2019年高考物理 真題和模擬題分項匯編 專題16 機械振動和機械波（含解析）

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1、專題16 機械振動和機械波 1．（2019·新課標(biāo)全國Ⅰ卷）一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t=時刻，該波的波形圖如圖（a）所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點。圖（b）表示介質(zhì)中某質(zhì)點的振動圖像。下列說法正確的是 A．質(zhì)點Q的振動圖像與圖（b）相同 B．在t=0時刻，質(zhì)點P的速率比質(zhì)點Q的大 C．在t=0時刻，質(zhì)點P的加速度的大小比質(zhì)點Q的大 D．平衡位置在坐標(biāo)原點的質(zhì)點的振動圖像如圖（b）所示 E．在t=0時刻，質(zhì)點P與其平衡位置的距離比質(zhì)點Q的大 【答案】CDE 【解析】由圖（b）可知，在時刻，質(zhì)點正在向y軸負方向振動，而從圖（a）可知，質(zhì)點Q在 正在向y軸正方向運動，故A

2、錯誤；由的波形圖推知，時刻，質(zhì)點P正位于波谷，速率為零；質(zhì)點Q正在平衡位置，故在時刻，質(zhì)點P的速率小于質(zhì)點Q，故B錯誤；時刻，質(zhì)點P正位于波谷，具有沿y軸正方向最大加速度，質(zhì)點Q在平衡位置，加速度為零，故C正確；時刻，平衡位置在坐標(biāo)原點處的質(zhì)點，正處于平衡位置，沿y軸正方向運動，跟（b）圖吻合，故D正確；時刻，質(zhì)點P正位于波谷，偏離平衡位置位移最大，質(zhì)點Q在平衡位置，偏離平衡位置位移為零，故E正確。故本題選CDE。 2．（2019·新課標(biāo)全國Ⅱ卷）如圖，長為l的細繩下方懸掛一小球a。繩的另一端固定在天花板上O點處，在O點正下方l的處有一固定細鐵釘。將小球向右拉開，使細繩與豎直方向成一小角度（

3、約為2°）后由靜止釋放，并從釋放時開始計時。當(dāng)小球a擺至最低位置時，細繩會受到鐵釘?shù)淖钃?。設(shè)小球相對于其平衡位置的水平位移為x，向右為正。下列圖像中，能描述小球在開始一個周期內(nèi)的x-t關(guān)系的是 【答案】A 【解析】由T=2π得：T1=2π，T2=2π=π=T1 ，故BD錯誤；， ， ，由能量守恒定律可知，小球先后擺起得最大高度相同，故l-lcosθ1=，根據(jù)數(shù)學(xué)規(guī)律可得： 故，即第一次振幅是第二次振幅得2倍，故A正確，C錯誤。 3．（2019·新課標(biāo)全國Ⅲ卷）水槽中，與水面接觸的兩根相同細桿固定在同一個振動片上。振動片做簡諧振動時，兩根細桿周期性觸動水面形成兩個波源。兩波源發(fā)出

4、的波在水面上相遇。在重疊區(qū)域發(fā)生干涉并形成了干涉圖樣。關(guān)于兩列波重疊區(qū)域內(nèi)水面上振動的質(zhì)點，下列說法正確的是 A．不同質(zhì)點的振幅都相同 B．不同質(zhì)點振動的頻率都相同 C．不同質(zhì)點振動的相位都相同 D．不同質(zhì)點振動的周期都與振動片的周期相同 E．同一質(zhì)點處，兩列波的相位差不隨時間變化 【答案】BDE 【解析】兩列波疊加形成穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的條件是兩列波的頻率相同;任何質(zhì)點都在按照相同的頻率在振動,不同區(qū)域的質(zhì)點振幅和位移不一定相同，兩列波在水面上相遇時發(fā)生干涉，有的質(zhì)點振動加強，有的振動減弱，可知不同的質(zhì)點的振幅不一定相同，選項A錯誤；各質(zhì)點振動的頻率與波源頻率相同,波源振動頻率又與

5、振動片的振動頻率相同，不同質(zhì)點的振動頻率相同，都等于振源的頻率，選項B正確；因各質(zhì)點距離振源的距離不一定相同，則各質(zhì)點振動的相位不一定相同，選項C錯誤；不同的質(zhì)點振動的周期都與細桿的振動周期相同，細桿的振動周期與振動片的周期相同，則不同的質(zhì)點振動的周期都與振動片的振動周期相同，選項D正確；同一質(zhì)點處因與振源的位置關(guān)系一定，則兩列波的相位差不隨時間變化，選項E正確；故選BDE。 4．（2019·北京卷）一列簡諧橫波某時刻的波形如圖所示，比較介質(zhì)中的三個質(zhì)點a、b、c，則 A．此刻a的加速度最小 B．此刻b的速度最小 C．若波沿x軸正方向傳播，此刻b向y軸正方向運動 D．若波沿x軸負

6、方向傳播，a比c先回到平衡位置 【答案】C 【解析】由機械振動特點確定質(zhì)點的加速度和速度大小，由“上下坡法”確定振動方向。由波動圖象可知，此時質(zhì)點a位于波峰處，根據(jù)質(zhì)點振動特點可知，質(zhì)點a的加速度最大，故A錯誤，此時質(zhì)點b位于平衡位置，所以速度為最大，故B錯誤，若波沿x軸正方向傳播，由“上下坡法”可知，質(zhì)點b向y軸正方向運動，故C正確，若波沿x軸負方向傳播，由“上下坡法”可知，a質(zhì)點沿y軸負方向運動，c質(zhì)點沿y軸正方向運動，所以質(zhì)點c比質(zhì)點a先回到平衡位置，故D錯誤。 5．（2019·天津卷）一列簡諧橫波沿軸傳播，已知軸上和處質(zhì)點的振動圖像分別如圖1、圖2所示，則此列波的傳播速率可能是

7、 A． B． C． D． 【答案】BC 【解析】當(dāng)該列波向右傳播時，根據(jù)題干可知1m和7m之間的距離滿足的關(guān)系為，則由可得波速為，當(dāng)n=1時可得，故C正確，當(dāng)波向做傳播時1 m和7 m之間的距離關(guān)系滿足，則，當(dāng)n=1時可得，故B正確，講A和D選項代入兩個波速表達式，n均不是整數(shù)，因此A和D錯誤。 6．（2019·江蘇卷）一單擺做簡諧運動，在偏角增大的過程中，擺球的 ． A．位移增大 B．速度增大 C．回復(fù)力增大 D．機械能增大 【答案】AC 【解析】由簡諧運動的特點可知，當(dāng)偏角增大，擺球偏離平衡位置的位移增大，故A正確；當(dāng)偏角增大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，所以

8、速度減小，故B錯誤；由回復(fù)力 可知，位移增大，回復(fù)力增大，故C正確，單擺做簡諧運動過程中只有重力做功，所以機械能守恒，故D錯誤； 7．（2019·浙江選考）如圖所示，兩種不同材料的彈性細繩在O處連接，M、O和N是該繩上的三個點，OM間距離為7.0 m，ON間距離為5.0 m。O點上下振動，則形成以O(shè)點為波源向左和向右傳播的簡諧橫波Ⅰ和Ⅱ，其中波Ⅱ的波速為1.0 m/s。t=0時刻O點處在波谷位置，觀察發(fā)現(xiàn)5s后此波谷傳到M點，此時O點正通過平衡位置向上運動，OM間還有一個波谷。則 A．波Ⅰ的波長為4 m B．N點的振動周期為4 s C．t=3s時，N點恰好處于波谷 D．當(dāng)M點處于

9、波峰時，N點也一定處于波峰 【答案】BD 【解析】OM之間有兩個波谷，即，解得波I的波長為，根據(jù)題意可知波I的波速為，故波的周期為，同一波源的頻率相同，故N點的振動周期為4s，A錯誤B正確；波II的波長為，故在t=0時刻N處于平衡位置向下振動，經(jīng)過3s，即四分之三周期，N點在波峰，C錯誤；因為MN兩點到波源的距離都為其各自波長的，又兩者振動周期相同，起振方向相同，所以兩者振動步調(diào)相同，即當(dāng)M點處于波峰時，N點也一定處于波峰，D正確。 8．（2019·廣東省潮州市模擬）下列說法正確的是 A．在同一地點，單擺做簡諧振動的周期與其擺長成正比 B．彈簧振子做簡諧振動時，振動系統(tǒng)的勢能與動能之

10、和保持不變 C．彈簧振子做簡諧振動時，彈簧的勁度系數(shù)越大，單擺做簡諧振動的周期越大 D．系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時，系統(tǒng)振動的頻率等于周期性驅(qū)動力的頻率 E．已知彈簧振子初始時刻的位置、振幅及周期，仍不一定能確定振子在任意時刻的位置 【答案】BDE 【解析】根據(jù)單擺的周期公式，得；在同一地點，g一定，則知T2與L成正比，即單擺做簡諧振動的周期的平方與其擺長成正比。故A錯誤。彈簧振子做簡諧振動時，振動系統(tǒng)的機械能守恒，即振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變。故B正確。根據(jù)單擺的周期公式，可知彈簧的勁度系數(shù)越大，彈簧振子做簡諧振動的周期越小。故C錯誤；系統(tǒng)做穩(wěn)定的受迫振動時，系統(tǒng)振動的頻率等于周

11、期性驅(qū)動力的頻率，與固有頻率無關(guān)，故D正確。振動質(zhì)點在同一位置振動方向有兩種，所以已知彈簧振子初始時刻的位置，不知道初始時刻振子的振動方向，根據(jù)振動周期，不能知道振子在任意時刻運動速度的方向，仍不一定能確定振子在任意時刻的位置。故E正確。 9．（2019·山西省晉城市高三下學(xué)期第三次模擬）關(guān)于機械振動和機械波，下列說法正確的是 A．機械波的傳播過程是大量介質(zhì)質(zhì)點依次重復(fù)波源振動的過程 B．單個物體的振動在介質(zhì)中不會產(chǎn)生波 C．在波的傳播過程中，介質(zhì)質(zhì)點只振動不隨波遷移 D．在波的傳播過程中，介質(zhì)質(zhì)點均做受迫振動 E．橫波和縱波都能出現(xiàn)偏振現(xiàn)象 【答案】ACD 【解析】機械波是振

12、動在介質(zhì)中的傳播，需要大量介質(zhì)質(zhì)點依次重復(fù)波源的振動，A正確；單個物體可以作為波源，在介質(zhì)中會產(chǎn)生機械波，B錯誤；波傳播的是機械振動形式，同時傳播了能量，介質(zhì)中的質(zhì)點做受迫振動，質(zhì)點只在平衡位置附近振動，并不隨波遷移，CD正確；只有橫波會出現(xiàn)偏振現(xiàn)象，縱波不會出現(xiàn)偏振現(xiàn)象，E錯誤。 10．（2019·遼寧省沈陽市東北育才學(xué)校高三第八次模擬）下列說法中正確的是 A．做簡諧運動的質(zhì)點，經(jīng)過四分之一周期，所通過的路程不一定等于振幅 B．聲波從空氣傳入水中時頻率變大，波長不變 C．赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在 D．假設(shè)火車以接近光速通過站臺時，站臺上旅客觀察到車上乘客在變矮 E．拍攝

13、玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，往往在鏡頭前加裝一個偏振片以減弱玻璃反射光的影響 【答案】ACE 【解析】做簡諧運動的質(zhì)點，經(jīng)過四分之一周期，所通過的路程不一定等于振幅，只有當(dāng)質(zhì)點從平衡位置或者最高點最低點開始振動時，經(jīng)過四分之一周期所通過的路程才等于振幅，選項A正確；聲波從空氣傳入水中時頻率不變，波速變大，則波長變大，選項B錯誤；赫茲第一次用實驗證實了電磁波的存在，選項C正確；根據(jù)尺縮效應(yīng)，沿物體運動的方向上的長度將變短，火車以接近光束通過站臺時，車上乘客觀察到站在站臺上旅客變瘦，而不是變矮，故D錯誤；拍攝玻璃櫥窗內(nèi)的物品時，反射光屬于偏振光，在鏡頭加偏振片的作用可以減弱玻璃的反射光的強度，故E正確

14、。 11．（2019·北京市人大附中模擬）用手握住較長軟繩的一端連續(xù)上下抖動，形成一列簡諧橫波向右傳播。某一時刻的波形如圖所示，繩上a、b兩質(zhì)點均處于波峰位置。下列說法正確的是 A．a(chǎn)、b兩點之間的距離為半個波長 B．a(chǎn)、b兩點振動開始時刻相差半個周期 C．a(chǎn)點完成全振動的次數(shù)比b點多一次 D．a(chǎn)點完成全振動的次數(shù)比b點少一次 【答案】C 【解析】由波形可知，a、b兩點之間的距離為一個波長，選項A錯誤；a、b兩點振動開始時刻相差一個周期，選項B錯誤；a點距離波源較近，且ab相差一個波長，則 a點完成全振動的次數(shù)比b點多一次，選項C正確，D錯誤。 12．（2019年東北三省四

15、市模擬）用彈簧將一物塊懸掛于天花板上，使物塊在豎直方向做簡諧振動，其振動圖象如圖所示，則 A．該簡諧振動的周期為2.0 s B．t=1.0 s時刻系統(tǒng)能量達到最小值 C．t=1.0 s和t=2.0 s兩個時刻物塊動能相等 D．t=0.5 s和t=1.5 s兩個時刻彈簧的彈性勢能相等 E．t=0.5 s和t=1.5 s兩個時刻物塊的加速度均為最大值但不相等 【答案】ACE 【解析】由圖讀出周期為T=2.0 s，故A正確。質(zhì)點做簡諧運動的過程中系統(tǒng)的機械能守恒，各時刻的機械能都是相等的。故B錯誤。由圖可知t=1.0 s和t=2.0 s兩個時刻物塊都在平衡位置，則兩個時刻的動能相等

16、且為最大值，故C正確。由圖看出，t=0.5s質(zhì)點位于正的最大位移處，t=1.5 s時質(zhì)點位于負的最大位移處，兩時間質(zhì)點的位移大小相等、方向相反；由于物塊在平衡位置時，彈簧處于拉長狀態(tài)，所以t=0.5 s和t=1.5 s兩個時刻彈簧的彈性勢能不相等，故D錯誤。t=0.5 s質(zhì)點位于正的最大位移處，t=1.5 s時質(zhì)點位于負的最大位移處，兩時間質(zhì)點的位移大小相等、方向相反，所以兩個時刻物塊的回復(fù)力以及加速度都是大小相等，為最大值，但方向相反，故E正確。 13．（2019·湖北省宜昌市高三模擬）如圖所示為一列簡諧橫波在t=0時的波形圖，波沿x軸負方向傳播，傳播速度v=1 m/s，則下列說法正確的是

17、 A．此時x=1.25 m處的質(zhì)點正在做加速度增大的減速運動 B．x=0.4 m處的質(zhì)點比x=0.6 m處的質(zhì)點先回到平衡位置 C．x=4 m處的質(zhì)點再經(jīng)過1.5 s可運動到波峰位置 D．x=2 m處的質(zhì)點在做簡諧運動，其振動方程為y=0.4sinπt (m) E．t=2 s的波形圖與t=0時的波形圖重合 【答案】ACE 【解析】波沿x軸負向傳播，故此時x=1.25 m處的質(zhì)點向上運動，質(zhì)點縱坐標(biāo)大于零，故由質(zhì)點運動遠離平衡位置可得：質(zhì)點做加速度增大的減速運動，故A正確；由波沿x軸負向傳播可得：x=0.6 m處的質(zhì)點向平衡位置運動，故x=0.4 m處的質(zhì)點、x=0.6 m處的

18、質(zhì)點都向平衡位置運動，且x=0.4 m處的質(zhì)點比x=0.6 m處的質(zhì)點距離遠，那么，x=0.6m處的質(zhì)點比x=0.4 m處的質(zhì)點先回到平衡位置，故B錯誤；由波沿x軸負向傳播可得：x=4 m處的質(zhì)點由平衡位置向下振動，故x=4 m處的質(zhì)點再經(jīng)過可運動到波峰位置，又有波長λ=2 m，波速v=1 m/s，所以，周期T=2s，那么，x=4 m處的質(zhì)點再經(jīng)過1.5 s可運動到波峰位置，故C正確；由C可知：x=2 m處的質(zhì)點在做簡諧運動的周期T=2s，又有振幅A=0.4m，t=0時，質(zhì)點位移為零，根據(jù)波沿x軸負向傳播可知質(zhì)點向下振動，故可得：振動方程為y=﹣0.4sin（πt）（m），故D錯誤；由C可知簡

19、諧波的周期T=2s，故經(jīng)過2s，波正好向前傳播一個波長，波形重合，故t=2 s的波形圖與t=0時的波形圖重合，故E正確。 14．（2019·安徽省六安市最后一卷）如圖所示，實線是沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t=0時刻的波形圖，虛線是這列波在t=0.6 s時刻的波形圖。已知該波的波速是1 m/s，則下列說法正確的是 A．這列波的波長是12 cm B．這列波可能是沿x軸正方向傳播的 C．t=0.04時，x=4 cm處的質(zhì)點速度沿y軸負方向 D．0~0.16 s內(nèi)，x=6 cm處的質(zhì)點振動方向改變了3次 E．若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.5 m/s，則它在該介質(zhì)中的波長為6 cm

20、 【答案】ADE 【解析】由圖可知λ=12cm，選項A正確；則周期為：；，對應(yīng)，則由圖可知傳播方向必向左，選項B錯誤；由圖可知，在t=0.04 s時刻x=4 cm處的質(zhì)點在y軸負方向位置沿y軸正方向振動，選項C錯誤；0.2 s=1T，x=6 cm處的質(zhì)點振動方向在4/3周期內(nèi)共改變了3次，選項D正確；若此波傳入另一介質(zhì)中速度變?yōu)?.5 m/s，但是周期不變，則它在該介質(zhì)中的波長為，選項E正確. 15．（2019·遼寧省沈陽市模擬）有兩列簡諧橫波的振幅都是10 cm，傳播速度大小相同。O點是實線波的波源，實線波沿x軸正方向傳播，波的頻率為3 Hz；虛線波沿x軸負方向傳播。某時刻實線波剛好傳到

21、x=12 m處質(zhì)點，虛線波剛好傳到x=0處質(zhì)點，如圖所示，則下列說法正確的是 A．實線波和虛線波的頻率之比為2:3 B．平衡位置為x=6 m處的質(zhì)點此刻振動速度最大 C．實線波源的振動方程為 D．平衡位置為x=6 m處的質(zhì)點始終處于振動加強區(qū)，振幅為20 cm E. 從圖示時刻起再經(jīng)過0.75 s，平衡位置為x=5 m處的質(zhì)點的位移 【答案】BCE 【解析】在同一介質(zhì)中傳播的兩列簡諧橫波波速相等,由圖可知，實線波的波長λ1=4 m，虛線波的波長λ2=6 m，由v=λf可知，實線波和虛線波的頻率之比為f1：f2=λ2：λ1=3:2，故A錯誤；兩列波單獨引起平衡位置為x=6 m處的質(zhì)點的速度方向均向上，所以該質(zhì)點此時速度最大，故B正確；根據(jù)振動方程，而振幅，，因?qū)嵕€波沿x軸正向傳播，根據(jù)同側(cè)法克知x=12m處的質(zhì)點起振向下，則波源的起振向下，，故振動方程為；故C正確；兩列波的頻率不一致，不是相干波源無法產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故不能形成振動加強和減弱的點；故D錯誤；，從圖示時刻起再經(jīng)過0.75 s實線波往x軸正向傳播了9 m，對應(yīng)的x=5 m質(zhì)點位移為，虛線波往x軸負向傳播了9 m，對應(yīng)的x=5 m的質(zhì)點位移，顯然；故E正確。 10