《2019年高考物理備考 中等生百日捷進(jìn)提升系列 專題16 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波（含解析）》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019年高考物理備考 中等生百日捷進(jìn)提升系列 專題16 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波（含解析）（19頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、專題16 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波第一部分名師綜述綜合分析近幾年的高考物理試題發(fā)現(xiàn)，試題在考查主干知識(shí)的同時(shí)，注重考查的基本概念和基本規(guī)律?？季V要求(1)知道簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的概念，理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式和圖象；知道什么是單擺，知道在擺角較小的情況下單擺的運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，熟記單擺的周期公式；理解受迫振動(dòng)和共振的概念，掌握產(chǎn)生共振的條件(2) 知道機(jī)械波的特點(diǎn)和分類；掌握波速、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系，會(huì)分析波的圖象.3.理解波的干涉、衍射現(xiàn)象和多普勒效應(yīng)，掌握波的干涉和衍射的條件命題規(guī)律(1)考查的熱點(diǎn)有簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及圖象；題型以選擇題和填空題為主，難度中等偏下，波動(dòng)與振動(dòng)的綜合也有計(jì)算題的形式考查。(2)考查的熱點(diǎn)
2、有波的圖象以及波長(zhǎng)、波速、頻率的關(guān)系題型以選擇題和填空題為主，難度中等偏下，波動(dòng)與振動(dòng)的綜合也有計(jì)算題的形式考查第二部分知識(shí)背一背(1)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特征動(dòng)力學(xué)特征：Fkx.運(yùn)動(dòng)學(xué)特征：x、v、a均按正弦或余弦規(guī)律發(fā)生周期性變化(注意v、a的變化趨勢(shì)相反)能量特征：系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，振幅A不變簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)表達(dá)式：xAsin (t)，其中A代表振幅，2f表示簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的快慢，(t)代表簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的相位，叫做初相。（2）單擺視為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的條件：擺角小于5.周期公式：?jiǎn)螖[的等時(shí)性：?jiǎn)螖[的振動(dòng)周期取決于擺長(zhǎng)l和重力加速度g，與振幅和振子(小球)質(zhì)量都沒(méi)有關(guān)系（3）受迫振動(dòng)與共振受迫振動(dòng)：系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)力作用下
3、的振動(dòng)做受迫振動(dòng)的物體，它的周期(或頻率)等于驅(qū)動(dòng)力的周期(或頻率)，而與物體的固有周期(或頻率)無(wú)關(guān)共振：做受迫振動(dòng)的物體，它的固有頻率與驅(qū)動(dòng)力的頻率越接近，其振幅就越大，當(dāng)二者相等時(shí)，振幅達(dá)到最大，這就是共振現(xiàn)象共振曲線如圖所示。（4）機(jī)械波的形成條件：波源；介質(zhì)（5）機(jī)械波的特點(diǎn)機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的形式和能量，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并不隨波遷移介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同，振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同各質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)(即起振)的方向均相同一個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)，通過(guò)的路程為4A，位移為零（6）波長(zhǎng)、波速、頻率及其關(guān)系波長(zhǎng)：在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相
4、鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，用表示波速：波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定；波速的計(jì)算公式：vT或。頻率：由波源決定，等于波源的振動(dòng)頻率波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系：vf.特別提醒1.機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變，波速、波長(zhǎng)都改變（7）波的干涉和衍射產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：頻率相同的兩列同性質(zhì)的波相遇現(xiàn)象：兩列波相遇時(shí)，某些區(qū)域振動(dòng)總是加強(qiáng)，某些區(qū)域振動(dòng)總是減弱，且加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)互相間隔對(duì)兩個(gè)完全相同的波源產(chǎn)生的干涉來(lái)說(shuō)，凡到兩波源的路程差為一個(gè)波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)；凡到兩波源的路程差為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，振動(dòng)減弱產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔(縫)的尺寸跟波長(zhǎng)差不多，或者比波長(zhǎng)更?。?）多
5、普勒效應(yīng)波源不動(dòng)：觀察者向波源運(yùn)動(dòng)，接收頻率增大；觀察者背離波源運(yùn)動(dòng)，接收頻率減小觀察者不動(dòng)：波源向觀察者運(yùn)動(dòng)，接收頻率增大；波源背離觀察者運(yùn)動(dòng)，接收頻率減小當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率變大，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的頻率變小。第三部分技能+方法一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象及運(yùn)動(dòng)規(guī)律振動(dòng)圖象的信息：由圖象可以知道振幅、周期?？梢源_定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移?？梢愿鶕?jù)圖象確定某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)回復(fù)力、加速度和速度的方向。特別提醒：回復(fù)力和加速度的方向：因回復(fù)力總是指向平衡位置，故回復(fù)力和加速度在圖象上總是指向t軸；速度的方向：速度的方向可以通過(guò)下一時(shí)刻位移的變化來(lái)判定，下一時(shí)刻位
6、移如增加，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度方向就是遠(yuǎn)離t軸，下一時(shí)刻位移如減小，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的速度方向就是指向t軸。規(guī)律總結(jié)：(a)大小變化規(guī)律：位移、回復(fù)力、加速度三個(gè)物理量同步變化，與速度的變化步調(diào)相反(b)方向變化規(guī)律：各矢量在其值為零時(shí)改變方向，其中速度在最大位移處改變方向，位移、回復(fù)力、加速度在平衡位置改變方向二、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的“三性”簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，在距平衡位置等距離的兩點(diǎn)上時(shí)，具有大小相等的速度和加速度簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的多解性：做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，在運(yùn)動(dòng)上是一個(gè)變加速運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)相同的路程所需的時(shí)間不一定相同，它是一個(gè)周期性的運(yùn)動(dòng)若運(yùn)動(dòng)的時(shí)間與周期的關(guān)系存在整數(shù)倍的關(guān)系，則質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程就不會(huì)
7、是唯一的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性：位移和速度均大小相等、方向相反的兩個(gè)時(shí)刻之間的時(shí)間為半個(gè)周期的奇數(shù)倍；位移和速度均相同的兩個(gè)時(shí)刻間的時(shí)間為周期的整數(shù)倍.三、解答有關(guān)振動(dòng)圖象的題目時(shí)，要注意：將圖象與題目中振子的運(yùn)動(dòng)情景結(jié)合起來(lái)從圖象中找到一些有用的信息，如振幅、周期、各時(shí)刻的位移等將圖象所表現(xiàn)的信息與振子運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)特點(diǎn)結(jié)合起來(lái)，如振子的對(duì)稱性、周期性.四、自由振動(dòng)、受迫振動(dòng)和共振的關(guān)系比較振動(dòng)項(xiàng)目自由振動(dòng)受迫振動(dòng)共振受力情況僅受回復(fù)力受驅(qū)動(dòng)力作用受驅(qū)動(dòng)力作用振動(dòng)周期或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固有周期T0或固有頻率f0由驅(qū)動(dòng)力的周期或頻率決定，即TT驅(qū)或ff驅(qū)T驅(qū)T0或f驅(qū)f0振動(dòng)能量振動(dòng)物體的機(jī)械
8、能不變由產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的物體提供振動(dòng)物體獲得的能量最大常見例子彈簧振子或單擺(5)機(jī)械工作時(shí)底座發(fā)生的振動(dòng)共振篩、聲音的共鳴等五、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向的互判方法上下坡法沿波的傳播方向看，“上坡”的點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，“下坡”的點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)稱“上坡下，下坡上”，如圖所示帶動(dòng)法如圖所示，在質(zhì)點(diǎn)P靠近波源一方附近的圖象上另找一點(diǎn)P，若P在P上方，則P向上運(yùn)動(dòng)，若P在P下方，則P向下運(yùn)動(dòng)微平移法原理：波向前傳播，波形也向前平移方法：作出經(jīng)微小時(shí)間t后的波形，如圖8虛線所示，就知道了各質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)t時(shí)間到達(dá)的位置，也就知道了此刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，可知圖中P點(diǎn)振動(dòng)方向向下六、振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象研究
9、對(duì)象一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向的所有質(zhì)點(diǎn)研究?jī)?nèi)容一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖象物理意義表示同一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖象信息(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期(2)質(zhì)點(diǎn)振幅(3)某一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移(4)各時(shí)刻速度、加速度的方向(1)波長(zhǎng)、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的加速度方向(4)傳播方向、振動(dòng)方向的互判圖象變化隨時(shí)間推移，圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨時(shí)間推移，波形沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標(biāo)的距離表示一個(gè)周期表示一個(gè)波長(zhǎng)七、波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)波的干涉中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相
10、干波源的距離之差x.(a)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí)若xn(n0,1,2，)，則振動(dòng)加強(qiáng)；若x(2n1) (n0,1,2，)，則振動(dòng)減弱(b)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí)若x(2n1) (n0,1,2，)，則振動(dòng)加強(qiáng)；若xn(n0,1,2，)，則振動(dòng)減弱波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不大或者小于波長(zhǎng)八、波的多解問(wèn)題的處理方法造成波動(dòng)問(wèn)題多解的主要因素有(a)周期性：時(shí)間周期性：時(shí)間間隔t與周期T的關(guān)系不明確；空間周期性：波傳播距離x與波長(zhǎng)的關(guān)系不明確(b)雙向性：傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定；振動(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不
11、確定解決波的多解問(wèn)題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個(gè)周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系t或x，若此關(guān)系為時(shí)間，則tnTt(n0,1,2)；若此關(guān)系為距離，則xnx(n0,1,2)第四部分基礎(chǔ)練+測(cè)1如圖所示，實(shí)線是一列簡(jiǎn)諸橫波在t1時(shí)刻的波形圖，M是平衡位置距O點(diǎn)5m的質(zhì)點(diǎn)，虛線是t2=(t1+0.2)s時(shí)刻的波形圖。下列說(shuō)法中，正確的是_A該波遇到長(zhǎng)度為3米的障礙物時(shí)將會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象B波速可能為20m/sC該波的周期可能為0.6sD若波速為35m/s，該波一定沿著x軸負(fù)方向傳播E. 若波速為15m/s，從t1到t2時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)的路程為60cm【答案】 ADE【解析】【詳解】因該波的
12、波長(zhǎng)為=4m，則該波遇到長(zhǎng)度為3米的障礙物時(shí)將會(huì)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)A正確；若波向右傳播，則v=4n+10.2m/s=(20n+5)m/s，T=v=420n+5s（n=0、1、2、3.）；若波向左傳播，則v=4n+30.2m/s=(20n+15)m/s，T=v=420n+15s（n=0、1、2、3.）；可知波速不可能為20m/s，周期不可能為0.6s，選項(xiàng)BC錯(cuò)誤；由v=(20n+15)m/s可知，當(dāng)n=1時(shí)，v=35m/s，則若波速為35m/s，該波一定沿著x軸負(fù)方向傳播，選項(xiàng)D正確；若波速為15m/s，則波向左傳播，此時(shí)T=T=v=415s，則從t1到t2時(shí)刻，即經(jīng)過(guò)t=0.2s=34T
13、，質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)的路程為2A=60cm，選項(xiàng)E正確.2有位游客在海岸邊觀光，此時(shí)他發(fā)現(xiàn)海面上吹起了波浪，他通過(guò)觀察岸邊某一浮標(biāo)的振動(dòng)，畫出了浮標(biāo)從某一時(shí)刻計(jì)時(shí)開始的振動(dòng)圖象，設(shè)該時(shí)刻t=0，如圖所示。他同時(shí)以身邊的浮標(biāo)為原點(diǎn)，從t=0時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，畫出了在t=4 s時(shí)的部分水波圖象，如圖所示。則下列說(shuō)法中正確的是_。A波的傳播周期為4 sB該列水波傳播方向是沿x軸的正方向傳播C水波波速大小為v=4 m/sD根據(jù)題目中的條件求不出水波傳播的速度E. 若現(xiàn)在以圖2中的波形為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，那么當(dāng)質(zhì)點(diǎn)A第一次達(dá)到波峰時(shí)，質(zhì)點(diǎn)B離平衡位置的距離為s=0.2 m【答案】 ABE【解析】【詳解】由題圖1可知波的振
14、動(dòng)周期為T=4 s，故A正確；由題圖1可知在t=4 s時(shí)浮標(biāo)沿y軸負(fù)向振動(dòng)，由波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的關(guān)系知，此時(shí)水波正沿x軸的正方向傳播，故B正確；由題圖2可知，水波的波長(zhǎng)為1.50=4 m，水波傳播的波速為v=T=1m/s，故CD錯(cuò)誤。若現(xiàn)在以題圖2中的波形為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A是向上振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)B是向下振動(dòng)。經(jīng)2 s后質(zhì)點(diǎn)A到達(dá)波峰，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)B恰好達(dá)到波谷，故此時(shí)質(zhì)點(diǎn)B離平衡位置的距離為s=20 cm=0.2 m，故E正確3如圖甲所示，上端固定的彈簧振子在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，當(dāng)振子到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)。選取向上為正方向，彈簧振子的振動(dòng)圖像如圖乙所示。則下列說(shuō)法中正確的是_A彈
15、簧的最大伸長(zhǎng)量為0.1 mB彈簧振子的振動(dòng)頻率為2 HzC在1-1.5 s內(nèi)，彈簧振子的動(dòng)能逐漸減小D在0-0.5 s內(nèi)，彈簧振子的加速度逐漸減小E. 在l.5-2.0 s內(nèi)，彈簧振子的彈性勢(shì)能逐漸減小【答案】 ACE【解析】【詳解】A.由振動(dòng)圖像可知，彈簧的最大伸長(zhǎng)量為0.1m，故A正確；B. 由振動(dòng)圖像可知，彈簧振子的振動(dòng)周期為2s，頻率f=1/T=0.5Hz，故B錯(cuò)誤；C. 在1-1.5 s內(nèi)，彈簧振子由平衡位置向負(fù)的最大位移運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能逐漸減小，故C正確；D. 在0-0.5 s內(nèi)，彈簧振子由平衡位置向正的最大位移運(yùn)動(dòng)，根據(jù)f=-kx，彈簧振子的回復(fù)力逐漸增大，加速度逐漸增大，故D錯(cuò)誤；E
16、. 在l.5-2.0 s內(nèi)，彈簧振子由負(fù)的最大位移向平衡位置運(yùn)動(dòng)，彈簧形變量逐漸減小，彈性勢(shì)能逐漸減小，故E正確。故選：ACE4如圖所示為一列簡(jiǎn)諧橫波在0時(shí)刻的波形圖，已知波向x軸正方向傳播，且波速為2 m/s，圖中質(zhì)點(diǎn)P的位移為2 cm。以下說(shuō)法正確的是_A波源的振動(dòng)周期為1 sB0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度增大C在0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的加速度比平衡位置x=1 m的質(zhì)點(diǎn)的加速度大D質(zhì)點(diǎn)P比平衡位置x=1.5 m的質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置E. 再過(guò)20 s，質(zhì)點(diǎn)P的路程等于3.2 m【答案】 ACE【解析】【詳解】波長(zhǎng)為2 m，波速為2 m/s，根據(jù)公式=vT，T=1 s，A正確。由于波向右傳播，“上坡下下坡上”，
17、P質(zhì)點(diǎn)位于下坡，故它正遠(yuǎn)離平衡位置，速度變小，B錯(cuò)誤?；貜?fù)力正比于離開平衡位置的位移，加速度正比于回復(fù)力，故C正確。P質(zhì)點(diǎn)0時(shí)刻正向遠(yuǎn)離平衡位置，它回到平衡位置的時(shí)間要大于四分之一個(gè)周期，而平衡位置x=1.5 m的質(zhì)點(diǎn)正在波谷，只需要四分之一個(gè)周期即回到平衡位置，故D錯(cuò)誤。質(zhì)點(diǎn)一個(gè)周期的路程為四倍振幅，20 s即為20個(gè)周期，路程等于80個(gè)振幅，即3.2 m，E正確.5一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,t=0時(shí)的波形如圖所示,質(zhì)點(diǎn)A與質(zhì)點(diǎn)B相距2m,質(zhì)點(diǎn)A的速度沿y軸正方向:t=0.01s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A第一次到達(dá)正向最大位移處,由此可知；A此波的傳播速度為100m/sB此波沿x軸負(fù)方向傳播C此波沿x軸正方同
18、傳播D從t=0時(shí)刻起,經(jīng)0.04s質(zhì)點(diǎn)A沿波的傳播方向遷移了4mE. 在t=0.02s時(shí),質(zhì)點(diǎn)B處在平衡位置,速度沿y軸正方向【答案】 ABE【解析】【詳解】A、由題可知=4m，T=0.04s，則波速v=T=100m/s，故選項(xiàng)A正確；BC、A點(diǎn)速度沿y軸正方向，則波沿x軸負(fù)方向傳播，故選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；D、簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，質(zhì)點(diǎn)A沿波傳播方向并不遷移，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤；E、在t=0.02s=12T時(shí)，質(zhì)點(diǎn)B處在平衡位置，速度沿y軸正方向，故選項(xiàng)E正確；6一列橫波沿x軸正方向傳播，在t=0時(shí)刻的波形曲線如圖所示。已知這列波的質(zhì)點(diǎn)P從t=0時(shí)刻起第一次達(dá)到波峰的時(shí)間為0.6s，質(zhì)點(diǎn)PQ的坐標(biāo)分別
19、為（1，0）和（7，0），則有（）A這列波的頻率為1.25HzB這列波的波長(zhǎng)為5mC這列波的傳播速度為6.25m/sD當(dāng)=0.8s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的位移x=0E. 質(zhì)點(diǎn)Q到達(dá)波峰時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P恰好到達(dá)波谷【答案】 ADE【解析】【詳解】波沿x軸正方向傳播，由傳播方向與振動(dòng)方向的關(guān)系可知t=0時(shí)刻P振動(dòng)的方向向下，則P質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)3T4=0.6s第一次到達(dá)波峰，所以可知周期為0.8s，波的頻率為：f=1T=10.8=1.25Hz，故A正確；從波形圖象可知此波的波長(zhǎng)是4m，故B錯(cuò)誤；波速為：v=T=40.8m/s=5m/s，故C錯(cuò)誤；在t=0時(shí)刻P在平衡位置，經(jīng)0.8s即一個(gè)周期回到原位置，故D正確；P、Q兩質(zhì)
20、點(diǎn)相距6m，即32個(gè)波長(zhǎng)，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)相反，故E正確。7一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖象如圖所示，下列說(shuō)法正確的是（）A質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率為4HzB在10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程是20cmC在5s末，質(zhì)點(diǎn)的速度為零，加速度最大Dt=1.5s和t=4.5s兩時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移大小相等，都是2cmE. 質(zhì)點(diǎn)的速度v隨時(shí)間t的變化規(guī)律v=2costcm/s【答案】 BCD【解析】【詳解】由圖讀出周期為T=4s，則頻率為f=1/T=0.25Hz故A錯(cuò)誤。質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路程是4個(gè)振幅，t=10s=2.5T，則在10s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程是S=2.54A=102cm=20cm。故B正確。在5s末，質(zhì)點(diǎn)位于正向最大位移
21、處，速度為零，加速度最大。故C正確。t=1.5s和t=4.5s兩時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移大小相等，都是x=Asin45=222cm=2cm，選項(xiàng)D正確；因質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化規(guī)律為x=Asin2Tt(cm)=2sin2t(cm)，則質(zhì)點(diǎn)的速度v隨時(shí)間t的變化規(guī)律為v=cos2t(cm/s)，選項(xiàng)E錯(cuò)誤.8如圖所示，甲圖是一列沿x軸正方向傳播的橫波在2s時(shí)的波動(dòng)圖象，乙圖是該波上某質(zhì)點(diǎn)從零時(shí)刻起的振動(dòng)圖象，a、b是介質(zhì)中平衡位置為x1=3m和x2=5m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）A該波的波速是2m/sB在0
22、4s內(nèi)，a質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為20cmC在t=2s時(shí)刻，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的速度相同D若該波在傳播過(guò)程中遇到頻率為0.25Hz的另一橫波時(shí)，可能發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象E. x=100m處的觀察者向x軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收到該波的頻率一定為0 25Hz【答案】 ABD【解析】【詳解】由波動(dòng)圖像可知波長(zhǎng)=8m，振動(dòng)圖像知T=4s，因此波速v=T=84=2s。故A正確，4s內(nèi)a質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)了一個(gè)周期，通過(guò)的路程為4個(gè)振幅S=45=20cm，故B正確；由波的振動(dòng)圖像的特點(diǎn)“上坡下振，下坡上振”可知a質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，b質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；該波的頻率f=1T=0.25Hz，由穩(wěn)定干涉的條件為兩列波的頻率相同
23、，因此遇見0.25Hz的橫波時(shí)會(huì)發(fā)生穩(wěn)定的干涉，故D正確；由多普勒效應(yīng)可知當(dāng)觀察者靠近波源時(shí)頻率變大，因此接收到的頻率大于0.25HZ，故E錯(cuò)誤。9關(guān)于機(jī)械振動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是A某兩種機(jī)械波發(fā)生干涉時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移始終處于最大B機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波長(zhǎng)和波速都發(fā)生變化，但頻率不會(huì)發(fā)生變化C只有波長(zhǎng)比障礙物的尺寸小的時(shí)候才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知得超聲波被血管中血液反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的頻率就能知道血流的速度，這種方法利用了多普勒效應(yīng)E. 波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)與振源振動(dòng)周期相同，是因?yàn)楦髻|(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)均可看做在其相鄰的前一質(zhì)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)力作用下的受迫振動(dòng)【答案
24、】 BDE【解析】【詳解】某兩種機(jī)械波發(fā)生干涉時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅最大，但是位移時(shí)刻在變化，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波長(zhǎng)和波速都發(fā)生變化，但頻率不會(huì)發(fā)生變化，選項(xiàng)B正確；只有波長(zhǎng)比障礙物的尺寸大的時(shí)候才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波被血管中血液反射后又被儀器接收，測(cè)出反射波的頻率就能知道血流的速度，這種方法利用了多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)D正確；波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)與振源振動(dòng)周期相同，是因?yàn)楦髻|(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)均可看做在其相鄰的前一質(zhì)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)力作用下的受迫振動(dòng)，選項(xiàng)E正確.10下列說(shuō)法正確的是_A位移與時(shí)間關(guān)系符合正弦函數(shù)規(guī)律的運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)B只有縫
25、、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能發(fā)生衍射現(xiàn)象C光導(dǎo)纖維傳遞信息是利用了光的干涉原理D電磁波的接收是利用電諧振把有用的信號(hào)選擇出來(lái)E. 狹義相對(duì)論中不同慣性參考系的物理規(guī)律是相同的【答案】 ADE【解析】【詳解】A、只要力與位移的大小成正比，方向相反，即為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，因此當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)規(guī)律，也滿足簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)諧振動(dòng)是最簡(jiǎn)單、最基本的振動(dòng)；故A正確.B、波長(zhǎng)越長(zhǎng)越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，因此波長(zhǎng)為0.6m的水波比波長(zhǎng)為0.5m的水波繞過(guò)0.8m的障礙時(shí)衍射現(xiàn)象更明顯；故B錯(cuò)誤.C、光導(dǎo)纖維傳遞信息是利用了光的全反射原理；故C錯(cuò)誤.D、使接收電路產(chǎn)生電諧振的
26、過(guò)程叫做調(diào)諧，把有用的信號(hào)從高頻電流中選擇還原出來(lái)的過(guò)程叫解調(diào)，使用的是檢波器；故D正確.E、根據(jù)相對(duì)論的兩個(gè)基本假設(shè)可知，在不同的慣性參考系中，一切物理規(guī)律都是相同的；故E正確.故選ADE.11如圖(a)，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，實(shí)線和虛線分別為t1=0時(shí)刻和t2時(shí)刻的波形圖，P、Q分別是平衡位置為x1=l.0m和x2=4.0m的兩質(zhì)點(diǎn)。圖(b)為質(zhì)點(diǎn)O的振動(dòng)圖像，求：(1)波的傳播速度和t2的大??；(2)質(zhì)點(diǎn)P的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式?！敬鸢浮浚?）40m/s；t=0.2n+0.05（n=0、1、2、3）（2）y=10sin(10t+34)cm【解析】【詳解】（1）由圖可知波長(zhǎng)：=8m，質(zhì)
27、點(diǎn)振動(dòng)的周期：T=0.2s傳播速度v=T=40m/s結(jié)合圖像可知，橫波沿x正向傳播，故t1=0和t2=t時(shí)刻：n+2=vt解得t=0.2n+0.05（n=0、1、2、3）（2）質(zhì)點(diǎn)P做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的位移表達(dá)式：y=Asin(2Tt+)由圖可知A=10cm，t=0時(shí)y=52cm且向-y方向運(yùn)動(dòng)，解得y=10sin(10t+34)cm12圖為均勻介質(zhì)中沿x軸正向傳播的簡(jiǎn)諧橫波的波動(dòng)圖像,t=0時(shí)刻,振動(dòng)恰好傳播到x=5m處,P是平衡位置在x=10m處的質(zhì)點(diǎn)。已知該簡(jiǎn)諧橫波的傳播速度大小為2m/s,求:(i)簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)、周期T;()質(zhì)點(diǎn)P的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式【答案】(1)=4m,T=2s (2)
28、y=6sin(t-2.5)cm【解析】【詳解】解：(i)由波動(dòng)圖像知簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)：=4m周期：T=v=42s=2s()從t=0時(shí)刻開始，經(jīng)過(guò)時(shí)間t=xv=10-52s=2.5s波動(dòng)傳到點(diǎn)所以，質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式：y=Asin(t-t0)=6sin(t-2.5)cm13一列簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波源位于坐標(biāo)原點(diǎn)，在t=0時(shí)刻波源開始振動(dòng)，在t=3s時(shí)刻的波形如圖所示求：該波沿x方向傳播的速度；7s內(nèi)x=2m處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程【答案】1m/s 50cm【解析】【詳解】解：根據(jù)v=xt=3m3s=1m/s由圖34=3m，=4m周期T=v=41s=4s經(jīng)2s位于x=2m質(zhì)點(diǎn)開
29、始起振實(shí)際振動(dòng)時(shí)間t=5s=T+T4所以x=2m質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路s=4A+A=5A=50cm14有一列簡(jiǎn)諧橫波沿著x軸正方向傳播，波源位于原點(diǎn)O的位置，P、Q是x軸上的兩個(gè)點(diǎn)，P點(diǎn)距離原點(diǎn)O的距離為3m，Q點(diǎn)距離原點(diǎn)O的距離為4m。波源在某時(shí)刻開始起振，起振方向沿y軸正方向，波源起振4s后，位于P處的質(zhì)點(diǎn)位移第一次達(dá)到最大值2m，再經(jīng)過(guò)3s，位于Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次達(dá)到負(fù)的最大位移2m。求：波長(zhǎng)和波速；波源起振20s時(shí)，平衡位置距離O點(diǎn)為5m的質(zhì)點(diǎn)R的位移和該20s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)R運(yùn)動(dòng)的路程。【答案】（1）1m/s；4m (2)-2m；30m【解析】【詳解】解：(1)由題意可知，P點(diǎn)從開始振動(dòng)到第一次到達(dá)波峰
30、的時(shí)間為T4故波傳到A點(diǎn)的時(shí)間為：t1=t1-T4=4-T4則有：3=v(4-T4)同理，B點(diǎn)從開始振動(dòng)到第一次到達(dá)波谷的時(shí)間為3T4故波傳到B點(diǎn)的時(shí)間為：t2=t2-3T4=7-3T4則有：4=v(7-3T4)聯(lián)立解得：T=4s，v=1m/s波長(zhǎng)：=vT=4m(2)距離O點(diǎn)為5m的質(zhì)點(diǎn)R第一次向上振動(dòng)的時(shí)刻為：t3=x3v=5s波源起振20s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)R已振動(dòng)了：t4=20-5s=15s=334T因此波源起振20s時(shí)質(zhì)點(diǎn)R在波谷，位移：y=-2m波源起振20s質(zhì)點(diǎn)R運(yùn)動(dòng)的路程：s=30m15如圖所示，在x0處的質(zhì)點(diǎn)O在垂直于x軸方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，形成沿x軸正方向傳播的機(jī)械波。在t0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)O
31、開始從平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.4 s第一次形成圖示波形，P是平衡位置為x0.5 m處的質(zhì)點(diǎn).（1）位于x5 m處的質(zhì)點(diǎn)B第一次到達(dá)波峰位置時(shí)，求位于x2 m處的質(zhì)點(diǎn)A通過(guò)的總路程。（2）若從圖示狀態(tài)開始計(jì)時(shí)，至少要經(jīng)過(guò)多少時(shí)間，P、A兩質(zhì)點(diǎn)的位移(y坐標(biāo))才能相同？【答案】（1）20 cm（2）0.05 s【解析】【詳解】（1）結(jié)合題圖可分析出，該機(jī)械波的傳播周期為T=0.8s，波長(zhǎng)為=4m，振幅A=5cm，該機(jī)械波的波速為v=T=5m/s由圖可知，此時(shí)波峰在x=1m處，當(dāng)波峰傳播到x=5m處的B點(diǎn)時(shí)，波向前傳播的距離為x=4m，所以質(zhì)點(diǎn)B第一次到達(dá)波峰位置所需要的時(shí)間t=xv=0.8s由題意
32、知，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)B第一次到達(dá)波峰位置時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A恰好振動(dòng)了一個(gè)周期，所以質(zhì)點(diǎn)A通過(guò)的總路程為s=4A=20cm；（2）角速度為：=2T=52rad/s，從圖示狀態(tài)開始計(jì)時(shí)質(zhì)點(diǎn)A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為：yA=5sin52tcm質(zhì)點(diǎn)P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為：yP=5sin52t+34cm要使P、A兩質(zhì)點(diǎn)的位移(y坐標(biāo))相同，即yAyP，至少要經(jīng)過(guò)時(shí)間t應(yīng)滿足：52t+52t+34=，解得：t=0.05s。16從M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸向正方向和負(fù)方向傳播，振幅均A=20cm。t=0時(shí)兩列波剛好都傳播到坐標(biāo)原點(diǎn)，波的圖象如圖所示，x=1m的質(zhì)點(diǎn)P的位移為10 cm。再經(jīng)t=0.01s，
33、坐標(biāo)原點(diǎn)的位移第一次變?yōu)?0 cm。求：(i)波的傳播速度和波源的振動(dòng)頻率；(ii)之后M、N兩點(diǎn)之間所有振動(dòng)減弱點(diǎn)的位置坐標(biāo)【答案】（i）300m/s；25Hz（ii）振動(dòng)減弱點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)分別為-3m與3m；-9m與9m?！窘馕觥俊驹斀狻浚╥）由圖可知，M點(diǎn)產(chǎn)生的波向右傳播，N產(chǎn)生的波向左傳播，從圖中位置開始，都經(jīng)過(guò)T4時(shí)間第一個(gè)波峰都傳播到達(dá)O點(diǎn)，坐標(biāo)原點(diǎn)的位移第一次變?yōu)?0cm即：tT4，所以：T=0.04s；角速度：2T；設(shè)波從N點(diǎn)到達(dá)P的時(shí)間為t，則由圖中幾何關(guān)系可得：Asin（2-t）=10cm，其中：A=20cm，代入數(shù)據(jù)可得：t=1112T=11300s，則波從P點(diǎn)傳播到O點(diǎn)的
34、時(shí)間：tTt112T，所以O(shè)P之間的距離：x=112，所以：=12m；該波的傳播速度：v=T=120.04=300m/s；振動(dòng)頻率：f=1T10.0425Hz（ii）由圖可知，M與N到O點(diǎn)的距離為一個(gè)波長(zhǎng)，都是12m；MN之間的點(diǎn)到M與N的距離的差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，為振動(dòng)的減弱點(diǎn)；設(shè)該點(diǎn)到N的距離與到M的距離分別為x1和x2，則：|x1x2|(2n1)224m可得當(dāng)n=1時(shí)|x1x2|126m當(dāng)n=2時(shí)|x1x2|3218m，當(dāng)n=3時(shí)|x1x2|5230m不符合條件。結(jié)合對(duì)稱性可知，在NM之間有4個(gè)振動(dòng)減弱的點(diǎn)。當(dāng)n=1時(shí)|x1x2|126m，對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)分別為-3m與3m；當(dāng)n=2時(shí)|x
35、1x2|3218m，對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)分別為-9m與9m。17如圖，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，實(shí)線為tl=0時(shí)刻的波形圖，虛線為t2=0.05 s時(shí)的波形圖。(1)若波沿x軸正方向傳播且2Tt2-t13T (T為波的周期)，求波速.(2)若波速v=260ms1，則從tl=0時(shí)刻起x=2 m 處的質(zhì)點(diǎn)第三次運(yùn)動(dòng)到波谷所需的時(shí)間?！敬鸢浮浚?）220m/s；（2）9260s【解析】【詳解】（1）波沿x軸正向傳播，由圖像可知：=4m；在t時(shí)間內(nèi)：t2-t1=(n+34)T因?yàn)?Tt2-t10.5s，試求；該列波的波長(zhǎng)、周期T和波速v；在x軸上質(zhì)點(diǎn)P在t=0時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向和t=3.0s內(nèi)通過(guò)的路程。【答案】（1）8m；2s；4m/s（2）質(zhì)點(diǎn)p向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，0.3m【解析】【詳解】（1）由圖可知，波長(zhǎng)=8m，由于該波沿x軸負(fù)方向傳播，從t1=0到t2=0.5s時(shí)間內(nèi)，有：t=t2-t1=(k+14)T (k=0，1，2，3.)又知T0.5s，聯(lián)立上式解得：k=0，則波的周期T=4t=2s由v=T可得v=82m/s=4m/s（2）由于波沿x軸負(fù)向轉(zhuǎn)播，故t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)p向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，又知t=3.0s=32T，則質(zhì)點(diǎn)P在t=3.0s時(shí)間內(nèi)通過(guò)的路程為s=324A=6510-2m=0.3m19
2019年高考物理備考 中等生百日捷進(jìn)提升系列 專題16 機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波（含解析）
