十年高考真题分类汇编20102019物理专题16机械振动和机械波解析教师版

十年高考真题分类汇编(2010－2019)物理专题16机械振动和机械波选择题：1.(2019•海南卷•T17)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为0.2s，t=0时的波形图如图所示。下列说法正确的是________。A.平衡位置在x=1m处的质元的振幅为0.03mB.该波的波速为10m/sC.t=0.3s时，平衡位置在x=0.5m处的质元向y轴正向运动D.t=0.4s时，平衡位置在x=0.5m处的质元处于波谷位置E.t=0.5s时，平衡位置在x=1.0m处的质元加速度为零【答案】ABC【解析】A.一列简谐横波上所有质元的振幅都相同，故A正确；B.从图中可以得出波长为2米，由210/0.2vmsT，故B正确；C.周期为0.2s，所有质元0.3s后都振动1.5个周期，平衡位置在x=0.5m处的质元仍在平衡位置，并且向y轴正向运动，故C正确；D.周期为0.2s，所有质元0.4s后都振动2个周期，平衡位置在x=0.5m处的质元仍在原来位置，故D错误；E.周期为0.2s，所有质元0.5s后都振动2.5个周期，平衡位置在x=1.0m处的质元处于波谷，质元的加速度最大，故E错误。2.(2019•天津卷•T7)一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上x1=1m和x2=7m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.7m/sB.2m/sC.1.2m/sD.1m/s【答案】BC【解析】【详解】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164n，则由vT可得波速为641vn，当n=1时可得1.2m/sv，故C正确，当波向做传播时1m和7m之间的距离关系满足364n，则643vn，当n=1时可得v=2m/s，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，因此A和D错误。3.(2019•全国Ⅲ卷•T15)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】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,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4.(2019•全国Ⅰ卷•T15)一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=5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)表示介质中某质点的振动图像。下列说法正确的是(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.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】A、由图(b)可知，在2Tt时刻，质点正在向y轴负方向振动，而从图(a)可知，质点Q在2Tt正在向y轴正方向运动，故A错误；B、由2Tt的波形图推知，0t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0t时刻，质点P的速率小于质点Q，故B错误；C、0t时刻，质点P正位于波谷，具有沿y轴正方向最大加速度，质点Q在平衡位置，加速度为零，故C正确；D、0t时刻，平衡位置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；E、0t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，偏离平衡位置位移为零，故E正确。故本题选CDE。5.(2019•北京卷•T1)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。6.(2019•江苏卷•T18)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Fkx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做功，所以机械能守恒，故D错误；7.(2019•全国Ⅱ卷•T15)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34l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°)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A.B.C.D.【答案】A【解析】【详解】由T=2πlg得：T1=2πlg，T2=2π14lg=πlg=12T1，故BD错误；112sin2xl，222sin2xl22sin42L2sin22L122sin2sin22lxlx124sin2sin2由能量守恒定律可知，小球先后摆起得最大高度相同，故l-lcosθ1=2cos44ll根据数学规律可得：21sin2sin22故11224sin2=2sin2xx，即第一次振幅是第二次振幅得2倍，故A正确，C错误。8.(2018·北京卷)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0.15m。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.0.60mB.0.30mC.0.20mD.0.15m【答案】B【解析】可以画出PQ之间的最简单的波形，如图所示：同时由于PQ可以含有多个完整的波形，则：整理可以得到：当时，当时，，故选项B正确，ACD错误。点睛：解决机械波的题目关键在于理解波的周期性，即时间的周期性或空间的周期性，得到波长的通项，再求解处波长的特殊值。9.(2011·北京卷·T16)介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点，A.它的振动速度等于波的传播速度B.它的振动方向一定垂直于波的传播方向C.它在一个周期内走过的路程等于一个波长D.它的振动频率等于波源的振动频率【答案】D【解析】介质中某个振动质点做简谐运动，其速度按正弦(或余弦)规律变化，而在同一介质中波的传播速度是不变的，振动速度和波的传播速度是两个不同的速度，A错误；在横波中振动方向和波的传播方向垂直，在纵波中振动方向和波的传播方向在一条直线上，B错误；振动质点在一个周期内走过的路程为4个振幅，C错误；波在传播的过程中，频率不变为波源的频率，D正确。【考点定位】机械波传播10.(2012·浙江卷)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。某一时刻的波形图如图所示，绳上a、b两质点均处于波锋位置。下列说法正确的是A.a、b两点之间的距离为半个波长B.a、b两点开始时刻相差半个周期C.b点完成全振动的次数比a点多一次D.b点完成全振动的次数比a点少一次【答案】D【解析】a、b两点之间的距离为一个波长.故A错误；根据简谐横波传播过程中，振动在一个周期内传播一个波长的距离，可知a、b两点振动开始时刻相差一个周期.故B错误；简谐横波向右传播，b点完成全振动次数比a点少一次.故C错误，D正确。故选：D。【考点定位】本题考查振动和波、波的基本特征及其相关知识11.(2014·浙江卷)下列说法正确的是A.机械波的振幅与波源无关B.机械波的传播速度由介质本身的性质决定C.物体受到的静摩擦力方向与其运动方向相反D.动摩擦因数的数值跟相互接触的两个物体的材料无关【答案】B【解析】机械波的振幅描述振动的能量，故与波源有关，故A错误；机械波传播速度由介质决定，故B正确；静摩擦力的方向与相对运动的方向相反，所以C错误；动摩擦因数的数值跟相互接触的两个物体的材料有关，所以D错误。【考点定位】机械波、摩擦力、摩擦因数12.(2014·天津卷)平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率为50Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播，波速均为100m/s，平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为m3m5.3QPxx、，当S位移为负且向－y方向运动时，P、Q两质点的A.位移方向相同、速度方向相反B.位移方向相同、速度方向相同C.位移方向相反、速度方向相反D.位移方向相反、速度方向相同【答案】D【解析】由题可知该波分别向两个方向传播，根据机械波周期、频率关系可知，该波的周期10.02Tsf，根据波长、波速、周期的关系可知该波波长为λ=vT=2m，故可确定跟原点3m处的P点位移为负、速度向上，而距原点－3.5m处的Q点位移为正、速度向上，故只有D正确。【考点定位】机械波的传播13.(2015·四川卷·T2)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3m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两个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30HzB.波长是3mC.波速是1m/sD.周期是0.1s【答案】C【解析】木块的上下运动反映了所在位置水面质点的振动情况，即波传播方向上的质点每分钟完成30次全振动，因此其周期为：T＝3060s＝2s，故选项D错误；频率为：f＝T1＝0.5Hz，故选项A错误；又因为甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰，所以sAB＝λ23，解得波长为：λ＝32ABs＝2m，故选项B错误；根据波长、波速、周期间关系可知，这列水面波的波速为：v＝Tλ＝22m/s＝1m/s，故选项C正确。【考点定位】对机械波、机械振动特点和规律的理解与应用。14.(2014·福建卷·T17)在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图象，如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是【答案】D【解析】因为介质中所以质点起振的方向都与振源起振的方向相同，由振动图象知波源开始振动的方向为负y方向，故第一个周期末开始振动的质点，其振动方向也是负y方向，根据上下波法可判断，A、C错误；由振动图象知，后半个周期振幅较大，根据波的传播特点知，B错误；D正确。【考点定位】本题考查机械振动、机械波15.(2016·全国新课标Ⅲ卷)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20Hz，波速为16m/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15.8m、14.6m，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】BDE【解析】根据题意信息可得1s0.05s20T，16m/sv，故波长为0.8mvT，找P点关于S点的