专题16 振动和波-2022年高考真题和模拟题物理分类汇编（解析版）

专 题1 6振动和波【真题汇编】1、（20 22湖南卷T 1 6 （1）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1 H z 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（a）所示。以木棒所受浮力尸为纵轴，木棒水平位移x 为横轴建立直角坐标系，浮力/随水平位移x的变化如图（b）所示。已知河水密度为，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（）图（a）图（b）A.x 从0.0 5 m 到0.1 5 m 的过程中，木棒的动能先增大后减小B.x 从0.21 m 到0.25 m 的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小C.x =0.35 m 和x =0.4 5 m 时，木棒的速度大小相等，方向相反D.木棒在竖直方向做简谱运动的振幅为2pSgE.木棒的运动为向x 轴正方向传播的机械横波，波速为0.4 m/s【答案】A B D【解析】A.由简谐运动的对称性可知，0.1 m、0.3m、0.5 m 时木棒处于平衡位置；则 x 从0.0 5 m 至 U 0.1 5m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；B.x从0.2hn 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；C.尤=0.35 1 和 工=0.4 5 1 1 1 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;D.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,平衡位置时木棒重心在水面下方%,则有0 g S (q +A x(J =M g木棒重心在平衡位置上方最大位移A处时M g-F2=M g-pgS(+/n-A =kA木棒重心在平衡位置下方最大位移4处时F】-Mg=可解得kD正确；E.木棒上各质点相对静止随木棒一起运动,Pg S (g +此 +A 卜 M g =加=pgS,A =2pSg，不能看成向x 轴正方向传播的机械横波，E 错误。-20故选A B D o2、(20 22山东卷T 9)一列简谐横波沿x 轴传播,f =7 s时，简谐波的波动图像可能正确的是(：|hy/cm r sV 7 1 1 飞平衡位置位于坐标原点。的质点振动图像如右图所示。当)【答案】AC【解析】由 0 点的振动图像可知,周期为T=12s,设原点处的质点的振动方程为则.、y=Asin(/+)10=20sin0解得n69=6在 r=7s时刻y7=20sin(x 7+)=-10/3cm-17.3cm12 6因7s=-T +T2 12则在f=7s时刻质点在），轴负向向下振动，根据“同侧法”可判断若波向右传播，则波形为C 所示；若波向左传播，则波形如A 所示。故选A C.,3、（20 22浙江6月卷T 1 6）位于x =0.25 m的波源尸从f =0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在f =2.0s时波源停止振动，f =2.1s时的部分波形如图所示，其中质点。的平衡位置=1.7 5m,质点6的平衡位置4=-0.5m。下列说法正确的是（）A.沿x轴正负方向传播的波发生干涉B.，=0.42s时，波源的位移为正C.r =2.25s时，质点4沿y轴负方向振动D.在0到2s内，质点匕运动总路程是2.55m【答案】B D【解析】A.波从波源发出后，向x轴正负方向传播，向相反方向传播的波不会相遇，不会发生干涉，故A错误;B.由图可知，波的波长X =1m由题意可知0.1s内波传播四分之一波长，可得T-=0.1s4解得T =0.4s根据同侧法可知，波源的振动方向向上，f =0.42s 即T 0.25s1 2.5即质点。还在继续振动，/=2.1s 到r =2.25s 经过时间弓=15s 即 三 轴正方向相同，选项B正确；C.该简谐横波的表达式为24 2乃y=Asin x=0.1 sin x(m)=0.10sin x(m)Z =0.2s时P的位移为j =0.10sin(m)=5V2cm4t=0.25s波向前传播的位移T 1 1x=vx =2=x8m=2m4 4 4即I=0.25s p的位移与，=0.2s时x=Im处的质点的位移相同V=0.10sin(-)(m)=-5V2cm4所以从，=0,2s到l=0.25s,质点P通过的路程为50cm+5 Vcm=1 oV2cm选项C正确;D.质点。简谐运动的表达式为2 万 27ty=A sin 于 f=0.1 sin 7(m尸0.10 sin 106(m)则质点M 简谐运动的表达式为y=0.10sin(10m-兀)(m)选项D 错误。故选BC。6.（2022山东烟台市德州市高三下学期一模）“战绳”是一种时尚的健身器材.，有较好的健身效果。如图甲所示，健身者把两根相同绳子的一端固定在尸点，用双手分别握住绳子的另一端，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来。某次锻炼中，健身者以2Hz的频率开始抖动绳端，时，绳子上形成的简谐波的波形如图乙所示，力为右手所握绳子上的两个质点，二者平衡位置间距离为波长的3,此时质点的位移为8夜 cm。已知绳子长度为2 0 m,下列说法正确的是（）4A.a、6 两质点振动的相位差为一兀3B./=1 s时，质点。的位移仍为8五 c m,且速度方向向下8C.健身者抖动绳子端点，经过5s振动恰好传到尸点D.健身者增大抖动频率，将减少振动从绳子端点传播到P 点的时间【答案】AB【解析】2A.a、b两质点平衡位置间距离为波长的，一个周期波前进一个波长的距离，一个周期前后的相位差为2兀,所以两质点振动的相位差为2 4A(z =X 2K=n3 3故 A 正确;B.质点振动周期为-74由生=4兀T/=0时质点的位移为8&c m,根据甲图可知。此刻在平衡位置上方，向上振动；根据乙图图线可知。的振动方程为兀ya=1 6 s in(4 K r +-)1 T将六一 s=一带入可得8 4y(l,=8 /2 c m由 振 动 规 律 知 时 刻 a 在平衡位置上方，振动方向向下，故 B 正确;8C.由乙图可知a、b 间平衡间距大于5 m,小于波长，所以波长;l 5 m,所以波从健身者传到P 点所用的时间L L .2 0 1 ct-=T x s=2 sv A 5 2故 C 错误;D.波的传播速度由介质决定，介质不变，波速不变，绳子上的波形传播到尸点的时间不变，与抖动频率无关，故 D 错误。故选A B。7.（2 0 2 2湖北八市高三下学期二模）一列沿x轴负方向传播的简谐横波f =2 s时的波形如图（a）所示，介质中某质点的振动图像如图（b）所示，下列说法正确的是（）A.图（b）可能是质点A的振动图像B.图（b）可能是质点B的振动图像C.若 图（b）是x =2m处质点的振动图像，则波速可能是l m/sD.若 图（b）是x =3m处质点的振动图像，则波速可能是O.5 m/s【答案】A C D【解析】A B.由波动图像和振动图像可知，f =2 s时质点向下振动，波形图中的A点此时正向下振动，B质点向上振动，故可得图（b）可能是质点A的振动图像，B错误，A正确；C.由振动图像可知，质点振动的周期为T =4 s若 图（b）是x =2m处质点的振动图像，则有（+（）%=2 （=0、1、2、3.）根据公式，可得波速为2v =T解得1V-2 +10=0、1、2、3)当=0时，波速为l m/s,C正确;D.由振动图像可知，质点振动的周期为T =4 s若 图（b）是x =3m处质点的振动图像，则有（+g）2 =3 （=0、1、2、3.）根据公式，可得波速为2u=T解得3v=-（”=0、1、2、3.）4 +2当=1时，波速为0.5 m/s,D正确。故选A C D o8.（2 0 2 2 福建厦门市高三下学期二模）一列沿x 轴传播的简谐横波，仁0 时刻的波形如图甲所示。介质中某质点P的振动图像如图乙所示。则（）A.波沿x 轴负方向传播，波速大小为3 0 m/sB 当 r=0.3 5 s 时质点P恰好回到平衡位置C.在00.2s时间内质点尸运动的路程为10cmD.在。0.1s时间内，质点P一直向y轴负方向运动【答案】BC【解析】A.由上下坡法可知波沿x轴负方向传播，大小为u=4 =m/s=60 m/sT 0.4 z故A错误；B.由图乙可得当r=0.35s时质点尸恰好回到平衡位置，故B正确；C.在00.2s时间内质点P运动的路程为s-2 A -10cm故C正确；D.由图乙可得在。0.1s时间内，质点P先向y轴负方向运动，后向），轴正方向运动，故D错误。故选BCo9.（2022福建泉州市高三下学期三检）一列简谐横波沿x轴传播，A匕为x轴上平衡位置相距6m的两质点,振动图像分别如图甲、乙所示，下列说法正确的是（）A.在/=0至f=0.5s时间内，质点的路程比质点人的小B.a、6两质点可能同时经过平衡位置C.这列波的波长可能是24mD.这列波的波速可能是 m/s7【答案】C D【解析】A.根据图像可知，在1 =0至f =o.5 s时间内，质点的平均速率大于质点%的平均速率，则质点”的路程大于6的路程，故A错误；13B.根据图像可知，两者间距为一4 +4或=4 +/L所以不可能同时经过平衡位置，故B错误；4 4CD.当两者间距为一4 +几时44 +n A 6 m4波长为2 42 =-m(n=0.1.2.3.)4几+1波速v =-m(n=0.1.2.3.)T 4H+13当，尸0时，波长为2 4 m,当两者间距为一;l +时43A +HA =6 m4波长为4 =-m(n=0.1.2.3.)4 +3波速v =-m(n=0.1.2.3.)T 4+3当”=1时，波速为g m/s。故C D正确。7故选CD。10.（2022福建省龙岩市高三下学期一模）图甲为一列简谐横波在f=0.10s时刻的波形图，此时质点P的位置横坐标为x=1m,质点Q的位置横坐标为x=4 m.图乙为质点Q的振动图像。则下列说法正确的是（）A.该波沿x轴正方向传播B.该波的传播速度是40m/sC.从，=0.10s到0.20s内，质点P沿x轴方向运动4mD.f=O 10s时,沿x轴正方向与P相 距D m处的质点与P点振动方向相反【答案】BD【解析】A.在t=0.10s时，由图乙知质点Q正向下运动，根据上下坡法 可知该波沿x轴负方向传播，故A错误;B.由题图甲知波长2=8m由题图乙知该波的周期是T=0.20s则波速为X 8.nrx!v=-m/s=40m/sT 0.20故B正确;C.质点P垂直波的传播方向振动，因此P不沿x 轴运动。故 C 错误；D.因为X=8m所以在t=0.10s时，沿 x 轴正方向与P相 距 10m处的质点的振动情况相当于沿x 轴正方向与P相距2m处的质点振动情况，由题意可知当该点在P右边2m处时与P点振动方向相反，故 D 正确。故选BD。