【新高考】海南2011-2020年高考物理试题分类汇编 专题15机械振动与波（解析卷）
文档属性
| 名称 | 【新高考】海南2011-2020年高考物理试题分类汇编 专题15机械振动与波（解析卷） |  | |
| 格式 | doc | ||
| 文件大小 | 482.0KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-12-28 14:28:09 | ||
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文档简介
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海南2011-2020年高考物理试题分类汇编解析
第15专题 机械振动与波
一、十年真题解析
1.（2020年第9题） 一列简谐横波沿x轴正方向传播，波的周期为0.2s，某时刻的波形如图所示。则（ ）
A. 该波的波长为8m
B. 该波的波速为50m/s
C. 该时刻质点P向y轴负方向运动
D. 该时刻质点Q向y轴负方向运动
【答案】AC
【解析】A．由波形图可知，波长为8m，故A正确；
B．根据公式，代入数据解得v=40m/s，故B错误；
CD．由题知，沿x轴正方向传播，根据“上下坡法”，可知该时刻质点P向y轴负方向运动，该时刻质点Q向y轴正方向运动，故C正确，D错误。
故选AC。
2.（2019年第7题）对于钠和钙两种金属，其遏止电压与入射光频率v的关系如图所示。用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量，则（）
A. 钠的逸出功小于钙的逸出功
B. 图中直线的斜率为
C. 在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同
D. 若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高
【答案】AB
3.（2019年第17题）一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为0.2s，时的波形图如图所示。下列说法正确的是________。
A. 平衡位置在处的质元的振幅为0.03m
B. 该波的波速为10m/s
C. 时，平衡位置在处的质元向y轴正向运动
D. 时，平衡位置在处的质元处于波谷位置
E. 时，平衡位置在处的质元加速度为零
【答案】ABC
4.（2018年第16题）（1）警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率。下列说法正确的是_______。 （填入正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分：有选错的得0分）
A.车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高
B.车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低
C.警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低
D.警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变
【解析】根据多普勒效应，靠近时高，远离时低，选AB
【答案】AB
5.（2017年第15）从两个波源发出的两列振幅相同、频率均为5 Hz的简谐横波，分别沿x轴正、负方向传播，在某一时刻到达A、B点，如图中实线、虚线所示。两列波的波速均为10 m/s。求
（i）质点P、O开始振动的时刻之差；
（ii）再经过半个周期后，两列波在x=1 m和x=5 m之间引起的合振动振幅极大和极小的质点的x坐标。
【解答】（i）根据波速公式，得，
根据波传播过程中的时间和空间的关系，即每经过1个周期，传播一个波长。
以O点为波源的波（为方便，称为波1,下同）向右传播到A点，2个波长，所以时间为2个周期；以P点为波源的波（为方便，称为波2,下同）向左传播到B点，个波长，所以时间为个周期；所以质点P、O开始振动的时刻之差为，波2比波1晚。
（ii）波函数法
波函数公式
本题设以O点为波源向右传播的波为波1，以,P点为波源向左传播的波为波2，则
对于x=1，2，3，4，5的点，因为，所以它们的合振动方程是，合振幅为分振动的振幅的2倍，是极大值。
对于x=1.5，2.5，3,5，4.5，5.5的点，因为，所以它们的合振动振幅为0，是极小值。
本题波函数法用到的数学公式：
，，记忆方法是：奇变偶不变，符号看象限，也可以用移动坐标轴的方法，“+”号向左移，“-”号向右移。
，。注意：前加后减，前减后加。
烟花弹上部分距地面的最大高度为⑧
3. 16．[选修3-4]（12分）
6.（2016年第16题）（1）（4分）下列说法正确的是________。（填入正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分，选对3个得4分；有选错的得0分）
A．在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比
B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变
C．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小
D．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率
E．已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向
【答案】ABD
【解析】单摆周期公式.
7．（2015年第17题）一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s．下列说法正确的是（ ）
A． 波速为4m/s
B． 波的频率为1.25Hz
C． x坐标为15m的质点在t=0.6s时恰好位于波谷
D． x坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰
E． 当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷
【解析】根据任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s即可求出周期．相邻两个波峰或波谷之间的距离等于波长，由图读出波长．由求出波速．
解：A、由题，任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，则周期为0.8s，由图可知，该波的波长是4m，所以波速：=m/s．故A错误；
B、该波的周期是0.8s，则频率：f=Hz．故B正确；
C、x坐标为15m的质点到P点的距离为：△x1=15m﹣3m=12m=3λ，所以x坐标为15m的质点与P点的振动始终相同．
P质点经过t=0.6s=时间恰好经过平衡位置，所以x坐标为15m的质点在t=0.6s时恰好位于平衡位置．故C错误；
D、x坐标为22m的质点到x=2质点的距离为：△x2=22m﹣2m=20m=5λ，所以x坐标为15m的质点与x=2的点的振动始终相同．t=0时刻x=2的质点向上振动，经过t=0.2s=T时间恰好到达波峰，所以x坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰位置．故D正确；
E、x坐标为17m的质点到P点的距离为：，所以x坐标为17m的质点与P点的振动始终相反，当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷．故E正确．
【答案】BDE
8．（2014年第16题）（1）一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上的两质点，平衡位置分别为x=0，x=xb（xb＞0）。A点的振动规律如图所示，已知波速为v=10m/s，在t=0.1s时，b点的位移为0.05m，则下列判断可能正确的是
A．波沿x轴正向传播，xb=0.5m
B．波沿x轴正向传播，xb=1.5m
C．波沿x轴负向传播，xb=2.5m
D．波沿x轴负向传播，xb=3.5m
【答案】16 (1) BC (4分。选对一个给2分，选对2个给一分.有选错的不给这4分)
9.（2013年第16题）（1）下列选项与多普勒效应有关的是 （填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I个扣2分，最低得分为0分）
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
【答案】BDE
【解析】多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的位置发生变化，使观察者接收到的频率发生了变化，根据此定义可判断选项BDE符合要求。
10.（2012年底18题）（1）某波源S发出一列简谐横波，波源S的振动图像如图所示。在波的传播方向上有A、B两点，他们到S的距离分别为45m和55m。测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0s。由此可知
①长λ= m；
②当B点离开平衡位置的位移为+6cm时，A点离开平衡位置的位移是___ cm。
【答案】20
【解析】由题图可知，振动周期 2.0 T = s， A 、 B 两点开始振动的时间间隔
为 1.0s，则相距为半个波长，所以波长为 20m；
②当B 点离开平衡位置的位移为＋6cm 时， A 点离开平衡位置的位移是____________cm．
【答案】-6
【解析】相距半个波长的两点振动位移等大反向，因此为 6 cm．
(2)右图为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，、 是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示．报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫．为了进免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消。已知空气中声速为340m/s，若报告人声音的频率为136Hz，问讲台上干涉相消点的位置有多少个？
【解析】(2)相应于声频的声波的波长是
①
式中是空气中的声速。在右图中，O是AB的中点，P是OB上任一点。将表示为
②
式中为实数，当时，从两个喇叭来的声波因干涉而加强；当时，从两个喇叭来的声波因干涉而相消。由此可知，O是干涉加强点；对于B点，
③
所以，B点也是干涉加强点。因而O、B之间有两个干涉相消点，由对称性可知，AB上有4个干涉相消点。
11.（2011年第18题）（1）一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin（5πt）cm。关于这列简谐波，下列说法正确的是______（填入正确选项前的字母。选对1个给2分，选对2个给4分；选错1个扣2分，最低得0分）。
?
A．周期为4.0s????????????B．振幅为20cm
C．传播方向沿x轴正向???????? D．传播速度为10m/s
【答案】（1）CD
二、全国高考最新真题
13. （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】
【详解】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5cm，D错误。
故选C。
14.（2020年北京卷）一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该横波沿轴负方向传播
B. 质点N该时刻向y轴负方向运动
C 质点L经半个周期将沿轴正方向移动
D. 该时刻质点K与M的速度、加速度都相同
【答案】B
【解析】
【详解】AB．由图可知乙质点L的振动情况，该时刻质点L向y轴正方向振动。根据上下坡法或者平移法可知，该横波沿x轴正方向传播，质点N该时刻向y轴负方向运动，故A错误，故B正确；
C．质点L只在平衡位置附近y轴方向上下振动，波传播时，质点不会沿x轴正方向移动，故C错误；
D．该时刻质点K与M的速度为零，质点K加速度为-y方向，质点M加速度为+y方向，故D错误。
故选B
15. （2020年山东卷）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】
【详解】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。
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海南2011-2020年高考物理试题分类汇编解析
第15专题 机械振动与波
一、十年真题解析
1.（2020年第9题） 一列简谐横波沿x轴正方向传播，波的周期为0.2s，某时刻的波形如图所示。则（ ）
A. 该波的波长为8m
B. 该波的波速为50m/s
C. 该时刻质点P向y轴负方向运动
D. 该时刻质点Q向y轴负方向运动
【答案】AC
【解析】A．由波形图可知，波长为8m，故A正确；
B．根据公式，代入数据解得v=40m/s，故B错误；
CD．由题知，沿x轴正方向传播，根据“上下坡法”，可知该时刻质点P向y轴负方向运动，该时刻质点Q向y轴正方向运动，故C正确，D错误。
故选AC。
2.（2019年第7题）对于钠和钙两种金属，其遏止电压与入射光频率v的关系如图所示。用h、e分别表示普朗克常量和电子电荷量，则（）
A. 钠的逸出功小于钙的逸出功
B. 图中直线的斜率为
C. 在得到这两条直线时，必须保证入射光的光强相同
D. 若这两种金属产生的光电子具有相同的最大初动能，则照射到钠的光频率较高
【答案】AB
3.（2019年第17题）一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为0.2s，时的波形图如图所示。下列说法正确的是________。
A. 平衡位置在处的质元的振幅为0.03m
B. 该波的波速为10m/s
C. 时，平衡位置在处的质元向y轴正向运动
D. 时，平衡位置在处的质元处于波谷位置
E. 时，平衡位置在处的质元加速度为零
【答案】ABC
4.（2018年第16题）（1）警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率。下列说法正确的是_______。 （填入正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分：有选错的得0分）
A.车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高
B.车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低
C.警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低
D.警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变
【解析】根据多普勒效应，靠近时高，远离时低，选AB
【答案】AB
5.（2017年第15）从两个波源发出的两列振幅相同、频率均为5 Hz的简谐横波，分别沿x轴正、负方向传播，在某一时刻到达A、B点，如图中实线、虚线所示。两列波的波速均为10 m/s。求
（i）质点P、O开始振动的时刻之差；
（ii）再经过半个周期后，两列波在x=1 m和x=5 m之间引起的合振动振幅极大和极小的质点的x坐标。
【解答】（i）根据波速公式，得，
根据波传播过程中的时间和空间的关系，即每经过1个周期，传播一个波长。
以O点为波源的波（为方便，称为波1,下同）向右传播到A点，2个波长，所以时间为2个周期；以P点为波源的波（为方便，称为波2,下同）向左传播到B点，个波长，所以时间为个周期；所以质点P、O开始振动的时刻之差为，波2比波1晚。
（ii）波函数法
波函数公式
本题设以O点为波源向右传播的波为波1，以,P点为波源向左传播的波为波2，则
对于x=1，2，3，4，5的点，因为，所以它们的合振动方程是，合振幅为分振动的振幅的2倍，是极大值。
对于x=1.5，2.5，3,5，4.5，5.5的点，因为，所以它们的合振动振幅为0，是极小值。
本题波函数法用到的数学公式：
，，记忆方法是：奇变偶不变，符号看象限，也可以用移动坐标轴的方法，“+”号向左移，“-”号向右移。
，。注意：前加后减，前减后加。
烟花弹上部分距地面的最大高度为⑧
3. 16．[选修3-4]（12分）
6.（2016年第16题）（1）（4分）下列说法正确的是________。（填入正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分，选对3个得4分；有选错的得0分）
A．在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比
B．弹簧振子做简谐振动时，振动系统的势能与动能之和保持不变
C．在同一地点，当摆长不变时，摆球质量越大，单摆做简谐振动的周期越小
D．系统做稳定的受迫振动时，系统振动的频率等于周期性驱动力的频率
E．已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期，就可知振子在任意时刻运动速度的方向
【答案】ABD
【解析】单摆周期公式.
7．（2015年第17题）一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s．下列说法正确的是（ ）
A． 波速为4m/s
B． 波的频率为1.25Hz
C． x坐标为15m的质点在t=0.6s时恰好位于波谷
D． x坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰
E． 当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷
【解析】根据任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s即可求出周期．相邻两个波峰或波谷之间的距离等于波长，由图读出波长．由求出波速．
解：A、由题，任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，则周期为0.8s，由图可知，该波的波长是4m，所以波速：=m/s．故A错误；
B、该波的周期是0.8s，则频率：f=Hz．故B正确；
C、x坐标为15m的质点到P点的距离为：△x1=15m﹣3m=12m=3λ，所以x坐标为15m的质点与P点的振动始终相同．
P质点经过t=0.6s=时间恰好经过平衡位置，所以x坐标为15m的质点在t=0.6s时恰好位于平衡位置．故C错误；
D、x坐标为22m的质点到x=2质点的距离为：△x2=22m﹣2m=20m=5λ，所以x坐标为15m的质点与x=2的点的振动始终相同．t=0时刻x=2的质点向上振动，经过t=0.2s=T时间恰好到达波峰，所以x坐标为22m的质点在t=0.2s时恰好位于波峰位置．故D正确；
E、x坐标为17m的质点到P点的距离为：，所以x坐标为17m的质点与P点的振动始终相反，当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷．故E正确．
【答案】BDE
8．（2014年第16题）（1）一列简谐横波沿x轴传播，a、b为x轴上的两质点，平衡位置分别为x=0，x=xb（xb＞0）。A点的振动规律如图所示，已知波速为v=10m/s，在t=0.1s时，b点的位移为0.05m，则下列判断可能正确的是
A．波沿x轴正向传播，xb=0.5m
B．波沿x轴正向传播，xb=1.5m
C．波沿x轴负向传播，xb=2.5m
D．波沿x轴负向传播，xb=3.5m
【答案】16 (1) BC (4分。选对一个给2分，选对2个给一分.有选错的不给这4分)
9.（2013年第16题）（1）下列选项与多普勒效应有关的是 （填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得3分.选对3个得4分;每选错I个扣2分，最低得分为0分）
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
【答案】BDE
【解析】多普勒效应是指波源或观察者发生移动，而使两者间的位置发生变化，使观察者接收到的频率发生了变化，根据此定义可判断选项BDE符合要求。
10.（2012年底18题）（1）某波源S发出一列简谐横波，波源S的振动图像如图所示。在波的传播方向上有A、B两点，他们到S的距离分别为45m和55m。测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0s。由此可知
①长λ= m；
②当B点离开平衡位置的位移为+6cm时，A点离开平衡位置的位移是___ cm。
【答案】20
【解析】由题图可知，振动周期 2.0 T = s， A 、 B 两点开始振动的时间间隔
为 1.0s，则相距为半个波长，所以波长为 20m；
②当B 点离开平衡位置的位移为＋6cm 时， A 点离开平衡位置的位移是____________cm．
【答案】-6
【解析】相距半个波长的两点振动位移等大反向，因此为 6 cm．
(2)右图为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，、 是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示．报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫．为了进免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消。已知空气中声速为340m/s，若报告人声音的频率为136Hz，问讲台上干涉相消点的位置有多少个？
【解析】(2)相应于声频的声波的波长是
①
式中是空气中的声速。在右图中，O是AB的中点，P是OB上任一点。将表示为
②
式中为实数，当时，从两个喇叭来的声波因干涉而加强；当时，从两个喇叭来的声波因干涉而相消。由此可知，O是干涉加强点；对于B点，
③
所以，B点也是干涉加强点。因而O、B之间有两个干涉相消点，由对称性可知，AB上有4个干涉相消点。
11.（2011年第18题）（1）一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin（5πt）cm。关于这列简谐波，下列说法正确的是______（填入正确选项前的字母。选对1个给2分，选对2个给4分；选错1个扣2分，最低得0分）。
?
A．周期为4.0s????????????B．振幅为20cm
C．传播方向沿x轴正向???????? D．传播速度为10m/s
【答案】（1）CD
二、全国高考最新真题
13. （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】
【详解】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5cm，D错误。
故选C。
14.（2020年北京卷）一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（ ）
A. 该横波沿轴负方向传播
B. 质点N该时刻向y轴负方向运动
C 质点L经半个周期将沿轴正方向移动
D. 该时刻质点K与M的速度、加速度都相同
【答案】B
【解析】
【详解】AB．由图可知乙质点L的振动情况，该时刻质点L向y轴正方向振动。根据上下坡法或者平移法可知，该横波沿x轴正方向传播，质点N该时刻向y轴负方向运动，故A错误，故B正确；
C．质点L只在平衡位置附近y轴方向上下振动，波传播时，质点不会沿x轴正方向移动，故C错误；
D．该时刻质点K与M的速度为零，质点K加速度为-y方向，质点M加速度为+y方向，故D错误。
故选B
15. （2020年山东卷）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】
【详解】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。
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