高考真题汇编G单元机械振动和机械波

G 单元机械振动和机械波G1机械振动15. G1 ［2016北京卷］如图1-所示，弹簧振子在 M 、N 之间做简谐运动.以平衡位置 为原点，建立Ox 轴•向右为x 轴正方向.若振子位于N 点时开始计时，则其振动图像为(图1-图1-15. A ［解析］弹簧振子的初始位置 N 点位于x 轴的正向位移处.选项A 正确，选项 C 、D 不正确.16. ［2016海南卷］［选修3-4］ (1)下列说法正确的是 .在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比 弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变 在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小 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 已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方C 错误；当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, 正确；若弹簧振子初始时刻在波峰或波谷位置， 方向，若弹簧振子初始时刻不在波峰或波谷位置， 选项E 错误.34. ［2016全国卷I ］［物理——选修3-4］G2(1)某同学漂浮在海面上， 虽然水面波正平稳地以 1.8 m/s 的速率向着海滩传播，并不向海滩靠近.该同学发现从第 1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为 15 列说法正确的是 __________ .A .水面波是一种机械波B .该水面波的频率为 6 Hz C.该水面波的波长为 3 mD .水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去 E.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移G1 A. B. C. D. E. 向16. (1)［答案］ABD［解析］在同一地点，重力加速度g 为定值, 简谐振动的周期的平方与其摆长成正比，故选项 能和势能参与相互转化，根据机械能守恒定律可知, 根据单摆周期公式T=2冗、可知，单摆做A 正确；弹簧振子做简谐振动时，只有动 振动系统的势能与动能之和保持不变， 故选项B 正确；根据单摆周期公式 T = 2n，单摆的周期与摆球质量无关，故选项故选项D知道周期后，可以确定任意时刻运动速度的 则无法确定任意时刻运动速度的方向，G2 机械波 但他 S.下A B34. (1) ACE ［解析］水面波是一种机械波，故 第10个波峰通过身上的时间间隔为 15 S,所以周期=0.6 Hz ，故B 错误；该水面波的波长入=vT = 3 m,岸边，只能说是因为波传播时振动的质点并不随波迁移， 递出去，波的传播过程也是能量传递的过程，故34. ［2016全国卷n ］［物理一一选修3-4］G2(2)一列简谐横波在介质中沿 x 轴正向传播，波长不小于10 cm.O 和A 是介质中平衡位置分别位于x= 0和x = 5 cm 处的两个质点.t = 0时开始观测，此时质点0的位移为y= 4 cm ，质点A 处于波峰位置；t =1s 时，质点O 第一次回到平衡位置，t = 1 s 时，质点A 第 一次回到平衡位置•求：(i) 简谐波的周期、波速和波长； (ii) 质点O 的位移随时间变化的关系式. 34. (2)［答案］(i)4 s 7.5 cm/s 30 cm［解析］(i)设振动周期为T.由于质点A 在0到1 s 内由最大位移处第一次回到平衡位置, 经历的是4个周期，由此可知T= 4 s ①1由于质点O 与A 的距离5 cm 小于半个波长，且波沿x 轴正向传播，O 在t= 3 s 时回到时间，可得波的速度v= 7.5 cm/s ②利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长入=30 cm ③(ii)设质点O 的位移随时间变化的关系为化 n t 、ey= Acos^^ + % J ④ 将①式及题给条件代入上式得 j 4 = Acos 0 0 i f n 、⑤|0 = Acos ^^ + 0丿 解得亦=~， A= 8 cm ⑥3质点O 的位移随时间变化的关系式为 f n t n 1y= 0.08cosU +亍）国际单位制） 或y= 0.08sin 佇+罟)国际单位制).34. ［2016全国卷川］［物理一一选修3-4］G2(1)由波源S 形成的简谐横波在均匀介质中向左、 波速为16 m/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A 正确；该同学发现从第 1个波峰到 t 15 5T=-=石 s=T s,该水面波的频率 f n 9 3 故C 正确；水面波没有将该同学推向 不能说是因为波传播时能量不会传D 错误，E 正确. 平衡位置，而 A 在t =1s 时回到平衡位置，时间相差I S.两质点平衡位置的距离除以传播20 Hz,右传播.波源振动的频率为直线上，P 、Q 的平衡位置到S 的平衡位置之间的距离分别为 15.8 m 、14.6 m . 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BDE ［解析］波长 匸vT= f = 0.8 m, SQ= 14.6 m= 砒 入，当S 处于平衡位置14. A ［解析］光波属于电磁波，光波在真空中的速度也就是电磁波在真空中的速度， 选项A 正确•空气中的声波是振源的振动造成空气密度的变化而产生的，它存在密部和疏 部，属于纵波，选项 B 不正确.声波不仅仅能在空气中传播，在固体、液体中都可以传播, 选项C 不正确•光波属于电磁波，电磁波是通过电磁场的交替变化传递的，不需要介质， 选项D 不正确.G3实验：用单摆测定重力加速度 G4机械振动与机械波综合7. G4［2016天津卷］在均匀介质中坐标原点 0处有一波源做简谐运动，其表达式为yf n \ 一一=5si 丿它在介质中形成的简谐横波沿 x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x= 12 m处，波形图像如图1-所示，则（）A. 此后再经B . M 点在此后第3 s 末的振动方向沿y 轴正方向 C.波源开始振动时的运动方向沿 y 轴负方向D. 此后M 点第一次到达y=— 3 m 处所需时间是2 s 7 . AB ［解析］根据波源做简谐运动的表达式可知，周期为4 S,从波的图像可以看出波长为8 m ，根据波速公式可以得出，波速为 2 m/s ，再经过6 s,波向前传播了 12 m ，故振34. (1)向上振动时,3 Q 应处于波谷；SP= 15.8 m= 194入，当S 处于平衡位置向上振动时, P 、Q 两质点运动的方向应始终相反，A 、C 错误，B 、D 、E 正确.N3［2016北京卷］下列说法正确的是（）P 应处于波峰；可见 14. G2电磁波在真空中以光速 c 传播 在空气中传播的声波是横波 声波只能在空气中传播 光需要介质才能传播A. B. C. D.A. 甲、乙两波的起振方向相反B.甲、乙两波的频率之比为 3 : 2C. 再经过3 S,平衡位置在x= 7 m 处的质点振动方向向下 D .再经过3 S,两波源间(不含波源)有5个质点位移为零20. ABD ［解析］甲波的起振方向向下，乙波的起振方向向上， 的波长之比为2 : 3,波速相等，根据v =入,f 故频率之比为3 : 2,动的形式传到x= 24 m 处，A 正确；M 点在此时振动的方向沿 y 轴负方向，则第 3 s 末，即 3经过了 3周期，该点的振动方向沿 y 轴正方向，B 正确；波传播到4x= 12 m 时的起振方向为 y 轴正方向，波源的起振方向与每个点的起振方向一致， C 错误; 振动，设经时间t 1运动到平衡位置，由3 = 5Sin ，得t 1 = 97 该时刻M 点向y 轴负方向 S,故M 点第一次到达y =37—3 m 处所需时间为45 S, D 错误.6. G4［2016四川卷］简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P 、Q 是传播方向上相距10 m的两质点，波先传到 P,当波传到Q 时开始计时，P 、Q 两质点的振动图像如图 1-所示.则( )A .质点Q 开始振动的方向沿 y 轴正方向B .该波从P 传到Q 的时间可能为7 S C.该波的传播速度可能为 2 m/s D .该波的波长可能为 6 m6. AD ［解析］读图可知，质点 P 的振动图像为虚线，质点Q 的振动图像为实线.从0时刻开始，质点 Q 的起振方向沿y 轴正方向，A 选项正确.由题可知，简谐横波的传播方 向从P 到Q,由图可知，周期T = 6 S,质点Q 的振动图像向左平移 4 S 后与P 点的振动图像 重合，意味着Q 比P 的振动滞后了 4 S,即P 传到Q 的时间△ t 可能为4 S,同时由周期性可 知，从 P 传到 Q 的时间△ t 为(4 +nT)s, n = 0, 1, 2,…，即^ t= 4 s, 10 s, v =咅，考虑到简谐波的周期性，当△t= 4 S, 10 S, 16 S,以B 选项错误.由可能为2.5 m/s, 1 波长可能为15 m , 20. G4［2016上海卷］甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源 传播，波速为2 m/s ，振幅相同；某时刻的图像如图1-所示.则(m/s, 0.625 m/s ,…，C 选项错误.同理，考虑周期性，由 6 m , 3.75 m,…，D 选项正确.16 S,…，所 …时，速度v入=vT 可得，M 、N 两点沿 )x 轴相向A 正确；甲、B 正确；再经过乙两波3 S,平衡位置在 x= 7 m 处的质点振动方向向上， C 错误；再经过 作出此时刻的波形，可以看出正、负位移相等的点有 5个，1.（多选）［2016 向和负方向传播，两波源分别位于 x=- 0.2 m 和x= 1.2 m 处，两列波的速度均为 v = 0.4 m/s, 两列波的振幅均为 2 cm.图示为t= 0时刻两列波的图像（传播方向如图所示），此刻平衡位置处于x= 0.2 m 和x= 0.8 m 的P 、Q 两质点刚开始振动.质点M 的平衡位置处于 x= 0.5 m 处, 下列说法正确的是（）4A . t = 0.75 s 时刻，质点B .质点M 的起振方向沿y 轴负方向C. t = 2 s 时刻，质点MD. 0到2 S 这段时间内质点 M 通过的路程为20 cmE. M 点振动后的振幅是4 cm1. BDE ［解析］P 、Q 两质点在各自的平衡位置来回振动， A 错误；由同侧法可判断B 正确；波的周期为1 S,波传播到5. q ... y -图 K47-2A. 该列简谐横波波长可能为B. 该列简谐横波波长可能为C. 质点a 与质点b 的速度在某一时刻可以相同D. 当质点b 的位移为+ 2 cm 时，质点a 的位移为负E. 在t = T时刻质点b 速度最大32. BCE ［解析］根据质点的振动方程：y= ASin 3 t ，设质点的起振方向向上，则对 b点：逅=2sin 3 t 1所以：3 1= — , a 点振动的时间比 b 点的长，所以：3= 2sin 3 t 2,则3乙均传播6 m 距离, 乙各传播6 m 距离, 3 S,甲、 x 轴正方皖南八校第二次联考］如图K47-1所示，两列简谐横波分别沿 图 K47-1P 、Q 都运动到M 点的纵坐标为-2 cm 不沿波的传播方向移动，故 M 点的时间是0.75 S,当t= 2 S时，M 点振动的时间为1.25 S,是周期的5倍，两列波叠加 M 点振幅为4 cm ，故E 正确；路 程为5倍振幅，即20 cm,质点M 的纵坐标为—4 cm ，故C 错误，D 正确.2. （多选）［2016黑龙江牡丹江一中期末考试 ］一列简谐横波沿 x 轴正向传播，振幅为 2 cm,周期为T.已知在t= 0时刻波上相距50 cm 的两质点a 、b 的位移都是需cm,但运动方 向相反，其中质点 a 沿y 轴负向运动，如图 K47-2所示，下列说法正确的是（ ）37.5 cm 12 cm1'li2 P M Q ' 0^4' ' 02 T32 = 3 n + 2nn , a、b两个质点振动的时间差：△ t = t2- t i= 6+nT,所以a、b之间的距离: (" 1 \ 300n+6丿入=50 cm,则波长 L 67^ cm (n= 0, 1, 2, 3,…)，若波长为 37.5cm ，则n 不为整数，故波长不可能为 37.5 cm , A 错误；当n= 4时，12 cm, B 正确；在 两质点振动时，两质点的速度可以相同， C 正确；当质点b 的位移为+ 2 cm 时，b 到达正向 最大位移处，此时 a 还未到达平衡位置， D 错误；由以上分析可知，当经 到达平衡位置处，故 b 的速度最大，E 正确.3. (多选)［2016开封一模］如图K47-3甲所示，在水平面内，有三个质点 位于直角三角形的三个顶点上，已知 ab= 6 m, ac= 8 m .在t 1= 0时刻a 、b 同时开始振动, 振动图像均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在 t 2= 4 s 时c 点开始振动，则 ()A .该机械波的传播速度大小为 2 m/sB. c 点的振动频率先是与 a 点相同，两列波相遇后C. 该列波的波长是 D .两列波相遇后， E. 两列波相遇后， s由于两列波的波速相同， 则a 处振动先到达c 点，所以波速为v=-=84 m/s = 2 m/s,故A 正确；由于两列波在同种介质中传播，且周期相同，所以两列波的频率 相同，因此产生干涉现象，两列波相遇后c 点的振动频率不变，B 错误；由振动图像知：周期为T = 1 S,贝U 入=vT= 2X 1 m = 2 m, C 正确；又c 点到a 、b 两点的路程差为 △ s= bc - ac =2 m =人故两列波相遇后，c 点振动加强，D 正确，E 错误.4. ［2016银川一中第五次月考］一列简谐横波沿 x 轴正向传播，t = 0时的图像如图K47 -4所示，此时刻后介质中 P 质点回到平衡位置的最短时间为0.2 s, Q 质点回到平衡位置的最短时间为1 S,已知t = 0时两质点相对平衡位置的位移相同，则：(1) 波的周期为多少秒？传播速度是多大？(2) 从t = 0时刻算起经过多长时间质点 Q 第二次回到平衡位置？一 一 1［解析］⑴由题意可知，此时 P 点正在向下运动，Q 点正在向上运动，所以： 2T= 1.2 s所以T= 2.4 s⑵经过t= 1 s+ T= 22 s 质点Q 第二次回到平衡位置.t=訓刻质点ba 、b 、c 分别c 点的振动频率增大2 mc 点振动加强c 点振动先加强后减弱 3. ACD ［解析］ 图 K47-34. (1)2.4 s 5 m/s。