考点6 机械振动与机械波-五年（2020-2024年）高考物理真题专项分类汇编

五年（2020-2024）高考真题专项分类汇编PAGEPAGE14考点6机械振动与机械波—五年（2020—2024年）高考物理真题专项分类汇编一、单选题1．[2024年北京高考真题]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0B.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2．[2024年河北高考真题]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0.1m，电动机转速为。该振动的圆频率和光点在12.5s内通过的路程分别为()A. B. C. D.3．[2024年湖南高考真题]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。长绳上两点平衡位置相距6m，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3m B.波速为12m/sC.时刻，B点速度为0 D.时刻，A点速度为04．[2024年安徽高考真题]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5．[2023年上海高考真题]真空中有一点P与微粒Q，Q在运动中受到指向王且大小与离开P的位移成正比的回复力，则下列情况有可能发生的是()A.速度增大，加速度增大 B.速度增大，加速度减小C.速度增大，加速度不变 D.速度减小，加速度不变6．[2023年浙江高考真题]如图甲所示，一导体杆用两条等长细导线悬挂于水平轴，接入电阻R构成回路。导体杆处于竖直向上的匀强磁场中，将导体杆从竖直位置拉开小角度θ静止释放，导体杆开始下摆。当时，导体杆振动图像如图乙所示。若横纵坐标皆采用图乙标度，则当时，导体杆振动图像是()A. B.C. D.7．[2023年浙江高考真题]主动降噪耳机能收集周围环境中的噪声信号，并产生相应的抵消声波。某一噪声信号传到耳膜的振动图像如图所示，取得最好降噪效果的抵消声波（声音在空气中的传播速度为340m/s）()A.振幅为2AB.频率为100HzC.波长应为1.7m的奇数倍D.在耳膜中产生的振动与图中所示的振动同相8．[2023年北京高考真题]如图所示，两个带等量正电的点电荷位于两点上，是连线中垂线上的两点，O为的交点，。一带负电的点电荷在E点由静止释放后()A.做匀加速直线运动B.在O点所受静电力最大C.由E到O的时间等于由O到F的时间D.由E到F的过程中电势能先增大后减小9．[2021年江苏高考真题]半径为R的圆盘边缘有一钉子B，在水平光线下，圆盘的转轴A和钉子B在右侧墙壁上形成影子O和P。以O为原点在竖直方向上建立坐标系。时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为ω。则P做简谐运动的表达式为()A. B.C. D.二、多选题10．[2024年海南高考真题]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4.5sC.在空气中波长为0.85mD.在水中的波长为5m11．[2021年湖北高考真题]一列简谐横波沿x轴传播，在时刻和时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知处的质点在0~1s内运动的路程为4.5cm。下列说法正确的是()A.波沿x轴正方向传播B.波源振动周期为1.1sC.波的传播速度大小为13m/sD.时，处的质点沿y轴负方向运动三、实验题12．[2024年湖北高考真题]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。②用米尺测量平衡时弹簧的长度l，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。已知弹簧振子的振动周期，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_______。（2）设弹簧的原长为，则l与g、、T的关系式为_______。（3）由实验数据作出的图线如图（b）所示，可得_______（保留三位有效数字，取9.87）。（4）本实验的误差来源包括_____（双选，填标号）。A.空气阻力B.弹簧质量不为零C.光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置13．[2024年广西高考真题]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5°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_______。14．[2024年湖南高考真题]在太空，物体完全失重，用天平无法测量质量。如图（a），某同学设计了一个动力学方法测量物体质量的实验方案，主要实验仪器包括：气垫导轨、滑块、轻弹簧、标准砝码、光电计时器和待测物体，主要步骤如下：（1）调平气垫导轨，将弹簧左端连接气垫导轨左端，右端连接滑块；（2）将滑块拉至离平衡位置20cm处由静止释放，滑块第1次经过平衡位置处开始计时，第21次经过平衡位置时停止计时，由此测得弹簧振子的振动周期T；（3）将质量为m的砝码固定在滑块上，重复步骤（2）；（4）依次增加砝码质量m，测出对应的周期T，实验数据如下表所示，在图（b）中绘制关系图线；0.0000.6320.3990.0500.7750.6010.1000.8930.7970.1501.0011.0020.2001.1051.2210.2501.1751.381（5）由图像可知，弹簧振子振动周期的平方与砝码质量的关系是_______（填“线性的”或“非线性的”）；（6）取下砝码后，将待测物体固定在滑块上，测量周期并得到，则待测物体质量是_______kg（保留3位有效数字）；（7）若换一个质量较小的滑块重做上述实验，所得图线与原图线相比将沿纵轴_______移动（填“正方向”“负方向”或“不”）。四、计算题（1）求这列横波的波长；（2）求波源在4s内通过的路程；（3）在图（b）中画出时刻的波形图。

——★参考答案★——1．答案：D解析：A.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；B.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；C.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；D.由题图乙知，则角频率，则a随t变化的关系式为，D正确。故选D。2．答案：C解析：由于电动机的转速为12r/min，则光点1min振动12个周期，故光点振动的周期，所以光点振动的圆频率，AB错误；由题意可知光点的振幅，又，则光点在12.5s内通过的路程，C正确，D错误。3．答案：D解析：由题意可知，则该波的波长为，A错误；根据题意可知该波的周期，结合A项分析可得该波的波速为，B错误；由于时刻A点、B点分别位于波谷、波峰位置，则时刻A点、B点的速度均为0，从时刻到时刻，B点振动了个周期，运动至平衡位置，速度最大，C错误；从时刻到时刻，A点振动了个周期，运动至波峰位置，速度为0，D正确。4．答案：C解析：AB.由题意可知两列波的波速相同，所以相同时间内传播的距离相同，故两列横波在处开始相遇，故AB错误；CD.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。故选C。5．答案：B解析：由题意可知P点为平衡位置，若Q向P点运动，则Q离开P的位移在减小，回复力减小，由牛顿第二定律可知加速度在减小，又回复力的方向指向P点，回复力的方向与Q的速度方向一致，则Q的速度正在增大，AC错误，B正确；若Q正在远离P点，则Q离开P的位移在增大，回复力在增大，加速度在增大，又速度方向与加速度的方向相反，则Q的速度在减小，D错误。6．答案：B解析：导体杆摆动时切割磁感线，产生感应电流，受安培力，安培力起阻力作用，故导体杆的振动为阻尼振动。由垂直于磁感线方向的速度大小相同时电阻变大→电流变小→安培力（阻力）变小可知，当R从变为时，导体杆振幅的衰减速度变慢，B正确，ACD错误。7．答案：B解析：主动降噪耳机利用了波的干涉原理，要想取得最好的降噪效果，则抵消声波的振幅和频率要与噪声信号的相同，且在耳膜中产生的振动应与题图中所示的振动反相，所以抵消声波的振幅为A，频率，AD错误，B正确；抵消声波的波长，C错误。8．答案：C解析：中垂线上，从O点向上或向下→电场强度先增大后减小→负电荷所受静电力变化，不是匀变速运动，A错O点电场强度为0→负电荷在O点所受静电力为0，B错OE和OF处电场关于O点上下对称→负电荷在EF之间对称往复运动，C对9．答案：B解析：经过时间t，连线绕圆心A转过的角度，此时，B正确。10．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。11．答案：AC解析：由题意，处的质点在内通过的路程为4.5cm，则结合图可知时刻处的质点沿y轴的负方向运动，由质点的振动方向和波的传播方向关系可知，该波的传播方向沿x轴的正方向，A正确；由题意可知，的时间间隔为，解得B错误；由图可知，则C正确；由同侧法可知时，处的质点沿y轴正方向运动，D错误。12．答案：（1）（2）（3）9.65（9.55~9.75均可）（4）AB解析：（1）由于30次全振动所用的时间为t，则1次全振动的时间，即振动周期。（2）弹簧振子平衡时，由力的平衡条件有，又，联立可得。（3）结合（2）问分析可知图线的斜率，由题图（b）可知，联立解得。（4）空气阻力会使本实验中的振动系统做阻尼振动，即本实验中的振动系统并不是理想化的弹簧振子，而本实验中是将振动系统理想化为弹簧振子，从而测出重力加速度的，所以空气阻力是本实验的一个误差来源，A正确；（2）问分析中将弹簧振子的质量等效为托盘及其上物体的总质量，但是实际上弹簧振子的质量为弹簧的质量和托盘及其上物体的总质量之和，所以弹簧质量不为零是本实验的一个误差来源，B正确；由于数字计时器记录的是30次全振动的时间，所以光电门的位置只要在托盘经过的位置均可，即光电门的位置稍微偏离托盘的平衡位置不是本实验的误差来源，C错误。13．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5°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14．答案：（4）如图所示（5）线性的（6）0.120（7）负方向解析：（4）将题表中的数据在题图（b）中进行描点，然后用直线拟合，使尽可能多的点在直线上，不在直线上的点均匀分布在直线两侧，偏离直线较远的点舍去，如答图所示；（5）由于图像为一条直线，则弹簧振子振动周期的平方与砝码质量的关系是线性的；（6）根据答图