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2019年高考真题+高考模拟题 专项版解析汇编 物理——专题16 机械振动和机械波(解析版)

1、第 1 页(共 10 页)专题 16 机械振动和机械波1 ( 2019新课标全国 卷) 一简谐横波沿x轴正方向传播,在 t= 时刻,该波的波形图如2T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【解析】由图(b)可知,在 时刻,质点正在向 y 轴负方向振动,而从图(a)可2Tt知,质点 Q 在

2、正在向 y 轴正方向运动,故 A 错误;由 的波形图推知,2t 2Tt时刻,质点 P 正位于波谷,速率为零;质点 Q 正在平衡位置,故在 时刻,0t 0t质点 P 的速率小于质点 Q,故 B 错误; 时刻,质点 P 正位于波谷,具有沿 y 轴正0t方向最大加速度,质点 Q 在平衡位置,加速度为零,故 C 正确; 时刻,平衡位置t在坐标原点处的质点,正处于平衡位置,沿 y 轴正方向运动,跟(b)图吻合,故 D 正确; 时刻,质点 P 正位于波谷,偏离平衡位置位移最大,质点 Q 在平衡位置,偏0t离平衡位置位移为零,故 E 正确。故本题选 CDE。2 ( 2019新课标全国 卷) 如图,长为l的细

3、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34O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摆至最低位第 2 页(共 10 页)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】A【解析】由 T=2 得:T 1=2 ,T 2=2 = = T1 ,故 BD 错误;lglg14lg2, , 112sinxl 22sinxl 2sin4L 2sinL1sin2lx,由能量守恒定律可知,小球先后摆起得最大高度相同

4、,故 l-lcos1=24si,根据数学规律可得: 故 ,即第一次2cos4l 21sini1224sinx振幅是第二次振幅得 2 倍,故 A 正确,C 错误。3 ( 2019新课标全国 卷) 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都相同第 3 页(共 10 页)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

5、变化【答案】BDE【解析】两列波叠加形成稳定的干涉现象的条件是两列波的频率相同;任何质点都在按照相同的频率在振动,不同区域的质点振幅和位移不一定相同,两列波在水面上相遇时发生干涉,有的质点振动加强,有的振动减弱,可知不同的质点的振幅不一定相同,选项 A 错误;各质点振动的频率与波源频率相同 ,波源振动频率又与振动片的振动频率相同,不同质点的振动频率相同,都等于振源的频率,选项 B 正确;因各质点距离振源的距离不一定相同,则各质点振动的相位不一定相同,选项 C 错误;不同的质点振动的周期都与细杆的振动周期相同,细杆的振动周期与振动片的周期相同,则不同的质点振动的周期都与振动片的振动周期相同,选项

6、 D 正确;同一质点处因与振源的位置关系一定,则两列波的相位差不随时间变化,选项 E 正确;故选 BDE。4 ( 2019北京卷) 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】C【解析】由机械振动特点确定质点的加速度和速度大小,由“上下坡法”确定振动方向。由波动图象可知,此时质点 a 位于波峰处,根据质点振动特点可知,质点 a 的加速度最大,故 A 错误,此时质点 b 位于平衡位置,所以速度为最大,故 B 错误,若波沿 x 轴正方向传

7、播,由“上下坡法” 可知,质点 b 向 y 轴正方向运动,故 C 正确,若波沿 x 轴负方向传播,由“上下坡法” 可知,a 质点沿 y 轴负方向运动, c 质点沿 y 轴正方向运动,所以质点 c 比质点 a 先回到平衡位置,故 D 错误。第 4 页(共 10 页)5 ( 2019天津卷) 一列简谐横波沿 轴传播,已知 轴上 和 处质点的xx1m27x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 B C D7m/s2/s1.2m/s/s【答案】BC【解析】当该列波向右传播时,根据题干可知 1m 和 7m 之间的距离满足的关系为,则由 可得波速为 ,当 n=1 时可得 ,故 C 正16

8、4nvT641vn1.2m/sv确,当波向做传播时 1 m 和 7 m 之间的距离关系满足 ,则 ,当3463nn=1 时可得 ,故 B 正确,讲 A 和 D 选项代入两个波速表达式,n 均不是整数,2/sv因此 A 和 D 错误。6 ( 2019江苏卷) 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】AC【解析】由简谐运动的特点可知,当偏角增大,摆球偏离平衡位置的位移增大,故 A正确;当偏角增大,动能转化为重力势能,所以速度减小,故 B 错误;由回复力可知,位移增大,回复力增大,故 C 正确,单摆做简谐运动过程中只有重力Fkx做功,所

9、以机械能守恒,故 D 错误;7 ( 2019浙江选考) 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7.0 m,ON间距离为5.0 m。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和,其中波的波速为1.0 m/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间还有一第 5 页(共 10 页)个波谷。则A波的波长为 4 mBN 点的振动周期为 4 sCt=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【答案】BD【解析】OM 之间有两个波谷,即 ,解得波 I 的波长

10、为 ,根据题174m15.6m意可知波 I 的波速为 ,故波的周期为 ,同一17.0./5vss14.Tsv波源的频率相同,故 N 点的振动周期为 4s,A 错误 B 正确;波 II 的波长为,故在 t=0 时刻 N 处于平衡位置向下振动,经过 3s,即四分之三周期,24vTmN 点在波峰,C 错误;因为 MN 两点到波源的距离都为其各自波长的 ,又两者振动14周期相同,起振方向相同,所以两者振动步调相同,即当 M 点处于波峰时,N 点也一定处于波峰,D 正确。8 ( 2019广东省潮州市模拟)下列说法正确的是A在同一地点,单摆做简谐振动的周期与其摆长成正比B弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势

11、能与动能之和保持不变C弹簧振子做简谐振动时,弹簧的劲度系数越大,单摆做简谐振动的周期越大D系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率E已知弹簧振子初始时刻的位置、振幅及周期,仍不一定能确定振子在任意时刻的位置【答案】BDE【解析】根据单摆的周期公式 ,得 ;在同一地点,g 一定,则知2LTg24LT2 与 L 成正比,即单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比。故 A 错误。弹簧振第 6 页(共 10 页)子做简谐振动时,振动系统的机械能守恒,即振动系统的势能与动能之和保持不变。故B 正确。根据单摆的周期公式 ,可知弹簧的劲度系数越大,弹簧振子做简2mTk谐振动的周期越小。故

12、 C 错误;系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率,与固有频率无关,故 D 正确。振动质点在同一位置振动方向有两种,所以已知弹簧振子初始时刻的位置,不知道初始时刻振子的振动方向,根据振动周期,不能知道振子在任意时刻运动速度的方向,仍不一定能确定振子在任意时刻的位置。故E 正确。9 ( 2019山西省晋城市高三下学期第三次模拟)关于机械振动和机械波,下列说法正确的是A机械波的传播过程是大量介质质点依次重复波源振动的过程B单个物体的振动在介质中不会产生波C在波的传播过程中,介质质点只振动不随波迁移D在波的传播过程中,介质质点均做受迫振动E横波和纵波都能出现偏振现象【答案】AC

13、D【解析】机械波是振动在介质中的传播,需要大量介质质点依次重复波源的振动,A 正确;单个物体可以作为波源,在介质中会产生机械波,B 错误;波传播的是机械振动形式,同时传播了能量,介质中的质点做受迫振动,质点只在平衡位置附近振动,并不随波迁移,CD 正确;只有横波会出现偏振现象,纵波不会出现偏振现象,E 错误。10 (2019辽宁省沈阳市东北育才学校高三第八次模拟)下列说法中正确的是A做简谐运动的质点,经过四分之一周期,所通过的路程不一定等于振幅B声波从空气传入水中时频率变大,波长不变C赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在D假设火车以接近光速通过站台时,站台上旅客观察到车上乘客在变矮E拍摄玻璃橱窗

14、内的物品时,往往在镜头前加装一个偏振片以减弱玻璃反射光的影响【答案】ACE【解析】做简谐运动的质点,经过四分之一周期,所通过的路程不一定等于振幅,只有当质点从平衡位置或者最高点最低点开始振动时,经过四分之一周期所通过的路程才等于振幅,选项 A 正确;声波从空气传入水中时频率不变,波速变大,则波长变大,第 7 页(共 10 页)选项 B 错误;赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在,选项 C 正确;根据尺缩效应,沿物体运动的方向上的长度将变短,火车以接近光束通过站台时,车上乘客观察到站在站台上旅客变瘦,而不是变矮,故 D 错误;拍摄玻璃橱窗内的物品时,反射光属于偏振光,在镜头加偏振片的作用可以减弱玻

15、璃的反射光的强度,故 E 正确。11 (2019北京市人大附中模拟)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动,形成一列简谐横波向右传播。某一时刻的波形如图所示,绳上 a、 b 两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是Aa 、 b 两点之间的距离为半个波长Ba 、 b 两点振动开始时刻相差半个周期C a 点完成全振动的次数比 b 点多一次Da 点完成全振动的次数比 b 点少一次【答案】C【解析】由波形可知,a 、 b 两点之间的距离为一个波长,选项 A 错误;a 、 b 两点振动开始时刻相差一个周期,选项 B 错误;a 点距离波源较近,且 ab 相差一个波长,则 a 点完成全振动的次数比 b 点多一次,

16、选项 C 正确,D 错误。12 (2019 年东北三省四市模拟)用弹簧将一物块悬挂于天花板上,使物块在竖直方向做简谐振动,其振动图象如图所示,则A该简谐振动的周期为 2.0 sBt=1.0 s 时刻系统能量达到最小值C t=1.0 s 和 t=2.0 s 两个时刻物块动能相等Dt=0.5 s 和 t=1.5 s 两个时刻弹簧的弹性势能相等Et=0.5 s 和 t=1.5 s 两个时刻物块的加速度均为最大值但不相等【答案】ACE【解析】由图读出周期为 T=2.0 s,故 A 正确。质点做简谐运动的过程中系统的机械能第 8 页(共 10 页)守恒,各时刻的机械能都是相等的。故 B 错误。由图可知

17、t=1.0 s 和 t=2.0 s 两个时刻物块都在平衡位置,则两个时刻的动能相等且为最大值,故 C 正确。由图看出,t=0.5s质点位于正的最大位移处,t=1.5 s 时质点位于负的最大位移处,两时间质点的位移大小相等、方向相反;由于物块在平衡位置时,弹簧处于拉长状态,所以 t=0.5 s 和t=1.5 s 两个时刻弹簧的弹性势能不相等,故 D 错误。t=0.5 s 质点位于正的最大位移处,t=1.5 s 时质点位于负的最大位移处,两时间质点的位移大小相等、方向相反,所以两个时刻物块的回复力以及加速度都是大小相等,为最大值,但方向相反,故 E 正确。13 (2019湖北省宜昌市高三模拟)如图

18、所示为一列简谐横波在 t=0 时的波形图,波沿 x轴负方向传播,传播速度 v=1 m/s,则下列说法正确的是A此时 x=1.25 m 处的质点正在做加速度增大的减速运动Bx=0.4 m 处的质点比 x=0.6 m 处的质点先回到平衡位置C x=4 m 处的质点再经过 1.5 s 可运动到波峰位置Dx=2 m 处的质点在做简谐运动,其振动方程为 y=0.4sint (m)Et=2 s 的波形图与 t=0 时的波形图重合【答案】ACE【解析】波沿 x 轴负向传播,故此时 x=1.25 m 处的质点向上运动,质点纵坐标大于零,故由质点运动远离平衡位置可得:质点做加速度增大的减速运动,故 A 正确;由

19、波沿x 轴负向传播可得:x =0.6 m 处的质点向平衡位置运动,故 x=0.4 m 处的质点、x=0.6 m处的质点都向平衡位置运动,且 x=0.4 m 处的质点比 x=0.6 m 处的质点距离远,那么,x=0.6m 处的质点比 x=0.4 m 处的质点先回到平衡位置,故 B 错误;由波沿 x 轴负向传播可得:x=4 m 处的质点由平衡位置向下振动,故 x=4 m 处的质点再经过 可运动34T到波峰位置,又有波长 =2 m,波速 v=1 m/s,所以,周期 T=2s,那么,x=4 m 处的质点再经过 1.5 s 可运动到波峰位置,故 C 正确;由 C 可知: x=2 m 处的质点在做简谐运动

20、的周期 T=2s,又有振幅 A=0.4m,t=0 时,质点位移为零,根据波沿 x 轴负向传播可第 9 页(共 10 页)知质点向下振动,故可得:振动方程为 y=0.4sin(t)(m),故 D 错误;由 C 可知简谐波的周期 T=2s,故经过 2s,波正好向前传播一个波长,波形重合,故 t=2 s 的波形图与 t=0 时的波形图重合,故 E 正确。14 (2019安徽省六安市最后一卷)如图所示,实线是沿 x 轴传播的一列简谐横波在 t=0时刻的波形图,虚线是这列波在 t=0.6 s 时刻的波形图。已知该波的波速是 1 m/s,则下列说法正确的是A这列波的波长是 12 cmB这列波可能是沿 x

21、轴正方向传播的C t=0.04 时,x =4 cm 处的质点速度沿 y 轴负方向D00.16 s 内,x=6 cm 处的质点振动方向改变了 3 次E若此波传入另一介质中其波速变为 0.5 m/s,则它在该介质中的波长为 6 cm【答案】ADE【解析】由图可知 =12cm,选项 A 正确;则周期为: ;0.12sTv,对应 ,则由图可知传播方向必向左,选项 B 错误;0.16s3Tt3x由图可知,在 t=0.04 s 时刻 x=4 cm 处的质点在 y 轴负方向位置沿 y 轴正方向振动,选项 C 错误;0.2 s=1T,x=6 cm 处的质点振动方向在 4/3 周期内共改变了 3 次,选项 D正

22、确;若此波传入另一介质中速度变为 0.5 m/s,但是周期不变,则它在该介质中的波长为 ,选项 E 正确.0.512m6cv15 (2019辽宁省沈阳市模拟)有两列简谐横波的振幅都是 10 cm,传播速度大小相同。O 点是实线波的波源,实线波沿 x 轴正方向传播,波的频率为 3 Hz;虚线波沿 x 轴负方向传播。某时刻实线波刚好传到 x=12 m 处质点,虚线波刚好传到 x=0 处质点,如图所示,则下列说法正确的是第 10 页(共 10 页)A实线波和虚线波的频率之比为 2:3B平衡位置为 x=6 m 处的质点此刻振动速度最大C实线波源的振动方程为 10sin(6)cmytD平衡位置为 x=6

23、 m 处的质点始终处于振动加强区,振幅为 20 cmE. 从图示时刻起再经过 0.75 s,平衡位置为 x=5 m 处的质点的位移 0y【答案】BCE【解析】在同一介质中传播的两列简谐横波波速相等,由图可知,实线波的波长 1=4 m,虚线波的波长 2=6 m,由 v=f 可知,实线波和虚线波的频率之比为f1: f2=2: 1=3:2,故 A 错误;两列波单独引起平衡位置为 x=6 m 处的质点的速度方向均向上,所以该质点此时速度最大,故 B 正确;根据振动方程 ,而振0sin(t)yA幅 , ,因实线波沿 x 轴正向传播,根据同侧法克10cA26rad/sfT知 x=12m 处的质点起振向下,则波源的起振向下, ,故振动方程为0;故 C 正确;两列波的频率不一致,不是相干波源无法产生干涉sin(6)yt现象,故不能形成振动加强和减弱的点;故 D 错误; ,=43m/s12/vf实 实从图示时刻起再经过 0.75 s 实线波往 x 轴正向传播了 9 m,对应的 x=5 m 质点位移为,虚线波往 x 轴负向传播了 9 m,对应的 x=5 m 的质点位移 ,10cmy 20cy显然 ;故 E 正确。2