考點(diǎn)6 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波-五年（2020-2024年）高考物理真題專項(xiàng)分類匯編

五年（2020-2024）高考真題專項(xiàng)分類匯編PAGEPAGE14考點(diǎn)6機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波—五年（2020—2024年）高考物理真題專項(xiàng)分類匯編一、單選題1．[2024年北京高考真題]圖甲為用手機(jī)和輕彈簧制作的一個(gè)振動(dòng)裝置。手機(jī)加速度傳感器記錄了手機(jī)在豎直方向的振動(dòng)情況，以向上為正方向，得到手機(jī)振動(dòng)過程中加速度a隨時(shí)間t變化的曲線為正弦曲線，如圖乙所示。下列說法正確的是()A.時(shí)，彈簧彈力為0B.時(shí)，手機(jī)位于平衡位置上方C.從至手機(jī)的動(dòng)能增大D.a隨t變化的關(guān)系式為2．[2024年河北高考真題]如圖，一電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輕桿在豎直框架平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，輕桿一端固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，另一端懸掛一紫外光筆，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)紫外光始終豎直投射至水平鋪開的感光紙上，沿垂直于框架的方向勻速拖動(dòng)感光紙，感光紙上就畫出了描述光點(diǎn)振動(dòng)的圖像。已知輕桿在豎直面內(nèi)長(zhǎng)0.1m，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為。該振動(dòng)的圓頻率和光點(diǎn)在12.5s內(nèi)通過的路程分別為()A. B. C. D.3．[2024年湖南高考真題]如圖，健身者在公園以每分鐘60次的頻率上下抖動(dòng)長(zhǎng)繩的一端，長(zhǎng)繩自右向左呈現(xiàn)波浪狀起伏，可近似為單向傳播的簡(jiǎn)諧橫波。長(zhǎng)繩上兩點(diǎn)平衡位置相距6m，時(shí)刻A點(diǎn)位于波谷，B點(diǎn)位于波峰，兩者之間還有一個(gè)波谷。下列說法正確的是()A.波長(zhǎng)為3m B.波速為12m/sC.時(shí)刻，B點(diǎn)速度為0 D.時(shí)刻，A點(diǎn)速度為04．[2024年安徽高考真題]某儀器發(fā)射甲、乙兩列橫波，在同一均勻介質(zhì)中相向傳播，波速v大小相等。某時(shí)刻的波形圖如圖所示，則這兩列橫波()A.在處開始相遇 B.在處開始相遇C.波峰在處相遇 D.波峰在處相遇5．[2023年上海高考真題]真空中有一點(diǎn)P與微粒Q，Q在運(yùn)動(dòng)中受到指向王且大小與離開P的位移成正比的回復(fù)力，則下列情況有可能發(fā)生的是()A.速度增大，加速度增大 B.速度增大，加速度減小C.速度增大，加速度不變 D.速度減小，加速度不變6．[2023年浙江高考真題]如圖甲所示，一導(dǎo)體桿用兩條等長(zhǎng)細(xì)導(dǎo)線懸掛于水平軸，接入電阻R構(gòu)成回路。導(dǎo)體桿處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，將導(dǎo)體桿從豎直位置拉開小角度θ靜止釋放，導(dǎo)體桿開始下擺。當(dāng)時(shí)，導(dǎo)體桿振動(dòng)圖像如圖乙所示。若橫縱坐標(biāo)皆采用圖乙標(biāo)度，則當(dāng)時(shí)，導(dǎo)體桿振動(dòng)圖像是()A. B.C. D.7．[2023年浙江高考真題]主動(dòng)降噪耳機(jī)能收集周圍環(huán)境中的噪聲信號(hào)，并產(chǎn)生相應(yīng)的抵消聲波。某一噪聲信號(hào)傳到耳膜的振動(dòng)圖像如圖所示，取得最好降噪效果的抵消聲波（聲音在空氣中的傳播速度為340m/s）()A.振幅為2AB.頻率為100HzC.波長(zhǎng)應(yīng)為1.7m的奇數(shù)倍D.在耳膜中產(chǎn)生的振動(dòng)與圖中所示的振動(dòng)同相8．[2023年北京高考真題]如圖所示，兩個(gè)帶等量正電的點(diǎn)電荷位于兩點(diǎn)上，是連線中垂線上的兩點(diǎn)，O為的交點(diǎn)，。一帶負(fù)電的點(diǎn)電荷在E點(diǎn)由靜止釋放后()A.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.在O點(diǎn)所受靜電力最大C.由E到O的時(shí)間等于由O到F的時(shí)間D.由E到F的過程中電勢(shì)能先增大后減小9．[2021年江蘇高考真題]半徑為R的圓盤邊緣有一釘子B，在水平光線下，圓盤的轉(zhuǎn)軸A和釘子B在右側(cè)墻壁上形成影子O和P。以O(shè)為原點(diǎn)在豎直方向上建立坐標(biāo)系。時(shí)從圖示位置沿逆時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤，角速度為ω。則P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為()A. B.C. D.二、多選題10．[2024年海南高考真題]一歌手在湖邊唱歌，歌聲通過空氣和水傳到距其2km的湖對(duì)岸，空氣中的聲速為340m/s，水中聲速為1450m/s，歌聲可視為頻率為400Hz的聲波，則下列說法正確的是()A.在水中傳播頻率會(huì)改變B.由空氣和水傳到湖對(duì)岸的時(shí)間差約為4.5sC.在空氣中波長(zhǎng)為0.85mD.在水中的波長(zhǎng)為5m11．[2021年湖北高考真題]一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，在時(shí)刻和時(shí)刻的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示。已知處的質(zhì)點(diǎn)在0~1s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程為4.5cm。下列說法正確的是()A.波沿x軸正方向傳播B.波源振動(dòng)周期為1.1sC.波的傳播速度大小為13m/sD.時(shí)，處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)三、實(shí)驗(yàn)題12．[2024年湖北高考真題]某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量重力加速度大小g的實(shí)驗(yàn)方案，所用器材有：2g砝碼若干、托盤1個(gè)、輕質(zhì)彈簧1根、米尺1把、光電門1個(gè)、數(shù)字計(jì)時(shí)器1臺(tái)等。具體步驟如下：①將彈簧豎直懸掛在固定支架上，彈簧下面掛上裝有遮光片的托盤，在托盤內(nèi)放入一個(gè)砝碼，如圖（a）所示。②用米尺測(cè)量平衡時(shí)彈簧的長(zhǎng)度l，并安裝光電門。③將彈簧在彈性限度內(nèi)拉伸一定長(zhǎng)度后釋放，使其在豎直方向振動(dòng)。④用數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄30次全振動(dòng)所用時(shí)間t。⑤逐次增加托盤內(nèi)砝碼的數(shù)量，重復(fù)②③④的操作。該同學(xué)將振動(dòng)系統(tǒng)理想化為彈簧振子。已知彈簧振子的振動(dòng)周期，其中k為彈簧的勁度系數(shù)，M為振子的質(zhì)量。（1）由步驟④，可知振動(dòng)周期_______。（2）設(shè)彈簧的原長(zhǎng)為，則l與g、、T的關(guān)系式為_______。（3）由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作出的圖線如圖（b）所示，可得_______（保留三位有效數(shù)字，取9.87）。（4）本實(shí)驗(yàn)的誤差來源包括_____（雙選，填標(biāo)號(hào)）。A.空氣阻力B.彈簧質(zhì)量不為零C.光電門的位置稍微偏離托盤的平衡位置13．[2024年廣西高考真題]單擺可作為研究簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的理想模型。（1）制作單擺時(shí)，在圖甲、圖乙兩種單擺的懸掛方式中，選擇圖甲方式的目的是要保持?jǐn)[動(dòng)中_______不變；（2）用游標(biāo)卡尺測(cè)量擺球直徑，測(cè)得讀數(shù)如圖丙，則擺球直徑為_______；（3）若將一個(gè)周期為T的單擺，從平衡位置拉開5°的角度釋放，忽略空氣阻力，擺球的振動(dòng)可看為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間，以釋放時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，則擺球偏離平衡位置的位移x與時(shí)間t的關(guān)系為_______。14．[2024年湖南高考真題]在太空，物體完全失重，用天平無法測(cè)量質(zhì)量。如圖（a），某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)動(dòng)力學(xué)方法測(cè)量物體質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方案，主要實(shí)驗(yàn)儀器包括：氣墊導(dǎo)軌、滑塊、輕彈簧、標(biāo)準(zhǔn)砝碼、光電計(jì)時(shí)器和待測(cè)物體，主要步驟如下：（1）調(diào)平氣墊導(dǎo)軌，將彈簧左端連接氣墊導(dǎo)軌左端，右端連接滑塊；（2）將滑塊拉至離平衡位置20cm處由靜止釋放，滑塊第1次經(jīng)過平衡位置處開始計(jì)時(shí)，第21次經(jīng)過平衡位置時(shí)停止計(jì)時(shí)，由此測(cè)得彈簧振子的振動(dòng)周期T；（3）將質(zhì)量為m的砝碼固定在滑塊上，重復(fù)步驟（2）；（4）依次增加砝碼質(zhì)量m，測(cè)出對(duì)應(yīng)的周期T，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示，在圖（b）中繪制關(guān)系圖線；0.0000.6320.3990.0500.7750.6010.1000.8930.7970.1501.0011.0020.2001.1051.2210.2501.1751.381（5）由圖像可知，彈簧振子振動(dòng)周期的平方與砝碼質(zhì)量的關(guān)系是_______（填“線性的”或“非線性的”）；（6）取下砝碼后，將待測(cè)物體固定在滑塊上，測(cè)量周期并得到，則待測(cè)物體質(zhì)量是_______kg（保留3位有效數(shù)字）；（7）若換一個(gè)質(zhì)量較小的滑塊重做上述實(shí)驗(yàn)，所得圖線與原圖線相比將沿縱軸_______移動(dòng)（填“正方向”“負(fù)方向”或“不”）。四、計(jì)算題（1）求這列橫波的波長(zhǎng)；（2）求波源在4s內(nèi)通過的路程；（3）在圖（b）中畫出時(shí)刻的波形圖。

——★參考答案★——1．答案：D解析：A.由題圖乙知，時(shí)，手機(jī)加速度為0，由牛頓第二定律得彈簧彈力大小為，A錯(cuò)誤；B.由題圖乙知，時(shí)，手機(jī)的加速度為正，則手機(jī)位于平衡位置下方，B錯(cuò)誤；C.由題圖乙知，從至，手機(jī)的加速度增大，手機(jī)從平衡位置向最大位移處運(yùn)動(dòng)，速度減小，動(dòng)能減小，C錯(cuò)誤；D.由題圖乙知，則角頻率，則a隨t變化的關(guān)系式為，D正確。故選D。2．答案：C解析：由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為12r/min，則光點(diǎn)1min振動(dòng)12個(gè)周期，故光點(diǎn)振動(dòng)的周期，所以光點(diǎn)振動(dòng)的圓頻率，AB錯(cuò)誤；由題意可知光點(diǎn)的振幅，又，則光點(diǎn)在12.5s內(nèi)通過的路程，C正確，D錯(cuò)誤。3．答案：D解析：由題意可知，則該波的波長(zhǎng)為，A錯(cuò)誤；根據(jù)題意可知該波的周期，結(jié)合A項(xiàng)分析可得該波的波速為，B錯(cuò)誤；由于時(shí)刻A點(diǎn)、B點(diǎn)分別位于波谷、波峰位置，則時(shí)刻A點(diǎn)、B點(diǎn)的速度均為0，從時(shí)刻到時(shí)刻，B點(diǎn)振動(dòng)了個(gè)周期，運(yùn)動(dòng)至平衡位置，速度最大，C錯(cuò)誤；從時(shí)刻到時(shí)刻，A點(diǎn)振動(dòng)了個(gè)周期，運(yùn)動(dòng)至波峰位置，速度為0，D正確。4．答案：C解析：AB.由題意可知兩列波的波速相同，所以相同時(shí)間內(nèi)傳播的距離相同，故兩列橫波在處開始相遇，故AB錯(cuò)誤；CD.甲波峰的坐標(biāo)為，乙波峰的坐標(biāo)為，由于兩列波的波速相同，所以波峰在處相遇，故C正確，D錯(cuò)誤。故選C。5．答案：B解析：由題意可知P點(diǎn)為平衡位置，若Q向P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，則Q離開P的位移在減小，回復(fù)力減小，由牛頓第二定律可知加速度在減小，又回復(fù)力的方向指向P點(diǎn)，回復(fù)力的方向與Q的速度方向一致，則Q的速度正在增大，AC錯(cuò)誤，B正確；若Q正在遠(yuǎn)離P點(diǎn)，則Q離開P的位移在增大，回復(fù)力在增大，加速度在增大，又速度方向與加速度的方向相反，則Q的速度在減小，D錯(cuò)誤。6．答案：B解析：導(dǎo)體桿擺動(dòng)時(shí)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，受安培力，安培力起阻力作用，故導(dǎo)體桿的振動(dòng)為阻尼振動(dòng)。由垂直于磁感線方向的速度大小相同時(shí)電阻變大→電流變小→安培力（阻力）變小可知，當(dāng)R從變?yōu)闀r(shí)，導(dǎo)體桿振幅的衰減速度變慢，B正確，ACD錯(cuò)誤。7．答案：B解析：主動(dòng)降噪耳機(jī)利用了波的干涉原理，要想取得最好的降噪效果，則抵消聲波的振幅和頻率要與噪聲信號(hào)的相同，且在耳膜中產(chǎn)生的振動(dòng)應(yīng)與題圖中所示的振動(dòng)反相，所以抵消聲波的振幅為A，頻率，AD錯(cuò)誤，B正確；抵消聲波的波長(zhǎng)，C錯(cuò)誤。8．答案：C解析：中垂線上，從O點(diǎn)向上或向下→電場(chǎng)強(qiáng)度先增大后減小→負(fù)電荷所受靜電力變化，不是勻變速運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)O點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度為0→負(fù)電荷在O點(diǎn)所受靜電力為0，B錯(cuò)OE和OF處電場(chǎng)關(guān)于O點(diǎn)上下對(duì)稱→負(fù)電荷在EF之間對(duì)稱往復(fù)運(yùn)動(dòng)，C對(duì)9．答案：B解析：經(jīng)過時(shí)間t，連線繞圓心A轉(zhuǎn)過的角度，此時(shí)，B正確。10．答案：BC解析：A.頻率只與波源有關(guān)，故在水中傳播頻率不會(huì)改變，故A錯(cuò)誤；B.由空氣傳到湖對(duì)岸的時(shí)間為由水傳到湖對(duì)岸的時(shí)間為故由空氣和水傳到湖對(duì)岸的時(shí)間差約為故B正確；C.在空氣中的波長(zhǎng)為故C正確；D.在水中的波長(zhǎng)為故D錯(cuò)誤。故選BC。11．答案：AC解析：由題意，處的質(zhì)點(diǎn)在內(nèi)通過的路程為4.5cm，則結(jié)合圖可知時(shí)刻處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸的負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，由質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向關(guān)系可知，該波的傳播方向沿x軸的正方向，A正確；由題意可知，的時(shí)間間隔為，解得B錯(cuò)誤；由圖可知，則C正確；由同側(cè)法可知時(shí)，處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤。12．答案：（1）（2）（3）9.65（9.55~9.75均可）（4）AB解析：（1）由于30次全振動(dòng)所用的時(shí)間為t，則1次全振動(dòng)的時(shí)間，即振動(dòng)周期。（2）彈簧振子平衡時(shí)，由力的平衡條件有，又，聯(lián)立可得。（3）結(jié)合（2）問分析可知圖線的斜率，由題圖（b）可知，聯(lián)立解得。（4）空氣阻力會(huì)使本實(shí)驗(yàn)中的振動(dòng)系統(tǒng)做阻尼振動(dòng)，即本實(shí)驗(yàn)中的振動(dòng)系統(tǒng)并不是理想化的彈簧振子，而本實(shí)驗(yàn)中是將振動(dòng)系統(tǒng)理想化為彈簧振子，從而測(cè)出重力加速度的，所以空氣阻力是本實(shí)驗(yàn)的一個(gè)誤差來源，A正確；（2）問分析中將彈簧振子的質(zhì)量等效為托盤及其上物體的總質(zhì)量，但是實(shí)際上彈簧振子的質(zhì)量為彈簧的質(zhì)量和托盤及其上物體的總質(zhì)量之和，所以彈簧質(zhì)量不為零是本實(shí)驗(yàn)的一個(gè)誤差來源，B正確；由于數(shù)字計(jì)時(shí)器記錄的是30次全振動(dòng)的時(shí)間，所以光電門的位置只要在托盤經(jīng)過的位置均可，即光電門的位置稍微偏離托盤的平衡位置不是本實(shí)驗(yàn)的誤差來源，C錯(cuò)誤。13．答案：（1）擺長(zhǎng)（2）1.06（3）解析：（1）選擇圖甲方式的目的是要保持?jǐn)[動(dòng)中擺長(zhǎng)不變；（2）擺球直徑為（3）根據(jù)單擺的周期公式可得單擺的擺長(zhǎng)為從平衡位置拉開5°的角度處釋放，可得振幅為以該位置為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得擺球偏離平衡位置的位移x與時(shí)間t的關(guān)系為14．答案：（4）如圖所示（5）線性的（6）0.120（7）負(fù)方向解析：（4）將題表中的數(shù)據(jù)在題圖（b）中進(jìn)行描點(diǎn)，然后用直線擬合，使盡可能多的點(diǎn)在直線上，不在直線上的點(diǎn)均勻分布在直線兩側(cè)，偏離直線較遠(yuǎn)的點(diǎn)舍去，如答圖所示；（5）由于圖像為一條直線，則彈簧振子振動(dòng)周期的平方與砝碼質(zhì)量的關(guān)系是線性的；（6）根據(jù)答圖