專題13-機械振動和機械波-2016年高考、聯(lián)考分類匯編（解析版）

12/12一、選擇題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?！究键c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=12m處，波形圖象如圖所示，則（）A．此后再經6s該波傳播到x=24m處B．M點在此后第3s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=–3m處所需時間是2s【答案】AB【解析】波的周期T=4s，波長λ=8m，波速，則再經過6s，波傳播的距離為x=vt=12m，【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10m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7sC．該波的傳播速度可能為2m/sD．該波的波長可能為6m【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=6s，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7s選項B錯誤；根據（nT+4）v=10m可得（n=1、2、3、……），故波速不可能為2m/s，選項C錯誤；根據，當n=1時，λ=6m，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2m/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3s，平衡位置在x=7m處的質點振動方向向下D．再經過3s，兩波源間（不含波源）有5個質點位移為零【答案】ABD【解析】根據題意，甲波向右傳播，起振方向向下，乙波向左傳播，起振方向向上，故選項A正確；【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3s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【解析】在同一地點，重力加速度g為定值，根據單擺周期公式可知，周期的平方與擺長成【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Ⅰ卷】（5分）某同學漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8m/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15s。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6HzC．該水面波的波長為3mD．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15s，所以周期，該水面波的頻率f=0．6Hz，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Ⅲ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20Hz，波速為16m/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15.8m、14.6m，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）A．P、Q兩質點運動的方向始終相同B．P、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【解析】根據題意信息可得，，故波長為，找P點關于【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。二、非選擇題8．【2016·全國新課標Ⅱ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10cm。O和A是介質中平衡位置分別位于x=0和x=5cm處的兩個質點。t=0時開始觀測，此時質點O的位移為y=4cm，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=1s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╥）4s7.5cm/s30cm（2）y=0.08cos(+)【解析】（i）設振動周期為T，由于質點A在0到1s內由最大位移處第一次回到平衡位置，經歷的是【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(+φ0)，根據已知條件確定振幅和角頻率等；此題有一定難度。一、選擇題1．【2016·淄博市、萊蕪市5月二模（最后一卷）】一列簡諧橫波從左向右以v=2m/s的速度傳播，某時刻的波形如圖所示，下列說法正確的是（）A．A質點再經過一個周期T將傳播到D點 B．B點再經過回到平衡位置C．該波的周期T=0.05sD．C點再經過將到達波峰的位置【答案】CD考點：機械波的傳播【名師點睛】此題考查讀圖的能力，能由波動圖象可以直接讀出振幅、波長、加速度和回復力的方向及大小的變化，若知道波的傳播方向，還判斷出質點的振動方向，考查理解波動圖象的能力。2．【2016·鄭州市5月質檢（最后一卷）】有兩個同學利用假期分別去參觀位于天津市的“南開大學”和上海市的“復旦大學”，他們各自在那里的物理實驗室利用先進的DIS系統(tǒng)較準確的探究了單擺周期T和擺長L的關系。然后他們通過互聯(lián)網交流實驗數據，并由計算機繪制了T2—L圖象，如圖甲所示，已知天津市比上海市的緯度高。另外，去“復旦”做研究的同學還利用計算機繪制了他實驗用的a、b兩個擺球的振動圖象，如圖乙所示。則下列說法正確的是（）A．甲圖中“南開”的同學所測得的實驗結果對應的圖象是BB．甲圖中圖線的斜率表示對應所在位置的重力加速度C．由乙圖可知，a、b兩擺球振動周期之比為3：2D．由乙圖可知，a、b兩單擺擺長之比為4：9E．由乙圖可知，t＝2s時b球振動方向是沿＋y方向【答案】ADE【解析】根據單擺的周期公式,,即甲圖中圖像的斜率為，緯度越高，重力考點：單擺周期的測量機械振動機械波3．【2016·開封市5月質檢（最后一卷）】如圖所示，甲圖是一列橫波某一刻的圖像，乙圖是離O點3cm處的質點從這一刻的振動圖像，則下述正確的是（）A．3cm處的這個質點t＝0時向y正方向運動B．這列波沿負x方向傳播C．質點的振動周期8sD．波速為50m／sE．3cm處的這個質點再次回到平衡位置需要的時間為0．04s【答案】ABE考點：橫波的圖象【名師點睛】本題既要理解振動圖象和波動圖象各自的物理意義，由振動圖象能判斷出質點的速度方向，同時要把握兩種圖象的聯(lián)系，由質點的速度方向，判斷出波的傳播方向。4．一列沿軸傳播的簡諧橫波，時刻的波形如圖所示，此時質點P恰在波峰，質點Q恰在平衡位置且向下振動。再過，質點Q第二次到達波谷，下列說法正確的是（）A．波沿軸負方向傳播B．波的傳播速度為C．波的傳播周期為D．0至時間內P點通過的路程為E．末質點P的位移是零【答案】ABD【解析】由題意質點Q恰好在平衡位置且向下振動，則知波沿軸負方向傳播，故A正確；根據題意則，則周期為：，根據，故選項B正確，選項C錯誤；，則P點通過的路程為：，故選項D正確；，故該時刻P處于負在最大位移處，故選項E錯誤?？键c：橫波的圖象；波長、頻率和波速的關系【名師點睛】本題要能根據質點的振動過程確定周期，判斷波的傳播方向是應具備的基本功．質點的振動方程要根據位移和速度方向由數學知識分析函數特征，寫出振動方程。5．【2016·威海市5月第二次模擬（最后一卷）】下列說法正確的是（）A．單擺是理想化模型，所以單擺的振動一定是簡諧運動B．不同頻率的波也能產生干涉C．機械波和電磁波的波速、波長及頻率的關系都為D．“在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的”這是狹義相對論的一條基本假設E．X射線的穿透本領比可見光強【答案】CDE【解析】單擺是理想化模型，只有當擺角小于100時單擺的振動才是簡諧運動，選項A錯誤；不同頻考點：單擺；波的干涉與疊加；狹義相對論；X射線?！久麕燑c睛】此題考查了3-4的幾個簡單的知識點；平時要多看課本，加強記憶，尤其是易錯點，例如當擺角小于100時單擺的振動才是簡諧運動；記住能產生穩(wěn)定干涉條紋的條件等.二、非選擇題6．【2016·淮安市5月最后一卷】一列簡諧橫波，沿x軸正向傳播。t=0時刻的波形圖如圖甲所示，圖乙是圖甲中某質點的振動圖像。則該波的波速為m/s；圖乙表示甲圖中（選填“A”、“B”、“C”、“D”）質點的振動圖象?！敬鸢浮?0m/sB【解析】從甲圖中可得波長為，從圖乙中可得周期為，故波速為，圖乙中的質點在0時刻從平衡位置向上振動，根據走坡法可得甲圖中的A點在波峰，將向下運動，B點在平衡位置向上運動，C點在波谷，將向上運動，D點，在平衡位置向下運動，故圖乙為圖甲中B點的振動圖像?？键c：考查了橫波圖像，振動圖像【名師點睛】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，即下坡路上，上坡路下，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7．【2016·濟南市5月模擬（最后一卷）】兩列簡諧橫波a、b在同一種均勻介質中沿x軸傳播，a波周期為0.5s．某時刻，兩列波的波峰正好在xp=3.0m處的P點重合，如圖甲所示，則b波的周期為Tb=___s，該時刻，離P點最近的波峰重疊點的平衡位置坐標是x=____m。【答案】x1=27.0m或：x2=-21.0mk取0時，x1=27.0m或：x2=-21.0m考點：考查了橫波傳播，波長，波速以及周期的關系【名師點睛】本題考查運用數學知識解決物理問題的能力．對于多解問題，往往要分析規(guī)律，列出通項表達式，解題時要防止漏解8．【2016·蘇北三市（徐州市、連云港市