三年高考（2016-2022）高考物理試題分項版解析 專題15 機械振動和機械波（含解析）

三年高考（2016-2022）高考物理試題分項版解析 專題15 機械振動和機械波（含解析）1如圖所示，一列簡諧橫波向右傳播，P、Q兩質點平衡位置相距0.15 m。當P運動到上方最大位移處時，Q剛好運動到下方最大位移處，則這列波的波長可能是A. 0.60 mB. 0.30 mC. 0.20 mD. 0.15 m【來源】2018年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理（北京卷）【答案】 B【解析】可以畫出PQ之間的最簡單的波形，如圖所示：點睛：解決機械波的題目關鍵在于理解波的周期性，即時間的周期性或空間的周期性，得到波長的通項，再求解處波長的特殊值。2（多選）一振子沿x軸做簡諧運動，平衡位置在坐標原點。t=0時振子的位移為-0.1 m，t=1 s時位移為0.1 m，則A. 若振幅為0.1 m，振子的周期可能為B. 若振幅為0.1 m，振子的周期可能為C. 若振幅為0.2 m，振子的周期可能為4 sD. 若振幅為0.2 m，振子的周期可能為6 s【來源】2018年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試理科綜合物理試題（天津卷）【答案】 AD，或者，對于式，只有當n=0時，T=2s，為整數；對于式，T不為整數；對于式，當n=0時，T=6s，之后只會大于6s，故C錯誤D正確【點睛】t=0時刻振子的位移x=-0.1m，t=1s時刻x=0.1m，關于平衡位置對稱；如果振幅為0.1m，則1s為半周期的奇數倍；如果振幅為0.2m，分靠近平衡位置和遠離平衡位置分析3（多選）兩列頻率相同、振幅均為A的簡諧橫波P、Q分別沿+x和-x軸方向在同一介質中傳播，兩列波的振動方向均沿y軸，某時刻兩波的波面如圖所示，實線表示P波的波峰，Q波的波谷；虛線表示P波的波谷、Q波的波峰。a、b、c為三個等間距的質點，d為b、c中間的質點。下列判斷正確的是A. 質點a的振幅為2AB. 質點b始終靜止不動C. 圖示時刻質點c的位移為0D. 圖示時刻質點d的振動方向沿-y軸【來源】浙江新高考2018年4月選考科目物理試題【答案】 CD【解析】AC、質點a和c是兩列波的波峰與波谷相遇點，兩列波的振幅相等，所以a和c位移始終為0，即靜止不動，故A錯誤，C正確；B、在經過四分之一周期，兩列波各向前傳播四分之一波長，P波a處的波谷和Q波在c處的波谷剛好傳播到b點，所以b點是波谷與波谷相遇，振幅為2A，為振動加強點，故B錯誤；D、圖示時刻，d點在P波的平衡位置與波峰之間，振動方向沿y軸的負方向，同時d點在Q波的波谷與平衡位置之間，振動方向沿y軸的負方向，所以d點的振動方向沿y軸的負方向，故D正確；故選CD。【點睛】兩列頻率相同的相干波，當波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇時振動加強，當波峰與波谷相遇時振動減弱，據此分析。4一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t=0和t=0.20 s時的波形分別如圖中實線和虛線所示。己知該波的周期T>0.20 s。下列說法正確的是_。（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）A波速為0.40 m/sB波長為0.08 mCx=0.08 m的質點在t=0.70 s時位于波谷Dx=0.08 m的質點在t=0.12 s時位于波谷E若此波傳入另一介質中其波速變?yōu)?.80 m/s，則它在該介質中的波長為0.32 m【來源】2018年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理（全國III卷）【答案】 ACE5一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在x=0 和x=0.6 m處的兩個質點A、B的振動圖象如圖所示已知該波的波長大于0.6 m，求其波速和波長【來源】2018年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理（江蘇卷）【答案】 v=2 m/s ； =0.8 m【解析】由圖象可知，周期T=0.4 s由于波長大于0.6 m，由圖象可知，波從A到B的傳播時間t=0.3 s波速，代入數據得v=2 m/s 波長=vT，代入數據得=0.8 m6聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，在鋼鐵中的傳播速度為4900m/s。一平直橋由鋼鐵制成，某同學用錘子敲擊一鐵橋的一端而發(fā)出聲音，分別經空氣和橋傳到另一端的時間之差為1.00s。橋的長度為_m，若該波在空氣中的波長為，則它在鋼鐵中波長為的_倍。【來源】2018年普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試物理（全國II卷）【答案】 365 （2）聲音在不同介質中的頻率是不會改變的，由公式可知 x/k-w 解得故本題答案是(1). 365 (2). 點睛：本題考查了波的傳播的問題，知道不同介質中波的傳播速度不同，當傳播是的頻率不會發(fā)生變化。7一列簡諧橫波在t=時的波形圖如圖（a）所示，P、Q是介質中的兩個質點，圖（b）是質點Q的振動圖像。求（i）波速及波的傳播方向；（ii）質點Q的平衡位置的x坐標?！緛碓础?018年全國普通高等學校招生統(tǒng)一考試物理（新課標I卷）【答案】 （1）波沿負方向傳播； （2）xQ=9 cm式有 由式得，質點Q的平衡位置的x坐標為 【2017高考真題】1【2017·天津卷】手持較長軟繩端點O以周期T在豎直方向上做簡諧運動，帶動繩上的其他質點振動形成簡諧波沿繩水平傳播，示意如圖。繩上有另一質點P，且O、P的平衡位置間距為L。t=0時，O位于最高點，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列判斷正確的是A該簡諧波是縱波B該簡諧波的最大波長為2LC時，P在平衡位置上方D時，P的速度方向豎直向上【答案】C【考點定位】機械振動和機械波【名師點睛】本題應注意波的周期性，要從波長入手。2【2017·北京卷】某彈簧振子沿x軸的簡諧運動圖象如圖所示，下列描述正確的是At=1 s時，振子的速度為零，加速度為負的最大值Bt=2 s時，振子的速度為負，加速度為正的最大值Ct=3 s時，振子的速度為負的最大值，加速度為零Dt=4 s時，振子的速度為正，加速度為負的最大值【答案】A【解析】在t=1 s和t=3 s時，振子偏離平衡位置最遠，速度為零，回復力最大，加速度最大，方向指向平衡位置，A正確，C錯誤；在t=2 s和t=4 s時，振子位于平衡位置，速度最大，回復力和加速度均為零，BD錯誤。【考點定位】振動圖象 【名師點睛】根據振動圖象判斷質點振動方向的方法：沿著時間軸看去，“上坡”段質點向上振動，“下坡”段質點向下振動。3【2017·新課標卷】（5分）如圖，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，實線為t=0時的波形圖，虛線為t=0.5 s時的波形圖。已知該簡諧波的周期大于0.5 s。關于該簡諧波，下列說法正確的是_（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）。A波長為2 mB波速為6 m/sC頻率為1.5 HzDt=1 s時，x=1 m處的質點處于波峰Et=2 s時，x=2 m處的質點經過平衡位置【答案】BCE【考點定位】機械波的傳播、質點的振動【名師點睛】本題知道兩個時刻的波形，可以運用波形的平移法分析波傳播的最短距離，要理解“該簡諧波的周期大于0.5 s”表達的意義。4【2017·江蘇卷】野生大象群也有自己的“語言”研究人員錄下象群“語言”交流時發(fā)出的聲音，發(fā)現以2倍速度快速播放時，能聽到比正常播放時更多的聲音播放速度變?yōu)樵瓉淼?倍時，播出聲波的_（選填“周期”或“頻率”）也變?yōu)樵瓉淼?倍，聲波的傳播速度_（選填“變大”、“變小”或“不變”） 【答案】頻率 不變【解析】頻率由波源決定，播放速度變?yōu)樵瓉淼?倍時，播出聲波的頻率變?yōu)樵瓉韮杀?，傳播速度由介質決定，所以傳播速度不變【考點定位】機械波 頻率 波速【名師點睛】機械波在傳播的過程中，傳播的速度由介質決定，而頻率由波源決定5【2017·新課標卷】（5分）如圖（a），在xy平面內有兩個沿z方向做簡諧振動的點波源S1(0，4)和S2(0，2)。兩波源的振動圖線分別如圖（b）和圖（c）所示，兩列波的波速均為1.00 m/s。兩列波從波源傳播到點A(8，2)的路程差為_m，兩列波引起的點B(4，1)處質點的振動相互_（填“加強”或“減弱”），點C(0，0.5)處質點的振動相互_（填“加強”或“減弱”）。【答案】2 減弱 加強【考點定位】波的疊加、干涉【名師點睛】本題只要考查產生兩列波相遇處是加強或減弱的條件，尤其小心兩波源振動的方向是相反的，即振動步調相反，剛好顛倒過來?！?016高考真題】1【2016·北京卷】如圖所示，彈簧振子在M、N之間做簡諧運動。以平衡位置O為原點，建立Ox軸。向右為x的軸的正方向。若振子位于N點時開始計時，則其振動圖像為【答案】A【解析】由于向右為正方向，振子位于N點時開始計時，所以0時刻位移為正，在正向最大位移處，將向左運動，即向負方向運動，故A正確。【考點定位】簡諧振動圖像【方法技巧】在考綱上簡諧振動這一塊要求學生能從振動圖象上獲取信息，會求簡諧運動的路程和位移，以及掌握簡諧運動的表達式。2【2016·天津卷】在均勻介質中坐標原點O處有一波源做簡諧運動，其表達式為，它在介質中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻波剛好傳播到x=12 m處，波形圖象如圖所示，則A此后再經6 s該波傳播到x=24 m處 BM點在此后第3 s末的振動方向沿y軸正方向C波源開始振動時的運動方向沿y軸負方向D此后M點第一次到達y=3 m處所需時間是2 s【答案】AB【考點定位】機械波的傳播、質點的振動【名師點睛】此題考查了質點的振動及機械波的傳播；要知道質點振動一個周期，波向前傳播一個波長的距離；各個質點的振動都是重復波源的振動，質點在自己平衡位置附近上下振動，而不隨波遷移；能根據波形圖及波的傳播方向判斷質點的振動方向。3【2016·四川卷】簡諧橫波在均勻介質中沿直線傳播，P、Q是傳播方向上相距10 m的兩質點，波先傳到P，當波傳到Q開始計時，P、Q兩質點的振動圖像如圖所示。則A質點Q開始振動的方向沿y軸正方向B該波從P傳到Q的時間可能為7 sC該波的傳播速度可能為2 m/sD該波的波長可能為6 m【答案】AD【解析】由圖線可知，質點Q開始起振的方向沿y軸正方向，選項A正確；振動由P向Q傳播，由圖線可知T=6 s，故振動從P傳到Q的時間可能為(nT+4) s=v(6n+4) s，（n=1、2、3、），故不可能為7 s選項B錯誤；根據（nT+4）v=10 m可得（n=1、2、3、），故波速不可能為2 m/s，選項C錯誤；根據，當n=1時，=6 m，選項D正確；故選AD?？键c：振動圖像；機械波的傳播【名師點睛】此題是對振動圖像及機械波傳播問題的考查；首先要掌握已知振動圖像判斷質點振動方向的基本方法以及波速、波長及周期的關系；此題中要考慮波形傳播的重復性及多解問題，這是題目的難點所在.4【2016·上海卷】甲、乙兩列橫波在同一介質中分別從波源M、N兩點沿x軸相向傳播，波速為2 m/s，振幅相同；某時刻的圖像如圖所示。則A甲乙兩波的起振方向相反B甲乙兩波的頻率之比為3:2C再經過3 s，平衡位置在x=7 m處的質點振動方向向下D再經過3 s，兩波源間（不含波源）有5個質點位移為零【答案】ABD【考點定位】機械波的傳播、質點的振動 【方法技巧】通過波的前沿質點振動方向判斷波的起振方向，根據波長、波速與頻率關系計算兩列波的頻率，通過平移法畫出3 s時的波形，再分析問題。5（4分）【2016·海南卷】下列說法正確的是_。（填入正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得3分，選對3個得4分；有選錯的得0分）A在同一地點，單擺做簡諧振動的周期的平方與其擺長成正比B彈簧振子做簡諧振動時，振動系統(tǒng)的勢能與動能之和保持不變C在同一地點，當擺長不變時，擺球質量越大，單擺做簡諧振動的周期越小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動力的頻率E已知彈簧振子初始時刻的位置及其振動周期，就可知振子在任意時刻運動速度的方向【答案】ABD【考點定位】簡諧運動、受迫振動【名師點睛】本題關鍵抓住簡諧運動的周期性，分析時間與周期的關系分析振子的位移變化，要掌握加速度與位移的關系，根據計時開始時刻的加速度及方向解題。6【2016·全國新課標卷】（5分）某同學漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8 m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近。該同學發(fā)現從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15 s。下列說法正確的是_。（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為0分）A水面波是一種機械波 B該水面波的頻率為6 HzC該水面波的波長為3 mD水面波沒有將該同學推向岸邊，是因為波傳播時能量不會傳遞出去E水面波沒有將該同學推向岸邊，是因為波傳播時振動的質點并不隨波遷移【答案】ACE【解析】水面波是一種機械波，故A正確；該同學發(fā)現從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時間間隔為15 s，所以周期，該水面波的頻率f=06Hz，故B錯誤；該水面波的波長，故C正確；水面波沒有將該同學推向岸邊，只能說是因為波傳播時振動的質點并不隨波遷移，不能說波傳播時能量不會傳遞出去，波的傳播過程也是能量傳遞過程，故D錯誤，E正確?！究键c定位】波的傳播【名師點睛】本題考查了波的基本特點，波的波長、波速、周期三者的關系是考查的重點。還要理解波傳播時介質中振動的質點并不隨波遷移，只在各自的平衡位置附近振動；波的傳播過程也是能量傳遞過程。7【2016·全國新課標卷】由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質中向左、右傳播。波源振動的頻率為20 Hz，波速為16 m/s。已知介質中P、Q兩質點位于波源S的兩側，且P、Q和S的平衡位置在一條直線上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8 m、14.6 m，P、Q開始振動后，下列判斷正確的是_。（填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分；每選錯1個扣3分，最低得分為0分）AP、Q兩質點運動的方向始終相同BP、Q兩質點運動的方向始終相反C當S恰好通過平衡位置時，P、Q兩點也正好通過平衡位置D當S恰好通過平衡位置向上運動時，P在波峰E當S恰好通過平衡位置向下運動時，Q在波峰【答案】BDE【考點定位】考查了機械波的傳播【方法技巧】在根據波的傳播方向判斷質點振動方向或者根據質點振動方向判斷波傳播方向時，“走坡法”是一種重要的方法，即“下坡上，上坡下”，簡諧橫波在傳播過程中波上的各個質點只在平衡位置附近上下振動，不會隨波遷移，當兩個質點相隔波長的整數倍時，則這兩個點為同相點，即振動步調相同，如果兩個質點相隔半波長的奇數倍時，兩個點為反相點，即振動步調相反。8【2016·全國新課標卷】（10分）一列簡諧橫波在介質中沿x軸正向傳播，波長不小于10 cm。O和A是介質中平衡位置分別位于x=0和x=5 cm處的兩個質點。t=0時開始觀測，此時質點O的位移為y=4 cm，質點A處于波峰位置；t=s時，質點O第一次回到平衡位置，t=1 s時，質點A第一次回到平衡位置。求：（i）簡諧波的周期、波速和波長；（ii）質點O的位移隨時間變化的關系式?！敬鸢浮浚╥）4 s 7.5 cm/s 30 cm （2）y=0.08cos(+)【解析】（i）設振動周期為T，由于質點A 在0到1 s內由最大位移處第一次回到平衡位置，經歷的是個周期，由此可知T=4 s由于質點O與A的距離5 cm小于半個波長，且波沿x軸正向傳播，質點O在t=s時回到平衡位置，而質質點O的位移隨時間變化的關系為y=0.08cos(+)（國際單位制）或y=0.08sin(+)（國際單位制）【考點定位】機械振動和機械波【名師點睛】此題是關于簡諧波的傳播問題；關鍵是搞清機械波形成的機理，知道質點的位移隨時間變化的關系y=Acos(+0)，根據已知條件確定振幅和角頻率等；此題有一定難度。