2019-2020年高考物理备考优生百日闯关系列专题12机械振动与机械波含解析.doc

2019-2020年高考物理备考优生百日闯关系列专题12机械振动与机械波含解析综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查的基本概念和基本规律。考纲要求(1)知道简谐运动的概念，理解简谐运动的表达式和图象；知道什么是单摆，知道在摆角较小的情况下单摆的运动是简谐运动，熟记单摆的周期公式；理解受迫振动和共振的概念，掌握产生共振的条件(2)知道机械波的特点和分类；掌握波速、波长和频率的关系，会分析波的图象.3.理解波的干涉、衍射现象和多普勒效应，掌握波的干涉和衍射的条件命题规律(1)考查的热点有简谐运动的特点及图象；题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合也有计算题的形式考查。(2)考查的热点有波的图象以及波长、波速、频率的关系题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合也有计算题的形式考查第二部分 精选试题1、【云南省师范大学附属中学xx届高三适应性月考卷（二）理科综合物理试题】5分）如图21所示，一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.6s，时的波形图，波的周期T0.6s；，则。（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l个扣3分，最低得分为0分）A波的周期为2.4s B波速为10m/sC在t=0.9s时P点沿y轴正方向运动D从t=0.6s起的0.4s内，P点经过的路程为0.4mE在t=0.5s时，Q点到达波峰位置【答案】BDE【名师点睛】本题考查了机械波的传播规律及波形图的问题，解题时运用波形的平移法分析时间与周期的关系，得到周期，然后求解波速等基本参量；解题的关键是注意机械波传播的波形的重复性；此题难度中等.2、（多选）【广东省广州市执信中学xx届高三上学期期中考试理综试题】如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（）A此时能明显观察到波的衍射现象B挡板前后波纹间距离相等C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象E挡板前后波纹间距离不等【答案】ABC【解析】由图可知，孔的尺寸大于水波的波长，故此时能明显观察到波的衍射现象，选项A正确；波通过孔后，波速、频率、波长不变，则挡板前后波纹间的距离相等故B正确，E错误；如果将孔AB扩大，孔的尺寸大于波的波长，可能观察不到明显的衍射现象故C正确；如果孔的大小不变，使波源频率增大，因为波速不变，根据知，波长减小，可能观察不到明显的衍射现象故D错误故选ABC【名师点睛】此题是关于水波的衍射问题；解决本题的关键是掌握产生明显衍射的条件，当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，这是发生明显衍射的条件；知道波速、频率、波长的关系.3、【湖北省龙泉中学、宜昌一中xx届高三10月联考物理试题】（5分）一列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻的波形如图18-1中实线所示，t0.1 s时刻的波形如图中虚线所示波源不在坐标原点O，P是传播介质中离坐标原点xp2.5 m处的一个质点则以下说法正确的是。（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。每错选1个扣3分，最低得分为0分）A质点P的振幅为0.1 mB波的频率可能为7.5 Hz图19C波的传播速度可能为50 m/sD在t0.1 s时刻与P相距5 m处的质点一定沿x轴正方向运动E在t0.1 s时刻与P相距5 m处的质点可能是向上振动，也可能是向下振动图18-1【答案】ACE【名师点睛】本题中考查了波的基本特点，由波形图求出波长，根据波的传播方向求出周期及波速大小通式本题考查分析波动形成过程的能力，要抓住波的周期性，确定周期与时间的关系4、（多选）【西藏日喀则地区第一高级中学xx届高三10月月考理科综合物理试题】如图所示，实线与虚线分布表示振幅（A）、频率（f）均相同的两列波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波谷相遇点，下列说法正确的是_A、P、N两质点始终处在平衡位置，B、该时刻质点O正处在平衡位置C、随着时间的推移，质点M将向O点处移动D、从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置，此时位移为零E、OM连线中点时振动加强点，其振幅为2A【答案】ADE【解析】PN两点处两列波的振动步调正好相反，所以合振动在平衡位置，故A正确；O处是波谷与波谷相遇，故O点的质点处于波谷处，B错误；波上的质点只在波的平衡位置上下振动，不随波迁移，C错误；在此刻M点是波谷遇见波谷，该处的质点处于波谷处，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置，位移为零，D正确；OM两点都是振动加强点，所以连线中点是振动加强点，其振幅为2A，E正确【名师点睛】做本题的关键是知道介质中同时存在几列波时，每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰在波的重叠区域里各点的振动的物理量等于各列波在该点引起的物理量的矢量和，另外在波传播过程中波上的质点不会随波迁移，只在平衡位置附近上下振动5、【贵州省遵义市航天高级中学xx届高三上学期第三次模拟考试理科综合试题】一简谐横波沿x轴负向传播，t时刻的波形如图所示，则该时刻_。(选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）A质点A的速度向下B质点B的动能为零C从该时刻经过半个周期，质点C将移动到质点B的位置D从该时刻经过个周期，质点D的加速度达到最大EB、D两质点的振动情况总相反【答案】ADE【名师点睛】在根据波的传播方向判断质点振动方向或者根据质点振动方向判断波传播方向时，走坡法是一种重要的方法，即下坡路上，上坡路下，简谐横波在传播过程中波上的各个质点只在平衡位置附近上下振动，不会随波迁移，当两个质点相隔波长的整数倍时，则这两个点为同相点，即振动步调相同，如果两个质点相隔半波长的奇数倍时，两个点为反相点，即振动步调相反6、【云南省玉溪市第一中学xx届高三上学期期中考试理科综合试题】关于机械振动与机械波说法正确的是_（填入正确选项前的字母，选对1个给2分，选对2个给4分，选对3个给5分；每选错1个扣3分，最低得分为0分）。A机械波的频率等于振源的振动频率B机械波的传播速度与振源的振动速度相等C质点振动的方向总是垂直于波传播的方向D在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离E机械波在介质中传播的速度由介质本身决定【答案】ADE【名师点睛】关键是知道：机械波形成要有两个条件：一是机械振动，二是传播振动的介质有机械振动才有可能有机械波，波的传播速度与质点振动速度没有直接关系横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定7、【广西省柳州铁路第一中学xx届高三上学期10月月考理综试题】一振动周期为T，振幅为A，位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是_。（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振幅一定为AB周期一定为TC速度的最大值一定为vD开始振动的方向沿y轴向上E开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离【答案】ABD【解析】简谐波在传播过程中，波上各个质点的起振方向，振幅，周期都是相同的，故P点的振幅一定为A，周期为T，起振方向沿y轴正向，故ABD正确E错误；质点振动的最大速度即在平衡位置的速度与波传播的速度无关，C错误；【名师点睛】介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同，沿波的传播方向质点的振动越来越迟，后振动的质点重复先振动的质点的运动各点振动周期相同，若无能量损耗，则振幅相同。机械波的基本特点是：介质中各质点随着波源做受迫振动，起振方向都与波源相同，各质点的振动情况概括起来为：“前带后，后跟前8、（多选）【甘肃省天水市第一中学xx届高三上学期期中考试物理试题】如图所示，物体A置于物体B上，一轻质弹簧一端固定，另一端与B相连，在弹性限度范围内，A和B一起在光滑水平面上作往复运动（不计空气阻力）。则下列说法正确的是A物体A和B一起作简谐运动B作用在A上的静摩擦力大小与弹簧的形变量成正比CB对A的静摩擦力对A做功，而A对 B的静摩擦力对B不做功D物体A和B组成的系统机械能守恒【答案】AB【名师点睛】本题中两物体一起做简谐运动，都满足简谐运动的特征：，回复力做功可根据力与位移方向间的关系判断做什么功9、【xx甘肃省兰州一中高三12月月考】（6分）一列沿着x轴正方向传播的横波，在t=0时刻的波形如图甲所示，图甲中某质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是_。（选填正确答案标号。选对一个得2分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）A图乙表示质点L的振动图像B该波的波速为0.5m/sCt=8s时质点M的位移为零D在4s内K质点所经过的路程为3.2mE质点L经过1s沿x轴正方向移动0.5m【答案】ABD【解析】乙图中显示t0时刻该质点处于平衡位置向上振动，甲图波形图中，波向x轴正方向传播，则质点L正在平衡位置向上振动，选项A正确；根据甲图可知，波长=2m；根据乙图振动图像可得周期T=4s，该波的波速v=0.5m/s，选项B正确；t=8s时质点M处于波谷，位移为-0.8m，选项C错误；在4s内K质点完成1次全振动，所经过的路程为3.2m，选项D正确；波在传播过程中，质点只是在平衡位置附近振动，不会随波运动，选项E错误。【名师点睛】本题关键要能够区分振动图象和波动图象，由图象得到周期、波长、振幅以及振动情况10、【xx甘肃省会宁县一中高三第三次月考】（6分）图(a)为一列简谐横波在t2 s时的波形图图(b)为媒质中平衡位置在x1.5 m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x2 m的质点下列说法正确的是（）（选对一个给2分，选对两个给3分，选对三个给6分）A波速为0.5 m/sB波的传播方向向右C02 s时间内，P运动的路程为8 cmD02 s时间内，P向y轴正方向运动E当t7 s时，P恰好回到平衡位置【答案】ACE【名师点睛】此题考查了波的图像及振动图像。熟练利用波形平移法判断质点的振动方向与传播方向、利用周期表示时间，求质点的路程、注意时间和空间周期性的对应。11、【xx银川一中高三第四次月考】一列简谐横波在某时刻的波形如图所示，此时刻质点P的速度为v，经过1.0s它的速度大小、方向第一次与v相同，再经过0.2s它的速度大小、方向第二次与v相同，则下列判断中正确的是。（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波沿x轴负方向传播，波速为5 m/sB波沿x轴正方向传播，波速为5 m/sC若某时刻质点M到达波谷处，则质点P一定到达波峰处D质点M与质点Q的位移大小总是相等、方向总是相反E从图示位置开始计时，在2.0s时刻，质点P的位移为20 cm【答案】ACE根据题中信息可得P从图示位置运动到波谷需要0.2s，从波谷运动到波峰需要0.6s，所以在2.0s时刻，质点P正好运动到了波峰，所以位移为20cm，E正确；【名师点睛】在根据波的传播方向判断质点振动方向或者根据质点振动方向判断波传播方向时，走坡法是一种重要的方法，即下坡路上，上坡路下，简谐横波在传播过程中波上的各个质点只在平衡位置附近上下振动，不会随波迁移，当两个质点相隔波长的整数倍时，则这两个点为同相点，即振动步调相同，如果两个质点相隔半波长的奇数倍时，两个点为反相点，即振动步调相反12、【xx贵州省遵义航天高级中学高三第四次模拟】最近两年以来，地震在世界各地频频出现，让人感觉地球正处于很“活跃”的时期地震波既有横波，也有纵波，若我国地震局截获了一列沿x轴正方向传播的地震横波，在t（图中实线）与（t0.4） s（图中虚线）两个时刻x轴上33 km区间内的波形图如图所示，则下列说法正确的是（填正确答案标号。选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）。A该地震波的波长为3 kmB质点振动的最大周期为0.8 sC该地震波最小波速为5 km/sD从t时刻开始计时，x2 km处的质点比x2.5 km处的质点先回到平衡位置E从t时刻开始计时，x2 km处的质点比x2.5 km处的质点后回到平衡位置【答案】BCD【名师点睛】考查波的传播周期性与重复性，掌握波速、频率与波长的关系，理解质点的振动方向与波的传播方向据波形图的周期性，重复性，可列出在0.4秒内的经过（n+）个周期，从而得出波速的通项式，并由波的传播方向来确定质点的振动方向13、（多选）【广西桂林市第十八中学xx届高三上学期第三次月考理综试题】处于坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速v=200m/s。已知t=0时,波刚传播到x=40m处,波形如图所示。在x=400m处有一接收器(图中未画出),则下列说法正确的是。A波源开始振动时方向沿y轴负方向B接收器在t=2s时才能接收此波C若波源向x轴正方向匀速运动,接收器收到波的频率大于10HzD从t=0开始经0.15s,x=40m的质点运动的路程为0.6mE当t=0.75s时，x=40m的质点恰好到达波谷的位置【答案】ACD【解析】波源开始振动时方向为各质点的起振方向(与t=0时x=40m处质点的振动方向相同),根据波的传播方向与质点振动方向间的关系，选项A正确；接收器开始接到此波需要的时间t=s=1.8s，选项B错误；根据多普勒效应，选项C正确；由波形图可知，该波的周期T=0.1s，所以t=0.15s=1.5 T，质点运动的路程为1.540.1m=0.6 m，选项D正确；t=0.75s=7.5 T，质点恰好回到平衡位置并向y轴正方向运动，选项E错误。14、【吉林省实验中学xx届高三上学期第一次模拟理科综合试题】一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，t+0.6 s时刻，这列波刚好传到Q点，波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，则以下说法正确的是_ 。（填入正确选项前的字母，选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）A.这列波的波速为16.7 msB这列波的周期为0.8 sC质点c在这段时间内通过的路程一定等于30 cmD从t时刻开始计时，质点a第一次到达平衡位置时，恰好是t+s这个时刻E当t+0.5 s时刻，质点b、P的位移相同【答案】BDE15、【北京师范大学附属实验中学xx第一学期高三年级物理期中试卷】一简谐横波在某一时刻的波形图如图所示，图中位于a、b两处的质元经过四分之一周期后分别运动到、处。某人据此做出如下判断：可知波的周期，可知波的传播速度，可知的波的传播方向，可知波的波长。其中正确的是A和 B和 C和 D和【答案】C【解析】因为质元b经过1/4周期后向下移动到b点，说明b点的运动方向是向下的，故可以判断出波的传播方向是水平向右的，与x思正方向一致，是可以判断出来的；另外波的波长也是能够判断出来的，所以也可以，但是波的周期判断不出来，故选项C正确。【名师点晴】波的传播方向可以通过波形与某质元的运动方向判断得出，波长可以由两个波峰之间的距离得出，而周期需要已知波的传播速度或者波的频率才能得出来，很明显，波速与波的频率均未知，所以波的周期得不出来。16、【北京师范大学附属实验中学xx第一学期高三年级物理期中试卷】关于多普勒效应，下列说法正确的是A产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B产生多普勒效应的原因是观察者的听力出现了问题C甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率D哈勃太空望远镜发现所接收到的来自于遥远星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱相比较，光谱中各条谱线的波长均变长（称为哈勃红移），这说明该星系正在远离我们而去【答案】D【名师点晴】当波源频率不变时，波源固定时，观察者向波源移近，则观察者所得到的波的频率变大，当远离波源时，观察者所得到的波的频率变小；而当观察者固定，波源向观察者移近时，观察者所得到的波的频率变大，当波源远离观察者时，观察者所得到的波的频率变小。17、【北京市西城区xx届高三第一学期期末试卷物理试题】如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在M、N两点之间做简谐运动。振子的位移x随时间t的变化图象如图乙所示。下列判断正确的是0图乙t/sx/cm0.40.81.21.612-12MON图甲0xA0.4s时振子的加速度为零 B0.8 s时振子的速度最大C0.4 s和1.2 s时振子的加速度相同 D0.8s和1.6 s时振子的速度相同【答案】B【解析】由图乙可知，0.4s时振子运动到N点，此时振子受到的合力最大，故它的加速度最大，选项A错误；0.8 s时振子运动到平衡位置，此进的加速度为0，而速度最大，选项B正确；0.4 s和1.2 s时振子的加速度方向相反，故它们的加速度不相同，选项C错误；0.8s和1.6 s时振子的速度方向相反，故它们的速度也不相同，选项D错误。【名师点晴】振子运动到最大位移处时，它受到的合外力最大，加速度最大，而速度为0，当振子运动到平衡位移时，其受到的合力最小，加速度最小，而速度最大；但是振子在正的最大位移与负的最大位移处时的受到的合力的方向不相同，故加速度的方向不相同，所以加速度不相同。18、【北京市清华大学附属中学xx届高三4月综合能力测试（四）】一列简谐横波某时刻的波形图如图甲表示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图像，则下列说法正确的是A若波沿x轴正向传播，则图乙表示P点的振动图像B若图乙表示Q点的振动图像，则波沿x轴正向传播C若波速是20m/s，则图乙的周期是0.02sD若图乙的频率是20Hz，则波速是10m/s【答案】B【名师点睛】由波的传播方向判断甲图上质点的振动方向根据振动图象t=0时刻质点的状态，在波动图象找出对应的质点，根据图象甲得出波长，再根据求解即可，在判断横波传播方向或者质点振动方向时，走坡法是一种常用的方法19、【石景山区xx届第一学期期末考试试卷】一简谐横波在x轴上传播，t=0时的波形如图甲所示。x=8m处质点P的振动图线如图乙所示。下列说法正确的是t/sy/cm100.2234乙x/my/cm200.2468P甲图6A这列波的波长为8m B这列波的频率为2HzC这列波的波速为4m/sD这列波向左传播【答案】D【名师点睛】在振动与波的图像中，波长是两个波峰间的距离，周期是振动图像中的一个周期的时间，频率与周期的关系是倒数的关系，波的传播方向可由P点的振动方向和波形图共同确定。20、（多选）【福建省晨曦、冷曦、正曦、岐滨四校xx高三上学期期中联考理综物理】如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法中正确的是：（）A.图示时刻质点b的加速度正在减小B.从图示时刻开始，经过0.01s，质点a通过的路程为20cm C.若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为50HzD.若该波传播中遇到宽约4m的障碍物，能发生明显的衍射现象【答案】CD【解析】图示时刻质点b向下振动，则它的加速度正在增大，选项A错误；波的周期为，则从图示时刻开始，经过0.01s，质点a到达最低点，通过的路程为2A=40cm，选项B错误；机械波的频率为，故若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为50Hz，选项C正确；因此波的波长为4m，则若该波传播中遇到宽约4m的障碍物，能发生明显的衍射现象，选项D正确；故选CD.21、（多选）【四川省资阳市xx届高三第一次诊断性考试理科综合物理试题】某横波在介质中沿x轴传播，图甲是t=ls时的波形图，图乙是介质中x=2m处质点的振动图象，则下列说法正确的是_A波沿x轴正向传播，波速为1m/sBt=2s时，x=2m处质点的振动方向为y轴负向Cx=lm处质点和x=2m处质点振动步调总相同D在1s的时间内，波动图象上任意质点通过的路程都是l0cmE在t=ls到t=2s的时间内，x=0.5m处的质点运动速度先增大后减小【答案】BDE22、【xx重庆市巴蜀中学高三上期中】（10分）平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点（均位于x轴正向），P与Q的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间，已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动，周期T=1s，振幅A=5cm。当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置，求：P、Q间的距离从t=0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过路程。【答案】133cm 125cm【解析】由题意，O、P两点间的距离与波长之间满足波速v与波长的关系为在t=5s的时间间隔内，波传播的路程为由题意有解得PQ=133cmQ处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为波源从平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A有题给条件得故t1时间内，波源运动的路程为s=25A=125cm【名师点睛】本题是对简谐波的周期性的考查，根据波速和距离、周期之间的关系来计算通过的时间，再根据振幅计算通过的路程的大小【答案】若波由A向B传播，则波速为m/s；或者 m/s. 若波由B向A传播，则波速为40m/s，或者m/s. 24、【巴中市普通高中xx届高三“零诊”考试理科综合】一列简谐横波的波形如图所示，实线表示t1=0时刻的波形图，虚线表示t2=0.01s时刻的波形图。（1）若t2t1T/2，求：波的传播方向和周期T（2）若，波速可能为多大？【答案】波向右传播，1000m/s 1400m/s【解析】若 , 则波向右传播且所以若，则有两种可能：若波向右传播则若波向左传播则25、【河南省商丘市xx届高三第二次模拟考试理科综合】如图所示，实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0和t=0.06s时刻的波形图已知在t=0时刻，x=1.5m处的质点向y轴正方向运动判断该波的传播方向若3T0.06s4T，求该波的波速大小【答案】沿x轴正方向；75 m/s26、【xx嘉峪关市一中高三三模】一列简谐波沿x轴方向传播,已知x轴上x1=0和x2=1 m两处质点的振动图象分别如图(甲)、(乙)所示,求 (1)若此波沿x轴正向传播，则波的传播速度的可能值.(2)若此波沿x轴负向传播，则波的传播速度的可能值.【答案】（1）（2）