5年（2021-2025）高考1年模拟物理真题分类汇编专题13 机械振动与机械波（湖南专用）（原卷版）

五年（2021-2025）高考真题分类汇编PAGEPAGE1专题13机械振动与机械波考点五年考情（2021-2025）命题趋势考点1机械振动2024、2023、2022五年考情显示机械振动与机械波均为高频考点。试题设计显著强化振动图像与波动图像的综合转化，例如通过单摆或弹簧振子的x-t图推导波动传播中的y-x图，或分析受迫振动共振条件与波动能量传递的关联。波动传播的考查更趋精细化与多解性挖掘，要求利用波形平移思想求解空间周期性与时间周期性叠加问题，结合几何关系处理障碍物衍射的波前重构。机械振动的工程应用日益突出，涉及地震预警系统的P波S波时差分析、声呐探测中多普勒频移计算。数学工具的严谨性要求提升，需灵活运用三角函数描述相位变化、参数方程求解行波表达式，通过导数分析波动图像斜率对应的质点速度方向，或利用数列思想计算周期性边界反射的叠加振幅。考点2机械波2024、2023、2021考点01机械振动1．（2024·湖南·高考）在太空，物体完全失重，用天平无法测量质量。如图，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，在图中绘制T2—m关系图线______；m/kgT/sT2/s20.0000.6320.3990.0500.7750.6010.1000.8930.7970.1501.0011.0020.2001.1051.2210.2501.1751.381（5）由T2—m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T2=0.880s2，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T2—m图线与原图线相比将沿纵轴________移动（填“正方向”“负方向”或“不”）。2．（2023·湖南·高考）某同学探究弹簧振子振动周期与质量的关系，实验装置如图（a）所示，轻质弹簧上端悬挂在铁架台上，下端挂有钩码，钩码下表面吸附一个小磁铁，其正下方放置智能手机，手机中的磁传感器可以采集磁感应强度实时变化的数据并输出图像，实验步骤如下：

（1）测出钩码和小磁铁的总质量m;（2）在弹簧下端挂上该钩码和小磁铁，使弹簧振子在竖直方向做简谐运动，打开手机的磁传感器软件，此时磁传感器记录的磁感应强度变化周期等于弹簧振子振动周期；（3）某次采集到的磁感应强度B的大小随时间t变化的图像如图（b）所示，从图中可以算出弹簧振子振动周期T=______（用“t0（4）改变钩码质量，重复上述步骤；（5）实验测得数据如下表所示，分析数据可知，弹簧振子振动周期的平方与质量的关系是______（填“线性的”或“非线性的”）；m10TT0.0152.430.2430.0590.0253.140.3140.0990.0353.720.3720.1380.0454.220.4220.1780.0554.660.4660.217（6）设弹簧的劲度系数为k，根据实验结果并结合物理量的单位关系，弹簧振子振动周期的表达式可能是______（填正确答案标号）；A．2πmk

B．2πkm

C（7）除偶然误差外，写出一条本实验中可能产生误差的原因：____________．3．（2022·湖南·高考）（多选）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1Hz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F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图（b）所示。已知河水密度为ρ，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（）A．x从0.05m到0.15m的过程中，木棒的动能先增大后减小B．x从0.21m到0.25m的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小C．x=0.35m和D．木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为FE．木棒的运动为向x轴正方向传播的机械横波，波速为0.4m/s考点02机械波4．（2024·湖南·高考）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A、B两点平衡位置相距6m，t0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C．t0+0.25s时刻，B点速度为0 D．t05．（2023·湖南·高考）如图（a），在均匀介质中有A、B、C和D四点，其中A、B、C三点位于同一直线上，AC=BC=4m,DC=3

A．这三列波的波速均为2B．t=2s时，C．t=4.5s时，D处的质点向D．t=6s时，D6．（2021·湖南·学业水平选择性）（多选）均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。t=0时刻，波面分布如图（a）所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处质点的振动图像如图（b）所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是（）

A．该波从A点传播到B点，所需时间为4B．t=6s时，C．t=8s时，D．t=10s时，E．E处质点起振后，12s内经过的路程为一、单选题1．（25高三下·湖南·一起考·大联考）一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看作一个质点，这些质点之间存在相互作用。如图是某绳波形成过程示意图，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4……各个质点依次振动，把振动从绳的左端传到右端。t=12T时，质点9刚要开始运动。A．t=14T时，质点4B．t=12T时，质点9C．t=34T时，质点5D．t=T时，质点13第一次到达波峰2．（25届湘豫名校高三·下·三模）某时刻手握水平绳一端沿竖直方向振动，振幅为0.1m，经过0.6s停止振动，形成一列简谐波沿绳传播。某一时刻的波形如图中实线所示，又经过Δt，波形如虚线所示，M、N两点间的距离为1.5m。下列说法正确的是（）A．波速为2.5m/sB．Δt为0.4sC．手握的是绳左端，起振方向向下D．M处质点经过的总路程为0.3m3．（2025·常德一中·高考模拟）如图所示，一列简谐横波沿直线向右传播，a、b两质点的平衡位置相距d=6m，在某时刻a、b质点均振动到平衡位置，且a、b之间有且仅有一个波谷。这列波的波长不可能是（）A．4m B．6mC．8m D．12m4．（24-25高三·湖南长沙·保温（二））某兴趣小组研究机械波的干涉，在一平静的水面上相距10m的位置放置两相同振源，两振源同时开始以相同振幅、相同相位、相同频率f=1500HzA．水波的波长为2B．两振源连线的中垂线上所有点都是振动减弱点C．若某一振源的相位发生变化，仍能观察到干涉D．两振源之间的连线上共有22个振动减弱点（不含两振源）5．（24-25高三·湖南怀化·三模）将一石子扔进平静的水平面上，以石子所在水平面位置为坐标原点并开始计时，t=2s时，第一次形成如图所示的部分波形，P点的横坐标为A．t=2s时，B．该机械波的波长为2.5mC．该机械波的波速为2.25m/sD．该机械波的周期为1.125s6．（2025·湖南岳阳·高三下二模）位于坐标原点处的波源做简谐振动，发出一列沿x轴正方向传播的横波，t=0时刻波恰好传到坐标为0.54m处的a点，波形图如图所示，波的周期为A．波源起振方向向下B．b、c两点振动的位移始终等大反向C．波的传播速度大小为0.1D．至t=3.6s时，a点处质点沿x7．（2025·湖南永州·三模）如图所示，将轻质弹簧的一端固定在水平桌面上O点，当弹簧处于自由状态时，弹簧另一端在A点。将小球从A点正上方由静止释放，小球将弹簧压缩至最低点B，随即被弹簧竖直弹出，已知C点为AB的中点，不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．从B到A过程中，小球的机械能守恒B．从B到A过程中，小球的动能一直在增大C．小球向上运动过程中，小球在AC之间某位置与弹簧分离D．小球在B点时的加速度大小大于重力加速度大小g8．（2025·湖南长沙一中·高三下考前模考）某时刻一列简谐横波在某弹性介质中的波形图如图所示，介质中的三个质点a、b、c此时刻对应的位置如图，已知质点b在介质中振动的频率为5Hz，此时刻质点c的动能正在逐渐增大，且此时刻质点c对应的y轴坐标为-2.5cmA．此时刻质点a的加速度沿y轴正方向且达最大值B．质点a、b、c振动频率相同，做的不是受迫振动C．从此时刻开始经过7120s，质点b和质点D．从此时刻开始计时，质点c的振动方程为y9．（25届高三下·湖南长沙邵阳多校联考·三模）如图1所示，在光滑的水平面上有两弹簧振子甲、乙，甲、乙使用的弹簧劲度系数相同，两弹簧振子的速度随时间的变化图像如图2所示。已知弹簧振子的周期公式为T=2πmk，其中m为振子的质量，k为弹簧的劲度系数，弹簧的弹性势能EpA．甲、乙的周期之比为4:3 B．甲、乙的振子质量之比为16:9C．甲、乙的机械能之比为32:9 D．甲、乙的弹簧最大形变量之比为16:310．（2025·湖南长沙雅礼中学·一模）一列机械横波向右传播，在t=0时的波形如图所示，A、B两质点间距为8m，B、C两质点在平衡位置的间距为3m，当t=1s时，质点C恰好通过平衡位置，则该波的波速可能为（）。A．2m/s B．3m/s C．5m/s D．4m/s11．（2025·湖南长沙长郡中学·高三下·模拟）如图所示，一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的部分波形图如图所示，此时质点A、B的位移相同，从该时刻起，t=0.2 s时，质点B第一次回到平衡位置，A．该波沿x轴正方向传播B．波源的振动周期为1.2sC．0~0.7s内，质点A通过的路程约为56cmD．平衡位置位于坐标原点的质点的振动方程为y12．（25届·邵阳·三联·下）一列简谐横波沿x轴正向传播，波的振幅为2cm，a、b是平衡位置分别在x=1m，x=2m处的两个质点，tA．质点a振动的频率为6B．波传播的速度大小为2.C．t=0时刻，aD．当质点b到达波峰时，质点a到达平衡位置二、多选题13．（25届·怀化·二模）如图甲，S1、S2是均匀介质中关于O点对称的两个波源，其振动方向与纸面垂直，所形成的简谐横波在纸面内传播。图乙和图丙分别是S1和S2振动一个周期后向右传播形成的波形图。已知波在该介质中的传播速度为2m/s，S1S2=8m，PA．经过足够长时间后，平面上形成稳定的干涉图样，形状是一根根的双曲线B．两列波同时传到O点，且O点的起振方向向下C．t=5.5s时，P点在平衡位置的上方，且距离为D．若将波源S114．（24-25高三下·湖南沅澧共同体·一模）装有一定量细沙的两端封闭的玻璃管竖直漂浮在水中，水面范围足够大，如图甲所示。把玻璃管向下缓慢按压4cm后放手，忽略水的粘滞阻力，玻璃管的运动可以视为竖直方向的简谐运动，测得振动周期为0.6s。以竖直向上为正方向，从某时刻开始计时，其振动图像如图乙所示，其中A为振幅。对于玻璃管，下列说法正确的是（）A．振动频率与按压的深度有关B．振动过程中玻璃管的振幅为8cmC．t2时刻的横坐标为D．在t115．（2025·湖南娄底·高三下二模）在水面上有两个波源，振动情况完全相同，其振动图像如图1。图2是振源发出的两列水波在水面离波源较远某区域中形成的干涉图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，M、N、Q皆为两振源连线中垂线上的点，R为PQ连线上一点。（不考虑水波传播过程中能量的耗散）图2区域内的振动情况若用图3中的甲、乙、丙描述，则下列说法可能正确的是（）A．M点振动如甲所示B．N点振动如乙所示C．R点振动如甲所示D．Q点振动如丙所示16．（24-25高三·湖南·冲刺压轴（三））有一列简谐波沿x轴正方向传播，波源位于坐标原点，t=0时刻波源位于平衡位置且开始向y轴正方向运动，做简谐运动的周期T=4s，t=4s后波源停止运动，在t=5s时的简谐波波形图如图所示，x=20m处的质点M刚开始振动，质点N刚好停止运动，质点P的位移为yP=−5cm，关于此列简谐波，下列说法正确的是（）A．质点M起振方向为y轴负方向B．此列简谐波的波速为v=4m/sC．质点P的回到平衡位置的所需的时间为1D．质点N的平衡位置的坐标为xN=4m17．（2025·湖南岳阳·高三下二模）如图所示，一劲度系数k=mgl的弹性绳一端系于P点，绕过Q处的小滑轮，另一端与质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连，P、Q、A三点等高，弹性绳的原长恰好等于PQ间距，圆环与杆间的动摩擦因数为0.5.在竖直向上的外力F作用下将滑环从与P点等高的A点缓慢移动到O点（图中未标出），在O点处外力F恰好为零。已知A、O两点间距为lA．滑环从