版53A课标版物理专题十六 机械振动与机械波试题部分.docx

1、版53A课标版物理专题十六 机械振动与机械波试题部分专题十六机械振动与机械波探考情 悟真题【考情探究】考点考向5年考情预测热度考题示例学业水平关联考点素养要素解法机械振动简谐运动2019课标,34(1),5分3x-t图像运动与相互作用观念图像法2017课标,34(1),5分4运动与相互作用观念图像法2018天津理综,8,6分4运动与相互作用观念2019江苏单科,13B(1)2机械能运动与相互作用观念机械波机械波2019课标,34(1),5分4速度、加速度运动与相互作用观念2018课标,34(2),10分4运动与相互作用观念2018课标,34(1),5分3科学推理2018课标,34(1),5分4

2、运动与相互作用观念2017课标,34(1),5分3科学推理2016课标,34(2),10分4科学推理2016课标,34(1),5分4运动与相互作用观念2015课标,34(2),10分4运动与相互作用观念2019北京理综,13,6分3速度、加速度模型建构2019天津理综,7,6分3运动与相互作用观念分析解读在新课标省区的高考中,对该部分知识点的考查不会面面俱到,以中等难度的题目为主。对简谐运动的考查相对较少,主要考查振动图像和波动图像以及波的传播规律等,考查的题型在不同省、市略有差别。本专题综合运用运动学、动力学和能的转化等方面的知识,讨论机械振动和机械波的特点和规律,以及它们之间的联系和区别。

3、熟练掌握振动的周期、能量、波速、波长与频率的关系及机械波的干涉、衍射等知识对后面电磁振荡及电磁波的干涉、衍射等内容的复习具有较大的帮助。【真题探秘】破考点 练考向【考点集训】考点一机械振动1.2020届河南中原大联考,34(1)(多选)如图所示,弹簧振子在BC间振动,O为平衡位置,BO=OC=5 cm。若振子从B到C的运动时间是1 s,则下列说法中正确的是() A.振子从B经O到C完成一次全振动B.振动周期是2 s,振幅是5 cmC.经过两次全振动,振子通过的路程是20 cmD.从B开始经过3 s,振子通过的路程是30 cmE.振子从B到O的时间与从O到C的时间相等答案BDE2.(2019陕西

4、二检,15)(多选)下列关于机械振动的有关说法正确的是()A.简谐运动的回复力是按效果命名的力B.振动图像描述的是振动质点的轨迹C.受迫振动的频率等于驱动力的频率D.当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时,振幅最大E.机械振动的振动能量对外传播时不需要依赖介质答案ACD3.2019四川攀枝花二模,34(2)弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C两点间做简谐运动,在t=0时刻,振子从O、B间的P点以速度v向B点运动;在t=0.2 s时刻,振子速度第一次变为-v;在t=0.5 s时刻,振子速度第二次变为-v。求弹簧振子的振动周期T;若B、C之间的距离为25 cm,求振子在4 s内通过的路程;若B、

5、C之间的距离为25 cm,从平衡位置开始计时,写出弹簧振子的位移表达式,并画出弹簧振子的振动图像。答案1 s200 cm根据x=A sin t,A=12.5 cm,=2 rad/s得x=12.5 sin 2t (cm)振动图像如图所示。考点二机械波1.2019江西红色七校二模,34(1)(多选)一列简谐横波在介质中沿x轴负方向传播,t=0时刻的波形如图所示,此时刻质点P的位移为5 cm,质点Q位于x=4 m处。从t=0时刻开始计时,当t=16.5 s时质点Q刚好第3次到达波峰。下列说法正确的是()A.该波的振动周期为4 sB.该波的传播速度为 m/sC.t=3 s时质点P沿y轴负方向运动D.0

6、30 s内质点Q通过的路程为2 mE.03 s内质点P通过的路程为10 cm答案BCD2.(多选)图(a)为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P是平衡位置在x=1 m处的质点,Q是平衡位置在x=4 m处的质点;图(b)为质点Q的振动图像,下列说法正确的是()A.波向左传播B.波速为40 m/sC.t=0.1 s时,质点P向y轴正方向运动D.从t=0到t=0.05 s,质点P运动的路程为20 cmE.从t=0到t=0.25 s,质点Q运动的路程为50 cm答案BCE3.(多选)图甲是一列简谐横波传播到x=5 m的M点时的波形图,图乙是质点N(x=3 m)从此时刻开始计时的振动图像,Q是位于x=1

7、0 m处的质点,下列说法正确的是()A.这列波的波长是5 mB.这列波的传播速度是1 m/sC.当Q点开始振动时,M点位于波谷D.质点Q在6 s时,第一次到达波峰E.这列简谐波由M点传播到Q点需要5 s答案BCE炼技法 提能力【方法集训】方法1判断波的传播方向和质点的振动方向的方法1.(多选)如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,P是参与波动的、离原点x1=2 m处的质点,Q是参与波动的、离原点x2=4 m处的质点。图乙是参与波动的某一质点的振动图像(所有参与波动的质点计时起点相同)。由图可知() A.从t=0到t=6 s,质点P通过的路程为0.6 mB.从t=0到t

8、=6 s,质点Q通过的路程为12 mC.这列波的传播速度为v=2 m/sD.从t=0起,P质点比Q质点先到达波峰E.乙图可能是甲图中质点Q的振动图像答案ACE2.(多选)如图甲所示,沿波的传播方向上有间距均为0.1 m的六个质点a、b、c、d、e、f,均静止在各自的平衡位置,t=0时刻振源a从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动,其运动图像如图乙所示,形成的简谐横波以0.1 m/s的速度水平向右传播,则下列说法正确的是()A.这列波的周期为4 sB.04 s时间内质点b运动路程为6 cmC.45 s时间内质点c的加速度在减小D.6 s时质点e的振动方向沿y轴正方向E.质点d起振后的运动方向始终与

9、质点b的运动方向相反答案ABE方法2利用波传播的周期性、双向性解题1.2018河南八市第一次测评,17(1)(多选)如图甲所示为一列简谐横波在t=0.20 s时刻的波形图,在波传播路径上有P、Q、R三个质点,它们的平衡位置分别在x1=1.2 m、x2=2.5 m和x3=4 m处,图乙为质点R的振动图像,则() A.此简谐横波沿x轴正向传播B.从图甲所示时刻,再经过0.10 s质点R传到x=8 m处C.质点Q从图甲所示时刻开始,第一次回到平衡位置所用的时间为0.062 5 sD.质点P比质点Q早0.3 s回到平衡位置E.从图甲所示时刻,再经过0.08 s,x=3.2 m处的质点刚好回到平衡位置答

10、案ACE2.2019河南平顶山一模,34(2)如图所示为一列简谐横波沿x轴传播在t=0(实线)和t=0.5 s(虚线)时刻的波形图。()若t=0时刻,x=2.5 m处质点正沿y轴负方向振动,求该质点第一次回到t=0时刻的位置所经过的最长时间。()若波动的周期满足T0.5 s2T,则在1 s内波传播的距离为多少?答案() s()10 m(波沿x轴正向传播)或14 m(波沿x轴负向传播)【5年高考】A组基础题组1.2019课标,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O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)

11、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A2.2019江苏单科,13B(1)(多选)一单摆做简谐运动,在偏角增大的过程中,摆球的() A.位移增大 B.速度增大C.回复力增大 D.机械能增大答案AC3.(2019北京理综,13,6分)一列简谐横波某时刻的波形如图所示,比较介质中的三个质点a、b、c,则()A.此刻a的加速度最小B.此刻b的速度最小C.若波沿x轴正方向传播,此刻b向y轴正方向运动D.若波沿x轴负方向传播,a比c先回到平衡位置答案C4

12、.2018课标,34(1),5分(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0和t=0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T0.20 s。下列说法正确的是()A.波速为0.40 m/sB.波长为0.08 mC.x=0.08 m的质点在t=0.70 s时位于波谷D.x=0.08 m的质点在t=0.12 s时位于波谷E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s,则它在该介质中的波长为0.32 m答案ACE5.2016课标,34(1),5分(多选)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个

13、波峰通过身下的时间间隔为15 s。下列说法正确的是()A.水面波是一种机械波B.该水面波的频率为6 HzC.该水面波的波长为3 mD.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去E.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移答案ACE6.2017课标,34(1),5分如图(a),在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0,-2)。两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示。两列波的波速均为1.00 m/s。两列波从波源传播到点A(8,-2)的路程差为m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互(填“加强”或“减弱”),点C(0,

14、0.5)处质点的振动相互(填“加强”或“减弱”)。答案2减弱加强7.2015课标,34(2),10分甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,波速均为v=25 cm/s。两列波在t=0时的波形曲线如图所示。求()t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标;()从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16 cm的质点的时间。答案()x=(50+300n)cm,n=0,1,2,()0.1 sB组提升题组1.2019课标,34(1),5分(多选)一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=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

15、质点的振动图像。下列说法正确的是() 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CDE2.2019课标,34(1),5分(多选)水槽中,与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时,两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇,在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点,下列说法正确的是()A.不同质点的振幅都相同B.不同质点振动的频率

16、都相同C.不同质点振动的相位都相同D.不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E.同一质点处,两列波的相位差不随时间变化答案BDE3.(2019天津理综,7,6分)(多选)一列简谐横波沿x轴传播,已知x轴上x1=1 m和x2=7 m处质点的振动图像分别如图1、图2所示,则此列波的传播速率可能是() A.7 m/s B.2 m/s C.1.2 m/s D.1 m/s答案BC4.2017课标,34(1),5分(多选)如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5 s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关于该简谐波,下列说法正确的是()A.波长为2 mB.波速为

17、6 m/sC.频率为1.5 HzD.t=1 s时,x=1 m处的质点处于波峰E.t=2 s时,x=2 m处的质点经过平衡位置答案BCE5.2016课标,34(1),5分(多选)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz,波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧,且P、Q和S的平衡位置在一条直线上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m。P、Q开始振动后,下列判断正确的是()A.P、Q两质点运动的方向始终相同B.P、Q两质点运动的方向始终相反C.当S恰好通过平衡位置时,P、Q两点也正好通过平衡位置D.当S恰好通过

18、平衡位置向上运动时,P在波峰E.当S恰好通过平衡位置向下运动时,Q在波峰答案BDE6.2018课标,34(1),5分声波在空气中的传播速度为340 m/s,在钢铁中的传播速度为4 900 m/s。一平直桥由钢铁制成,某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音,分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00 s。桥的长度为m。若该声波在空气中的波长为,则它在钢铁中的波长为的倍。答案3657.2016课标,34(2),10分一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播,波长不小于10 cm。O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5 cm处的两个质点。t=0时开始观测,此时质点O的位移为y=4 cm,质点A处于波

19、峰位置;t= s时,质点O第一次回到平衡位置,t=1 s时,质点A第一次回到平衡位置。求()简谐波的周期、波速和波长;()质点O的位移随时间变化的关系式。答案()设振动周期为T。由于质点A在0到1 s内由最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是个周期,由此可知T=4 s由于质点O与A的距离5 cm小于半个波长,且波沿x轴正向传播,O在t= s时回到平衡位置,而A在t=1 s时回到平衡位置,时间相差 s。两质点平衡位置的距离除以传播时间,可得波的速度v=7.5 cm/s利用波长、波速和周期的关系得,简谐波的波长=30 cm()设质点O的位移随时间变化的关系为y=A cos将式及题给条件代入上式得解

20、得0=,A=8 cm质点O的位移随时间变化的关系式为y=0.08 cos(国际单位制)或y=0.08 sin(国际单位制)8.2018课标,34(2),10分一列简谐横波在t= s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()波速及波的传播方向;()质点Q的平衡位置的x坐标。答案()18 cm/s沿x轴负方向传播()xQ=9 cmC组教师专用题组1.(2018天津理综,8,6分)(多选)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-0.1 m,t=1 s时位移为0.1 m,则() A.若振幅为0.1 m,振子的周期可能为 sB.若振幅

21、为0.1 m,振子的周期可能为 sC.若振幅为0.2 m,振子的周期可能为4 sD.若振幅为0.2 m,振子的周期可能为6 s答案AD2.(2017北京理综,15,6分)某弹簧振子沿x轴的简谐运动图像如图所示,下列描述正确的是()A.t=1 s时,振子的速度为零,加速度为负的最大值B.t=2 s时,振子的速度为负,加速度为正的最大值C.t=3 s时,振子的速度为负的最大值,加速度为零D.t=4 s时,振子的速度为正,加速度为负的最大值答案A3.(2017上海单科,10,4分)做简谐运动的单摆,其摆长不变,若摆球的质量增加为原来的倍,摆球经过平衡位置的速度减为原来的,则单摆振动的()A.周期不变

22、,振幅不变 B.周期不变,振幅变小C.周期改变,振幅不变 D.周期改变,振幅变大答案B4.(2018北京理综,16,6分)如图所示,一列简谐横波向右传播,P、Q两质点平衡位置相距0.15 m。当P运动到上方最大位移处时,Q刚好运动到下方最大位移处,则这列波的波长可能是() A.0.60 m B.0.30 m C.0.20 m D.0.15 m答案B5.(2017天津理综,5,6分)手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,示意如图。绳上有另一质点P,且O、P的平衡位置间距为L。t=0时,O位于最高点,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,下列

23、判断正确的是()A.该简谐波是纵波B.该简谐波的最大波长为2LC.t=时,P在平衡位置上方D.t=时,P的速度方向竖直向上答案C6.(2016天津理综,7,6分)(多选)在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动,其表达式为y=5 sin (t),它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻波刚好传播到x=12 m处,波形图像如图所示,则()A.此后再经6 s该波传播到x=24 m处B.M点在此后第3 s末的振动方向沿y轴正方向C.波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D.此后M点第一次到达y=-3 m处所需时间是2 s答案AB7.(2015福建理综,16,6分)简谐横波在同一均匀介质中沿x

24、轴正方向传播,波速为v。若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点a、b相距为s,a、b之间只存在一个波谷,则从该时刻起,下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()答案D8.(2015天津理综,3,6分)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,a、b两质点的横坐标分别为xa=2 m和xb=6 m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图像。下列说法正确的是()A.该波沿+x方向传播,波速为1 m/sB.质点a经4 s振动的路程为4 mC.此时刻质点a的速度沿+y方向D.质点a在t=2 s时速度为零答案D9.(2014安徽理综,16,6分)一简谐横波沿x轴正向传播,图1是t=0时刻的波形图,图2是

25、介质中某质点的振动图像,则该质点的x坐标值合理的是()A.0.5 m B.1.5 m C.2.5 m D.3.5 m答案C10.2014课标,34(1),5分(多选)图(a)为一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图,P是平衡位置在x=1.0 m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0 m处的质点;图(b)为质点Q的振动图像。下列说法正确的是()A.在t=0.10 s时,质点Q向y轴正方向运动B.在t=0.25 s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同C.从t=0.10 s到t=0.25 s,该波沿x轴负方向传播了6 mD.从t=0.10 s到t=0.25 s,质点P通过的路程为30 cmE.质点

26、Q简谐运动的表达式为y=0.10 sin 10t(国际单位制)答案BCE11.(2016北京理综,15,6分)如图所示,弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点,建立Ox轴。向右为x轴正方向。若振子位于N点时开始计时,则其振动图像为()答案A12.(2015四川理综,2,6分)平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动,测得两小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰。这列水面波()A.频率是30 Hz B.波长是3 mC.波速是1 m/s D.周期是0.1 s答案C13.(2016四川理综,6,6分)(多选

27、)简谐横波在均匀介质中沿直线传播,P、Q是传播方向上相距10 m的两质点。波先传到P,当波传到Q开始计时,P、Q两质点的振动图像如图所示。则()A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B.该波从P传到Q的时间可能为7 sC.该波的传播速度可能为2 m/sD.该波的波长可能为6 m答案AD14.(2015北京理综,15,6分)周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图像如图所示,此时质点P沿y轴负方向运动。则该波()A.沿x轴正方向传播,波速v=20 m/sB.沿x轴正方向传播,波速v=10 m/sC.沿x轴负方向传播,波速v=20 m/sD.沿x轴负方向传播,波速v=10 m/s答案B

28、15.2015海南单科,16(1),4分(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,质点P的x坐标为3 m。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s。下列说法正确的是()A.波速为4 m/sB.波的频率为1.25 HzC.x坐标为15 m的质点在t=0.6 s时恰好位于波谷D.x坐标为22 m的质点在t=0.2 s时恰好位于波峰E.当质点P位于波峰时,x坐标为17 m的质点恰好位于波谷答案BDE16.(2014四川理综,5,6分)如图所示,甲为t=1 s时某横波的波形图像,乙为该波传播方向上某一质点的振动图像,距该质点x=0.5 m处质点的振动图像可能是

29、()答案A17.2017江苏单科,12B(2)野生大象群也有自己的“语言”。研究人员录下象群“语言”交流时发出的声音,发现以2倍速度快速播放录音时,能听到比正常播放时更多的声音。播放速度变为原来的2倍时,播出声波的(选填“周期”或“频率”)也变为原来的2倍,声波传播速度(选填“变大”、“变小”或“不变”)。答案频率不变18.2015天津理综,9(2)某同学利用单摆测量重力加速度。为了使测量误差尽量小,下列说法正确的是。A.组装单摆须选用密度和直径都较小的摆球B.组装单摆须选用轻且不易伸长的细线C.实验时须使摆球在同一竖直面内摆动D.摆长一定的情况下,摆的振幅尽量大如图所示,在物理支架的竖直立柱上固定有摆长约1