专题16 机械振动 机械波 题组1-【区块练】2021-2025年五年高考真题分类汇编物理

色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 5.ZxXk.com☐ 您身边的互联网+教辅专家 专题16 题 班级： 机械振动 机械波 组 姓名： 学号： 一、选择题 1.(2025·黑吉辽蒙卷)平衡位置在同一水平面上的两个振动完全相同的点波源，在均匀介 质中产生两列波。若波峰用实线表示，波谷用虚线表示，P点位于其最大正位移处，曲线αb 上的所有点均为振动减弱点，则下列图中可能满足以上描述的是( D 2.(2025·云南卷)如图所示，均匀介质中矩形区域内有一位置未知的波源。t=0时刻，波 源开始振动产生简谐横波，并以相同波速分别向左、右两侧传播，P、Q分别为矩形区域左 右两边界上振动质点的平衡位置。t=1.5s和t=2.5s时矩形区域外波形分别如图中实线和虚 线所示，则() 4m 2m A.波速为2.5m/s B.波源的平衡位置距离P点1.5m C.t=1.0s时，波源处于平衡位置且向下运动 D.t=5.5s时，平衡位置在P、Q处的两质点位移相同 3.(多选)2025浙江1月卷)如图1所示，两波源S,和S2分别位于x=0与x=12m处，以 x=6为边界，两侧为不同的均匀介质。t=0时两波源同时开始振动，其振动图像相同，如 图2所示。t=0.1s时x=4m与x=6m两处的质点开始振动。不考虑反射波的影响，则() ·独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 6.ZXXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 0468.412xm 图1 y/cm 4 /×102s) 图2 A.t=0.15s时两列波开始相遇 B.在6m<x≤12m间S2波的波长为1.2m C.两列波叠加稳定后，x=8.4m处的质点振动减弱 D.两列波叠加稳定后，在0<x<6m间共有7个加强点 4.(2024吉林卷)如图()，将一弹簧振子竖直悬挂，以小球的平衡位置为坐标原点O,竖 直向上为正方向建立x轴。若将小球从弹簧原长处由静止释放，其在地球与某球状天体表面 做简谐运动的图像如图b)所示（不考虑自转影响）。设地球、该天体的平均密度分别为P1和2， 地球半径是该天体半径的n倍。p1p2的值为() 2A 地球 某天体 -2A- 图(a) 图b) A.2n B.n2 C.2n D.12n 5.(多选)2024新课标卷)位于坐标原点O的波源在t=0时开始振动，振动图像如图所示， 所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。平衡位置在x=3.5m处的质点P开始振动时，波源恰 好第2次处于波谷位置，则() y/m 0.2 0.1 0.2 -0.2 A.波的周期是0.1s B.波的振幅是0.2m C.波的传播速度是10ms D.平衡位置在x=4.5m处的质点Q开始振动时，质点P处于波峰位置 6.(多选)2024全国甲卷)一列简谐横波沿x轴传播，周期为2s,t=0时刻的波形曲线如 图所示，此时介质中质点b向y轴负方向运动，下列说法正确的是() 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 y/cm 3\x/m A.该波的波速为1.0m/s B.该波沿x轴正方向传播 C.t=0.25s时质点a和质点c的运动方向相反 D.t=0.5s时介质中质点a向y轴负方向运动 E.t=1.5s时介质中质点b的速率达到最大值 7.(多选)2023·全国乙卷)一列简谐横波沿x轴传播，图()是t=0时刻的波形图；P是介 质中位于x=2m处的质点，其振动图像如图b)所示。下列说法正确的是() ↑ylcm ↑y/cm 5 5--- 6 x/m 2 t/s 图(a) 图b) A.波速为2m/s B.波向左传播 C.波的振幅是10cm D.x=3m处的质点在t=7s时位于平衡位置 E.质点P在0~7s时间内运动的路程为70cm 8.(多选)2022湖南卷)下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用 下，沿竖直方向做频率为1Hz的简谐运动。与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线 运动，如图()所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮 力F随水平位移x的变化如图(b)所示。己知河水密度为，木棒横截面积为S,重力加速度大 小为g。下列说法正确的是() 00.10.20.30.40.5x/m 图(a) 图b) Ax从0.05m到0.15m的过程中，木棒的动能先增大后减小 B.x从0.21m到0.25m的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小 C.x=0.35m和x=0.45m时，木棒的速度大小相等，方向相反 D.木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为F1一F22pSg E.木棒的运动为向x轴正方向传播的机械横波，波速为0.4ms 9.(多选)2021·湖南卷)均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波 面为圆。t=0时刻，波面分布如图()所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处 质点的振动图像如图b)所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是() 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 ylm z/cm 20, C 15 10 10 x/m (a) (b) A.该波从A点传播到B点，所需时间为4s B.t=6s时，B处质点位于波峰 C.=8s时，C处质点振动速度方向竖直向上 D.t=10s时，D处质点所受回复力方向竖直向上 E.E处质点起振后，12s内经过的路程为12cm 二、非选择题 10.(2024湖北卷节选)某同学设计了一个测量重力加速度大小g的实验方案，所用器材有： 2g砝码若干、托盘1个、轻质弹簧1根、米尺1把、光电门1个、数字计时器1台等。具体 步骤如下： ①将弹簧竖直悬挂在固定支架上，弹簧下面挂上装有遮光片的托盘，在托盘内放入一个 砝码，如图(a所示。 图(a ②用米尺测量平衡时弹簧的长度1，并安装光电门。 ③将弹簧在弹性限度内拉伸一定长度后释放，使其在竖直方向振动。 ④用数字计时器记录30次全振动所用时间t。 ⑤逐次增加托盘内砝码的数量，重复②③④的操作。 该同学将振动系统理想化为弹簧振子。己知弹簧振子的振动周期T=2M,其中k为 弹簧的劲度系数，M为振子的质量。 (1)由步骤④，可知振动周期T (2)设弹簧的原长为o,则1与g、1o、T的关系式为1= (3)由实验数据作出的1T2图线如图b)所示，可得g=m/s2(保留三位有效数字， r2取9.87。 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 I/m 0.55 0.54 0.53 0.52 0.51 0.50 0.49 0.48 0.47 0.3 0.4 0.5 0.6T21s2 图b) 11.(2021广东卷)如图所示，一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动 距离A后由静止释放，并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，周期为T。经T8时间，小 球从最低点向上运动的距离（选填“大于”“小于”或“等于”）A2;在T4时刻，小球 的动能 (选填“最大”或“最小”)。 L∠LL WWWww 12.(2023·全国甲卷)分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波P、Q的振动方向相同， 振幅均为5cm,波长均为8m,波速均为4m/s。t=0时刻，P波刚好传播到坐标原点，该处 的质点将自平衡位置向下振动；Q波刚好传到x=10m处，该处的质点将自平衡置向上振动。 经过一段时间后，两列波相遇。 (①)在下面给出的坐标图中分别画出P、Q两列波在t=2.5s时刻的波形图(P波用虚线， Q波用实线)： ↑ycm 5 24:6:80xm -5 (②)求出图示范围内的介质中，因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的质点的平衡位 置。 13.(2021·全国卷I)均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和x 独家授权侵权必究 色学科网书城四 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxXk.c0m○ 您身边的互联网+教辅专家 16cm。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为o=20cm/s,波长大于20cm,振幅为y=1cm, 且传播时无衰减。=0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反， 此后每隔△t=0.6s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。己知在时刻(>0)，质 点A位于波峰。求： (I)从时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰； (2)时刻质点B偏离平衡位置的位移。 ·独家授权侵权必究· 专题16　题组一 1.解析　根据题意P点位于其最大正位移处，故可知此时P点位于两列波的波峰与波峰相交处，故B、D错误；根据干涉规律可知，相邻波峰与波峰、波谷与波谷连线上的点都是加强点，故A图像中的曲线ab上的点存在振动加强点，不符合题意。故选C。 答案　C 2.解析　根据波形可知λ＝4 m，T＝2.5 s－1.5 s 可得T＝2 s 故波速为v＝＝2 m/s 故A错误； 设波源的平衡位置距P点为x0，根据左侧t＝1.5 s时的波形可知＝1.5 s 解得x0＝1 m 故B错误； 根据左侧实线波形结合同侧法可知波源刚开始的振动方向向下，由于t＝1.0 s＝T，故可知此时波源处于平衡位置且向上运动，故C错误； 由于x0＝1 m，可知波源的平衡位置距Q点为x1＝3 m 故波传到PQ两点的时间分别为t0＝＝0.5 s，t1＝＝1.5 s 故t＝5.5 s时，平衡位置在P、Q处的两质点已经振动的时间分别为t0′＝5.5 s－0.5 s＝T，t1′＝5.5 s－1.5 s＝2T 由于波源刚开始向下振动，故t＝5.5 s时，P处质点处于平衡位置向上振动，Q处质点处于平衡位置向下振动，故此时平衡位置在P、Q处的两质点位移相同，故D正确。故选D。 答案　D 3.解析　t＝0.1 s时x＝4 m与x＝6 m两处的质点开始振动，则波在x＝6 m左侧介质中的波速为v1＝ m/s＝40 m/s，同理，波在x＝6 m右侧介质中的波速为v2＝ m/s＝60 m/s，两列波相遇时，有v1t ＋0.1 s×v2＋v1(t－0.1 s)＝12 m，解得t＝0.125 s，A错误；由题图2可知两波源的周期均为T＝0. 02 s，在6 m<x≤12 m间S2波的波长为λ2＝v2T＝60×0.02 m＝1.2 m，B正确；S1波传到x＝8.4 m时所用时间为t′＝s＝0. 19 s，此时S2波在x＝8.4 m处已经振动的时间为Δt＝0.19 s－ s＝0.13 s＝6T，则t＝0.19 s时S1波在x＝8.4 m处的振动形式为正处在平衡位置向上运动，S2波在x＝8.4 m处的振动形式为正处在平衡位置向下振动，由波的叠加原理可知，两列波叠加稳定后x＝ 8.4 m处的质点为振动减弱点，C正确；S2波传到x＝6 m处时所用的时间为0.1 s＝5T，则此时S2波使x＝6 m处的质点正处在平衡位置向上振动，此时x＝0处的波源S1也正处在平衡位置向上振动，即x＝0处和x＝6 m处的质点振动方向相同，即两列波振动步调一致，又两列波在0<x<6 m间的波长均为λ1＝v1T＝40×0.02 m＝0.8 m，则对该区间x处质点，振动加强点处有x－(6 m－x)＝nλ1＝0.8n(m)，其中n为整数，即x＝3 m＋n×0.4 m(n为整数)，又0<x<6 m，可得n取0、±1、±2、±3、±4、±5、±6、±7，则在0<x<6 m间共有15个振动加强点，D错误。 答案　BC 4.解析　在地球表面，小球处于平衡位置时有m0g1＝k·2A，在该天体表面，小球处于平衡位置时有m0g2＝kA，联立解得＝，在星球表面有G＝mg，星球的密度ρ＝，又V＝πR3，解得ρ＝，则＝＝，C正确。 答案　C 5.解析　根据题图可知，该波的周期T＝0.2 s，振幅为0.2 m，A错误，B正确；由题意可知波源第2次处于波谷位置，即波源振动了Δt＝1T时质点P开始振动，所以该波的传播速度v＝＝10 m/s，C正确；结合C项分析可知，t＝0.45 s时质点Q开始振动，此时质点P已经运动了0.1 s，结合题图可知此时质点P处于平衡位置，D错误。 答案　BC 6.解析　由题图可知该波的波长λ＝2 m，则该波的波速v＝＝1 m/s，A正确；t＝0时质点b向y轴负方向运动，结合题图与同侧法可知，该波沿x轴负方向传播，B错误；由题图可知，t＝0时质点a位于波峰，质点c位于波谷，则0～时间内，即0～1 s内质点a向y轴负方向运动，质点c向y轴正方向运动，故t＝0. 25 s时质点a和质点c的运动方向相反，C正确；结合C项分析可知t＝0.5 s时质点a向y轴负方向运动，D正确；由题图可知t＝0时质点b位于平衡位置，又此时质点b向y轴负方向运动，则t＝1.5 s＝T时，质点b位于波峰，其速度为0，E错误。 答案　ACD 7.解析　由题图(a)可知波长为4 m，由题图(b)可知波的周期为2 s，则波速为v＝＝ m/s＝2 m/s 故A正确； 由题图(b)可知t＝0时，P点向下运动，根据“上下坡”法可知波向左传播，故B正确； 由题图(a)可知波的振幅为5 cm，故C错误； 根据题图(a)可知t＝0时x＝3 m处的质点位于波谷处，由于t＝7 s＝3T＋T 可知在t＝7 s时质点位于波峰处；质点P运动的路程为 s＝3×4A＋×4A＝70 cm 故D错误，E正确；故选ABE。 答案　ABE 8.解析　由简谐运动的对称性可知，0.1 m、0.3 m、0.5 m时木棒处于平衡位置；则x从0.05 m到0.15 m的过程中，木棒从平衡位置下方向上移动，经平衡位置后到达平衡位置上方，速度先增大后减小，所以动能先增大后减小，A正确；x从0.21 m到0.25 m的过程中，木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动(未到平衡位置)，加速度竖直向下，大小减小，B正确；x＝0.35 m和x＝0.45 m时，由图像的对称性知浮力大小相等，说明木棒在同一位置，竖直方向速度大小相等，速度方向相反，而两时刻木棒水平方向速度相同，所以合速度大小相等，方向不是相反，C错误；木棒在竖直方向的简谐运动可类比于竖直方向的弹簧振子，设木棒长度为L，回复力系数为k，平衡位置时木棒重心在水面下方Δx0，则有ρgS＝Mg，木棒重心在平衡位置上方最大位移A处时Mg－F2＝Mg－ρgS＝kA，木棒重心在平衡位置下方最大位移A处时，F1－Mg＝ρgS－Mg＝kA，可解得，k＝ρgS，A＝，D正确；木棒上各质点相对静止随木棒一起运动，不能看成向x轴正方向传播的机械横波，E错误。故选ABD。 答案　ABD 9.解析　由图(a)(b)可看出，该波的波长、周期分别为 λ＝10 m，T＝4 s 则根据波速公式v ＝ ＝ 2.5 m/s 则该波从A点传播到B点，所需时间为 t ＝ ＝m/s＝4 s，A正确； 由选项A可知，则该波从A点传播到B点，所需时间为4 s，则在t＝6 s时，B点运动了2 s，即，则B处质点位于波谷，B错误； 波从AE波面传播到C的距离为 x＝(10 － 10) m 则波从AE波面传播到D的时间为 t＝≈4.9 s 则t＝8 s时，D处质点动了3.1 s，则此时质点速度方向向上，C正确； 波从AE波面传播到D的距离为 x＝ m 则波从AE波面传播到C的时间为 t＝≈1.7 s 则t＝10 s时，C处质点动了8.3 s，则此时质点位于z轴上方，回复力方向向下，D错误； 由选项A知 T＝4 s，12 s＝3T 一个周期质点运动的路程为4 cm，则3T质点运动的路程为12 cm，E正确。 故选ACE。 答案　ACE 10.解析　(1)由于30次全振动所用的时间为t，则1次全振动的时间，即振动周期T＝。 (2)弹簧振子平衡时，由力的平衡条件有k(l－l0)＝Mg，又T＝2π，联立可得l＝l0＋T2。 (3)结合(2)问分析可知lT2图线的斜率k＝，由题图(b)可知k＝ m/s2，联立解得g＝9.65 m/s2。 答案　(1)　(2)l0＋T2　(3)9.65(9.55～9.75均可) 11.解析　根据简谐振动的位移公式 y＝－Acos 则t＝时有 y＝－Asin＝－A 所以小球从最低点向上运动的距离为 Δy＝A－A＝A<A 则小球从最低点向上运动的距离小于。 在t＝时，小球回到平衡位置，具有最大的振动速度，所以小球的动能最大。 答案　小于　最大 12.解析　(1)根据Δx＝vt得 Δx＝4×2.5 m＝10 m 可知t＝2.5 s时P波刚好传播到x＝10 m处，Q波刚好传播到x＝0处，根据上坡下坡法可得波形图如图所示。 (2)根据题意可知，P、Q两波振动频率相同，振动方向相反，两波叠加时，振动加强点的条件为到两波源的距离差 Δx＝(n＝0，1，2，…) 解得振幅最大的平衡位置有 x＝3 m，x＝7 m 振动减弱的条件为 Δx＝nλ(n＝0，1，2，…) 解得振幅最小的平衡位置有 x＝1 m，x＝5 m，x＝9 m。 答案　见解析 13.解析　(1)因为波长大于20 cm，所以波的周期 T＝>1.0 s 由题可知，波的周期是T＝2Δt＝1.2 s 波的波长λ＝vT＝24 cm 在t1时刻(t1>0)，质点A位于波峰。因为AB距离小于一个波长，B到波峰最快也是A的波峰传过去，所以 从t1时刻开始，质点B运动到波峰所需要的最少时间 t1＝＝0.8 s。 (2)在t1时刻(t1>0)，由题意可知，此时图像的函数是 y＝cosx(cm) t1时刻质点B偏离平衡位置的位移 yB＝cosxB(cm)＝－0.5 cm。 答案　(1)0.8 s　(2)－0.5 cm 学科网（北京）股份有限公司 $