【高考突破方案】专题15 机械波 -（高考真题分类汇编）高考物理一轮复习
文档属性
| 名称 | 【高考突破方案】专题15 机械波 -（高考真题分类汇编）高考物理一轮复习 |
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| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 784.1KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 通用版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-12-10 14:31:16 | ||
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文档简介
专题15 机械波
1.（2024 甘肃高考T5）如图为某单摆的振动图像，重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）
A. 摆长为1.6m，起始时刻速度最大 B. 摆长为2.5m，起始时刻速度为零
C. 摆长为1.6m，A、C点的速度相同 D. 摆长为2.5m，A、B点的速度相同
【答案】C
【解析】由单摆的振动图像可知振动周期为，由单摆的周期公式得摆长为
，x-t图像的斜率代表速度，故起始时刻速度为零，且A、C点的速度相同，A、B点的速度大小相同，方向不同。综上所述，可知C正确 。
2.（2024·福建·高考T2） 某简谐振动的图像如图所示，则以下说法正确的是（ ）
A．振幅 B．频率
C．时速度为0 D．时加速度方向竖直向下
【答案】B
【解析】根据图像可知，振幅为；周期为
则频率为，故A错误，B正确；根据图像可知，时质点处于平衡位置，此时速度最大，故C错误；根据图像可知，时质点处于负向最大位置处，则此时加速度方向竖直向上，故D错误。
3.（多选）（2024 新课标T19）位于坐标原点O的波源在时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。平衡位置在处的质点P开始振动时，波源恰好第2次处于波谷位置，则（ ）
A. 波的周期是0.1s
B. 波的振幅是0.2m
C. 波的传播速度是10m/s
D. 平衡位置在处的质点Q开始振动时，质点P处于波峰位置
【答案】BC
【解析】 波的周期和振幅与波源相同，故可知波的周期为，振幅为，故A错误，B正确；P开始振动时，波源第2次到达波谷，故可知此时经过的时间为 ，故可得波速为 ，故C正确；波从P传到Q点需要的时间为 ，故可知质点P处于平衡位置，故D错误。
4.（2024 安徽高考T3） 某仪器发射甲、乙两列横波，在同一均匀介质中相向传播，波速v大小相等。某时刻的波形图如图所示，则这两列横波（ ）
A. 在处开始相遇 B. 在处开始相遇
C. 波峰在处相遇 D. 波峰在处相遇
【答案】C
【解析】 由题意可知两列波的波速相同，所以相同时间内传播的的距离相同，故两列横波在处开始相遇，故A、B错误；甲波峰的坐标为，乙波峰的坐标为，由于两列波的波速相同，所以波峰在处相遇，故C正确，D错误。
5.（2024 广东高考T3） 一列简谐横波沿x轴正方向传播。波速为，时的波形如图所示。时，处的质点相对平衡位置的位移为（ ）
A 0 B. C. D.
【答案】B
【解析】由图可知简谐波的波长为，所以周期为
当t=1s时，x=1.5m处的质点运动半个周期到达波峰处，故相对平衡位置的位移为0.1m。故选B。
6.(2024 河北高考T5)如图，一电动机带动轻杆在竖直框架平面内匀速转动，轻杆一端固定在电动机的转轴上，另一端悬挂一紫外光笔，转动时紫外光始终竖直投射至水平铺开的感光纸上，沿垂直于框架的方向匀速拖动感光纸，感光纸上就画出了描述光点振动的图像．已知轻杆在竖直面内长,电动机转速为．该振动的圆频率和光点在内通过的路程分别为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】紫外光在纸上的投影做的是简谐振动，电动机的转速为
因此角频率，周期为 ，简谐振动的振幅即为轻杆的长度，12.5s通过的路程为 ，故选C。
7.（2024 江西高考T6） 如图（a）所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图（b）、（c）所示。已知超声波在机翼材料中的波速为。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d,下列选项正确的是（ ）
A. 振动减弱； B. 振动加强；
C. 振动减弱； D. 振动加强；
【答案】A
【解析】根据反射信号图像可知，超声波的传播周期为
又波速v=6300m/s，则超声波在机翼材料中的波长
结合题图可知，两个反射信号传播到探头处的时间差为
故两个反射信号的路程差
解得
两个反射信号在探头处振动减弱，A正确。
8.（2024 湖南高考T2） 如图，健身者在公园以每分钟60次的频率上下抖动长绳的一端，长绳自右向左呈现波浪状起伏，可近似为单向传播的简谐横波。长绳上A、B两点平衡位置相距，时刻A点位于波谷，B点位于波峰，两者之间还有一个波谷。下列说法正确的是（ ）
A．波长为 B．波速为
C．时刻，B点速度为0 D．时刻，A点速度为0
【答案】D
【解析】如图根据题意可知 ，解得 ，故A错误；波源的振动频率为 ，故波速为 ，故B错误；质点的振动周期为，因为，故B点在运动到平衡位置，位移为0，速度最大，故C错误；，故A点在运动到波峰，位移最大，速度为0，故D正确。
9.(2024浙江1月选考T10)如图1所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上，间距为，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为，小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观测小球影子的运动。以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图2所示，则（ ）
A. 时刻小球向上运动 B. 时刻光源的加速度向上
C. 时刻小球与影子相位差为 D. 时刻影子的位移为
【答案】D
【解析】以竖直向上为正方向，根据图2可知，时刻，小球位于平衡位置，随后位移为负值，且位移增大，可知，时刻小球向下运动，故A错误；以竖直向上为正方向，时刻光源的位移为正值，光源振动图像为正弦式，表明其做简谐运动，根据可知，其加速度方向与位移方向相反，位移方向向上，则加速度方向向下，故B错误；根据图2可知，小球与光源的振动步调总是相反，由于影子是光源发出的光被小球遮挡后，在屏上留下的阴影，可知，影子与小球的振动步调总是相同，即时刻小球与影子相位差为0，故C错误；根据图2可知，时刻，光源位于最低点，小球位于最高点，根据直线传播能够在屏上影子的位置也处于最高点，影子位于正方向上的最大位移处，根据几何关系有，解得，即时刻影子的位移为5A，故D正确。
10.（多选）（2024 山东高考T9） 甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播，波速均为2m/s。t=0时刻二者在x=2m处相遇，波形图如图所示。关于平衡位置在x=2m处的质点P，下列说法正确的是（ ）
A. t=0.5s时，P偏离平衡位置位移为0 B. t=0.5s时，P偏离平衡位置的位移为
C. t=1.0s时，P向y轴正方向运动 D. t=1.0s时，P向y轴负方向运动
【答案】BC
【解析】 在内，甲、乙两列波传播的距离均为
根据波形平移法可知，时，处甲波的波谷刚好传到P处，处乙波的平衡位置振动刚好传到P处，根据叠加原理可知，时，P偏离平衡位置的位移为，故A错误，B正确；
在内，甲、乙两列波传播的距离均为 ，根据波形平移法可知，时，甲波的平衡位置振动刚好传到P处，处乙波的平衡位置振动刚好传到P处，且此时两列波的振动都向y轴正方向运动，根据叠加原理可知，时，P向y轴正方向运动，故C正确，D错误。
11.（2024 北京高考T9）图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．时，弹簧弹力为0
B．时，手机位于平衡位置上方
C．从至，手机的动能增大
D．a随t变化的关系式为
【答案】D
【解析】由题图乙知，时，手机加速度为0，由牛顿第二定律得弹簧弹力大小为，A错误；
由题图乙知，时，手机的加速度为正，则手机位于平衡位置下方，B错误；由题图乙知，从至，手机的加速度增大，手机从平衡位置向最大位移处运动，速度减小，动能减小，C错误；由题图乙知，则角频率，则a随t变化的关系式为，D正确。
12．（2024 海南 高考T10）一歌手在湖边唱歌，歌声通过空气和水传到距其2km的湖对岸，空气中的声速为340m/s，水中声速为1450m/s，歌声可视为频率为400Hz的声波，则下列说法正确的是（ ）
A．在水中传播频率会改变
B．由空气和水传到湖对岸的时间差约为4.5s
C．在空气中波长为0.85m
D．在水中的波长为5m
【答案】BC
【解析】A．频率只与波源有关，故在水中传播频率不会改变，故A错误；
B．由空气传到湖对岸的时间为
由水传到湖对岸的时间为
故由空气和水传到湖对岸的时间差约为，故B正确；
C．在空气中的波长为，故C正确；
D．在水中的波长为，故D错误。
故选BC。
13.（2024 广西高考T11）单摆可作为研究简谐运动的理想模型。
(1)制作单摆时，在图甲、图乙两种单摆的悬挂方式中，选择图甲方式的目的是要保持摆动中 不变；
(2)用游标卡尺测量摆球直径，测得读数如图丙，则摆球直径为 ；
(3)若将一个周期为T的单摆，从平衡位置拉开的角度释放，忽略空气阻力，摆球的振动可看为简谐运动。当地重力加速度为g，以释放时刻作为计时起点，则摆球偏离平衡位置的位移x与时间t的关系为 。
【答案】(1)摆长 (2)1.06 (3)
【解析】（1）选择图甲方式的目的是要保持摆动中摆长不变；
（2）摆球直径为
（3）根据单摆的周期公式可得单摆的摆长为
从平衡位置拉开的角度处释放，可得振幅为
以该位置为计时起点，根据简谐运动规律可得摆球偏离平衡位置的位移x与时间t的关系为
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1.（2024 甘肃高考T5）如图为某单摆的振动图像，重力加速度g取，下列说法正确的是（ ）
A. 摆长为1.6m，起始时刻速度最大 B. 摆长为2.5m，起始时刻速度为零
C. 摆长为1.6m，A、C点的速度相同 D. 摆长为2.5m，A、B点的速度相同
【答案】C
【解析】由单摆的振动图像可知振动周期为，由单摆的周期公式得摆长为
，x-t图像的斜率代表速度，故起始时刻速度为零，且A、C点的速度相同，A、B点的速度大小相同，方向不同。综上所述，可知C正确 。
2.（2024·福建·高考T2） 某简谐振动的图像如图所示，则以下说法正确的是（ ）
A．振幅 B．频率
C．时速度为0 D．时加速度方向竖直向下
【答案】B
【解析】根据图像可知，振幅为；周期为
则频率为，故A错误，B正确；根据图像可知，时质点处于平衡位置，此时速度最大，故C错误；根据图像可知，时质点处于负向最大位置处，则此时加速度方向竖直向上，故D错误。
3.（多选）（2024 新课标T19）位于坐标原点O的波源在时开始振动，振动图像如图所示，所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。平衡位置在处的质点P开始振动时，波源恰好第2次处于波谷位置，则（ ）
A. 波的周期是0.1s
B. 波的振幅是0.2m
C. 波的传播速度是10m/s
D. 平衡位置在处的质点Q开始振动时，质点P处于波峰位置
【答案】BC
【解析】 波的周期和振幅与波源相同，故可知波的周期为，振幅为，故A错误，B正确；P开始振动时，波源第2次到达波谷，故可知此时经过的时间为 ，故可得波速为 ，故C正确；波从P传到Q点需要的时间为 ，故可知质点P处于平衡位置，故D错误。
4.（2024 安徽高考T3） 某仪器发射甲、乙两列横波，在同一均匀介质中相向传播，波速v大小相等。某时刻的波形图如图所示，则这两列横波（ ）
A. 在处开始相遇 B. 在处开始相遇
C. 波峰在处相遇 D. 波峰在处相遇
【答案】C
【解析】 由题意可知两列波的波速相同，所以相同时间内传播的的距离相同，故两列横波在处开始相遇，故A、B错误；甲波峰的坐标为，乙波峰的坐标为，由于两列波的波速相同，所以波峰在处相遇，故C正确，D错误。
5.（2024 广东高考T3） 一列简谐横波沿x轴正方向传播。波速为，时的波形如图所示。时，处的质点相对平衡位置的位移为（ ）
A 0 B. C. D.
【答案】B
【解析】由图可知简谐波的波长为，所以周期为
当t=1s时，x=1.5m处的质点运动半个周期到达波峰处，故相对平衡位置的位移为0.1m。故选B。
6.(2024 河北高考T5)如图，一电动机带动轻杆在竖直框架平面内匀速转动，轻杆一端固定在电动机的转轴上，另一端悬挂一紫外光笔，转动时紫外光始终竖直投射至水平铺开的感光纸上，沿垂直于框架的方向匀速拖动感光纸，感光纸上就画出了描述光点振动的图像．已知轻杆在竖直面内长,电动机转速为．该振动的圆频率和光点在内通过的路程分别为（ ）
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】紫外光在纸上的投影做的是简谐振动，电动机的转速为
因此角频率，周期为 ，简谐振动的振幅即为轻杆的长度，12.5s通过的路程为 ，故选C。
7.（2024 江西高考T6） 如图（a）所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图（b）、（c）所示。已知超声波在机翼材料中的波速为。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d,下列选项正确的是（ ）
A. 振动减弱； B. 振动加强；
C. 振动减弱； D. 振动加强；
【答案】A
【解析】根据反射信号图像可知，超声波的传播周期为
又波速v=6300m/s，则超声波在机翼材料中的波长
结合题图可知，两个反射信号传播到探头处的时间差为
故两个反射信号的路程差
解得
两个反射信号在探头处振动减弱，A正确。
8.（2024 湖南高考T2） 如图，健身者在公园以每分钟60次的频率上下抖动长绳的一端，长绳自右向左呈现波浪状起伏，可近似为单向传播的简谐横波。长绳上A、B两点平衡位置相距，时刻A点位于波谷，B点位于波峰，两者之间还有一个波谷。下列说法正确的是（ ）
A．波长为 B．波速为
C．时刻，B点速度为0 D．时刻，A点速度为0
【答案】D
【解析】如图根据题意可知 ，解得 ，故A错误；波源的振动频率为 ，故波速为 ，故B错误；质点的振动周期为，因为，故B点在运动到平衡位置，位移为0，速度最大，故C错误；，故A点在运动到波峰，位移最大，速度为0，故D正确。
9.(2024浙江1月选考T10)如图1所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上，间距为，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为，小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观测小球影子的运动。以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图2所示，则（ ）
A. 时刻小球向上运动 B. 时刻光源的加速度向上
C. 时刻小球与影子相位差为 D. 时刻影子的位移为
【答案】D
【解析】以竖直向上为正方向，根据图2可知，时刻，小球位于平衡位置，随后位移为负值，且位移增大，可知，时刻小球向下运动，故A错误；以竖直向上为正方向，时刻光源的位移为正值，光源振动图像为正弦式，表明其做简谐运动，根据可知，其加速度方向与位移方向相反，位移方向向上，则加速度方向向下，故B错误；根据图2可知，小球与光源的振动步调总是相反，由于影子是光源发出的光被小球遮挡后，在屏上留下的阴影，可知，影子与小球的振动步调总是相同，即时刻小球与影子相位差为0，故C错误；根据图2可知，时刻，光源位于最低点，小球位于最高点，根据直线传播能够在屏上影子的位置也处于最高点，影子位于正方向上的最大位移处，根据几何关系有，解得，即时刻影子的位移为5A，故D正确。
10.（多选）（2024 山东高考T9） 甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播，波速均为2m/s。t=0时刻二者在x=2m处相遇，波形图如图所示。关于平衡位置在x=2m处的质点P，下列说法正确的是（ ）
A. t=0.5s时，P偏离平衡位置位移为0 B. t=0.5s时，P偏离平衡位置的位移为
C. t=1.0s时，P向y轴正方向运动 D. t=1.0s时，P向y轴负方向运动
【答案】BC
【解析】 在内，甲、乙两列波传播的距离均为
根据波形平移法可知，时，处甲波的波谷刚好传到P处，处乙波的平衡位置振动刚好传到P处，根据叠加原理可知，时，P偏离平衡位置的位移为，故A错误，B正确；
在内，甲、乙两列波传播的距离均为 ，根据波形平移法可知，时，甲波的平衡位置振动刚好传到P处，处乙波的平衡位置振动刚好传到P处，且此时两列波的振动都向y轴正方向运动，根据叠加原理可知，时，P向y轴正方向运动，故C正确，D错误。
11.（2024 北京高考T9）图甲为用手机和轻弹簧制作的一个振动装置。手机加速度传感器记录了手机在竖直方向的振动情况，以向上为正方向，得到手机振动过程中加速度a随时间t变化的曲线为正弦曲线，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A．时，弹簧弹力为0
B．时，手机位于平衡位置上方
C．从至，手机的动能增大
D．a随t变化的关系式为
【答案】D
【解析】由题图乙知，时，手机加速度为0，由牛顿第二定律得弹簧弹力大小为，A错误；
由题图乙知，时，手机的加速度为正，则手机位于平衡位置下方，B错误；由题图乙知，从至，手机的加速度增大，手机从平衡位置向最大位移处运动，速度减小，动能减小，C错误；由题图乙知，则角频率，则a随t变化的关系式为，D正确。
12．（2024 海南 高考T10）一歌手在湖边唱歌，歌声通过空气和水传到距其2km的湖对岸，空气中的声速为340m/s，水中声速为1450m/s，歌声可视为频率为400Hz的声波，则下列说法正确的是（ ）
A．在水中传播频率会改变
B．由空气和水传到湖对岸的时间差约为4.5s
C．在空气中波长为0.85m
D．在水中的波长为5m
【答案】BC
【解析】A．频率只与波源有关，故在水中传播频率不会改变，故A错误；
B．由空气传到湖对岸的时间为
由水传到湖对岸的时间为
故由空气和水传到湖对岸的时间差约为，故B正确；
C．在空气中的波长为，故C正确；
D．在水中的波长为，故D错误。
故选BC。
13.（2024 广西高考T11）单摆可作为研究简谐运动的理想模型。
(1)制作单摆时，在图甲、图乙两种单摆的悬挂方式中，选择图甲方式的目的是要保持摆动中 不变；
(2)用游标卡尺测量摆球直径，测得读数如图丙，则摆球直径为 ；
(3)若将一个周期为T的单摆，从平衡位置拉开的角度释放，忽略空气阻力，摆球的振动可看为简谐运动。当地重力加速度为g，以释放时刻作为计时起点，则摆球偏离平衡位置的位移x与时间t的关系为 。
【答案】(1)摆长 (2)1.06 (3)
【解析】（1）选择图甲方式的目的是要保持摆动中摆长不变；
（2）摆球直径为
（3）根据单摆的周期公式可得单摆的摆长为
从平衡位置拉开的角度处释放，可得振幅为
以该位置为计时起点，根据简谐运动规律可得摆球偏离平衡位置的位移x与时间t的关系为
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