高考物理热门必考点名校模拟试题汇编热点38机械振动和机械波含答案解析.docx

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高考物理热门必考点名校模拟试题汇编热点38机械振动和机械波含答案解析

2020年高考物理热门必考点名校模拟试题汇编-热点38机械振动和机械波

一、选择题

1（4分）（2019四川成都摸底）如图甲，介质中两个质点A和B的平衡位置距波源O的距离分别为1m和5m。

图乙是波源做简谐运动的振动图像。

波源振动形成的机械横波可沿图甲中x轴传播。

已知t＝5s时刻，A质点第一次运动到y轴负方向最大位移处。

下列判断正确的是（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得3分，选对3个得4分。

每选错1个扣2分，最低得分为0分）

A．A质点的起振方向向上

B．该列机械波的波速为0.2m/s

C．该列机械波的波长为2m

D．t＝11.5s时刻，B质点的速度方向沿y轴正方向

E．若将波源移至x＝3m处，则A、B两质点同时开始振动，且振动情况完全相同

【参考答案】ACE

【命题意图】此题考查振动图像、波动传播及其相关知识点。

2.【加试题】（2018年11月浙江选考物理）如图所示，两种不同材料的弹性细绳在O处连接，M、O和N是该绳上的三个点，OM间距离为7.0m，ON间距离为5.0m。

O点上下振动，则形成以O点为波源向左和向右传播的简谐横波Ⅰ和Ⅱ，其中波Ⅱ的波速为1.0m/s。

t=0时刻O点处在波谷位置，观察发现5s后此波谷传到M点，此时O点正通过平衡位置向上运动，OM间还有一个波谷。

则

A.波Ⅰ的波长为4m

B.N点的振动周期为4s

C.t=3s时，N点恰好处于波谷

D.当M点处于波峰时，N点也一定处于波峰

【参考答案】BD

【命题意图】此题考查波动传播，波速计算及其相关知识点。

3.（5分）（2019广东惠州调研）甲、乙两弹簧振子，振动图象如图所示，则可知。

（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分0分）

A．甲速度为零时，乙速度最大

B．甲加速度最小时，乙速度最小

C．任一时刻两个振子受到的回复力都不相同

D．两个振子的振动频率之比f甲∶f乙=1∶2

E．两个振子的振幅之比为A甲∶A乙=2∶1

【参考答案】ADE

【命题意图】本题考查对弹簧振子振动图线的理解及其相关知识点。

学%科网

【解题思路】由于振动图线的斜率表示速度，根据如图所示的甲、乙两弹簧振子的振动图象可知，甲速度为零时，乙速度最大，选项A正确；由于弹簧振子的加速度与位移成正比，振动图线的斜率表示速度，根据如图所示的甲、乙两弹簧振子的振动图象可知，甲加速度最小时，乙速度最大，选项B错误；回复力F=kx，由于弹簧振子系统的k未知，所以根据如图所示的甲、乙两弹簧振子的振动图象不能得出任一时刻两个振子受到的回复力都不相同，选项C错误；根据如图所示的甲、乙两弹簧振子的振动图象可知，两个振子的振幅之比为A甲∶A乙=10∶5=2∶1，两个振子的振动周期之比T甲∶T乙=1∶0.5=2∶1，由周期与频率成反比可知两个振子的振动频率之比f甲∶f乙=T乙∶T甲=1∶2，选项DE正确。

4.（4分）（2018海南高考物理）警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率。

下列说法正确的是_______。

（填入正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分:

有选错的得0分）

A.车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高

B.车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低

C.警车匀速驶向停在路边的汽车，警车探测到的反射波频率降低

D.警车匀速驶离停在路边的汽车，警车探测到的反射波频率不变

【参考答案】AB

【命题意图】此题考查多普勒效应及其相关的知识点。

5．（2018天津理综）一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点。

t=0时振子的位移为-0.1m，t=1s时位移为0.1m，则

A．若振幅为0.1m，振子的周期可能为

B．若振幅为0.1m，振子的周期可能为

C．若振幅为0.2m，振子的周期可能为4s

D．若振幅为0.2m，振子的周期可能为6s

【参考答案】AD

【解题思路】根据题述，t=0时振子的位移为x0=-0.1m，t=1s时位移为x1=0.1m，关于平衡位置坐标原点对称。

如果振子振幅为0.1m，则1s等于半周期的奇数倍，即（n+1/2）T=1s，（n=0,1,2,3，···），解得T=

s，（n=0,1,2,3，···）。

当n=1时，T=2/3s，无论n为何值，T都不会等于4/5s，选项A正确B错误；如果振幅为0.2m，分靠近平衡位置和远离平衡位置分析。

若两个时刻都是远离平衡位置或都是靠近，则有（n+1/2）T=1s，（n=0,1,2,3，···），解得T=

s，（n=0,1,2,3，···）。

只有当n=0时，T=2s为整数。

若t=0时远离平衡位置，t=1s时靠近平衡位置，则有（n+5/6）T=1s，（n=0,1,2,3，···），解得T=

s，（n=0,1,2,3，···）。

无论n为何值，T都不会等于4s或6s。

若t=0时靠近平衡位置，t=1s时远离平衡位置，则有（n+1/6）T=1s，（n=0,1,2,3，···），解得T=

s，（n=0,1,2,3，···）。

只有当n=0时，T=6s为整数。

选项D正确C错误。

【点睛】t=0时刻振子的位移x=-0.1m，t=1s时刻x=0.1m，关于平衡位置对称；如果振幅为0.1m，则1s为半周期的奇数倍；如果振幅为0.2m，分靠近平衡位置和远离平衡位置分析．

6、【2019青海模拟】如图所示，两个相干简谐横波在同一区域传播，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷，已知两列波的振幅均为A、频率均为f。

此刻，a、c足波峰与波谷相遇点，b是波谷与波谷相遇点，d是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是_________。

（填正确答案标号。

选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分。

每错1个扣3分，最低得分为0分）

A．b点振幅为2A

B．a、c两点始终处在平衡位置

C．a、c连线上各点始终处在平衡位置

D．从该时刻起，经过时间

，b点振动到d点

E．从该时刻起，经过时间

，b点到达平衡位置

【参考答案】ABE

7.（5分）

（1）（5分）（2018全国理综III）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0和t=0.20s时的波形分别如图中实线和虚线所示。

己知该波的周期T>0.20s。

下列说法正确的是______。

（填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分）

A．波速为0.40m/s

B．波长为0.08m

C．x=0.08m的质点在t=0.70s时位于波谷

D．x=0.08m的质点在t=0.12s时位于波谷

E．若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s，则它在该介质中的波长为0.32m

【参考答案】ACE

【命题意图】本题考查波动图像、波速计算、波动传播及其相关的知识点。

二、填空题

1.（5分）（2018高考理综II卷）声波在空气中的传播速度为340m/s，在钢铁中的传播速度为4900m/s。

一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一铁桥的一端而发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00s。

桥的长度为_______m，若该波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中波长为λ的_______倍。

【参考答案】365245/17

【命题意图】本题考查波的传播及其相关的知识点。

【解题思路】

可以假设桥的长度，分别算出运动时间，结合题中的1s求桥长，在不同介质中传播时波的频率不会变化。

（1）设桥的长度为s，声波在空气中的传播速度为v1=340m/s，在钢铁中的传播速度为v2=4900m/s。

则声音在钢铁中传播的时间t2=s/v2学科#网

声音在空气中的传播时间为t1=s/v1

根据题意△t=t1-t2

解得：

s=365m

三、计算题

1.（10分）（2018全国理综I）一列简谐横波在t=

时的波形图如图（a）所示，P、Q是介质中的两个质点，图（b）是质点Q的振动图像。

求：

（i）波速及波的传播方向；

（ii）质点Q的平衡位置的x坐标。

【命题意图】本题考查波动图像、振动图像、波动传播及其相关的知识点。

【解题思路】

（2）（i）由图（a）可以看出，该波的波长为

①

由图（b）可以看出，周期为

T=2s②

波速为

③

由图（b）知，当

时，Q点向上运动，结合图（a）可得，波沿负方向传播。

2.（2019武汉调研）如图所示，两列简谐横波分别从x轴上的x1=0、x2=16m处相向传播，传播速度v＝2m/s。

两波源S1和S2沿y轴方向振动，振动方程分别为yl=4sin（

t）cm。

（i）求波源S，产生的简谐横波的波长人；

（ii）考虑两列波的叠加，作出t=6s时S1和S2之间的波形图。

【命题意图】本题考查振动方程、波动叠加及其相关知识点。

【解题思路】（i）由振动方程可知：

ω=π/2，

而T=2π/ω

解得：

T=4s

由v=λ/T，

解得：

λ=8m。

（ii）t=6s时S1和S2之间的波形图如图所示。

3．（12分）（2019北京海淀期中）物理学中，力与运动关系密切，而力的空间累积效果——做功，又是能量转化的量度。

因此我们研究某些运动时，可以先分析研究对象的受力特点，进而分析其能量问题。

已知重力加速度为g，且在下列情境中，均不计空气阻力。

（1）劲度系数为k1的轻质弹簧上端固定，下端连一可视为质点的小物块，若以小物块的平衡位置为坐标原点O，以竖直向下为正方向建立坐标轴Ox，如图17所示，用x表示小物块由平衡位置向下发生的位移。

a．求小物块的合力F与x的关系式，并据此说明小物块的运动是否为简谐运动；

b．系统的总势能为重力势能与弹性势能之和。

请你结合小物块的受力特点和求解变力功的基本方法，以平衡位置为系统总势能的零势能参考点，推导小物块振动位移为x时系统总势能EP的表达式。

（2）图18所示为理想单摆，摆角θ足够小，可认为是简谐运动。

其平衡位置记为O'点。

a．若已知摆球的质量为m，摆长为L，在偏角很小时，摆球对于O'点的位移x'的大小与θ角对应的弧长、弦长都近似相等，即近似满足：

sinθ≈

。

请推导得出小球在任意位置处的回复力与位移的比例常数k2的表达式；

b．若仅知道单摆的振幅A，及小球所受回复力与位移的比例常数k2，求小球在振动位移为

时的动能Ek（用A和k2表示）。

【名师解析】（12分）

（1）a.设小物块位于平衡位置时弹簧的伸长量为x0，有k1x0=G

当小物块相对于平衡位置的向下位移为x时，受弹力FT和重力G作用，如答图2所示，合力F=-FT+G

FT=k1（x+x0），

解得：

F=-k1x

即合力与位移大小成正比，方向相反，说明小物块的运动是简谐运动。

（3分）

b.合力F与位移x关系图线如答图3所示。

由图可知物块由平衡位置到位移为x处的运动过程中合力F做的功

（2）a.摆球位移为x'处，受力示意图见答图4所示。

以O'为原点，以水平向右的方向为x轴的正方向建立坐标系（图中未画出）

在摆角很小时，sinθ≈

在摆球位移为x'时，回复力F=-mgsinθ=

⑥

比例常数

⑦（3分）

4．（2019北京海淀期中反馈题）将一倾角为、上表面光滑的斜面体固定在水平地面上，一劲度系数为k的轻弹簧的上端固定在斜面上，下端与质量为m的小滑块连接且弹簧与斜面平行，如图16所示。

用外力控制小滑块使弹簧处于原长，某时刻撤去外力，小滑块从静止开始自由运动。

已知：

斜面足够长，重力加速度为g。

（1）求：

小滑块运动到平衡位置时的加速度大小；

（2）若小滑块在斜面上振动的周期为T，沿斜面向下运动经过平衡位置时开始计时，请写出小滑块振动过程中位移x随时间t变化的函数关系式；

（3）爱钻研的小明同学思考能否将重力势能和弹性势能这两个势能等效地看成一个势能。

试帮助小明论述是否可以引进“等效势能”。

若可以，以小滑块运动的平衡位置为坐标原点O，平行斜面向上建立一维坐标系Ox，求出“等效势能”的表达式（规定坐标原点为“等效势能”的零点）；若不可以，请说明理由。

【名师解析】（10分）

（1）小滑块的回复力由重力分力与弹簧弹力的合力提供。

在平衡位置时，回复力为零，有

（1）

得小物块加速度

（2）

（2）假设在运动过程中任意时刻小滑块相对平衡位置的位移为x，如答图2所示。

则小滑块受到的回复力为

（3）

联立

（2）和（3）得

（4）

并且回复力方向与位移x方向相反，故物体做简谐运动

所以位移x随时间t变化的函数关系式为

（3）可以引入，因为重力和弹簧弹力合力做功和路径无关。

学科@网

由

（2）可见：

力F与位置坐标的函数关系为：

，作出

图象如答图3所示：

5.（2019沈阳120中学质检）在频率相同、振动方向相同的两个声源S1和S2，相距3m．如图所示．一人站在声源北方的B点，几乎听不到声音，这个人向正西慢慢移动，声音逐渐加强，到A点时，此人听到的声音很响，测得A、B间距离为1.5m．则：

①S1、S2声波的波长λ为多少？

②若此人由B点再向正南方向移动，声音逐渐变响，那么，此人沿正南方向至少走多远，声音又变得很响？

6.甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿直线Ox相向传播，t=0时的波形图象如图所示，如果两列波的波速都是10m/s，求：

（1）甲、乙两列波的频率各是多少？

（2）第几秒末两列波相遇，相遇时C、D两点间有哪些点位移最大？

（3）t=0.3s末，C、D间（包括C、D两点）有几个点的位移最大？

【名师解析】

（1）由图知：

两列波的波长相等，即λ=4m

又因v=10m/s，所以由

得

故甲、乙两列波的频率均为2.5Hz

（2）设经t两波相遇，则：

2vt=4m，所以

又因

，故波分别向前传播

个波长相遇。

此时两列波的图象如图中的虚线所示。

故在t=0.2s末，CD间有x=5m和x=7m处的点位移最大