2022年高考物理专题机械振动与机械波热点分析与预测.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载2022 高考物理热点分析与猜测专题 一、 2022 大纲解读6· 机械振动与机械波振动在介质中的传播形成波,本专题涉及的级要求有三个：弹簧振子、 简谐运动、 简谐运动的振幅、周期和频率、简谐运动的位移时间图象；单摆,在小振幅条件下单摆做简谱运动,周期公式；振动在介 质中的传播波、横波和纵波、横波的图像、波长、频率和波速的关系；它们是高考考查的重点,其中振动与波动的结合问题是高考出题的一个重要方向,单摆的问题常常结合实际的情形进行考查,有时也综合题显现,但往往比较简洁,以考查周期公式为主；涉及的I 级要求有五个,其中共振,波的叠加、干涉、衍射等问题都曾在高考中显现,复习中不能忽视；只要振动的能量转化、多普勒效应在高考中显现次数的 相对较少是考查的冷门；二、重点剖析1. 机械振动这一部分概念较多,考点较多, 对图象要求层次较高,因而高考试题对本部分内容考查的特点是试题容量较大,综合性较强,一道题往往要考查力学的多个概念或者多个规律；因此,在复习本专 题时,要留意概念的懂得和记忆、要留意机械振动与牛顿定律、动量守恒定律、机械能守恒定律的综合应 用；要求把握简谐运动的判定方法,知道简谐运动中各物理量的变化特点,知道简谐运动具有周期性,其运动周期由振动系统本身的性质打算,清晰简谐运动涉及到的物理量较多,且都与简谐运动物体相对平稳位置的位移x 存在直接或间接关系,假如弄清了图6-1 的关系,就很简洁判定各物理量的变化情形；2. 懂得和把握机械波的特点：（1）在简谐波传播方向上,每一个质点都以它自己的平稳位置为中心做简谐运动；后一质点的振动总是落后于它前一质点的振动；（2）波传播的只是运动形式（振动）和振动能量,介质并不随波的传播而迁移；（3）同一列波上全部质点的振动都具有相同的周期和频率；3懂得波长是两个相邻的在振动过程中对平稳位置的位移总相等的质点间的距离；也是波在一个周期内向前传播的距离,波的周期打算于振源的周期,一列波上全部质点振动的周期都相等；4把握衍射、干涉是波的特有现象；知道在两列波相遇叠加时遵从叠加原理,两列波叠加时不受波的频率限制；干涉是一种特殊的叠加,即在两波的频率相同时使某些振动加强点总加强振动减弱点总减弱的现象；5本专题难点有： （1）波速与质点的振动速度无关；波的传播速度是由介质的物理性质打算的,在同一种介质中波的传播速度不变；而波上各质点的运动是在自身平稳位置邻近的振动,是变加速运动；（2）振动图象和波动图象的相同点和不同点；（3）波的多解问题往往是由波的传播方向的双向性、波长的多种可能性、周期的多种可能性而引起的,在个别问题中的多解可能是由多种因素造成的,在求解过程中要特殊留意；三、考点透视考点 1：简谐振动的回复力与振幅名师归纳总结 例 1、 光滑的水平面上盛放有质量分别为m 和 m/2 的两木块,下方木块与一劲度系数为k 的弹簧相第 1 页,共 9 页连,弹簧的另一端固定在墙上,如下列图；已知两木块之间的最大静摩擦力为f ,为使这两个木块组成的系统象一个整体一样地振动,系统的最大振幅为（）- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载AfkBC3 fkD4 fk考点 2：用单摆测重力加速度例 2、在“ 用单摆测重力加速度” 的试验中 : （1）某同学的操作步骤为：a取一根细线,下端系住直径为 d 的金属小球,上端固定在铁架台上；b用米尺量得细线长度 l c在摆线偏离竖直方向 5° 位置释放小球；d用秒表记录小球完成 n 次全振动2的总时间 t ,得到周期 Tt / n；e用公式 g 42 l运算重力加速度；T按上述方法得出的重力加速度值与实际值相比（选填“ 偏大”、“ 相同” 或“ 偏小”）；（ 2 ） 已 知 单 摆 在 任 意 摆 角 时 的 周 期 公 式 可 近 似 为2T T 01 a sin,式中 T0 为摆角趋近于 0° 时的周期,2a 为常数； 为了用图像法验证该关系式,需要测量的物理量有；如某同学在试验中得到了如下列图的图线,就图像中的横轴表示；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载3. 由振动图象分析波动的问题例 3、一列横波沿x 轴传播, 在 x=0 与 x=1cm的两质点的振动图线分别如图6-7 中实线与虚线所示由此可以得出（）A波长肯定是4cm B波的周期肯定是4s C波的振幅肯定是2cm D波的传播速度肯定是1cm/s 解析 ：此题考查波的空间周期性和双向性,波的周期和振幅与质点振动的周期和振幅相同,由振动图象可知波的周期肯定是4s,vT得： v（2n+1）波的振幅肯定是2cm,BC正确；依据两质点的振动图象和波传播的空间周期性和双向性知：x=2n4解得：241cm（ n0,1,2 ）,由nm/s（ n0,1,2 ）,故 AD选项是错误,故正确答案BC；答案： BC 点评： 懂得不同位置处振动图象之间的关系,弄清波的多解的性、周期性是解决此题的关键；4. 波动图线与振动图线相结合的物理量问题；2甲中某质点的振动图象如图例4、一列沿着 x轴正方向传播的横波,在t =O时刻的波形如图甲所示；图乙所示；质点 N的振幅是 m,振动周期为 s,图 2乙表示质点 从质点 K、L、M、N中选填 的振动图象；该波的波速为m/s；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载解析： 由波动图线图 2甲可直接读出振幅 0.8m,波长 2m；由振动图线图 2乙可直接读出振幅 0.8m,周期 T 4 s；由于波沿着 x轴正方向传播,在质点 K、L、M、N中,开头时刻是从平稳位置向上振动的只有质点 L；波速 v 2 m/s .0 5 m/s；T 4答案 ：0.8 ,4,L,0.5 反思：此题是一道很好考查考生双基的问题,属于简洁题,做题时,只要细心,基本学问把握坚固,从波动图线可直接读出振幅与波长,从振动图线可直接读出振幅与周期,然后利用波速,波长与周期 频率 之间的关系求出波速,就能得到正确答案；四、热点分析1. 从质点的振动分析波的形成与传播例 1、湖面上一点 O上下振动,振幅为 0.2m,以 O点为圆心形成圆形水波,如图 6-8 所示, A、B、O三点在一条直线上,OA间距离为 4.0m,OB间距离为 2.4m；某时刻 O点处在波峰位置,观看发觉 2s 后此波峰传到 A点,此时 O点正通过平稳位置向下运动,OA间仍有一个波峰；将水波近似为简谐波；（1）求此水波的传播速度、周期和波长；（2）以 O点处在波峰位置为0 时刻,某同学准备依据OB间距离与波长的关系,确定 B 点在 0 时刻的振动情形,画出B 点的振动图像你认为该同学的思路是否可行？如可行,画出B 点振动图像,如不行行,请给出正确思路并画出B 点的振动图象；解析 ：（1）由波的传播知 v x/ t =2 m/s；由 2s 后 O点处的波峰传到 A点,此时 O 点正通过平稳位置向下运动,OA 间仍有一个波峰知 OA 间距离为1.25,即3.2m,所以 T/ v=1.6s （2）可行, OB间距离为 2.4 m 为 0.75,波从 O点向右传播,就 B 点振动状态落后 O点 0.75 T,故O点处在波峰时,B点由平稳位置向下运动,周期也是 1.6s ,振动图象如图 6-9 所示；反思 ：懂得机械振动和波动的关系,娴熟把握波速、周期和波长是正确解答该题的基础；2. 从质点的振动图象分析波动图象例 2、一列简谐横波沿 x 轴负方向传播,波速为 v=4m/s；已知坐标原点（ x=0）处质点的振动图像如图 6-10 所示,在以下 4 幅图中能够正确表示 t =0.15s 时波形的图是（）解析 ：此题考查由一个质点的振动图象和波的传播方向分析不同时刻的波形图,由振动图象得到原点处的质点在 t =0.15s 时位于 y 正半轴且向下运动,由于波沿负 x 轴方向传播,所以此时刻靠近波源的右侧相邻质点在其下方,正确答案为 A反思 ：物理图象能形象地表达物理规律、直观地描述物理过程、鲜明地表示物理量之间的相互关系,是分析解决物理问题的有效手段,是高考的热点,复习时要重视；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载3. 由波的图像分析质点的振动情形例 3 、一列简谐横波沿 x 轴传播,周期为 T,t =0 时刻的波形如下列图；此时平稳位置位于 x=3m处的质点正在向上运动,如 a、b 两质点平稳位置的坐标分别为 xa=2.5 m ,xb=5.5 m ,就（）A.当 a 质点处在波峰时,b 质点恰在波谷B.t =T/4 时, a 质点正在向 y 轴负方向运动C.t =3T/4 时, b 质点正在向 y 轴负方向运动D.在某一时刻, a、b 两质点的位移和速度可能相同五、才能突破1. 单摆测重力加速度例 1、近年来已有一般人乘坐宇宙飞船进入太空旅行,这标志着人类已经进入新的航天时代；假设我国组成高中同学航天爱好小组,预备乘坐外星考查飞船前往 的重力加速度 g；他们预备的器材如下：x 星球,其中的任务之一就是测量该星球表面A钩码（质量未知） B秒表 C弹簧秤 D 毫米刻度尺E无弹性的细线 F带孔的金属球（直径d=2.4cm） G 天平H支架 I电源（ 1）在精确度要求不太高时,比较简洁的测量方法是利用器材、和（填字母） ,测出由表达式 g=求出；（ 2）精确度要求较高时,可利用振动测量,器材可选用；测量周期时,秒表记录了 30 次全震惊的时间,示数如图 6-12 ；就周期为 T=；如测得摆球上端至悬点的长度 L=89.2cm,就重力加速度的大小 g=；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料欢迎下载gG,精确度要求较解析 ：此题考查敏捷测量重力加速度的方法,精确度不高时用重力公式可知：m2高时用单摆周期公式可得：g 42 lTG答案：（ 1）A、C、G,重力 G及质量 m,m（ 2）B、D、E、F、H,1.9s ,9.85m/s 2（9.80 9.89 都对）反思： 此题目考查单摆测重力加速度试验,涉及单摆的问题与其他学问的结合,综合性较强；解题时要把握好该试验的原理g42l；T22. 波的形成和过程例 2、在匀称介质中选取平稳位置在同始终线上的 9 个质点,相邻两质点的距离均为 L,如图 6-13 所示,一列横波沿该直线向右传播,t =0 时到达质点 1,质点 1 开头向下运动,经过时间 t 第一次显现如图6-14 所示的波形 . 就该波的（）A. 周期为 t ,波长为 8LB. 周期为 2 t ,波长为 8L3C.周期为 2 t ,波速为 12L/ t3D.周期为 t ,波速为 8L/ t解析： 由图 6-14 可看出,该波波长 =8L. 质点 9 此时向上运动,这说明在 t 内,波传播的距离大于一个波长 . 因质点1 开头振动的方向向下,故波传播到质点 9 时,其起振的方向应向下, 而图 6-14 中质点 9 向上振动, 这说明质点 9 已振动了T ,故 t =T+ T ,T= 2 t . 波速 v= 12 L,由此可知选项2 2 3 T tBC正确；答案： BC 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载反思： 此题涉及了波在传播过程中各质点的位置变化以及波形的平移,明白波的形成原理和过程是解 题的关键,此题表达了高考对基础学问的考查；3. 波的多解性例 3、如图 6-15 所示,实线是沿x 轴传播的一列简谐横波在t = 0 时刻的波形图,虚线是这列波在t= 0.2 s时刻的波形图已知波速是0.8m/s ,就以下说法正确选项（）A这列波的波长是14 B这列波的周期是0.125s C这列波可能是沿x 轴正方向传播的Dt =0 时, x=4 处的质点速度沿y 轴负方向解析 ：此题考查波的时间周期性和双向性,由波形图可知波长为12cm,A错误；由Tv得 T0.15s ,B 错误；波向左传播就x=（ 12n4）cm,波向右传播就x=（12n8） cm,又由x=vt 得x=16cm,所以波向左传播,C错误；依据波向左传播就 t =0 时, x=4 处的质点速度沿y 轴负方向, D正确,此题正确答案为D；答案： D 反思： 把握分析波的多解性问题的方法,留意波动的空间周期性、时间周期性和双向性等就可敏捷解 题；4. 波的叠加问题例 4、有两列简谐横波a、b 在同一媒质中沿x 轴正方向传播,波速均为v2.5m/s ；在 t 0 时,两列波的波峰正好在x2.5m 处重合,如下列图；（ 1）求两列波的周期Ta 和 Tb；（ 2）求 t 0 时,两列波的波峰重合处的全部位置；（ 3）辨析题：分析并判定在 t 0 时是否存在两列波的波谷重合处；某同学分析如下：既然两列波的波峰存在重合处,那么波谷与波谷重合处也肯定存在；只要找到这两 列波半波长的最小公倍数, ,即可得到波谷与波谷重合处的全部位置；你认为该同学的分析正确吗？如正确,求出这些点的位置；如不正确,指出错误处并通过运算说明理 由；解析：（1）从图 6 中可以看出两列波的波长分别为a2.5m,b4.0m,因此它们的周期分别为：Taa25.s=1s,T bb40.s=1.6s v25.v25.（2）两列波的最小公倍数为S=20m t 0 时,两列波的波峰重合处的全部位置为x25.20km （n0, 1,2 ）（3）该同学的分析不正确；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载要找两列波的波谷与波谷重合处,必需从波峰重合处动身,找到这两列波半波长的奇数倍恰好相等的位置；设距离 x 2.5m 为 L处两列波的波谷与波谷相遇,并设aL 2 m 1,L n 1 ,式中 m、n 均为正整数2只要找到相应的 m、n 即可将 a2.5m, b4.0m 代入并整理,得2 m 1 b 4 0. 82 n 1 a 2 5. 5由于上式中 m、n 在整数范畴内无解,所以不存在波谷与波谷重合处；反思： 解答此题的关键是要找两列波的波峰与波峰重合处,从波峰重合处认真观看动身,找到这两列波的波长的最小公倍数的位置,要找两列波的波谷与波谷重合处,必需从波峰重合处动身,找到这两列波半波长的奇数倍相等的位置；5. 振动与波的图像的问题例 5、一列沿着 x 轴正方向传播的横波,在 图乙所示t =O时刻的波形如图甲所示；图甲中某质点的振动图象如质点 N的振幅是 m,振动周期为 s,图乙表示质点 从质点 K、L、M、N中选填 的振动图象；该波的波速为 ms；解析： 由甲图可知波长 2 . 0 m,由乙图可知振幅 A 0 . 8 m,周期 T 4 ,所以波速v 0 . 5 m / s；由于波沿 x 轴正方向传播,由甲图可以判定 t 0 时刻 L 向上振动, N向下振动, K在T正的最大位移处,M在负的最大位移处,由乙图可知 t 0 时刻,质点向上振动,所以为 L 的振动图象；答案： 0.8 ；4；L；0.5 反思： 此题考查了振动的振幅、周期以及波动的波速等基本概念,并且简洁地考查了振动图象和波的图象；六、规律整合从近三年高考试题来看,振动和波的高考试题主要集中在振动、波动的图象上,波动和振动之间有着亲密的联系；振动是波动的成因,波动是振动的传播,做简谐运动的物体,其振动图象和简谐波的波动图象都是正弦或余弦曲线；在某时刻的波动图象中,质点振动方向、波的传播方向和波形三者是亲密相关的,知道其中的任意两者,就可求出第三者,即由波形、波的传播方向可确定质点的振动方向；由波形、质点的振动方向可确定波的传播方向,所以在复习阶段重点应帮忙考生把握波的传播方向跟波上质点振动方向的关系,把握波的传播距离、质点的振动、波的图象随时间变化的关系,并通过波的图象分析波动问题和波上质点的振动问题；在分析问题时,要敏捷应用；解题方法点拨：1. 要留意波动问题的多解性,在波的传播过程中,每过一个周期,波的图象就会重复显现,波的周期名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载性特点是波动问题多解的缘由之一；2. 判定质点振动方向与波的传播方向的关系可对比前一质点的运动情形,或依据沿波的传播方向,利用“ 上下坡法”、“ 风吹草动法”、“ 微平移法”、“ 带动法” 等方法进行判定；七、高考猜测机械振动和机械波是每年高考的必考内容,分值为6 分,着重考查基础学问,复习时深度不宜过深；从近三年高考试题进展趋势来看,2022 年高考中本专题可能会以以下题型显现：1挑选题；它可能把波的图象、频率、波长、波速的关系,质点振动方向和波传播方向的关系,及单摆的周期、机械能守恒等学问有机整合成一道挑选题； 2试验题和填空题；可以考查“ 用单摆测重力加速度” 、“ 回声测距离” 等；3运算题；运算题中可能会求考查波速与周期、波长的关系、振动图象、波的图象等学问；名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 9 页