2023年高考物理高频考点穿透卷专题40机械振动机械波（含解析）

专题40机械振动机械波一.真题再现1.(2023·全国乙卷)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s．以下说法正确的选项是________．A．水面波是一种机械波B．该水面波的频率为6HzC．该水面波的波长为3mD．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移【答案】ACE【题型】多项选择题【难度】一般2.(2023全国甲卷)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x＝0和x＝5cm处的两个质点．t＝0时开始观测，此时质点O的位移为y＝4cm，质点A处于波峰位置；t＝eq\f(1,3)s时，质点O第一次回到平衡位置，t＝1s时，质点A第一次回到平衡位置．求：(1)简谐波的周期、波速和波长；(2)质点O的位移随时间变化的关系式．【答案】(1)4s7.5cm/s30cm(2)y＝0.08coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πt,2)＋\f(π,3)))(国际单位制)或y＝0.08sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πt,2)＋\f(5π,6)))(国际单位制)【解析】(1)设振动周期为T.由于质点A在0到1s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是eq\f(1,4)个周期，由此可知T＝4s ①由于质点O与A的距离5cm小于半个波长，且波沿x轴正向传播，O在t＝eq\f(1,3)s时回到平衡位置，而A在t＝1s时回到平衡位置，时间相差eq\f(2,3)s．两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度v＝7.5cm/s ②利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长λ＝30cm. ③(2)设质点O的位移随时间变化的关系为y＝Acoseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2πt,T)＋φ0))④将①式及题给条件代入上式得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(4＝Acosφ0,0＝Acos(\f(π,6)＋φ0)))⑤解得φ0＝eq\f(π,3)，A＝8cm⑥质点O的位移随时间变化的关系式为y＝0.08coseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πt,2)＋\f(π,3)))(国际单位制) ⑦或y＝0.08sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(πt,2)＋\f(5π,6)))(国际单位制)．【题型】计算题【难度】一般3．(2023·全国卷ⅡT34)平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间．波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T＝1s．振幅A＝5cm.当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置．求：(1)P、Q间的距离；(2)从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程．【答案】(1)133cm(2)125cm(2)Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为t1＝t＋eq\f(5,4)T ⑤波源从平衡位置开始运动，每经过eq\f(T,4)，波源运动的路程为A.由题给条件得t1＝25×eq\f(T,4)⑥故t1时间内，波源运动的路程为s＝25A＝125cm.【题型】计算题【难度】一般4(2023·全国卷Ⅱ)如下图，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由a、b两个小物块粘在一起组成的．物块在光滑水平面上左右振动，振幅为A0，周期为T0.当物块向右通过平衡位置时，a、b之间的粘胶脱开；以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T，那么A________A0(填“>〞、“<〞或“＝〞)，T________T0(填“>〞、“<〞或“＝〞)．【答案】<<【题型】多项选择题【难度】一般〔二〕试题猜测5．如下图为同一地点的两单摆甲、乙的振动图象，以下说法中正确的选项是()A．甲、乙两单摆的摆长相等B．甲摆的振幅比乙摆大C．甲摆的机械能比乙摆大D．在t＝0.5s时有正向最大加速度的是乙摆E．由图象可以求出当地的重力加速度【答案】ABD【题型】多项选择题【难度】一般6．如下图，一列沿x轴正向传播的简谐横波，当波传到O点时开始计时，t＝7.0s时刚好传到x＝3.5m处．以下判断正确的选项是()A．波源的起振方向向下B．该波的波速为2m/sC．波源的振动频率为0.25HzD．再经过1.0s，x＝1.8m处质点通过路程是20cmE．该波的波长为2m【答案】ACE【解析】x＝3.5m处质点起振方向竖直向下，可知波源的起振方向也竖直向下，A正确；由v＝eq\f(x,t)得v＝eq\f(3.5,7.0)m/s＝0.5m/s，B错误；由图可知，t＝eq\f(7,4)T，解得T＝4s，f＝eq\f(1,T)＝0.25Hz，C正确；t＝1.0s＝eq\f(T,4)，x＝1.8m处质点通过的路程一定大于20cm，D错误．由图知E正确．【题型】多项选择题【难度】一般7．图甲为一列简谐横波在t＝2s时的波形图，图(乙)为媒质中平衡位置在x＝1.5m处的质点的振动图象，P是平衡位置为x＝2m的质点．以下说法正确