专题31 机械振动机械波的简单应用（解析版）2020年全国百所名校最新高考物理模拟试题全解汇编

2020 年全国百所名校最新高考模拟试题全解汇编 机械振动机械波的简单应用 1、（2020·高三下学期线上检测）一简谐横波沿 x 轴正向传播，图 1 示 t=0 时刻的波形图， 图 2 是介质中某质点的振动图象，则该质点的 x 坐标值合理的是（ ） A. 0.5m B. 1.5m C. 2.5m D. 3.5m 【答案】C 【解析】 由题图 2 可知，该质点在 t=0 时刻竖直方向的坐标为-0.1m＞y＞-０.2m，并且向 y 轴负方向运动，由题可知 波向 x 轴正方向运动，综上可知，该质点的坐标值可能为 2.67m＞x＞2m 之间，故选 C． 2、（2020·高三下学期综合演练八）如图所示，甲图为沿 x 轴传播的一列简谐波在 t=1s 时刻的波动图象，乙图为 x=2m 处的质点 P 的振动图象，则下列判断正确的是（　　） A. 该波的传播速度为 B. 该波的传播方向沿 x 轴反方向 C. 再经过 1s 时间，质点 P 将移动到 位置处 D. 该波在传播过程中，若遇到宽度为 2m 的障碍物，通发生明显衍射现象 1 /m s 1x m=E. 时， 处的质点的加速度沿 y 轴正方向 【答案】ABD 【解析】 由波动图象可读出波长，由振动图象读出周期，求出波速；在乙图上读出 t=0 时刻 P 质点的振动方向，在甲 图上判断出波的传播方向；波在同一介质中匀速传播，由 s=vt 可以求出经过 1s 时间波沿波的传播方向向前 传播的距离，而质点并不向前传播，根据波长与障碍物尺寸的关系分析能否发生明显的衍射现象； A、甲图是波动图象，由甲读出该波的波长为 ，乙图是振动图象，由乙图读出周期为 ，则波 速为 ，故 A 正确； B、在乙图上读出 t=0 时刻 P 质点的振动方向沿 y 轴负方向，在甲图上，根据波形的平移法判断得知该波的 传播方向沿 x 轴负方向，故 B 正确； C、质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不随波的传播方向向前传播，故 C 错误； D、由甲读出该波的波长为 ，该波在传播过程中，若遇到宽度为 4m 的障碍物，能发生明显衍射现 象，故 D 正确； E、由图象可知 t=2s 时，x=4m 处的质点处在正最大位移处，故具有负向最大加速度，故 E 错误； 故选 ABD． 3、（2020·四川省宜宾市四中高三下学期第一次在线月考）我国地震台网正式测定：2017 年 10 月 19 日 09 时 15 分在山西临汾市襄汾县（北纬 35.95 度，东经 111.54 度）发生 3.0 级地震，震源深度 5 千米．地震波 既有横波，也有纵波，某监测站截获了一列沿 x 轴负方向传播的地震横波，在 t s 与（t＋0.2）s 两个时刻 x 轴上-3 km～3 km 区间内的波形图分别如图中实线和虚线所示，则下列说法正确的是_______． A．x =1.5 km 处质点离开平衡位置的最大距离是 2A 2t s= 4x m= 4mλ = 4T s= 4 / 4 /4v m s m sT λ= = = 4mλ =B．该地震波的最大周期为 0.8 s C．该地震波最小波速为 5 km/s D．从波源开始振动到波源迁移到地面最长需要经过 1 s 时间 E. 从 t 时刻开始计时，x＝2 km 处的质点比 x＝1.5 km 处的质点先回到平衡位置 【答案】BCE 【解析】 x =1.5 km 处 质 点 离 开 平 衡 位 置 的 最 大 距 离 是 A， 选 项 A 错 误 ； 由 波 形 图 可 知 ： （n=0,1,2，….），则 ，当 n=0 时，周期最大，则 Tmax=0.8s，选项 B 正确；该地震波最小波速为 ，选项 C 正确；机械波传播时，波源不随波迁移，选项 D 错误； t 时刻，x＝ 2 km 处的质点将要向下振动，而 x＝1.5 km 处的质点向上振动，则从 t 时刻开始计时，x＝2 km 处的质点比 x＝1.5 km 处的质点先回到平衡位置，选项 E 正确；故选 BCE. 4、（2020·山东省济南钢铁高中高三下学期 3 月初模拟）一简谐横波沿 x 轴正向传播，t=0 时刻的波形图如 图（a）所示，x=0.60m 处的指点的振动图象如图（b）所示。已知该波的波长大于 0.60m，则该波的波长为 （ ） A. 0.60m B. 0.80m C. 1.60m D. 1.20m 【答案】C 【解析】 由图 b 可知，t=0 时刻，该质点的位移为 y= cm，在下一极短时刻，位移大于 cm．所以该质点在 t=0 时刻的运动方向沿 y 轴正向。 1 0.24nT T s+ = 0.8 4 1T sn = + min max 4 5 /0.8 kmv km sT s λ= = = 2 2由振动方程得： 则有 解得 波长大于 0.60m，所以 因波速 则得 波长 λ=vT=1.60m。 故选 C。 5、（2020·安徽省芜湖市高三仿真模拟一）一列简谐横波在某均匀介质中沿x 轴传播，从 x＝3 m 处的质点 a 开始振动时计时，图甲为 t0 时刻的波形图且质点 a 正沿 y 轴正方向运动，图乙为质点 a 的振动图象，则下 2siny A tT π= 22 2sin tT π= 2 2sin 2tT π = 2 3 4tT π π= 3 8t T= 0.6 3 8 xv T t T λ= = = 3 0.68v T⋅ =列说法中正确的是________． A. 该波的频率为 2.5 Hz B. 该波的传播速率为 200 m/s C. 该波是沿 x 轴负方向传播的 D. 从 t0 时刻起，质点 a、b、c 中，质点 b 最先回到平衡位置 E. 从 t0 时刻起，经 0.015 s 质点 a 回到平衡位置 【答案】BDE 【解析】 A．由图乙可得：周期 T=4×10-2s，故频率 故 A 错误； B．由图甲可得：波长 λ=8m，故波速 v＝ ＝200m/s 故 B 正确； C．根据图甲所示时刻质点 a 正沿 y 轴正方向运动可得：波沿 x 轴正向传播，故 C 错误； D．根据波沿 x 轴正向传播可得：图甲所示 t0 时刻，a 向波峰运动，b 向平衡位置运动，c 向波谷运动，故 b 2 1 1 Hz 25Hz4 10f T −×＝ ＝ ＝ T λ最先回到平衡位置，故 D 正确； E．根据波沿 x 轴正向传播，由图甲可得，平衡位置从 x=0 处传播到 x=3m 的质点 a 处时，质点 a 回到平衡 位置，故质点 a 经过时间 回到平衡位置，故 E 正确； 故选 BDE． 6、（2020·福建省漳州市高三高考第二次适应性测试）图甲为一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t=0.2s 时 的波形图，质点 P、Q 的平衡位置分别位于 x=2m 和 x=4m 处。图乙为介质中某一质点的振动图像，则（　　） A. 该简谐横波的传播速度为 10m/s B. 乙图可能是质点 Q 的振动图像 C. t=0 时质点 P 的速度沿 y 轴负方向 D. t=0.25s 时，质点 P 的位移为 1cm E. t=0.1s 时，质点 P 的加速度与质点 Q 的加速度相同 【答案】ABC 【解析】 A．从甲图中可知 ，根据图乙可知 ，故波速为 A 正确； 3 0.015200 / x mt sv m s ＝ ＝ ＝ 4mλ = 0.4sT = 4m 100.4s m / sv T λ= = =B．根据走坡法可知图甲中的 P 点在 t=0.2 时正向上运动，而 Q 点在 t=0.2s 时正向下振动，而图乙中 t=0.2s 时质点正通过平衡位置向下振动，所以乙图可能是质点 Q 的振动图像，B 正确； C．因为周期为 0.4s，故在 t=0 时，即将甲图中 波形向前推半个周期，P 点正向下振动，C 正确； D．根据题意可知 0.1s 为四分之一周期，质点 P 在 0.2s~0.3s 内的位移为 2cm，0.25s 为过程中的中间时刻， 质点从平衡位置到波峰过程中做减速运动，所以前一半时间内的位移大于后一半时间内的位移，即 0.25s 时 的位移大于 1cm，D 错误； E．P 点和 Q 点相距半个波长，两点为反相点，振动步调总是相反，在任意时刻两点的加速度方向总是相反， E 错误。 故选 ABC。 7、（2020·河北省邯郸市高三下学期空中课堂检测）在弹性绳左右两端垂直绳轻摇一下，产生两个振动方向、 振幅和波长都相同的正弦形“孤波”，t=0 时刻两孤波传播至如图所示位置，已知左侧孤波向右传播速度大小 为 v1=1m/s，则下列说法中正确的是（ ） A、t=0 时刻坐标在 x=－2m 处的质点，t=2s 时刻运动到了 O 点 B、右侧孤波向左传播的速度大小 v2，与 v1 大小一定相等 C、t=2.5s 时刻，O 点处质点的速度方向向上 D、t=3s 时刻，O 点处质点的速度方向向下 E、t=2.5~3.5s 内，x=±0．5m 处的质点一直保持静止 【答案】BDE 【解析】 A. 波在介质中传播时，介质中质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播而迁移，故 A 错误； 的B. 在同一介质中，同一种波的传播速度相同，故 B 正确； C. t=2.5s 时刻，两个孤波的“波峰”这种振动状态传至 O 点，因此，O 点位移向上达到最大，速度为 0，故 C 错误； D. t=3s 时刻，两个孤波的“平衡位置且向下运动”这种振动状态传至 O 点，因此，O 点位移为零，速度为方 向向下，故 D 正确； E. t=2.5∼3.5s 内，两个孤波在 x=±0.5m 处引起的振动位移、速度都正好大小相等、方向相反，故这段时间 内，这两处的质点保持静止，即 E 正确． 故选 BDE 8、（2020·河北省衡水中学高三 3 月质量检测）一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t=0 时的波形图如图所 示，介质中质点 M、N 的平衡位置分别为 xM=2cm、xN=4cm。从 t=0 时开始计时，当 t=11s 时质点 N 刚好第 3 次到达波峰，则（ ） A. 波的波长为 4cm B. 波的传播周期为 8s C. 从 t=0 时刻开始，质点 M 比质点 N 先到达波谷位置 D. 波的波速大小为 1cm/s E. 从 t=0 时开始计时，质点 M 做简谐运动的表达式为 y=2sin t(cm) 【答案】ADE 【解析】 . 2 πA．由题目图可得波长 故 A 正确； B． 时开始计时，当 时质点 刚好第 3 次到达波峰，根据波沿 轴正方向传播可得 所以可得 故 B 错误； C．由振动规律可知，从 t=0 时刻开始，质点 到达波谷位置的时间为 ，质点 到达波谷位置的时间 为 ，故 C 错误； D．该波的波速为 故 D 正确； E．该波的振幅 振动的角速度为 且质点 在 时振动方向向上，所以质点 做简谐运动的表达式为 4cmλ = 0t = 11st = N x 3(2 ) 11s4 T+ = 4sT = M 3 4T N 1 4T 4cm 1cm/s4sv T λ= = = 2cmA = 2 rad/s2T π πω = = M 0t = M 2sin (cm)2y t π=故 E 正确； 故选 ADE。 10、（2020·湖南省高三下学期 3 月线上联考）关于机械振动、机械波，下列说法正确的是____ A. 在竖直方向上做受迫振动的弹簧振子，稳定后其振动频率等于驱动力的频率 B. 做简谐运动的单摆，其质量越大，振动频率越大 C. 在简谐运动中，介质中的质点在一周期内的路程一定是一个振幅 D. 只有频率相同的两列波在相遇区域才可能形成稳定的干涉图样 E. 简谐横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定 【答案】ADE 【解析】 A．做受迫振动的弹簧振子，稳定后其振动频率等于驱动力的频率，故 A 正确； B．根据单摆周期公式 可知，单摆的周期与质量无关，故振动频率与质量无关，故 B 错误； C． 根据简谐运动的对称性知，一个周期内的路程一定是 4 倍振幅，故 C 错误； D． 根据干涉条件可知，只有频率相同的两列波在相遇区域才可能形成稳定的干涉图样，故 D 正确； E． 简谐横波的波速与介质的性质有关，与波源无关， 传播速度由介质本身的性质决定，故 E 正确。 故选：ADE。 11、（2020·江苏省扬州市高三下学期 3 月第二次检测）下列说法正确的是（　　） A. 系统做受迫振动的频率与其固有频率有关 B. 电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 C. 当波源与观察者互相靠近时，接受到的波的频率变小 2 LT g π=D. 根据爱因斯坦质能方程，质量为 m 的物体具有的能量是 E= 【答案】B 【解析】 A．系统做受迫振动的频率与其固有频率无关，选项 A 错误； B．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关，选项 B 正确； C．当波源与观察者互相靠近时，接受到的波的频率变大，选项 C 错误； D．爱因斯坦质能方程是 E= ，选项 D 错误。 故选 B。 12、（2020·山东高三模拟试题）.如图，S是波源，振动频率为100Hz，产生的简谐横波向右传播，波速为40m/s。 波在传播过程中经过 P、Q 两点，已知 P、Q 的平衡位置之间相距 0.6m。下列判断正确的是（　　） A. Q 点比 P 点晚半个周期开始振动 B. 当 Q 点的位移最大时，P 点的位移最小 C. Q 点的运动方向与 P 点的运动方向可能相同 D. 当 Q 点通过平衡位置时，P 点也通过平衡位置 【答案】D 【解析】 A．根据 可知，波长 21 2 mc 2mc v fλ= 10 m 0.4m100 v f λ = = =又 故 Q 点比 P 点晚 1.5 个周期开始振动，A 错误； BC．P、Q 两点的平衡位置距离是半个波长的奇数倍，故两者振动情况完全相反，即两点的运动方向始终相 反，当 Q 点的位移最大时，P 点的位移也最大，但两者方向相反，BC 错误； D、两点平衡位置距离是半个波长的奇数倍，所以当 Q 通过平衡位置时，P 点也通过平衡位置，但两者运动 方向相反，D 正确。 故选 D。 0.6m 1.5PQ λ= =