2023江苏版物理高考第二轮复习--专题十五　 机械振动与机械波 (一).pdf

2023江苏版物理高考第二轮复习专题十五机械振动与机械波高频考点考点一机械振动基础简谐运动的基本概念和基本公式。重难振动过程的分析、单摆的应用等。限 时 3 0分钟，正 答 率:/5。基础1.（2 02 1江苏,4,4分）半径为R 的圆盘边缘有一钉子B,在水平光线下，圆盘的转轴A 和钉子B 在右侧墙壁上形成影子。和 P。以 0 为原点在竖直方向上建立坐标系。t=0时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘,角速度为3。则 P 做简谐运动的表达式为（）A.x二 R sin(w t-)B.x=R sin(w t+-)C.x=2 R sin(at-/)D.x=2 R sin(c o t+)答 案 B2.（2 012 北京理综,17,6 分）一个弹簧振子沿x 轴做简谐运动,取平衡位置0 为 x 轴坐标原点。从某时刻开始计时,经过四分之一周期,振子具有沿X 轴正方向的最大加速度。能正确反映振子位移X 与时间t关系的图像是（）B第1页 共1 7页答 案 A3.（2 02 2 江苏南京月考,1）在飞机的发展史中有一个阶段，飞机飞上天后不久，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的探索,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.加大飞机的惯性B.使机体更加平衡C.改变机翼的固有频率D.使机翼更加牢固答 案 C重难4.2 02 0江苏南通如皋中学高二期末,6 下列说法中错误的是（）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.当驱动力的频率等于受迫振动系统的固有频率时,受迫振动的振幅最大D.两个简谐运动:xi=4 sin（lOOT it+或 cm和 x?=5 sin（lOOitt+V3）cm,它们的相位差恒定答 案 B5.2 02 1河 北 16 ,4 分 如图所示,一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距离A后由静止释放,并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动,周期为兀经 时间，小球从最低点向上运动的距离 选 填“大于”、“小于”或“等 于 ）；在轲刻，小球的动能（选 填“最大”或L4 -最 小 ）o第2页 共1 7页答 案 小 于 最 大考点二机械波基础机械波的基本概念和规律的理解。重难机械波与机械振动的关系及应用。综 合 机 械 波 的 综 合 分 析。限 时100分 钟,正 答 率:/2 1o基础1.（2 02 1北京,3,3分）一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此 后K质 点 比L质点先回到平衡位置。下列判断正确的是（）A.该简谐横波沿x轴负方向传播B.此 时K质 点 沿y轴正方向运动C.此 时K质点的速度比L质点的小D.此 时K质点的加速度比L质点的小答 案D2.（2 02 2江苏南通联考,4）体育课上李辉同学一脚把足球踢到了足球场下面的池塘中间。王奇提出用石头激起水波让水浪把足球推到池边，他抛出一石块到水池中激起了一列水波,结果足球并没有被推到池边。大家一筹莫展，恰好物理老师来了，大家进行了关于波的讨论。物理老师把两片小树叶放在水面上,第3页 共1 7页大家观察发现两片小树叶在做上下振动,当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷,两树叶在1 min内都上下振动了 3 6 次,两树叶之间有2 个波峰，他们测出两树叶间水面距离是4 mo则下列说法不正确的是（）A.该列水波的波长是1.6 mB.该列水波的波速是0.96 m/sC.两片树叶相对于平衡位置的位移始终等大反向D.足球不能被推到池边的原因是水波的振幅太小答 案 D3.（2 02 2 江苏南京三模,4）将一根粗绳A 和一根细绳B 连接起来,再将其放在光滑的水平玻璃面上，在粗绳左端抖动一下产生如图甲所示的入射波，图乙是绳波经过交界点之后的某一时刻首次出现的波形,返回粗绳的为反射波,在细绳上传播的为透射波，可以判断（）仄望点粗绳4 细绳8甲_ _ _ _ _ _ A_乙A.入射波和反射波的速度大小不相等B.入射波和透射波的速度大小相等C.反射波和透射波的速度大小不相等D.入射波和透射波的频率不相等答 案 C4.（2 02 2 江苏南京、盐城二模,3）将较长的绳一端固定在墙上,另一端用手捏住以恒定振幅上下持续振动,产生的绳波沿绳自左向右传播，图示时刻,波形刚好传播到A 点。下列判断正确的是（）第4页 共1 7页AA.手的起振方向向下B.若减小手的振动频率,绳波的传播速度不发生变化C.若增大手的振动频率,绳波的波长将增大D.若停止手的振动,绳中波形立即消失答 案B5.（2 02 1天津,4,5分）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（）y jy火 飞BQ 仇1y y、:、一 u0 4 6/.t/mc o y 2 4/6 .v/n）D答 案B6.（2 02 2江苏南京调研,2）如图所示，甲为波源,M、N为两块挡板,其中M板固定,N板可移动,两板中间有一狭缝。此时测得乙处点没有振动。为了使乙处点能发生振动，可操作的办法是（）等A.增大甲波源的频率B.减小甲波源的频率C.将N板竖直向下移动一些D.将N板水平向右移动一些答 案B第5页 共1 7页7.2 02 2 全国乙,3 4（1）,5分 介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源Si和 S2,二者做简谐运动的振幅相等，周期均为0.8 s0当 S 过平衡位置向上运动时,，也过平衡位置向上运动。若波速为5 m/s,则由$和 S?发出的简谐横波的波长均为 mo P 为波源平衡位置所在水平面上的一点，与 Si、&平衡位置的距离均为10 m,则两波在P 点 引 起 的 振 动 总 是 相 互（填“加强”或“削弱”）的;当Si恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P 处的质点（填“向上”或“向下”）运动。答 案 4 加 强 向 下8.2 02 2 广东,16 ，6 分 如图所示,某同学握住软绳的一端周期性上下抖动,在绳上激发了一列简谐波。从图示时刻开始计时，经过半个周期，绳上M 处 的 质 点 将 运 动 至（选 填“N”“P”或 Q”）处。加 快 抖 动,波 的 频 率 增 大,波 速（选 填“增大”“减小”或“不变”）。答案 P不变重难9.（2 02 2 江苏淮安月考,3）如图所示为一大型娱乐场所内进行“特技表演”时的俯视效果的草图。表演者骑着摩托车在球体的内壁以恒定的速率做“飞檐走壁”的表演，在离表演者很远的观众席后排P点的观众听到摩托声的感觉应是（）A.观众接收到摩托车在A 点发出声音的频率最大B.观众接收到摩托车在B 点发出声音的频率最大C.观众接收到摩托车在C 点发出声音的频率最大D.观众接收到摩托车在A 点和B 点发出声音的频率相同第6页 共1 7页答 案 A10.（2 02 0北京,6,3 分）一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时,质点L 的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（）A.该横波沿x 轴负方向传播B.质点N 该时刻向y轴负方向运动C.质点I，经半个周期将沿x轴正方向移动到N 点D.该时刻质点K 与 M 的速度、加速度都相同答 案 B11.（2 02 2 江苏南通如皋二模,9）如图1所示,在x 轴上相距1.5 cm的 0、M 两点有两波源,t=0时刻,两波源开始振动,振动图像分别如图2、图 3 所示。已知两波的传播速度为1 cm/s,x 轴上的P 点与0 点相距 1.2 cm,则（）y/cm0P M x/cmA.两列波不能发生干涉现象第7页 共1 7页B.M点波源的振动方程为y=4 sin（10nt+/）cmC.P点为振动加强点,振幅为7 cmD.t=0.5 s时,P点沿y轴正向振动答 案C12.（2 02 0山东,4,3分）一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播,已知x=1 X处质点的振动方程为y=A c o s俘t）,则t=Jr时刻的波形图正确的是（）13.（2 02 1浙江1月选考,13,3分）两列频率、振幅均相同的简谐波I和H分别从绳子的两端持续相向传播，在相遇区域发生了干涉,在相距0.4 8 m的A、B间用频闪相机连续拍摄，依次获得1、2、3、4、5五个波形,如图所示,且1和5是同一振动周期内绳上各点位移都达到最大值时拍摄的波形。已知频闪时间间隔为0.12 s,下列说法正确的是（）A.简谐波I和II的波长均为0.2 4 mB.简谐波I和H的周期均为0.4 8 sC.绳上各点均做振幅相同的简谐运动D.两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是0.4 8 m第8页 共1 7页答 案 D14.（2 02 2 江苏南通调研,8）一列绳波在水平方向上传播，现对其频闪照相，拍摄频率为5 Hz。在同一底片上多次曝光后形成的照片如图所示，照片与实物比例为1 ：100。照片中A、B、C、D 四点为同一水平线上的四点，且 AB=B C=CD=2 cm。以下说法正确的是（）A.该绳波波长为4 mB.该绳波波速可能为6 0 m/sC.该波可能与周期为0.1 s 的另一列绳波发生干涉D.同一次曝光时A、C 两处质点振动方向相同答 案 B15.（2 02 2 江苏苏州调研,5）如图所示，有两列频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面波相遇发生干涉,两列波的传播方向如图中箭头所示。图中实线表示波峰,虚线表示波谷,a 为波谷与波谷相遇点,b、c 为波峰与波谷相遇点,d 为波峰与波峰相遇点,e、g 是 a、d 连线上的两点，其中e 为连线的中点，则下列描述正确的是（）A.a、d处的质点位移始终为2 A,b、c 处的质点位移始终为（）B.图示时刻,e 正处于波峰位置C.从图示时刻经过*个周期,e处质点将处于波谷位置D.e处的质点位移始终为2 A第9页 共1 7页答 案 c16.2 02 2 全国甲,3 4（1）,5 分 一平面简谐横波以速度v=2 m/s沿 x 轴正方向传播,t=0时刻的波形图如图所示。介质中平衡位置在坐标原点的质点A 在 t=0时刻的位移丫=奁cm。该波的波长为 1频率为 Hz,t=2 s 时刻，质点A（填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”）。答 案 4 0.5向下运动综合17.（2 02 2 江苏苏锡常镇联考,5）一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，已知x=J入处质点的振4-动方程为y=A sin停 t+则 t=%时刻的波形图正确的是（）答 案 A18.2 02 1全国乙,3 4（1）图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线,经过0.3 s后,其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期 大于0.3 s.若波是沿x 轴正方向传播的,则该波的速度大小为m/s,周期为 s;若波是沿x 轴负方向传播的,该波的周期为 S o第1 0页 共1 7页答案 0.5 0.4 1.219.2 02 1全国甲,3 4 均匀介质中质点A、B 的平衡位置位于x 轴上，坐标分别为。和 XB=16 cm。某简谐横波沿x 轴正方向传播,波速为v=2 0 cm/s,波长大于2 0 cm,振幅为y0=l cm,且传播时无衰减。t=0时刻A、B 偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同,运动方向相反，此后每隔At=0.6 s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在3时刻(如 0),质点A 位于波峰。求(i )从 匕 时刻开始,质点B 最少要经过多长时间位于波峰;(ii)3时刻质点B 偏离平衡位置的位移。答案(i )0.8 s(ii)-0.5 cm2 0.(2 02 2 江苏盐城、南京联考,14)如图甲所示,()点为单摆的固定悬点,t=0时刻摆球从A 点开始释放,摆球将在竖直平面的A、C 之间做简谐运动,其中B 为运动中的最低位置,用力传感器测得细线对摆球拉力 F 的大小随时间t 变化的曲线如图乙所示,F*均已知，重力加速度为g,求:(1)单摆的摆长L；(2)摆球的质量明0第1 1页 共1 7页答 案（1）萼（2）曾 也T T，3a2 1.（2 02 2江苏泰州三模,12）两列简谐横波P、Q在同一介质中分别沿x轴正方向和负方向传播,P、Q两列波在t=0时刻的波形分别如图甲中实线、虚线所示,x=l.51处质点的振动图像如图乙所示。简谐波P的周期为TP,图 中 由、船已知,T.未知。求:（1）简 谐 波P在介质中的传播速度v及简谐波Q的周期T o；（2）求T。及x=l.51处 质 点 从t=0时刻到T。时间内通过的路程s.答 案(1)A 2 T l,(2)4 A.+4 A2易混易错1.易错:振动的传播与终止（2 02 1浙 江6月选考,9,3分）将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端,同时用相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是（）第1 2页 共1 7页A.甲图中两手开始振动时的方向并不相同B.甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置C.乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形D.乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形答 案C2.易错:波的传播I （2 02 0天津,4,5分）一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T,t=0时的波形如图所示。t*f（）A.质点a速度方向沿y轴负方向B.质点b沿x轴正方向迁移了 1 mC.质点c的加速度为零D.质点d的位移为-5 cm答 案C3.易错:波的叠加I （2 02 0浙江7月选考,15,2分）（多选）如图所示,x轴上-2 m、12 m处有两个振动周期均为4 s、振幅均为1 cm的相同的波源Slx S2,t=0时刻同时开始竖直向下振动，产生波长均为4 m沿x轴传播的简谐横波。P、M、Q分别是x轴上2 m、5 m和8.5 m的三个点，下列说法正确的是（）S.P M Q S,IJI -.-4 0 4 8 12%加A.6.0 s时P、M、Q三点均已振动B.8.0 s后M点的位移始终是2 cmC.10.0 s后P点的位移始终是0D.10.5 s时Q点的振动方向竖直向下第1 3页 共1 7页答 案 CD4.易错:多解（2 02 1山东,10,4 分）（多选）一列简谐横波沿x 轴传播,如图所示,实线为3=2 s 时的波形图,虚线为t2=5 s 时的波形图。以下关于平衡位置在0 点处质点的振动图像,可能正确的是（）答 案 AC题型模板题型波的多解问题典型模型模型特征：1 .传播方向双向性:波的传播方向不确定。2.振动方向双向性:质点振动方向不确定。求解方法：1.选定或假设传播方向,可使双解转化为唯一解;2.选定或假设振动方向,可使双解转化为唯解。1.2 02 2 甘肃金昌第一次联考,14 （2）如图所示，某介质中有一质点P 从其中心位置开始做振幅A=0.3 m的简谐运动,、是P在振动过程中经过的位置,MP=0.15 m。已知P开始振动后第一次经过M点的时间t=0.1s,P 的振动在介质中激起一列沿PQ方向传播的简谐波,PQPMO当质点P 在上方最大位移处时,Q 正通过平衡位置向下运动,P、Q 之间的距离x=0.6叽 求:第1 4页 共1 7页质点振动周期的可能值;质点P 激起的简谐波的最大传播速度；简谐波以最大速度传播时,质点p 自开始振动至t=o.1 s 时经过的路程。M Q答案 L 2 s 或晟s 鳄 m/s 0.7 5 m变式题型题型特征:变式1 ：时间周期性:时间间隔 t 与周期T 的关系不明确。变式2:空间周期性,波传播距离 x 与波长X 的关系不明确。2 .变式2 1(2 018 北京理综,16,6 分)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()-！；P QA.0.6 0 m B.0.3 0 m C.0.2 0 m D.0.15 m答 案 B3 .变式2 1 (2 02 1辽宁,7,4 分)一列沿x 轴负方向传播的简谐横波,t=2 s 时的波形如图(a)所示,x=2 m处质点的振动图像如图(b)所示,则波速可能是()1 2A.-m/s B.-m/sC.|m/s D.|m/s第15页 共17页答 案 A4.变式1 2 02 1广东韶关一模,16 （1）如图，一列简谐横波沿x 轴传播,图中的实线和虚线分别为t,=0和 t2=0.1 s 时的波形图。已知平衡位置在x=6 m 处的质点,在0 到 0.1 s 时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为 s,波速为 m/so答 案 0.4 10实践应用5.（2 02 2 山东夏津第一中学12 月模拟,15）水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧,舞者的手有规律的振动传导至袖子上，给人营造出一种“行云流水”的美感，这一过程其实就是机械波的传播。现有一列沿x轴方向传播的简谐横波,t,=0时刻的波形如图中实线所示,t2=0.5 s时的波形如图中虚线所示。已知波的周期T 满 0.2 5sT 0.5 s,求：（D 波的传播速度；写出质点M 的振动位移y 随时间t 变化的关系式。答案见解析解 析（1）由题图可知入=4 m,若波沿x 轴正方向传播,则第1 6页 共1 7页A t-(n+3 T (n=0,1,2,)当 n=l时符合题意,T=0.4 s解得:v=*=10 m/s若波沿x 轴负方向传播,则 t=(n+|)T (n=0,1,2,)当 n=l时符合题意,T=：s解得:v=*=14 m/s(2)质点M 的振动方程为y=A sin(yt+的)当 T=0.4 s 时,y=2 sin+/)cm当 耳 s 时,y=2 sin(7nt+cm第17页 共17页