05 振动和波-2021年高考6套物理真题分类解析(原卷版)

专题分层突破练5 振动与波A组1.(2020北京东城区高三下学期模拟)机械波和电磁波都能产生多普勒效应。

下列现象中不属于利用多普勒效应的是()A.交通警察利用测速仪向行进中的车辆发射频率已知的超声波,根据反射波的频率变化判断车速B.医生向人体内发射频率已知的超声波,根据接收到的被血管中的血流反射后的超声波的频率变化,判断血流的速度是否正常C.发生雷电时,人们利用看见闪电与听见雷声的时间间隔来估算自己与雷电发生处之间的距离D.天文学上通过对比某些元素在遥远天体上的发光频率与其静止在地球上的发光频率,判断天体相对于地球的运动速度2.(2020上海长宁区高三下学期5月二模)如图为一列机械波t时刻的波形图,已知该波的周期为T,波长为L,a、b、c、d为四个质量相等的振动质点,则()A.在t时刻,质点b的速度大于c的速度B.在t+T时刻,质点d的动能最大4C.从t时刻起,质点c比质点b先回到平衡位置D.从t时刻起,到t+T时刻止,四个质点所通过的路程均为L3.(2020山东潍坊高三期末)一列简谐横波某时刻的波形如图所示,该时刻a、b两质点均到达波峰位置,c质点加速度正在增大。

下列判断正确的是()A.a、b两质点之间的距离为半个波长B.a、b两质点振动开始时刻相差半个周期C.a质点完成全振动的次数比b多一次D.a质点完成全振动的次数比b少一次4.(多选)(2020广东佛山高三模拟)平静的水池表面有两个振源A、B,固有振动周期均为T。

某时刻A开始向下振动,相隔半个周期B开始向下振动,二者振动的振幅相同,某时刻在水面上形成如图所示的水波图。

其中O是振源连线的中点,OH为中垂线,交叉点G、H的中点为D,C点位于波峰和波谷的正中间,实线代表波峰,虚线代表波谷。

下列说法中正确的是()A.如果在E点有一个小的漂浮物,经半个周期将向左漂到F点B.两列波叠加后,O点的振动始终减弱C.图中G、H两点振幅为零,D点的振幅也为零D.C点此时振动的速度为零5.(2020东北三省四市高三模拟)如图甲所示在一条张紧的绳子上挂几个摆,a、c摆的摆长相同且小于b摆的摆长。

电磁学综合计算题1.全国甲卷第12题. 如图，长度均为l 的两块挡板竖直相对放置，间距也为l ，两挡板上边缘P 和M 处于同一水平线上，在该水平线的上方区域有方向竖直向下的匀强电场，电场强度大小为E ；两挡板间有垂直纸面向外、磁感应强度大小可调节的匀强磁场。

一质量为m ，电荷量为q （q >0）的粒子自电场中某处以大小为v 0的速度水平向右发射，恰好从P 点处射入磁场，从两挡板下边缘Q 和N 之间射出磁场，运动过程中粒子未与挡板碰撞。

已知粒子射入磁场时的速度方向与PQ 的夹角为60°，不计重力。

（1）求粒子发射位置到P 点的距离；（2）求磁感应强度大小的取值范围；（3）若粒子正好从QN 的中点射出磁场，求粒子在磁场中的轨迹与挡板MN 的最近距离。

2.湖南卷第13题. 带电粒子流的磁聚焦和磁控束是薄膜材料制备的关键技术之一、带电粒子流（每个粒子的质量为m 、电荷量为q +）以初速度v 垂直进入磁场，不计重力及带电粒子之间的相互作用。

对处在xOy 平面内的粒子，求解以下问题。

（1）如图（a ），宽度为12r 的带电粒子流沿x 轴正方向射入圆心为()10A r ，、半径为1r 的圆形匀强磁场中，若带电粒子流经过磁场后都汇聚到坐标原点O ，求该磁场磁感应强度1B 的大小；（2）如图（a ），虚线框为边长等于22r 的正方形，其几何中心位于()20C r -，。

在虚线框内设计一个区域面积最小的匀强磁场，使汇聚到O 点的带电粒子流经过该区域后宽度变为22r ，并沿x 轴正方向射出。

求该磁场磁感应强度2B 的大小和方向，以及该磁场区域的面积（无需写出面积最小的证明过程）；（3）如图（b ），虛线框Ⅰ和Ⅰ均为边长等于3r 的正方形，虚线框Ⅰ和Ⅰ均为边长等于4r 的正方形。

在Ⅰ、Ⅰ、Ⅰ和Ⅰ中分别设计一个区域面积最小的匀强磁场，使宽度为32r 的带电粒子流沿x 轴正方向射入Ⅰ和Ⅰ后汇聚到坐标原点O ，再经过Ⅰ和Ⅰ后宽度变为42r ，并沿x 轴正方向射出，从而实现带电粒子流的同轴控束。

必修第三册电场（解析版）—2021年高考物理真题（6套）分类解析1.全国甲卷第6题. 某电场的等势面如图所示，图中a、b、c、d、e为电场中的5个点，则（）A. 一正电荷从b点运动到e点，电场力做正功B. 一电子从a点运动到d点，电场力做功为4eVC. b点电场强度垂直于该点所在等势面，方向向右D. a、b、c、d四个点中，b点的电场强度大小最大【答案】BD【解析】A．由图象可知φb = φe则正电荷从b点运动到e点，电场力不做功，A错误；B．由图象可知φa = 3V，φd = 7V根据电场力做功与电势能的变化关系有W ad=E p a-E p d= (φa- φd) ( -e) = 4eVB正确；C．沿电场线方向电势逐渐降低，则b点处的场强方向向左，C错误；D．由于电场线与等势面处处垂直，则可画出电场线分布如下图所示由上图可看出，b 点电场线最密集，则b 点处的场强最大，D 正确。

故选BD 。

2.全国乙卷第2题. 如图（a ），在一块很大的接地金属平板的上方固定一负电荷。

由于静电感应，在金属平板上表面产生感应电荷，金属板上方电场的等势面如图（b ）中虚线所示，相邻等势面间的电势差都相等。

若将一正试探电荷先后放于M 和N 处，该试探电荷受到的电场力大小分别为M F 和N F ，相应的电势能分别为p M E 和p N E ，则（ ）A. ,M N pM pN F F E E <>B. ,M N pM pN F F E E >>C. ,M N pM pN F F E E <<D. ,M N pM pN F F E E ><【答案】A【解析】由图中等势面的疏密程度可知M N E E <根据F qE =可知M N F F <由题可知图中电场线是由金属板指向负电荷，设将该试探电荷从M 点移到N 点，可知电场力做正功，电势能减小，即p p M N E E >故选A 。

选择性必修第三册 热学（解析版）—2021年高考物理真题（6套）分类解析1.全国甲卷第13题. 如图，一定量的理想气体经历的两个不同过程，分别由体积-温度（V -t ）图上的两条直线I 和Ⅱ表示，V 1和V 2分别为两直线与纵轴交点的纵坐标；t 0为它们的延长线与横轴交点的横坐标， t 0=-273.15Ⅱ；a 、b 为直线I 上的两点。

由图可知，气体在状态a 和b 的压强之比a bp p =___________；气体在状态b 和c 的压强之比b c p p =___________。

【答案】 (1). 1 (2).21V V 【解析】[1]根据盖吕萨克定律有 273V k t =+ 整理得273V kt k =+由于体积-温度（V -t ）图像可知，直线I 为等压线，则a 、b 两点压强相等，则有1a bp p = [2]设0C t =时，当气体体积为1V 其压强为1p ，当气体体积为2V 其压强为2p ，根据等温变化，则有1122p V p V =由于直线I 和Ⅱ各为两条等压线，则有 1b p p = ，2c p p =联立解得1221b c p p V p p V ==。

2.全国甲卷第14题. 如图，一汽缸中由活塞封闭有一定量的理想气体，中间的隔板将气体分为A 、B 两部分；初始时，A 、B 的体积均为V ，压强均等于大气压p 0，隔板上装有压力传感器和控制装置，当隔板两边压强差超过0.5p 0时隔板就会滑动，否则隔板停止运动。

气体温度始终保持不变。

向右缓慢推动活塞，使B 的体积减小为2V 。

（i ）求A 的体积和B 的压强；（Ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，求此时A 的体积和B 的压强。

【答案】（i ）0.4A V V =，02B p p =；（Ⅱ）'1)A V V =，'034B p p =【解析】（i ）对B 气体分析，等温变化，根据波意耳定律有 012B p V p V = 解得02B p p =对A 气体分析，根据波意耳定律有0A A p V p V =00.5A B p p p =+联立解得0.4A V V =（Ⅱ）再使活塞向左缓慢回到初始位置，假设隔板不动，则A 的体积为32V ，由波意耳定律可得003'2p V p V =⨯ 则A 此情况下的压强为002'0.53B p p p p =<- 则隔板一定会向左运动，设稳定后气体A 的体积为A V '、压强为A p '，气体B 的体积为B V '、 压强为B p '，根据等温变化有0A A p V p V ''=，0B B p V p V ''=2A B V V V ''+=，''00.5A B p p p =-联立解得'043B p p -= （舍去），'04B p p ='1)A V V =。

顺抚市成风阳光实验学校【2021】高考物理试题分项汇编〔第01期〕专题14 机械振动和机械波〔3-4〕本期导读：1.【一中高考仿真试卷】一列周期为0.4秒的简谐波在均匀介质中沿x 轴传播，该波在某一时刻的波形如下图，此时振动还只发生在O 、M 之间；A 、B 、C 是介质中的三个质点，平衡位置分别位于2m 、3m 、6m 处。

此时B 的速度方向为-y 方向，以下说法正确的选项是〔 〕A ．该波沿 x 轴正向传播，波速为20m/sB ．A 质点比B 质点晚振动0.05sC ．B 质点此时的位移为1cmD ．由图示时刻经0.1s ，B 质点的运动路程为2cmE ．假设该波与另一列沿x 轴正向传播且波长为16m 的波相遇，可以发生稳的干预现象 1.BCD【考点】波的图像；机械波的传播.2.【一中2021级高三第三次模拟考试】一列简谐横波沿x 轴正方向传播，在t 秒与〔t+0.2〕秒两个时刻，x 轴上〔-3m ，3m 〕区间的波形完全相同，如下图。

并且图中M 、N 两质点在t 秒时位移均为2a，以下说法中不正确的选项是_______A ．该波的最大波速为20m/sB ．〔t +0.1〕秒时刻，x =-2m 处的质点位移一是aC ．从t 秒时刻起，x =2m 处的质点比x =2.5m 的质点先回到平衡位置D ．从t 秒时刻起，在质点M 第一次到达平衡位置时，质点N 恰好到达波峰E ．该列波在传播过程中遇到宽度为d=3m 的狭缝时会发生明显的衍射现象 2.ABDy /cmo x/mB A MC246 822【考点】波的图像；机械波的传播.3.【省2021—2021度第二学期物理试题】蝙蝠在喉内产生超声波通过口或鼻孔发射出来，超声波遇到猎物会反射回来，回波被蝙蝠的耳廓接收，根据回波判断猎物的位置和速度．在洞穴里，蝙蝠在空中飞近岩壁并对着岩壁发出频率为34kHz 的超声波，波速大小为340m/s ，那么该超声波的波长为 m ，接收到的回波频率 〔选填“大于〞、“于〞或“小于〞〕发出的频率． ；大于【解析】 该超声波的波长为340m 0.01m 34000v f λ===；因蝙蝠在空中飞近岩壁并对着岩壁，根据多普勒效可知，接收到的回波频率大于发出的频率． 【考点】波的传播.4.【陕高三下学期三模考试】图示为xoy 平面内沿x 轴传播的简谐横波在t 0=0时刻的波形图象，其波速v =5.0m/s ．此时平衡位置x p =0.15m 的P 点正在向-y 方向运动，那么该波的传播方向是 〔选填“+x 〞或“-x 〞〕，经过Δt =s 时间P 点的加速度第一次到达最大且指向y 轴负方向； 4. -x ；0.05s【解析】 P 点此时正在向-y 方向运动，根据走坡法可得该波向x 轴负方向传播，P 点的加速度第一次到达最大且指向y 轴负方向，需要将波平移0.25m ，那么0.250.055t s s == 【考点】波的图像；机械波的传播.5.【省遵义2021～2021第二学期高三最后一次模拟】一列沿x 轴传播的简谐横波在t = 0时刻的波的图象如下图，经0.1 s ，质点M 第一次回到平衡位置，求：①波传播的速度；②质点M 在 s 内走过的路程。

专题19 机械振动和机械波1．（2021·天津高三模拟）如图甲所示，同一介质中两个波源M 和N 相距 6.0m L =，起振后的振动图像分别如图乙和图丙所示，位于M 、N 之间的质点P 到波源M 的距离 2.25m d =，已知波源M 产生的简谐横波的速度为50m /s v =，则以下判断正确的是（ ）A ．波源M 产生的波的波长比波源N 产生的波的波长长B ．波源M 产生的波刚传播到P 点时，质点P 向y 轴正方向运动的C ．两列波叠加后，P 点的振幅是9cmD ．两列波叠加后，M 、N 连线的中点处的振幅是9cm 【答案】BC【解析】A ．介质决定波速，两波波速相等，v =50m/s ，分析图象可知，周期T =0.02s ，则波长均为 λ=vT =1m ，A 错误；B ．分析图乙可知，波源起振方向向上，则波传播到P 点时，起振方向和波源一样，也是向上；B 正确；C ．分析图丙可知，两波起振方向相反，P 点到两波源的波程差为 1.5m ∆=x 为半波长的奇数倍，P 点为振动加强点，振幅为两波振幅之和，A =9cm ；C 正确；D ．同理，MN 连线的中点，为振动减弱点，振幅为两波振幅之差，A '=1cm ；D 错误。

故选BC 。

2．（2021·湖南娄底市高三零模）一列简谐横波沿x 轴传播，P 、Q 是平衡位置分别位于5m x =和15m x =的两个质点，图甲为4s t =时刻的波形，图乙为质点Q 的振动图像。

则下列判断正确的是______A ．波沿x 轴负向传播B ．波的传播速度大小为2.5m/sC ．质点P 的振动方程为2sin(m)4y t π=-D ．质点P 的振动与质点Q 的振动总是相反 E.质点Q 在任意2s 内运动的路程为2m 【答案】BCD【解析】A ．由图乙可知，4s t =时质点Q 在平衡位置正沿y 轴负方向运动，根据振动与波动关系可知波沿x 轴正向传播，A 错误；B ．由图甲知波长为20m ，由图乙知周期为8s ，则波的传播速度20m /s 2.5m /s 8v Tλ===，B 正确；C ．由乙图知，在0t =时刻，质点Q 在平衡位置正沿y 轴正方向振动，而质点P 与质点Q 相差半个波长，故此时质点P 应在平衡位置正沿y 轴负方向振动，因此质点P 的振动方程为22sin(m)2sin (m)84y t t ππ=-=-，C 正确；D ．质点P 与质点Q 平衡位置相距半个波长，因此这两个质点的振动相反，D 正确；E ．质点Q 在12s 4T =内运动的路程不能确定，E 错误。

【高三】2021届高考物理机械振动机械波单元复习测试题（附答案）【高三】2021届高考物理机械振动机械波单元复习测试题（附答案）机械振动与机械波(时间：90分钟满分：100分)一、多项选择题1.在飞机的发展史中有一个阶段,飞机上天后不久,飞机的机翼很快就抖动起来,而且越抖越厉害,后来人们经过了艰苦地探索,利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法解决了这一问题,在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是()a、增加飞机B的惯性，使机身更加平衡c.使机翼更加牢固d.改变机翼的固有频率[答：]选择D【详解】飞机飞上天后,在气流周期性驱动力作用下做受迫振动,机翼越抖越厉害说明气流驱动力周期与机翼的固有周期非常接近或相等.在机翼前缘处装置配重杆,目的是通过改变机翼的质量来改变其固有频率,使驱动力频率与固有频率相差较大,从而达到减振的目的,故d选项正确.2.振动系统的固有频率为F0，在周期性驱动力的作用下产生强迫振动，驱动力的频率为F。

如果驱动力的振幅保持不变，则以下语句中正确的值为（）a.当f＜f0时，该振动系统的振幅随f增大而减小b、当f>F0时，振动系统的振幅随f的减小而增大c.该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于f0d、当振动系统的振动稳定后，振动频率等于F【答案】选b、d.【详细说明】图中显示了受迫振动的振幅A随驱动力频率的变化规律。

显然，当振动稳定时，A是错误的，B是正确的，系统的频率等于驱动力的频率，所以C是错误的，D是正确的3．做简谐振动的单摆，在摆动的过程中( )a、只有在平衡位置，恢复力等于重力和绳子张力的合力b．只有在最高点时，回复力才等于重力和细绳拉力的合力c、在球的任何位置，恢复力等于重力和绳子张力的合力d．小球在任意位置处，回复力都不等于重力和细绳拉力的合力[答：]B【详解】单摆在一个圆弧上来回运动，摆球做圆周运动的向心力由重力沿悬线方向的分力和悬线拉力的合力提拱，而回复力是指重力沿圆弧切线方向的分力．摆球在平衡位置速度不为零，向心力不为零，而回复力为零，所以合力不是回复力；摆球在最高点时，速度为零，向心力为零，合力等于回复力．故选项b正确．4.如图所示，位于介质I和II界面上的波源s产生两列机械波，分别沿x轴的负方向和正方向传播。

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 。

2021届高考二轮复习之核心考点系列之物理考点总动员【二轮精品】考点15 振动和波【命题意图】考查了考生的读图、识图能力，对简谐运动与波动图象的基本知识的理解能力和综合分析能力。

【专题定位】选修3－4中的振动和波：①波的图象；②波长、波速和频率及其相互关系；③简谐运动的规律及振动图象。

【考试方向】高考对机械振动和机械波的考查重点在于波的传播规律、波动图象、振动图象的转换等方面，主要题型为选择题、填空题为主。

物理图象是一种非常形象的信息呈现方式，能够很好地反映各物理量之间的关系，将振动图象与波动图象结合命题，可以全面考查波动理论，是高考考查热点。

【应考策略】选修3－4中的振动和波内容复习时，应加强对基本概念和规律的理解，抓住波的传播和图象这条主线，强化训练、提高对典型问题的分析能力.【得分要点】1.带动法判断质点振动的方向：波的形成和传播过程中，前一质点的振动带动后一相邻质点的振动，后一质点重复前一质点的振动形式。

只要知道某点振动方向或波的传播方向，再通过比较某质点的位移与它相邻质点的位移，即可判断波的传播方向或确定该质点的振动方向。

2.振动图象与波动图象的区别与联系：（1）振动图象描述的是某一质点在不同时刻的振动情况，图象上任意两点表示同一质点在不同时刻偏离平衡位置的位移；波的图象描述的是波在传播方向上无数质点在某一时刻的振动情况，图象上任意两点表示不同的两个质点在同一时刻偏离平衡位置的位移。

（2）振动图象随时间的延续将向着横坐标箭头方向延伸，原图象形状不变；波的图象随着时间的延续，原图象的形状将沿横坐标方向整个儿地平移，而不是原图象的延伸。

（3）在不同时刻波的图象是不同的；对于不同的质点振动图象是不同的。

（4）从振动图象上可以读出振幅和周期；从波的图象上可以读出振幅和波长。

【2017年高考选题】【2017·新课标Ⅲ卷】（5分）如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t=0时的波形图，虚线为t=0.5 s时的波形图。

2021届高考物理通用题：机械振动与机械波含解析专题：机械振动与机械波一、选择题1、关于机械波的形成，下列说法中正确的是()A．物体做机械振动，一定产生机械波B．机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，做受迫振动C．参与振动的质点振动频率各不相同D．机械波传播过程中，介质中质点随波迁移，振动能量也随波传递2、（多选）在“用单摆测定当地重力加速度”的实验中，下列做法正确的是() A．应选择伸缩性小、尽可能长的细线做摆线B．用刻度尺测出细线的长度并记为摆长lC．在小偏角下让小球在竖直面内摆动D．测量摆球周期时，应选择摆球经最低点时开始计时，测量50次全振动的时间t，则单摆的周期T＝t 49E．多次改变摆线的长度l，测量对应的周期T，作T2－l图象，得到图象的斜率值约为43、(多选)如图所示，房顶上固定一根长2.5 m的细线沿竖直墙壁垂到窗沿下，细线下端系了一个小球(可视为质点)。

打开窗子，让小球在垂直于窗子的竖直平面内小幅度摆动，窗上沿到房顶的高度为1.6 m，不计空气阻力，g取10 m/s2，则小球从最左端运动到最右端的时间可能为()A．0.2π s B．0.4π s C．0.6π sD．1.2π s E．2.0π s4、(多选)弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，当它经过点O时开始计时，经过0.3 s，第一次到达点M，再经过0.2 s第二次到达点M，则弹簧振子的周期不可能为()A．0.53 s B．1.4 s C．1.6 s D．2 s E．3 s5、(多选)图甲为某一简谐波在t＝0时刻的波形图，图乙为图甲中平衡位置位于x＝2 m处的质点B的振动图象，质点C的平衡位置位于x＝4 m处。

则下列说法正确的是()甲乙A．该简谐波沿x轴负方向传播，其波速v＝4 m/sB．在0～3.5 s时间内，质点B运动的路程为3.5 mC．在t＝2 s时刻，质点C恰好经过平衡位置向y轴正方向运动D．要使该波能够发生明显的衍射，则障碍物的尺寸应远大于4 mE．若该波能与另一列波发生稳定的干涉，则另一列波的频率为0.5 Hz6、(多选)体育课上甲同学一脚把足球踢到了足球场旁边的池塘中间。