向人體放射一組超聲波，遇到人體組織會產生不同程度的反射，探頭接收到的超聲波信號由計算機處理，從而形成B超圖像。圖2為血管探頭沿x軸正方向發(fā)送的簡諧超聲波圖象，t=0時刻波恰好傳到質點M。已知此超聲波的頻率為1×107Hz。下列說法正確的是A．血管探頭發(fā)出的超聲波在血管中的傳播速度為1.4×103m/sB．質點M起先振動的方向沿y軸正方向C．t=1.25×10–7s時質點M運動到橫坐標x=3.5×10–4m處D．0~1.25×10–7s內質點M的路程為2mmE.t=1.5×10–7s時質點N恰好處于波谷【答案】ADE【解析】A、由圖2知波長λ=14×10–2mm=1.4×10–4m，由v=λf得波速v=1.4×10–4m×1×107Hz=1.4×103m/s，選項A正確；B、依據(jù)波動與振動方向間的關系，質點M起先振動的方向沿y軸負方向，選項B錯誤；C、質點M只會上下振動，不會隨波遷移，選項C錯誤；D、質點M振動的周期T===1×10–7s，由于，質點M在0~1.25×10–7s內運動的路程L=×4A=×4×0.4mm=2mm，選項D正確；E、t=1.5×10–7s時波傳播的距離L=1.4×103m/s×1.5×10–7s=2.1×10–4m=21×10–2mm，此時圖2中橫坐標x=14×10–2mm的波谷恰好傳播到質點N，選項E正確。14．（2024年四川省瀘縣五中高三期末）如圖甲所示為一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形圖。圖乙表示該波傳播的介質中x=2m處的a質點從t＝0時刻起的振動圖像。則下列說法正確的是A．波傳播的速度為20m/sB．波沿x軸負方向傳播C．t＝0.25s時，質點a的位移沿y軸負方向D．t＝0.25s時，x＝4m處的質點b的加速度沿y軸負方向E.從t＝0起先，經0.3s，質點b通過的路程是6m【答案】ACD【解析】A．由乙圖知，質點的振動周期為，由甲圖知，波長，則波速為故A正確；B．由乙圖知，時刻，質點a向下運動，依據(jù)甲圖可知，該波沿x軸正方向傳播，故B錯誤；C．由乙圖知，質點的振動周期為，所以質點A在的時刻的振動狀況與時刻的振動狀況相同，即處于負的最大位移處，所以a的位移沿y軸負方向，故C正確；D．由圖甲可知，a質點和b質點的平衡位置相距半個波長，振動狀況總是相反，所以在振動過程中隨意時刻的位移都相反，所以質點b處于正的最大位移處，加速度沿y軸負方向，故D正確；E．因為則故E錯誤。故選ACD。15．（2024廣東省深圳市高三其次次調研）如圖(a)，一列簡諧橫波沿x軸傳播，實線和虛線分別為t1=0時刻和t2時刻的波形圖，P、Q分別是平衡位置為x1=l.0m和x2=4.0m的兩質點．圖(b)為質點Q的振動圖像，求：(1)波的傳播速度和t2的大??；(2)質點P的位移隨時間改變的關系式．【答案】（1）40m/s；（n=0、1、2、3……）（2）【解析】（1）由圖可知波長：λ=8m，質點振動的周期：T=0.2s傳播速度結合圖像可知，橫波沿x正向傳播，故t1=0和時刻：解得（n=0、1、2、3……）（2）質點P做簡諧振動的位移表達式：由圖可知，時cm且向-y方向運動，解得16．（2024新疆昌吉回族自治州昌吉州其次中學期中）機械橫波某時刻的波形圖如圖所示，波沿x軸正方向傳播，質點P的坐標x＝0.32，從今時刻起先計時。(1)若每間隔最小時間0.4s出現(xiàn)重復波形圖，求波速大??；(2)若P點經0.4s第一次到達正向最大位移，求波速大??；(3)若P點經0.4s到達平衡位置，求波速大小?！敬鸢浮?1)；(2)；(3)【解析】(1)依題意得解得波速為(2)波沿x軸正方向傳播P點恰好第一次到達正向最大位移，解得波速為(3)波沿x軸正方向傳播，若P點恰好第一次到達平衡位置，則波傳播的距離為0.32m，由周期性可知波傳播的可能距離代入解得，可能波速為17．（2024安徽蚌埠市高三其次次教學質量檢查）有兩列簡諧橫波a和b在同一介質中傳播，a沿x軸正方向傳播，b沿x軸負方向傳播，波速均為υ=4m/s，a的振幅為5cm，b的振幅為10cm。在t=0時刻兩列波的圖像如圖所示。求：(i)這兩列波的周期；(ii)x=0處的質點在t=2.25s時的位移?！敬鸢浮?i)(ii)y=-5cm【解析】(i)由圖可知依據(jù)可得：(ii)a波從圖示時刻傳播到x=0處須要的時間：則x=0處的質點隨a波振動的時間為：；t=2.25s時x=0處的質點隨a波振動到負向最大位移處，即：b波從圖示時刻傳播到x=0處須要的時間：則x=0處的質點隨b波振動的時間為：，T=2.25s時x=0處的質點隨b波振動到平衡位置處，即：故在t=2.25s時a、b波相遇疊加，x=0處質點的合位移為：y=-5cm18．（2024遼寧省大連市高三雙基礎檢測）如圖甲為一列沿x軸傳播的簡諧橫波在某時刻的波形圖，P為平衡位置x=17.5cm的質點。圖乙為此波中平衡位置坐標x=10cm的質點從該時刻起的振動圖象。問：①推斷波的傳播方向。②從該時刻起，在哪些時刻質點P會出現(xiàn)在波峰?③求從該時刻起，P點其次次回到平衡位置通過的路程(結果保留3位有效數(shù)字)【答案】①x軸正方向②，n=0、1、2、3…③0.132m【解析】①由圖乙可知在t=0時刻，位置為10cm的質點振動方向向下，則可推斷該波向x軸正方向傳播；②有圖甲可知波長波速；P點出現(xiàn)波峰，波要傳