2019年高考真题物理专题15 机械振动和机械波

2019一轮好卷高考物理《机械振动、机械波、光学、电磁波、相对论》学思卷一mechanical vibration、Mechanical wave、optics、electromagnetic wave、Relativity1．(多选)如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。

以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y＝0.1 sin(2.5πt)m。

t＝0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t＝0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度。

取重力加速度的大小g＝10 m/s2。

以下判断正确的是。

()A．h＝1.7 mB．简谐运动的周期是0.8 sC．0.6 s内物块运动的路程是0.2 mD．t＝0.4 s时，物块与小球运动方向相反2．一位游客在千岛湖边欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动。

可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20 cm，周期为3.0 s。

当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。

地面与甲板的高度差不超过10 cm时，游客能舒服地登船。

在一个周期内，游客能舒服登船的时间是() A．0.5 s B．0.75 s C．1.0 s D．1.5 s3．在实验室可以做“声波碎杯”的实验，用手指轻弹一只玻璃酒杯，可以听到清脆声音，测得这声音的频率为500 Hz。

将这只酒杯放在一个大功率的声波发生器前，操作人员通过调整其发出的声波，就能使酒杯碎掉。

下列说法中正确的是()A．操作人员必须把声波发生器输出的功率调到很大B．操作人员必须使声波发生器发出频率很高的超声波C．操作人员必须同时增大声波发生器发出声波的频率和功率D．操作人员必须将声波发生器发出的声波频率调到500 Hz，且适当增大其输出功率4．用单摆测定重力加速度的实验装置如图1所示。

(1)(多选)组装单摆时，应在下列器材中选用________(选填选项前的字母)。

A．长度为1 m左右的细线B．长度为30 cm左右的细线C．直径为1.8 cm的塑料球D．直径为1.8 cm的铁球(2)测出悬点O到小球球心的距离(摆长)L及单摆完成n次全振动所用的时间t，则重力加速度g＝________(用L、n、t表示)。

高考物理《机械振动和机械波》真题练习含答案1．[2023·新课标卷]船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声．声波在空气中和在水中传播时的()A．波速和波长均不同B．频率和波速均不同C．波长和周期均不同D．周期和频率均不同答案：A解析：声波的周期和频率由振源决定，故声波在空气中和在水中传播的周期和频率均相同，但声波在空气和水中传播的波速不同，根据波速与波长关系v＝λf可知，波长也不同，故A正确，B、C、D错误．故选A.2．[2024·浙江1月]如图1所示，质量相等的小球和点光源，分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上，间距为l，竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2l，小球和光源做小振幅运动时，在观测屏上可观测小球影子的运动．以竖直向上为正方向，小球和光源的振动图像如图2所示，则()A．t1时刻小球向上运动B．t2时刻光源的加速度向上C．t2时刻小球与影子相位差为πD．t3时刻影子的位移为5A答案：D解析：以竖直向上为正方向，根据图2可知，t1时刻，小球位于平衡位置，随后位移为负值，且位移增大，可知，t1时刻小球向下运动，A错误；t2时刻，光源的位移为正值，光源振动图像为正弦式，表明其做简谐运动，根据F回＝－kx＝ma可知，其加速度方向与位移方向相反，位移方向向上，则加速度方向向下，B错误；根据图2可知，小球与光源的振动步调总是相反，由于影子是光源发出的光被小球遮挡后，在屏上留下的阴影，可知，影子与小球的振动步调总是相同，即t2时刻小球与影子相位差为0，C错误；根据图2可知，t3时刻，光源位于最低点，小球位于最高点，根据光沿直线传播，光源能够在屏上留下影子的位置也处于最高点，影子位于正向最大位移处，根据几何关系有ll＋2l ＝A＋AA＋x影子，解得x影子＝5A，即t3时刻影子的位移为5A，D正确．3．[2024·吉林卷]某同学自制双缝干涉实验装置：在纸板上割出一条窄缝，于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如图所示．用绿色激光照双缝，能够在墙面上观察到干涉条纹．下列做法可以使相邻两条亮条纹中央间距变小的是()A．换用更粗的头发丝B．换用红色激光照射双缝C．增大纸板与墙面的距离D．减小光源与纸板的距离答案：A解析：由于干涉条纹间距Δx＝ldλ可知，换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮条纹中央间距Δx变小，故A正确；换用红色激光照双缝，波长变长，则相邻两条亮条纹中央间距Δx变大，故B错误；增大纸板与墙面的距离l，则相邻两条亮条纹中央间距Δx 变大，故C错误；减小光源与纸板的距离，不会影响相邻两条亮条纹中央间距Δx，故D错误．故选A.4．[2024·浙江1月](多选)在如图所示的直角坐标系中，xOz平面为介质Ⅰ和Ⅱ的分界面(z轴垂直纸面向外).在介质Ⅰ中的P(0，4λ)处有一点波源，产生波长为λ、速度为v的波．波传到介质Ⅱ中，其速度为2v.图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x轴和y轴分别交于R 和S点，此时波源也恰好位于波峰．M为O、R连线的中点，入射波与反射波在O点相干加强，则()A ．介质Ⅱ中波的频率为2v λB. S 点的坐标为(0，－2 λ)C ．入射波与反射波在M 点相干减弱D. 折射角α的正弦值sin α＝352 答案：BD解析：波从一种介质到另一种介质，频率不变，故介质Ⅱ中波的频率为f ＝v λ，A 错误；在介质Ⅱ中波长为λ′＝2v f＝2 λ，由于图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x 轴和y 轴分别交于R 和S 点，故S 点的坐标为(0，－2 λ)，B 正确；由于S 为波峰，且波传到介质Ⅱ中，其速度为2 v .图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰，与x 轴和y 轴分别交于R 和S 点，则R 也为波峰，故P 到R 比P 到O 多一个波峰，则PR ＝5λ，则OR ＝3λ，由于||MO －PM≠2n ·λ2 或(2n ＋1)λ2 (n ＝0，1，2，…)，故M 点不是减弱点，C 错误；根据n ＝λ′λ＝2 ，则n ＝sin αOR PR，解得sin α＝352 ，D 正确． 5．[2021·天津卷]一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，传播速度v ＝10 m/s ，t ＝0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y 轴正方向运动，下列图形中哪个是t ＝0.6 s 时的波形( )答案：B解析：由图中可以看出该波的波长为λ＝4 m ，根据v ＝λT可知该列波的周期为T ＝0.4 s ，又因为t＝0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，当t＝0.6 s时经历了1.5 T，所以此时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴负方向运动，结合图像可知B正确．6．[2023·湖南卷]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＝4 m，DC＝3 m，DC垂直AB.t＝0时，位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图(b)所示，振动方向与平面ABD垂直，已知波长为4 m．下列说法正确的是()A．这三列波的波速均为2 m/sB．t＝2 s时，D处的质点开始振动C．t＝4.5 s时，D处的质点向y轴负方向运动D．t＝6 s时，D处的质点与平衡位置的距离是6 cm答案：C解析：由图(b)的振动图像可知，振动的周期为4 s，故三列波的波速为v＝λT＝4 m4 s＝1m/s，A错误；由图(a)可知，D处距离波源C最近的距离为3 m，故开始振动后波源C处的横波传播到D处所需的时间为t C＝DC v＝3 m1 m/s＝3 s故t＝2 s时，D处的质点还未开始振动，B错误；由几何关系可知AD＝BD＝5 m，波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为t AB＝ADv＝5 m1 m/s＝5 s故t＝4.5 s时，仅波源C处的横波传播到D处，此时D处的质点振动时间为t1＝t－t C ＝1.5 s由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动，C正确；t＝6 s时，波源C处的横波传播到D处后振动时间为t2＝t－t C＝3 s由振动图像可知此时D处为波源C处传播横波的波谷；t＝6 s时，波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为t3＝t－t AB＝1 s由振动图像可知此时D处为波源A、B处传播横波的波峰．根据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为y＝2A－A＝2 cm故t＝6 s时，D处的质点与平衡位置的距离是2 cm，D错误．故选C.。

专题15 振动和波【母题来源一】2019年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅰ卷）【母题原题】一简谐横波沿x 轴正方向传播，在t =2T 时刻，该波的波形图如图（a ）所示，P 、Q 是介质中的两个质点。

图（b ）表示介质中某质点的振动图像。

下列说法正确的是A ．质点Q 的振动图像与图（b ）相同B ．在t =0时刻，质点P 的速率比质点Q 的大C ．在t =0时刻，质点P 的加速度的大小比质点Q 的大D ．平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图（b ）所示E ．在t =0时刻，质点P 与其平衡位置的距离比质点Q 的大【答案】CDE【解析】由图（b ）可知，在2T t =时刻，质点正在向y 轴负方向振动，而从图（a ）可知，质点Q 在2T t = 正在向y 轴正方向运动，故A 错误；由2T t =的波形图推知，0t =时刻，质点P 正位于波谷，速率为零；质点Q 正在平衡位置，故在0t =时刻，质点P 的速率小于质点Q ，故B 错误；0t =时刻，质点P 正位于波谷，具有沿y 轴正方向最大加速度，质点Q 在平衡位置，加速度为零，故C 正确；0t =时刻，平衡位置在坐标原点处的质点，正处于平衡位置，沿y 轴正方向运动，跟（b ）图吻合，故D 正确；0t =时刻，质点P 正位于波谷，偏离平衡位置位移最大，质点Q 在平衡位置，偏离平衡位置位移为零，故E 正确。

故本题选CDE 。

【母题来源二】2019年普通高等学校招生全国统一考试物理（全国Ⅱ卷）【母题原题】如图，长为l 的细绳下方悬挂一小球a 。

绳的另一端固定在天花板上O 点处，在O 点正下方34l 的O '处有一固定细铁钉。

将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度（约为2°）后由静止释放，并从释放时开始计时。

当小球a 摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡。

设小球相对于其平衡位置的水平位移为x ，向右为正。

下列图像中，能描述小球在开始一个周期内的x-t 关系的是【答案】A【解析】由T =2π得：T 1=2π，T 2=2π=π=12T 1 ，故BD 错误；112sin 2x l θ=⋅，222sin 2x l θ'=⋅22sin 42L θ=⋅ 2sin 22L θ=⋅，122sin 2sin 22l x l x θθ=⋅124sin 2sin 2θθ=，由能量守恒定律可知，小球先后摆起得最大高度相同，故l -l cos θ1=2cos 44l l θ-⋅，根据数学规律可得：21sin 2sin 22θθ=，故11224sin 2=2sin 2x x θθ=，即第一次振幅是第二次振幅得2倍，故A 正确，C 错误。

历年（2019-2023）高考物理真题专项（机械振动、机械波）练习 一、单选题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．．．．2023ꞏ海南ꞏ统考高考真题）下面上下两图分别是一列机械波在传播方向上相距的两个质点P、Q的振动图像，下列说法正确的是（）A．该波的周期是5s B．该波的波速是3m/sC．4s时P质点向上振动D．4s时Q质点向上振动4．（2023ꞏ天津ꞏ统考高考真题）能说明光是横波的是（ ）．．．．2023ꞏ山西ꞏ统考高考真题）船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。

声波在空气中和在水中传播时的（λ=B．声波的波长A．声波的波长15cmC．两声波的振幅之比为3:1D．两声波的振幅之比为8．（2023ꞏ湖南ꞏ统考高考真题）如图（a），在均匀介质中有动方向与平面ABD 垂直，已知波长为4m ．下列说法正确的是（ ）A ．这三列波的波速均为2m/sB ．2s =t 时，D 处的质点开始振动C ． 4.5s t =时，D 处的质点向y 轴负方向运动 D ．6s t =时，D 处的质点与平衡位置的距离是6cm9．（2023ꞏ浙江ꞏ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OO '，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由静止释放，导体杆开始下摆。

当0R R =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02R R =时，导体杆振动图像是（ ）A ．B ．C ．D ．10．（2023ꞏ浙江ꞏ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A ．a 与b 的频率之比为2:1B ．O 与P 开始振动的时刻相同C ．a 与b 相遇后会出现干涉现象D ．O 开始振动时沿12．（2022ꞏ重庆ꞏ高考真题）某同学为了研究水波的传播特点，在水面上放置波源和浮标，A ．浮标的振动周期为4C ．13t 时刻浮标沿y 轴负方向运动A．2：3 B．3：2 14．（2022ꞏ北京ꞏ高考真题）在如图所示的小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为4 A．0=t时，质点0P沿y轴负方向运动C．34t T=时，质点3P和5P相位相同15．（2022ꞏ辽宁ꞏ高考真题）一列简谐横波沿A．该时刻速度沿y轴正方向C．此后1周期内通过的路程为A．小球做简谐运动TA．甲图中的小球将保持静止B．甲图中的小球仍将来回振动C．乙图中的小球仍将来回摆动A．此波的波长为9cmC．此波的波速为0.1m/s19．（2021ꞏ江苏ꞏ高考真题）如图所示，半径为RA ．sin()2πω=-x R tB ．sin()πω=+x R tA ．15m/sB ．25m/s C ．35m/s21．（2021ꞏ天津ꞏ高考真题）一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，传播速度．B ．．D．22．（2021ꞏ北京ꞏ高考真题）一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。

2019年高考物理试题分类汇编——机械振动、机械波（全国卷1）21．一简谐振子沿x 轴振动，平衡位置在坐标原点。

0t 时刻振子的位移0.1m x ；4s 3t 时刻0.1m x ；4s t时刻0.1m x 。

该振子的振幅和周期可能为A ．0. 1 m ，8s 3B ．0.1 m, 8s C ．0.2 m ，8s 3D ．0.2 m ，8s 【答案】A【解析】在t=34s 和t=4s 两时刻振子的位移相同，第一种情况是此时间差是周期的整数倍nT 344，当n=1时38T s 。

在34s 的半个周期内振子的位移由负的最大变为正的最大，所以振幅是0.1m 。

A 正确。

第二种情况是此时间差不是周期的整数倍则2)344()034(T nT ，当n=0时8T s ，且由于2t 是1t 的二倍说明振幅是该位移的二倍为0.2m 。

如图答案D 。

【命题意图与考点定位】振动的周期性引起的位移周期性变化。

（全国卷2）15.一简谐横波以4m/s 的波速沿x 轴正方向传播。

已知t=0时的波形如图所示，则 A．波的周期为1s B．x=0处的质点在t=0时向y 轴负向运动 C．x=0处的质点在t= 14s 时速度为0 D ．x=0处的质点在t=14s 时速度值最大答案：AB解析：由波的图像可知半个波长是2m ，波长是4m ，周期是414T s v ，A 正确。

波在沿x 轴正方向传播，则x =0的质点在沿y 轴的负方向传播，B 正确。

x=0的质点的位移是振幅的一半则要运动到平衡位置的时间是113412Ts ，则14t 时刻x=0的质点越过了平衡位置速度不是最大，CD 错误。

【命题意图与考点定位】本题属于波的图像的识图和对质点振动的判断。

（新课标卷）33.[物理——选修3-4] (2)(10分)波源S 1和S 2振动方向相同，频率均为4Hz ，分别置于均匀介质中x 轴上的O A 、两点处，OA=2m ，如图所示.两波源产生的简谐横波沿x 轴相向传播，波速为4/m s .己知两波源振动的初始相位相同.求：△t 1 △t 2。

2019年高考物理试题机械振动和机械波
1．如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15m。

当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是
A.0.60m
B.0.30m
C.0.20m
D.0.15m
【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷）
【答案】B
【解析】可以画出PQ之间的最简单的波形，如图所示：
拓展：解决机械波的题目关键在于理解波的周期性，即时间的周期性或空间的周期性，得到波长的通项，再求解处波长的特殊值。

2．（多选）一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点。

t=0时振子的位移为-0.1m，t=1s时位移为0.1m，则
A.若振幅为0.1m，振子的周期可能为
B.若振幅为0.1m，振子的周期可能为
C.若振幅为0.2m，振子的周期可能为4s
D.若振幅为0.2m，振子的周期可能为6s
【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试理科综合物理试题（天津卷）
【答案】AD
【拓展】t=0时刻振子的位移x=-0.1m，t=1s时刻x=0.1m，关于平衡位置对称；如果振幅为。

机械振动和机械波1．如图所示，一列简谐横波向右传播，P 、Q 两质点平衡位置相距0.15 m 。

当P 运动到上方最大位移处时，Q 刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是A. 0.60 mB. 0.30 mC. 0.20 mD. 0.15 m【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷）【答案】 B【解析】可以画出PQ 之间的最简单的波形，如图所示：2.手持较长软绳端点O 以周期T 在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图。

绳上有另一质点P ，且O 、P 的平衡位置间距为L 。

t =0时，O 位于最高点，P 的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是A ．该简谐波是纵波B ．该简谐波的最大波长为2LC ．8T t =时，P 在平衡位置上方D ．38T t =时，P 的速度方向竖直向上 【答案】C3.关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系,下列说法正确的是()A.位移减小时,加速度减小,速度也减小B.位移方向总是与加速度方向相反,与速度方向相同C.物体的运动方向指向平衡位置时,速度方向与位移方向相反;背离平衡位置时,速度方向与位移方向相同D.物体向负方向运动时,加速度方向与速度方向相同;向正方向运动时,加速度方向与速度方向相反答案：C位移减小时,加速度减小,速度增大,A错误;位移方向总是与加速度方向相反,与速度方向有时相同,有时相反,B、D错误,C正确。

4.如图所示是某绳波形成过程的示意图,1,2,3,4……为绳上的一系列等间距的质点,绳处于水平方向。

质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带动2,3,4……各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端。

t=0时质点1开始竖直向上运动,经过四分之一周期,质点5开始运动。

下列判断正确的是()A.质点6开始振动时的运动方向向下B.t=时质点6的速度方向向下C.t=时质点10的速度方向向上D.t=T时质点16开始运动答案：介质中各质点开始振动时的振动方向和振源开始振动时的振动方向相同,A不对;经过t=质点1回到平衡位置,质点9开始向上振动,质点5振动到正的最大位移处,根据带动法可知,质点6在平衡位置上方向上振动,即速度的方向向上,B错;t=时质点1振动到负的最大位移处,质点9振动到正的最大位移处,质点13开始振动,5~13之间的质点在平衡位置上方,9~13之间的质点振动方向都向上,C对;t=T时质点17开始运动,D不对。

走近2019年高考解读真题，解析考点陈修斌 江苏省赣榆高级中学（222100）本期所涉及的《机械振动和机械波》这部分内容是重点考查的内容之一，高考考查的频率非常高，范围非常广。

重点考查机械振动和机械波的结合。

预计2010年此内容仍是各地高考选修内容考查的热点，考题将保持以解答题题为主，一道考题往往考查多个知识点，振动图象与波动图象的综合运用预测是重点考查的重点。

另外对共振现象和波的特性在实际中的应用问题也要引起注意。

在复习这部分内容时要尤为注意，笔者结合多年高考辅导经验预计2019年易考查的题型并总结如下，希望能够对同学们有所帮助。

易考点一 考查振动方向和传播方向的关系例1、 某质点在坐标原点O 处做简谐运动，其振幅是0.05m ，振动周期为0.4s ，振动在介质中沿x 轴正方向直线传播，传播速度为1m/s ，已知它在平衡位置O 向上开始振动，振动0.2s 后立即停止振动，则停止振动后经过0.2s 时间的波是图中的（ ）解析： 由题意得，振动在介质中沿x 轴正向直线传播，且开始振动时方向向上，由此可知介质中各质点的起振方向均向上，由于振动周期为0.4s ，而振源振动0.2s 后立即停止振动，所以形成的是半个波长的脉冲，波形一定在x 轴上方，振源停止振动后经过0.2s ，波形沿x 轴正方向平移半个波长即0.2m ，波形不变，故选B 。

点评： 此题应注意的是O 点起振时方向是向上的，振动传播至任何一点该点的起振方向均应向上，0.4s 振动向外传播一个波长。

应用简谐横波中介质质点振动方向与传播方向的关系，是解此类题的关键。

易考点二 考查等效弹簧振子例2、 如图所示，在质量为M 的无底的木箱顶部用一轻弹簧悬挂质量均为m )(m M >>的A 、B 两物体，箱子放在水平面上，平衡后剪断A 、B 间细线，此后A 将做简谐振动，当A 运动到最高点时，木箱对地面的压力为（ ）A 、MgB 、g m M )(-C 、g m M )(+D 、g m M )2(+解析： 剪断A 、B 间细绳后，A 与弹簧可看成一个竖直方向的弹簧振子模型，因此，在剪断瞬间A 具有向上的大小为g 的加速度，当A 运动到最高点时具有向下的大小为g 的加速度（简谐运动对称性），此时对A 来说完全失重，从整体法考虑，箱对地面的作用力为Mg ，选A 。

光学、机械振动和机械波压轴解答题（全国甲卷和Ⅰ卷）高考物理光学、机械振动和机械波压轴解答题是考查学生物理学科素养高低的试金石，表现为综合性一般、求解难度不大、对考生的综合分析能力和应用数学知识解决物理问题的能力要求一般等特点。

一、命题范围1.光的折射定律和全反射（压轴指数★★★★）利用光路图找出入射角和折射角，根据折射定律求解。

全反射注意其发生条件。

2、机械振动和机械波（压轴指数★★★★）理解好简谐运动的特点，会根据简谐运动方程判断某质点的运动情况。

会利用波的图像，分析判断波的传播方向和质点振动方向的关系，会利用波长和波速和周期的关系，求解多解问题。

会根据波的叠加原理，判断两列波叠加时的特点。

二、命题类型1.光学情境综合型。

物理情境选自生活生产情境或学习探究情境，物理光学情境综合型试题的物理模型有：各种形状各异的玻璃砖、或水池。

求解方法技巧性强、灵活性高、应用数学知识解决问题的能力要求高的特点。

命题点常包含：光的折射定律、全反射角。

2.波的图像问题、波的干涉叠加问题、波传播的周期性与多解性问题。

简谐运动的振动方程和振动步调相同、相反的频率相同的波源发出两列波的叠加。

根据波的图像，求解波的传播时间，质点振动的位移和路程等问题。

波传播的周期性与多解性问题。

1．（2022·全国·统考高考真题）如图，边长为a 的正方形ABCD 为一棱镜的横截面，M 为AB 边的中点。

在截面所在的平面，一光线自M 点射入棱镜，入射角为60°，经折射后在BC 边的N 点恰好发生全反射，反射光线从CD 边的P 点射出棱镜，求棱镜的折射率以及P 、C 两点之间的距离。

【答案】72n =，PC =【解析】光线在M 点发生折射有sin60°=n sin θ由题知，光线经折射后在BC 边的N 点恰好发生全反射，则1sin C n=C =90°-θ联立有tan θ=2n =根据几何关系有tan 2MB aBN BNθ==解得NC a BN a =-=再由tan PC NCθ=解得12PC a =2．（2021·全国·高考真题）均匀介质中质点A 、B 的平衡位置位于x 轴上，坐标分别为0和xB =16cm 。

高考物理专练题机械振动与机械波考点一机械振动1.[2020届河南中原大联考,34(1)](多选)如图所示,弹簧振子在BC间振动,O为平衡位置,BO=OC=5 cm。

若振子从B到C的运动时间是1s,则下列说法中正确的是()A.振子从B经O到C完成一次全振动B.振动周期是2s,振幅是5cmC.经过两次全振动,振子通过的路程是20cmD.从B开始经过3s,振子通过的路程是30cmE.振子从B到O的时间与从O到C的时间相等答案BDE2.(2019陕西二检,15)(多选)下列关于机械振动的有关说法正确的是()A.简谐运动的回复力是按效果命名的力B.振动图像描述的是振动质点的轨迹C.受迫振动的频率等于驱动力的频率D.当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时,振幅最大E.机械振动的振动能量对外传播时不需要依赖介质答案ACD3.[2019四川攀枝花二模,34(2)]弹簧振子以O点为平衡位置,在B、C两点间做简谐运动,在t=0时刻,振子从O、B间的P点以速度v向B点运动;在t=0.2s时刻,振子速度第一次变为-v;在t=0.5s时刻,振子速度第二次变为-v。

①求弹簧振子的振动周期T;②若B、C之间的距离为25cm,求振子在4s内通过的路程;③若B、C之间的距离为25cm,从平衡位置开始计时,写出弹簧振子的位移表达式,并画出弹簧振子的振动图像。

答案①1s②200cm=2πrad/s③根据x=A sinωt,A=12.5cm,ω=2πT得x=12.5sin2πt(cm)振动图像如图所示。

考点二机械波1.[2019江西红色七校二模,34(1)](多选)一列简谐横波在介质中沿x轴负方向传播,t=0时刻的波形如图所示,此时刻质点P的位移为5cm,质点Q位于x=4m处。

从t=0时刻开始计时,当t=16.5s时质点Q刚好第3次到达波峰。

下列说法正确的是()A.该波的振动周期为4sB.该波的传播速度为4m/s3C.t=3s时质点P沿y轴负方向运动D.0~30s内质点Q通过的路程为2mE.0~3s内质点P通过的路程为10cm答案BCD2.(多选)图(a)为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P是平衡位置在x=1m处的质点,Q是平衡位置在x=4 m处的质点;图(b)为质点Q的振动图像,下列说法正确的是()A.波向左传播B.波速为40m/sC.t=0.1s时,质点P向y轴正方向运动D.从t=0到t=0.05s,质点P运动的路程为20cmE.从t=0到t=0.25s,质点Q运动的路程为50cm答案BCE3.(多选)图甲是一列简谐横波传播到x=5m的M点时的波形图,图乙是质点N(x=3m)从此时刻开始计时的振动图像,Q是位于x=10m处的质点,下列说法正确的是()A.这列波的波长是5mB.这列波的传播速度是1m/sC.当Q点开始振动时,M点位于波谷D.质点Q在6s时,第一次到达波峰E.这列简谐波由M点传播到Q点需要5s答案BCE方法1 判断波的传播方向和质点的振动方向的方法1.(多选)如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,P是参与波动的、离原点x1=2m处的质点,Q是参与波动的、离原点x2=4m处的质点。

机械振动与机械波1、【2019·新课标全国I卷】一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=T/2时刻，该波的波形图如图（a）所示，P、Q是介质中的两个质点。

图（b）表示介质中某质点的振动图像。

下列说法正确的是（）A．质点Q的振动图像与图（b）相同B．在t=0时刻，质点P的速率比质点Q的大C．在t=0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大D．平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图（b）所示E．在t=0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大2、【2019·新课标全国II卷】如图，长为l的细绳下方悬挂一小球a。

绳的另一端固定在天l的O 处有一固定细铁钉。

将小球向右拉开，使细绳与竖直方花板上O点处，在O点正下方34向成一小角度（约为2°）后由静止释放，并从释放时开始计时。

当小球a摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡。

设小球相对于其平衡位置的水平位移为x，向右为正。

下列图像中，能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是_____。

3、【2019·新课标全国III卷】水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。

振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。

两波源发出的波在水面上相遇。

在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。

关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是（）A．不同质点的振幅都相同B．不同质点振动的频率都相同C．不同质点振动的相位都相同D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化4、【2019·天津卷】一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上11mx=和27mx=处质点的振动图像分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是（）A.7m/sB.2m/sC.1.2m/sD.1m/s5、【2019·浙江选考】图1为一列简请横波在t=0时刻的波形图，P、Q为介质中的两个质点，图2为质点P的振动图象，则( )A. t=0.2s时，质点Q沿y轴负方向运动B. 0～0.3s内，质点Q运动的路程为0.3mC. t=0.5s时，质点Q的加速度小于质点P的加速度D. t=0.7s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离6、【2019·浙江选考】如图所示,两种不同材料的弹性细绳在O处连接,M、O和N是该绳上的三个点,OM间距离为7.0m,ON间距离为5.0m。

一、机械振动和机械波1．简谐运动的图象信息(1)由图象可以得出质点做简谐运动的振幅、周期。

(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。

(3)可以根据图象确定某时刻质点回复力、加速度和速度的方向。

2．机械波的传播特点(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。

(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。

(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变。

(4)波经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v＝λT＝λf。

二、光的折射和全反射对折射率的理解(1)公式：n＝sin θ1 sin θ2(2)折射率由介质本身的性质决定，与入射角的大小无关。

(3)折射率与介质的密度没有关系，光密介质不是指密度大的介质，光疏介质不是指密度小的介质。

(4)折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有关。

同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小。

(5)同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频率相同。

(6)折射率大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映了光在介质中传播速度的大小v＝c n。

三、光的波动性1．三种现象：光的干涉现象、光的衍射现象和光的偏振现象。

2．光的干涉(1)现象：光在重叠区域出现加强或减弱的现象。

(2)产生条件：两束光频率相同、相位差恒定。

(3)典型实验：杨氏双缝实验。

3．光的衍射(1)现象：光绕过障碍物偏离直线传播的现象。

(2)产生条件：障碍物或孔的尺寸与波长相差不多或更小。

(3)典型实验：单缝衍射、圆孔衍射和不透明圆盘衍射。

四、电磁波1．电磁波是横波：在传播方向上的任一点，E和B随时间做正弦规律变化，E与B彼此垂直且与传播方向垂直。

2．电磁波的传播不需要介质：电磁波在真空中的传播速度与光速相同，即c＝3×108 m/s。

3．电磁波具有波的共性：能产生干涉、衍射等现象。

2019高考物理二轮专题复习机械振动与机械波1•如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动。

以平衡位置O为原点，建立Ox轴。

向右为x的轴的正方向。

若振子位于N点时开始计时，则其振动图像为（）A B C D2•如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。

以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y 0.1sin（2.5 t） m。

t 0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t 0.6s时,小球恰好与物块处于同一高度。

取重力加速度的大小为g 10 m /s2以下判断正确的是（）A• h 1.7 mB.简谐运动的周期是0.8 sC.0.6 s内物块运动的路程是0.2 mD.t 0.4 s时，物块与小球运动方向相反3•一位游客在千岛湖边欲乘游船，当日风浪很大，游船上下浮动。

可把游艇浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20 cm,周期为3.0 s。

当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。

地面与甲板的高度差不超过10 cm时，游客能舒服地登船。

在一个周期内，游客能舒服地登船的时间是（）A . 0.5 sB . 0.75 s C. 1.0 s 4•一质点做简谐运动，则下列说法中正确的是（）A •若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值B •质点通过平衡位置时，速度为零，加速度最大C・质点每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也不一定相同D • 1.5 sA. 甲乙两波的起振方向相反B .甲乙两波的频率之比为 3:2C .再经过3 s ,平衡位置在x 7 m 处的质点振动方向向下D .再经过3 s ,两波源间（不含波源）有5个质点位移为零 10.甲乙两列简谐横波在同一介质中分别沿 x 轴正向和负向传播，波速均为 25cm/s ，两列波在t 0时的波形曲线如图所示。

求：B. 在10s 内质点经过的路程是 20 cmC. 在5s 末，速度为零，加速度最大D. 在t 1.5s 和t 4.5s 两时刻质点的位移大小相等6.光滑的水平面上叠放有质量分别为 m 和m 的两木块，下方木块与一劲度系数为 2一端固定在墙上，如图所示，已知两木块之间的最大静摩擦力为f成的系统像一个整体一样地振动，系统的最大振幅为（ k 弹簧相连，弹簧的另，使这两个木块组 f2f 3f A.— B . — C .— k k k 7. 下列说法正确的是（ ）A .物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大B .医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应C .两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大D .一列波通过小孔发生了衍射，波源频率越大，观察到的衍射现象越明显 4f k & （多选）将一单摆向右拉至水平标志线上，从静止释放，当摆球运动到最低点时，摆线碰到障碍物，摆球继续向左摆动，用频闪照相机拍到如图所示的单摆运动过程的频闪照片，摆球从最高点M 摆至左边最高点N 时，以下说法正确的是（ ） A .摆线碰到障碍物前后的摆长之比为4:1 B .摆线碰到障碍物前后的摆长之比为 2:1C .摆线经过最低点时，线速度不变，半径减小，摆线张力变大D .摆线经过最低点时，角速度不变，半径减小，摆线张力变大9. 甲、乙两列横波在同一介质中分波速为 2m/s ，振幅相同；某（i）t 0时，介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标；（ii）从t 0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为16cm的质点的时间。

三年高考（2017-2019）各地高考物理真题分类汇总：机械振动和机械波本文档中含有大量公式，在网页显示可能会出现位置错误的情况，下载后均能正常显示，欢迎下载！1.(2019•全国Ⅲ卷•T15)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。

振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。

两波源发出的波在水面上相遇。

在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。

关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是________。

A. 不同质点的振幅都相同B. 不同质点振动的频率都相同C. 不同质点振动的相位都相同D. 不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E. 同一质点处，两列波的相位差不随时间变化【答案】BDE【解析】两列波叠加形成稳定的干涉现象的条件是两列波的频率相同;任何质点都在按照相同的频率在振动,不同区域的质点振幅和位移不一定相同,各质点振动的频率与波源频率相同,波源振动频率又与振动片的振动频率相同2.(2019•全国Ⅰ卷•T15)一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=5时刻，该波的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。

图(b)表示介质中某质点的振动图像。

下列说法正确的是(填正确答案标号。

选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。

每选错1个扣3分，最低得分为0分)A. 质点Q的振动图像与图(b)相同B. 在t =0时刻，质点P 的速率比质点Q 的大C. 在t =0时刻，质点P 的加速度的大小比质点Q 的大D. 平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图(b )所示E. 在t =0时刻，质点P 与其平衡位置的距离比质点Q 的大 【答案】CDE 【解析】A 、由图(b)可知，在时刻，质点正在向y 轴负方向振动，而从图(a)可知，质点Q 在正在向y 轴正方向运动，故A 错误；B 、由的波形图推知，时刻，质点P 正位于波谷，速率为零；质点Q 正在平衡位置，故在时刻，质点P 的速率小于质点Q ，故B 错误；C 、时刻，质点P 正位于波谷，具有沿y 轴正方向最大加速度，质点Q 在平衡位置，加速度为零，故C 正确；D 、时刻，平衡位置在坐标原点处的质点，正处于平衡位置，沿y 轴正方向运动，跟(b)图吻合，故D 正确；E 、时刻，质点P 正位于波谷，偏离平衡位置位移最大，质点Q 在平衡位置，偏离平衡位置位移为零，故E 正确。

2019高考物理题分类汇编12机械振动、机械波、光学1.【2019年全国Ⅰ】一简谐横波沿x轴正方向传播，在时刻，该波的波形图如图所示，P、Q是介质中的两个质点。

图表示介质中某质点的振动图象。

下列说法正确的是A. 质点Q的振动图象与图相同B. 在时刻，质点P的速率比质点Q的大C. 在时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大D. 平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图所示E. 在时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大【答案】CDE【解析】解：A、简谐机械波沿x轴正方向传播，在时刻，质点Q的振动方向向上，而在振动图象上在时刻质点的振动方向向下，所以图b不是质点Q的振动图象。

故A错误。

B、在时刻，质点P位于波谷，速度为零，质点Q位于平衡位置，则质点P的速率比质点Q的小，故B错误。

C、在时刻，质点P的位移比质点Q的大，则质点P的加速度的大小比质点Q的大。

故C正确。

D、在时刻，平衡位置在坐标原点的质点振动方向向下，与振动图象相符，所以平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图所示。

故D正确。

E、在时刻，质点P位于波谷，质点Q位于平衡位置，则质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大。

故E正确。

故选：CDE。

根据波的传播方向确定Q点在时刻的振动方向，与振动图象上在时刻质点的振动方向比较，确定是哪个质点的振动图象。

在波动图象上，根据位移大小研究加速度和速度的大小关系。

本题考查识别、理解振动图象和波动图象的能力，以及把握两种图象联系的能力。

对于波的图象往往先判断质点的振动方向和波的传播方向间的关系。

同时，能熟练分析波动形成的过程，分析物理量的变化情况。

2.【2019年全国Ⅰ】如图，一艘帆船静止在湖面上，帆船的竖直桅杆顶端高出水面3m。

距水面4m的湖底P点发出的激光束，从水面出射后恰好照射到桅杆顶端，该出射光束与竖直方向的夹角为取。

已知水的折射率为。

求桅杆到P点的水平距离；船向左行驶一段距离后停止，调整由P点发出的激光束方向，当其与竖直方向夹角为时，从水面射出后仍照射在桅杆顶端，求船行驶的距离。