专题16 机械振动和机械波-2020年高考真题和模拟题物理分项汇编

专题16 机械振动和机械波 1．（2020山东卷）一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播，已知 处质点的振动方程为 ，则 时刻的波形图正确的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】根据题意可知， 时，在 处的质点处于 则此时质点位于平衡位置；下一时刻，该质点向上运动，原理平衡位置，根据题意，横波沿 轴负方向传播，根据同侧法判断可知，ABC错误，D正确。故选D。 2．（2020年天津卷）一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T， 时的波形如图所示。 时 A．质点a速度方向沿y轴负方向 B．质点b沿x轴正方向迁移了1m C．质点c的加速度为零 D．质点d的位移为-5cm 【答案】C 【解析】经过 周期，波向右传播了 ，波形如图所示 A．由图可知，质点a点恰好运动到平衡位置且沿着y轴正方向运动，A错误； B．质点b点只在竖直方向上运动不会随波迁移，B错误； C．质点c恰好运动到平衡，速度最大，加速度为零，C正确； D．质点d的位移为5 cm，D错误。故选C。 3．（2020新课标Ⅰ卷）在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有 A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同 E.天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化 【答案】BCE 【解析】A．之所以不能同时观察到是因为声音的传播速度比光的传播速度慢，所以A错误； B．超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时，由于血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化，B正确； C．列车和人的位置相对变化了，所以听得的声音频率发生了变化，所以C正确； D．波动传播速度不一样是由于波的频率不一样导致的， D错误； E．双星在周期性运动时，会使得到地球的距离发生周期性变化，故接收到的光频率会发生变化，E正确。故选BCE。 4．（2020年浙江省1月学业水平测试选考）如图所示，波源O垂直于纸面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播，图中虚线表示两个波面。 时，离O点5m的A点开始振动； 时，离O点10m的B点也开始振动，此时A点第五次回到平衡位置，则 A．波的周期为0.4s B．波的波长为2m C．波速为 D． 时AB连线上有4个点处于最大位移 【答案】AB 【解析】A．经过 时A第五次回到平衡位置，即： 解得周期： ，故A正确； BC．根据题意可知波速： 波长： 故B正确，C错误； D． 时A处于平衡位置，根据波长和两点之间距离可知，AB之间有 个波形，因此有 个点处于最大位移处，故D错误。故选AB． 5．（2020浙江卷）如图所示，x轴上 、 处有两个振动周期均为 、振幅均为 的相同的波源 、 ， 时刻同时开始竖直向下振动，产生波长均为 沿x轴传播的简谐横波。P、M、Q分别是x轴上 、 和 的三个点，下列说法正确的是 A． 时P、M、Q三点均已振动 B． 后M点的位移始终是 C． 后P点的位移始终是0 D． 时Q点的振动方向竖直向下 【答案】CD 【解析】A．波速为 在6s内两列波传播了6m，则此时PQ两质点已振动，但是M点还未振动，A错误； B．因M点到两个振源的距离相等，则M是振动加强点，振幅为2cm，但不是位移始终为2cm，B错误； C．P点到两振源的距离只差为6cm，为半波长的3倍，则该点为振动减弱点，振幅为零，即10.0s后P点的位移始终为零，C正确； D．S1波源的振动传到Q点的时间为 ，则10.5s时Q点由S1引起的振动为竖直向下；S2波源的振动传到Q点的时间为 ，则10.5s时Q点由S2引起的振动已经振动了7s，此时在最高点，速度为零，则10.5s时刻Q点的振动速度为竖直向下，D正确。故选CD。 6．（2020新课标Ⅱ卷）用一个摆长为80.0 cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过_______cm（保留1位小数）。（提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。） 某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等。新单摆的摆长应该取为_______cm。 【答案】6.9 96.8 【解析】拉离平衡位置的距离 题中要求摆动的最大角度小于 ，且保留1位小数，所以拉离平衡位置的不超过 ； 根据单摆周期公式 结合题意可知 代入数据为 解得新单摆的摆长为 7．（2020新课标Ⅲ卷）如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t=0和t=0.1 s时的波形图。已知平衡位置在x=6 m处的质点，在0到0.1s时间内运动方向不变。