高考名校物理模拟试题分项解析热点47 波动图像和振动图像解析版.docx

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高考名校物理模拟试题分项解析热点47波动图像和振动图像解析版

热点47波动图像和振动图像

高考真题

1.（2019全国理综I卷34）

（1）（5分）一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=5时刻，该波的波形图如图（a）所示，P、Q是介质中的两个质点。

图（b）表示介质中某质点的振动图像。

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．质点Q的振动图像与图（b）相同

B．在t=0时刻，质点P的速率比质点Q的大

C．在t=0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大

D．平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图（b）所示

E．在t=0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大

【答案】CDE

【命题意图】本题考查对波动图像和振动图像的理解、波动传播及其相关知识点。

【解题思路】t=T/2时刻，图（b）表示的介质中的质点从平衡位置向下振动，而图（a）中Q质点在t=T/2时刻从平衡位置向上振动，坐标原点O的质点从平衡位置向下振动，所以质点Q的振动图像与图（b）不同平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图（b）所示，选项A错误D正确；在t=0时刻，质点P处在波谷位置，速率为零，与其平衡位置的距离最大，加速度最大，而Q质点运动到平衡位置，速率最大，加速度为零，即在t=0时刻，质点P的速率比质点Q小，质点P与其平衡位置的距离比质点Q大，选项B错误CE正确。

2.（2019全国理综II卷34）

（1）（5分）如图，长为l的细绳下方悬挂一小球a。

绳的另一端固定在天花板上O点处，在O点正下方

l的

处有一固定细铁钉。

将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度（约为2°）后由静止释放，并从释放时开始计时。

当小球a摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡。

设小球相对于其平衡位置的水平位移为x，向右为正。

下列图像中，能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是_____。

【答案】

（1）A（5分）

【解析】当小球a摆至最低位置时，细绳受到铁钉的阻挡，摆长变短，水平位移减小，所以能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是图A。

最新模拟题

1．（2020山东模拟）某一列沿x轴传播的简谐横波，在T=

时刻的波形图如图所示，P、Q为介质中的两质点，质点P正在向动能增大的方向运动。

下列说法正确的是

A．波沿x轴正方向传播

B．t=

时刻，Q比P的速度大

C．t=

时刻，Q到达平衡位置

D．t=

时刻，P向y轴正方向运动

【答案】.D

【命题意图】本题以T/4时刻的波形图给出解题信息，考查波动传播及其相关知识点。

【解题思路】根据题述质点P正在向动能增大的方向运动可知，质点P正在向平衡位置运动，可判断出波动沿x轴负方向传播，选项A错误；t=T/4时刻Q处于波谷，速度为零，Q点速度P的速度小，选项B错误；在T/4时刻Q处于波谷，再经过半个周期即3T/4时刻，Q点到达波峰，选项C错误；在T/4时刻P向y轴负方向运动（即向下运动），再经过半个周期即3T/4时刻，P向Y轴正方向运动，选项D正确。

【易错警示】解答此题常见错误主要有：

一是把题给的t=T/4时刻波形图误认为是t=0时刻波形图；二是对波动图像中质点的振动情况一知半解。

2.（2020广东佛山一模理综）一质点做简谐运动的图像如图所示，下列说法正确的是

A．质点振动频率时0.25Hz

B．0至10s内质点经过的路程是20cm

C．第4s末质点的速度最大

D．在t=1s和t=3s两时刻，质点位移大小相等，方向相同

E．在t=2s和t=4s两时刻，质点速度大小相等，方向相同

【答案】．

（1）ABC

【命题意图】本题以振动图像给出解题信息，综合对振动图像的理解及其相关知识点。

【解题思路】由简谐运动图像可知，质点振动周期为T=4s，振动频率f=1/T=0.25Hz，选项A正确；由简谐运动图像可知，质点振动振幅A=2cm，在一个周期内质点运动路程为4个振幅，在0至10s内，质点振动了2.5个周期，质点经过的路程为s=2.5×4A=10A=10×2cm=20cm，选项B正确。

由简谐运动图像可知，第4s末，质点通过平衡位置，速度最大，选项C正确；由简谐运动图像可知，在t=1s和t=3s两时刻，质点位移大小相等，方向相反，选项D错误；由简谐运动图像可知，在t=2s和t=4s两时刻，质点都是通过平衡位置，根据简谐运动图像的斜率表示速度可知，在t=2s和t=4s两时刻的速度大小相等，但方向相反，选项E错误。

3.（2020河北第一次大联考）

（1）（5分）如图所示,两列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是波峰与波谷相遇点,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（　　）

A.b点振幅为2A

B.a、c两点始终处在平衡位置

C.a、c连线的中点始终处在平衡位置

D.从该时刻起,经过时间

b点移动到d点

E.从该时刻起,经过时间

b点到达平衡位置

【答案】

（1）BCE（5分）

【解析】b点是波谷与波谷相遇点,振动加强,则振幅为2A,选项A正确;a、c两点是波峰与波谷相遇点,振动减弱,振幅为零,则始终处在平衡位置,选项B正确;a、c连线的中点也是b、d连线的中点,是振动加强点,选项C错误;质点在振动时不随波移动,选项D错误;该时刻b点在波谷位置,则从该时刻起,经过时间

＝

b点到达平衡位置,选项E正确.

4.（2020山东青岛二中期中）如图所示，AB为固定水平长木板，长为L，C为长木板的中点，AC段光滑，CB段粗糙，一原长为

的轻弹簧一端连在长木板左端的挡板上，另一端连一物块，开始时将物块拉至长木板的右端B点，由静止释放物块，物块在弹簧弹力的作用下向左滑动，已知物块与长木板CB段间的动摩擦因数为μ，物块的质量为m，弹簧的劲度系数为k，且

，物块第一次到达C点时，物块的速度大小为v0，这时弹簧的弹性势能为E0，不计物块的大小，则下列说法正确的是（　　）

A.物块最终会做简谐运动，振幅为

B.物块可能会停在CB面上某处

C.弹簧开始具有的最大弹性势能为

D.最终系统损失的机械能为

【答案】：

ACD

【解析】物块在C位置时弹簧的弹力大小为：

所以物块无法静止在BC板上

物块反复振动几次后最后在光滑板AC上做振幅为

的简谐运动，故A对B错

物块由B第一次至C过程能量守恒，则有：

弹簧弹性势能转化为动能、摩擦生热

故C对

物块最终在AC板上振动，振动过程机械能守恒，此时机械能为E0

初始状态的机械能就是弹簧最大弹性势能

所以损失机械能为

，选项D正确。

5．（5分）（2019福建泉州5中高考适应性考试）图甲为一简谐横波在t＝0.10s时的波形图，P是平衡位置在x＝0.5m处的质点，Q是平衡位置在x＝2.0m处的质点；图乙为质点Q的振动图象。

下列说法正确的是（　　）

A．这列波沿x轴负方向传播

B．这列波的传播速度为2m/s

C．从t＝0到t＝0.15s，这列波传播的距离为3m

D．从t＝0.10s到t＝0.15s，P通过的路程为10cm

E．t＝0.15s，P的加速度方向与y轴正方向相反

【答案】ACE。

【解析】振动图象的斜率表示速度，由乙图读出，在t＝0.10s时Q点的速度方向沿y轴负方向。

由波形的平移法判断可知该波沿x轴负方向的传播。

故A正确；由甲图读出波长为λ＝4m，由乙图读出周期为T＝0.2s，则波速为

．故B错误；从t＝0到t＝0.15s，波传播的距离为s＝vt＝20×0.15m＝3m，故C正确；从t＝0.10s到t＝0.15s，经过时间为△t＝0.05s＝

，由于在t＝0.10s时质点P不在平衡位置和最大位移处，所以从t＝0.10s到t＝0.15s，质点P通过的路程不等于A＝10cm。

故D错误；在t＝0.15s时，即从t＝0.10s时刻开始经过四分之一个周期，质点P在平衡位置上方，加速度的方向沿y轴负方向，故E正确。

6.

（1）（2019·河南名校高三上学期第四次联考）（5分）关于波的干涉和衍射，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．对于同一列机械波，障碍物越小，越容易绕过去

B．如果波在传播过程中遇到尺寸比波长大得多的障碍物，该波就不能发生衍射

C．猛击音叉，围绕振动的音叉转一圈的过程中，会听到声音忽强忽弱，这是干涉现象

D．一束白光通过三棱镜后，在屏上出现彩色条纹，这是光的一种干涉现象

E．机械波、电磁波、光波均能产生衍射现象

【答案】　

（1）ACE　

【解析】障碍物越小，机械波越容易绕过去，越容易发生衍射，A正确；只有当障碍物的尺寸与波的波长差不多或比波长短时，才会发生明显的衍射现象，当障碍物的尺寸比波的波长大得多时，也能发生衍射现象，只是不明显，B错误；围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音，是声波叠加产生加强与减弱的干涉的结果，C正确；白光通过三棱镜在屏上出现彩色条纹是光的折射现象，D错误；衍射是波的特性，一切波都能发生衍射，E正确。

7.（2020河北邢台期中）如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向以v＝1m/s的速度传播，当波传播到坐标原点O时开始计时，O点处质点的振动方程为y＝10sin10πt（cm），x轴上的P点横坐标xp＝10cm。

求：

（1）P点处的质点第二次到达波谷的时刻；

（2）当O点处的质点运动的路程为1m时，P点处的质点运动的路程。

【解析】

（i）该波的周期T=

=

s=0.2s

波长λ=vT=0.2m

从t=0开始，波传播到P点的时间t1=xp/v

质点P从开始振动到第二次到达波谷的时间t2=7T/4=0.35s

则P处的质点第二次到达波谷的时刻为t=t1+t2=0.45s

（ii）当O点处质点运动路程为1m时，

其运动时间t’=2.5T

而OP两点之间的距离恰好等于半个波长，即O点比P点先振动半个周期，所以P点振动了2个周期，

则P点运动的路程为

2×4A=0.8m。

8.（2020年1月云南昆明摸底）如图甲所示，一列简谐波沿x轴传播，AB为平衡位置相距4m的两个质点，它们的振动图像如图乙所示。

求该波的波速。

【命题意图】本题考查波动图像、对波动传播的理解、波速的计算及其相关知识点。

【解题思路】根据图乙可知，该波周期

T=0.4s

由A、B振动图像可知，若简谐波沿x轴正方向传播，振动由质点A传播到质点B所需时间为

tAB=nT+3T/4（n=0,1,2,3···）

根据波速定义式有v=

联立解得：

v=

m/s（n=0,1,2,3···）

由A、B振动图像可知，若简谐波沿x轴负方向传播，振动由质点B传播到质点A所需时间为

tBA=nT+T/4（n=0,1,2,3···）

根据波速定义式有v=

联立解得：

v=

m/s（n=0,1,2,3···）

9、在某光滑水平面上建立xOy直角坐标系，一弹性绳置于y轴正半轴，A、B是绳上的两质点，绳子的一端位于坐标原点O。

现让绳子的该端以x＝0.2sin5πt（m）的规律做简谐运动，形成一列沿y轴正方向传播的横波。

某时刻波刚传到A点，波形如图所示．已知OA的距离为1.0m，OB的距离为4.0m。

求：

（1）质点振动的周期和波传播的速度的大小；

（2）绳上的B点在波峰位置的时刻。

【解析】：

（1）由简谐运动的表达式x＝0.2sin5πt（m）

可知ω＝5π＝

解得T＝0.4s

由图可知λ＝2OA＝2m，

则波传播的速度大小为v＝

＝

m/s＝5m/s。

（2）由于AB之间的距离为（4－1）m＝3m＝1

λ

该波传到B点用时t1＝1

T＝0.6s

则从B开始振动到处于波峰位置需要用时t2＝（nT＋

T）（n＝0,1,2，…）

故B在波峰的时刻为t＝t1＋t2＝（0.7＋0.4n）s（n＝0,1,2，…）

10、如图所示，两列简谐横

波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x＝－0.2m和x＝1.2m处，传播速度均为v，振幅均为A＝2cm。

图示为t＝0时刻两列波的波形

图（传播方向如图所示），此刻平衡位置在x＝0.2m和x＝0.8m的P、Q两质点刚开始振动。

质点M的平衡位

置在x＝0.5m处，在t＝0.1s时质点M第一次处

于波谷位置。

①求波速v；

②平衡位置在x＝0.6m处的质点是振动加强点还是振动减弱点？

【解析】：

①由题图可得λ＝0.4m

左波刚传播到质点M处所用时间为t1＝

＝

质点M刚开始沿着y轴负方向振动，再经过时间

t2＝

T＝

，质点M第一次到达波谷位置

则

＋

＝0

.1s

解得v＝4m/s

②平衡位置在x＝0.6m处的质点到x＝－0.2m处的路程为s1＝0.8m，到x＝1.2m处的路程为s2＝0.6m，路程差为s1－s2＝0.2m＝

λ

故平衡位置在x＝0.6m处的质点为振动减弱点

11、如图，在坐标轴x＝0和x＝20m处有两个连续振动的波源，在介质中形成相向传播的两列波，t＝0时刻两列波刚好传到x＝2m和x＝16m处，已知两列波的波速均为2.5m/s。

求：

（1）从t＝0到t＝2.5s这段时间内，x＝7m处质点运动的路程；

（2）t＝10s时，x＝12m处质点的位移。

【解析】：

（1）由题中图象得左侧波：

λ1＝2m，A1＝0.02m，

T1＝

＝0.8s，ω1＝

＝2.5πrad/s

波源振动方程：

y左＝－0.02sin

πt（m）

左侧波经2s传播到x＝7m处，该处的质点从t＝2s开始振动；右侧波经3.6s传播到x＝7m处，2.5s时还没有传播到x＝7m处，由左侧波源的振动方程得x＝7m处的质点在t＝2.5s时的位移：

y左′＝－0.02sin

π（t－2）（m）＝

cm

则该质点经过的路程为s＝2×2cm＋

cm＝（4＋

）cm。

（2）由题中图象得右侧波：

λ2＝4m，A2＝0.02m，T2＝

＝1.6s，ω2＝

＝

πrad/s

波源振动方程：

y右＝－0.02sin

πt（m）

左侧、右侧的波分别经过4s、1.6s传到x＝12m处，t＝10s时，左侧波在x＝12m处的位移：

y左″＝－0.02sin

π（10－4）（m）＝0

右侧波在x＝12m处的位移：

y右″＝－0.02sin

π（10－1.6）（m）＝－2cm

根据波的叠加原理可得，此时该处质点的位移为y＝y左″＋y右″＝－2cm。

12.

（2）（2019·四川德阳三诊）（10分）一列沿x轴传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形如图实线所示，在t1＝0.2s时刻的波形如图虚线所示。

①若波向x轴负方向传播，求该波的最小波速；

②若波向x轴正方向传播，且t1

【答案】

（2）①10m/s　②0.25s

【解析】

（2）①当波向x轴负方向传播时，由波形图可知该波的波长为λ＝3m

从t＝0s到t1＝0.2s过程，波向x轴负方向传播的距离为Δx1＝

λ（n＝0,1,2，…）

波传播的波速为v＝

解得v＝（15n＋10）m/s（n＝0,1,2，…）

n＝0时波速最小，vmin＝10m/s。

②当波向x轴正方向传播时，由波形图可知

t1＝

T（n＝0,1,2，…），

因t1

T，

解得T＝0.6s

波的速度大小为

v2＝

＝5m/s，

波峰到P点的距离为Δx2＝xP－

＝1.25m

P点第一次出现波峰的时刻为t＝

联立解得t2＝0.25s。