2020--2022年三年全國高考物理真題匯編：機(jī)械振動和機(jī)...

更新時(shí)間：2022-07-13 瀏覽次數(shù)：112 類型：二輪復(fù)習(xí)

一、單選題

1. (2024高二下·云南月考) 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻的波形如圖所示，關(guān)于質(zhì)點(diǎn)P的說法正確的是（）

A . 該時(shí)刻速度沿y軸正方向 B . 該時(shí)刻加速度沿y軸正方向 C . 此后 $\text{[math]}$ 周期內(nèi)通過的路程為A D . 此后 $\text{[math]}$ 周期內(nèi)沿x軸正方向遷移為 $\text{[math]}$

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2. (2022·浙江) 如圖所示，一根固定在墻上的水平光滑桿，兩端分別固定著相同的輕彈簧，兩彈簧自由端相距x。套在桿上的小球從中點(diǎn)以初速度v向右運(yùn)動，小球?qū)⒆鲋芷跒門的往復(fù)運(yùn)動，則（）

A . 小球做簡諧運(yùn)動 B . 小球動能的變化周期為 $\text{[math]}$ C . 兩根彈簧的總彈性勢能的變化周期為T D . 小球的初速度為時(shí)，其運(yùn)動周期為2T

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3. (2023高二下·重慶市期中) 一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，傳播速度 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 時(shí)位于坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動，下列圖形中哪個(gè)是 $\text{[math]}$ 時(shí)的波形（）

A . B . C . D .

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4. (2021·遼寧) 一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波，t=2s時(shí)的波形如圖（a）所示，x=2m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖（b）所示，則波速可能是（）

A . $\text{[math]}$ m/s B . $\text{[math]}$ m/s C . $\text{[math]}$ m/s D . $\text{[math]}$ m/s

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5. (2024高二下·萬州月考) 將一端固定在墻上的輕質(zhì)繩在中點(diǎn)位置分叉成相同的兩股細(xì)繩，它們處于同一水平面上。在離分叉點(diǎn)相同長度處用左、右手在身體兩側(cè)分別握住直細(xì)繩的一端，同時(shí)用相同頻率和振幅上下持續(xù)振動，產(chǎn)生的橫波以相同的速率沿細(xì)繩傳播。因開始振動時(shí)的情況不同，分別得到了如圖甲和乙所示的波形。下列說法正確的是（　?。?

A . 甲圖中兩手開始振動時(shí)的方向并不相同 B . 甲圖中繩子的分叉點(diǎn)是振動減弱的位置 C . 乙圖中繩子分叉點(diǎn)右側(cè)始終見不到明顯的波形 D . 乙圖只表示細(xì)繩上兩列波剛傳到分叉點(diǎn)時(shí)的波形

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6. (2020高二上·臨朐月考) 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為T， $\text{[math]}$ 時(shí)的波形如圖所示。 $\text{[math]}$ 時(shí)（）

A . 質(zhì)點(diǎn)a速度方向沿y軸負(fù)方向 B . 質(zhì)點(diǎn)b沿x軸正方向遷移了1m C . 質(zhì)點(diǎn)c的加速度為零 D . 質(zhì)點(diǎn)d的位移為-5cm

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7. (2024高二下·濟(jì)南月考) 一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸負(fù)方向傳播，已知 $\text{[math]}$ 處質(zhì)點(diǎn)的振動方程為 $\text{[math]}$ ，則 $\text{[math]}$ 時(shí)刻的波形圖正確的是（）

A . B . C . D .

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8. (2020·北京) 一列簡諧橫波某時(shí)刻波形如圖甲所示。由該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)L的振動情況如圖乙所示。下列說法正確的是（）

A . 該橫波沿 $\text{[math]}$ 軸負(fù)方向傳播 B . 質(zhì)點(diǎn)N該時(shí)刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動 C . 質(zhì)點(diǎn)L經(jīng)半個(gè)周期將沿 $\text{[math]}$ 軸正方向移動 D . 該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度、加速度都相同

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二、多選題

9. (2022·浙江) 位于x=0.25m的波源P從t=0時(shí)刻開始振動，形成的簡諧橫波沿x軸正負(fù)方向傳播，在t=2.0s時(shí)波源停止振動，t=2.1s時(shí)的部分波形如圖所示，其中質(zhì)點(diǎn)a的平衡位置x_a=1.75m，質(zhì)點(diǎn)b的平衡位置x_b=－0.5m。下列說法正確的是（）

A . 沿x軸正負(fù)方向傳播的波發(fā)生干涉 B . t=0.42s時(shí)，波源的位移為正 C . t=2.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a沿y軸負(fù)方向振動 D . 在0到2s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動總路程是2.55m

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10. (2022·山東) 一列簡諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標(biāo)原點(diǎn)O的質(zhì)點(diǎn)振動圖像如右圖所示．當(dāng) $\text{[math]}$ 時(shí)，簡諧波的波動圖像可能正確的是（）

A . B . C . D .

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11. (2022高二上·張掖月考) 一列簡諧橫波沿 x軸傳播，在t=0時(shí)刻和t=1 s時(shí)刻的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示。已知x=0處的質(zhì)點(diǎn)在0~1 s內(nèi)運(yùn)動的路程為4.5 cm。下列說法正確的是（）

A . 波沿x軸正方向傳播 B . 波源振動周期為1.1 s C . 波的傳播速度大小為13 m/s D . t=1 s時(shí)，x=6 m處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動

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12. (2023高二下·漳州期末) 一列簡諧橫波沿x軸傳播，如圖所示，實(shí)線為 $\text{[math]}$ 時(shí)的波形圖，虛線為 $\text{[math]}$ 時(shí)的波形圖。以下關(guān)于平衡位置在O處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像，可能正確的是（）

A . B . C . D .

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13. (2021·浙江) 為了提高松樹上松果的采摘率和工作效率，工程技術(shù)人員利用松果的慣性發(fā)明了用打擊桿、振動器使松果落下的兩種裝置，如圖甲、乙所示。則（）

A . 針對不同樹木，落果效果最好的振動頻率可能不同 B . 隨著振動器頻率的增加，樹干振動的幅度一定增大 C . 打擊桿對不同粗細(xì)樹干打擊結(jié)束后，樹干的振動頻率相同 D . 穩(wěn)定后，不同粗細(xì)樹干的振動頻率始終與振動器的振動頻率相同

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14. (2020高二上·臨朐月考) 如圖所示，x軸上 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 處有兩個(gè)振動周期均為 $\text{[math]}$ 、振幅均為 $\text{[math]}$ 的相同的波源 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 時(shí)刻同時(shí)開始豎直向下振動，產(chǎn)生波長均為 $\text{[math]}$ 沿x軸傳播的簡諧橫波。P、M、Q分別是x軸上 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 的三個(gè)點(diǎn)，下列說法正確的是（）

A . $\text{[math]}$ 時(shí)P、M、Q三點(diǎn)均已振動 B . $\text{[math]}$ 后M點(diǎn)的位移始終是 $\text{[math]}$ C . $\text{[math]}$ 后P點(diǎn)的位移始終是0 D . $\text{[math]}$ 時(shí)Q點(diǎn)的振動方向豎直向下

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三、綜合題

15. (2022·河北)
1. （1）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播。波速為10m/s。在傳播方向上有P、Q兩質(zhì)點(diǎn)，坐標(biāo)分別為xP = 1m，xQ = 6m。波傳播到P點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，該點(diǎn)的振動圖像如圖所示，則簡諧波的波長為m，經(jīng)過s，Q點(diǎn)第一次到達(dá)正向最大位移處。
2. （2）如圖，一個(gè)半徑為R的玻璃球，O點(diǎn)為球心。球面內(nèi)側(cè)單色點(diǎn)光源S發(fā)出的一束光在A點(diǎn)射出，出射光線AB與球直徑SC平行，θ = 30°。光在真空中的傳播速度為c。求：
  
  （i）玻璃的折射率；
  
  （ii）從S發(fā)出的光線經(jīng)多次全反射回到S點(diǎn)的最短時(shí)間。
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16. (2022·湖南)
1. （1）下端附著重物的粗細(xì)均勻木棒，豎直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿豎直方向做頻率為 $\text{[math]}$ 的簡諧運(yùn)動：與此同時(shí)，木棒在水平方向上隨河水做勻速直線運(yùn)動，如圖（a）所示。以木棒所受浮力F為縱軸，木棒水平位移x為橫軸建立直角坐標(biāo)系，浮力F隨水平位移x的變化如圖（b）所示。已知河水密度為ρ，木棒橫截面積為S，重力加速度大小為g。下列說法正確的是________
  
  A . x從 $\text{[math]}$ 到 $\text{[math]}$ 的過程中，木棒的動能先增大后減小 B . x從 $\text{[math]}$ 到 $\text{[math]}$ 的過程中，木棒加速度方向豎直向下，大小逐漸變小 C . $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 時(shí)，木棒的速度大小相等，方向相反 D . 木棒在豎直方向做簡譜運(yùn)動的振幅為 $\text{[math]}$ E . 木棒的運(yùn)動為向x軸正方向傳播的機(jī)械橫波，波速為 $\text{[math]}$
2. （2）如圖，某種防窺屏由透明介質(zhì)和對光完全吸收的屏障構(gòu)成，其中屏障垂直于屏幕平行排列，可實(shí)現(xiàn)對像素單元可視角度 $\text{[math]}$ 的控制（可視角度 $\text{[math]}$ 定義為某像素單元發(fā)出的光在圖示平面內(nèi)折射到空氣后最大折射角的2倍）。透明介質(zhì)的折射率 $\text{[math]}$ ，屏障間隙 $\text{[math]}$ 。發(fā)光像素單元緊貼屏下，位于相鄰兩屏障的正中間。不考慮光的衍射。
  
  （i）若把發(fā)光像素單元視為點(diǎn)光源，要求可視角度 $\text{[math]}$ 控制為60°，求屏障的高度d；
  
  （ⅱ）若屏障高度 $\text{[math]}$ ，且發(fā)光像素單元的寬度不能忽略，求像素單元寬度x最小為多少時(shí)，其可視角度 $\text{[math]}$ 剛好被擴(kuò)為180°（只要看到像素單元的任意一點(diǎn)，即視為能看到該像素單元）。
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17. (2022·廣東)
1. （1）如圖所示，某同學(xué)握住軟繩的一端周期性上下抖動，在繩上激發(fā)了一列簡諧波。從圖示時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過半個(gè)周期，繩上M處的質(zhì)點(diǎn)將運(yùn)動至（選填“N”“P”或“Q”）處。加快抖動，波的頻率增大，波速（選填“增大”“減小”或“不變”）。
2. （2）一個(gè)水平放置的圓柱形罐體內(nèi)裝了一半的透明液體，液體上方是空氣，其截面如圖16所示。一激光器從罐體底部P點(diǎn)沿著罐體的內(nèi)壁向上移動，它所發(fā)出的光束始終指向圓心O點(diǎn)。當(dāng)光束與豎直方向成 $\text{[math]}$ 角時(shí)，恰好觀察不到從液體表面射向空氣的折射光束。已知光在空氣中的傳播速度為c，求液體的折射率n和激光在液體中的傳播速度v。
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18. (2022·全國甲卷)
1. （1）一平面簡諧橫波以速度 $\text{[math]}$ 沿x軸正方向傳播， $\text{[math]}$ 時(shí)刻的波形圖如圖所示．介質(zhì)中平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)A在 $\text{[math]}$ 時(shí)刻的位移 $\text{[math]}$ ，該波的波長為m，頻率為 $\text{[math]}$ ﹒ $\text{[math]}$ 時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)A（填“向上運(yùn)動”“速度為零”或“向下運(yùn)動”）。
2. （2）如圖，邊長為a的正方形ABCD為一棱鏡的橫截面M為AB邊的點(diǎn)。在截面所在平的，一光線自M點(diǎn)射入棱鏡，入射角為60°，經(jīng)折射后在BC邊的N點(diǎn)恰好發(fā)生全反射，反射光線從CD邊的P點(diǎn)射出棱鏡，求棱鏡的折射率以及P、C兩點(diǎn)之間的距離。
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19. (2022·全國乙卷)
1. （1）介質(zhì)中平衡位置在同一水平面上的兩個(gè)點(diǎn)波源 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ ，二者做簡諧運(yùn)動的振幅相等，周期均為 $\text{[math]}$ 。當(dāng) $\text{[math]}$ 過平衡位置向上運(yùn)動時(shí)， $\text{[math]}$ 也過平衡位置向上運(yùn)動．若波速為 $\text{[math]}$ ，則由 $\text{[math]}$ 和 $\text{[math]}$ 發(fā)出的簡諧橫波的波長均為m。P為波源平齒位置所在水平面上的一點(diǎn)，與 $\text{[math]}$ 、 $\text{[math]}$ 平衡位置的距離均為 $\text{[math]}$ ，則兩波在P點(diǎn)引起的振動總是相互（填“加強(qiáng)”或“削弱”）的；當(dāng) $\text{[math]}$ 恰好在平衡位置向上運(yùn)動時(shí)，平衡位置在P處的質(zhì)點(diǎn)（填“向上”或“向下”）運(yùn)動。
2. （2）一細(xì)束單色光在三棱鏡 $\text{[math]}$ 的側(cè)面 $\text{[math]}$ 上以大角度由D點(diǎn)入射（入射面在棱鏡的橫截面內(nèi)），入射角為i，經(jīng)折射后射至 $\text{[math]}$ 邊的E點(diǎn)，如圖所示，逐漸減小i，E點(diǎn)向B點(diǎn)移動，當(dāng) $\text{[math]}$ 時(shí)，恰好沒有光線從 $\text{[math]}$ 邊射出棱鏡，且 $\text{[math]}$ 。求棱鏡的折射率。
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20. (2021·湖南)
1. （1）均勻介質(zhì)中，波源位于O點(diǎn)的簡諧橫波在xOy水平面內(nèi)傳播，波面為圓。t = 0時(shí)刻，波面分布如圖（a）所示，其中實(shí)線表示波峰，虛線表示相鄰的波谷。A處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖（b）所示，z軸正方向豎直向上。下列說法正確的是（）
  
  A . 該波從A點(diǎn)傳播到B點(diǎn)，所需時(shí)間為 $\text{[math]}$ B . $\text{[math]}$ 時(shí)，B處質(zhì)點(diǎn)位于波峰 C . $\text{[math]}$ 時(shí)，C處質(zhì)點(diǎn)振動速度方向豎直向上 D . $\text{[math]}$ 時(shí)，D處質(zhì)點(diǎn)所受回復(fù)力方向豎直向上 E . E處質(zhì)點(diǎn)起振后， $\text{[math]}$ 內(nèi)經(jīng)過的路程為 $\text{[math]}$
2. （2）我國古代著作《墨經(jīng)》中記載了小孔成倒像的實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識到光沿直線傳播。身高 $\text{[math]}$ 的人站在水平地面上，其正前方 $\text{[math]}$ 處的豎直木板墻上有一個(gè)圓柱形孔洞，直徑為 $\text{[math]}$ 、深度為 $\text{[math]}$ ，孔洞距水平地面的高度是人身高的一半。此時(shí)，由于孔洞深度過大，使得成像不完整，如圖所示?，F(xiàn)在孔洞中填充厚度等于洞深的某種均勻透明介質(zhì)，不考慮光在透明介質(zhì)中的反射。
  
  （i）若該人通過小孔能成完整的像，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？
  
  （ii）若讓掠射進(jìn)入孔洞的光能成功出射，透明介質(zhì)的折射率最小為多少？
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21. (2021·廣東)
1. （1）如圖所示，一個(gè)輕質(zhì)彈簧下端掛一小球，小球靜止?，F(xiàn)將小球向下拉動距離A后由靜止釋放，并開始計(jì)時(shí)，小球在豎直方向做簡諧運(yùn)動，周期為T。經(jīng) $\text{[math]}$ 時(shí)間，小球從最低點(diǎn)向上運(yùn)動的距離 $\text{[math]}$ （選填“大于”、“小于”或“等于”）；在 $\text{[math]}$ 時(shí)刻，小球的動能（選填“最大”或“最小”）。
2. （2）如圖所示，一種光學(xué)傳感器是通過接收器Q接收到光的強(qiáng)度變化而觸發(fā)工作的。光從擋風(fēng)玻璃內(nèi)側(cè)P點(diǎn)射向外側(cè)M點(diǎn)再折射到空氣中，測得入射角為 $\text{[math]}$ ，折射角為 $\text{[math]}$ ；光從P點(diǎn)射向外側(cè)N點(diǎn)，剛好發(fā)生全反射并被Q接收，求光從玻璃射向空氣時(shí)臨界角 $\text{[math]}$ 的正弦值表達(dá)式。
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22. (2021·全國乙卷)
1. （1）圖中實(shí)線為一列簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形曲線，經(jīng)過 $\text{[math]}$ 后，其波形曲線如圖中虛線所示。已知該波的周期T大于 $\text{[math]}$ ，若波是沿x軸正方向傳播的，則該波的速度大小為 $\text{[math]}$ ，周期為s，若波是沿x軸負(fù)方向傳播的，該波的周期為s。
2. （2）用插針法測量上、下表面平行的玻璃磚的折射率。實(shí)驗(yàn)中用A、B兩個(gè)大頭針確定入射光路、C、D兩個(gè)大頭針確定出射光路，O和 $\text{[math]}$ 分別是入射點(diǎn)和出射點(diǎn)，如圖（a）所示。測得玻璃磚厚度為 $\text{[math]}$ ，A到過O點(diǎn)的法線 $\text{[math]}$ 的距離 $\text{[math]}$ ，M到玻璃磚的距離 $\text{[math]}$ ， $\text{[math]}$ 到 $\text{[math]}$ 的距離為 $\text{[math]}$ 。
  
  （?。┣蟛ＡТu的折射率；
  
  （ⅱ）用另一塊材料相同，但上下兩表面不平行的玻璃磚繼續(xù)實(shí)驗(yàn)，玻璃磚的截面如圖（b）所示。光從上表面入射，入時(shí)角從0逐漸增大，達(dá)到 $\text{[math]}$ 時(shí)、玻璃磚下表面的出射光線恰好消失。求此玻璃磚上下表面的夾角。
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23. (2021·海南) 一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，其波源的平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)，波源在0 ~ 4s內(nèi)的振動圖像如圖（a）所示，已知波的傳播速度為0.5m/s。
1. （1）求這列橫波的波長；
2. （2）求波源在4s內(nèi)通過的路程；
3. （3）在圖（b）中畫出t = 4s時(shí)刻的波形圖。
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24. (2021·河北)
1. （1）如圖，一彈簧振子沿x軸做簡諧運(yùn)動，振子零時(shí)刻向右經(jīng)過A點(diǎn)，2s后第一次到達(dá)B點(diǎn)，已知振子經(jīng)過A、B兩點(diǎn)時(shí)的速度大小相等，2s內(nèi)經(jīng)過的路程為0.4m。該彈簧振子的周期為s，振幅為m。
2. （2）將兩塊半徑均為R、完全相同的透明半圓柱體A、B正對放置，圓心上錯(cuò)開一定距離，如圖所示，用一束單色光沿半徑照射半圓柱體A，設(shè)圓心處入射角為 $\text{[math]}$ ，當(dāng) $\text{[math]}$ 時(shí)，A右側(cè)恰好無光線射出；當(dāng) $\text{[math]}$ 時(shí)，有光線沿B的半徑射出，射出位置與A的圓心相比下移h，不考慮多次反射，求：
  
  （i）半圓柱體對該單色光的折射率；
  
  （ii）兩個(gè)半圓柱體之間的距離d。
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25. (2020·新課標(biāo)Ⅰ)
1. （1）在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋的有（）
  
  A . 雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲 B . 超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化 C . 觀察者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低 D . 同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同 E . 天文學(xué)上觀察到雙星（相距較近、均繞它們連線上某點(diǎn)做圓周運(yùn)動的兩顆恒星）光譜隨時(shí)間的周期性變化
2. （2）一振動片以頻率f做簡諧振動時(shí)，固定在振動片上的兩根細(xì)桿同步周期性地觸動水面上a、b兩點(diǎn)，兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。c是水面上的一點(diǎn)，a、b、c間的距離均為l，如圖所示。已知除c點(diǎn)外，在ac連線上還有其他振幅極大的點(diǎn)，其中距c最近的點(diǎn)到c的距離為 $\text{[math]}$ 。求：
  
  （i）波的波長；
  
  （ii）波的傳播速度。
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四、解答題

26. (2020·新課標(biāo)Ⅲ)
1. （1）如圖，一列簡諧橫波平行于x軸傳播，圖中的實(shí)線和虛線分別為t=0和t=0.1 s時(shí)的波形圖。已知平衡位置在x=6 m處的質(zhì)點(diǎn)，在0到0.1s時(shí)間內(nèi)運(yùn)動方向不變。這列簡諧波的周期為s，波速為m/s，傳播方向沿x軸（填“正方向”或“負(fù)方向”）。
2. （2）如圖，一折射率為 $\text{[math]}$ 的材料制作的三棱鏡，其橫截面為直角三角形ABC，∠A=90°，∠B=30°。一束平行光平行于BC邊從AB邊射入棱鏡，不計(jì)光線在棱鏡內(nèi)的多次反射，求AC邊與BC邊上有光出射區(qū)域的長度的比值。
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