2022年2021年高考物理热点专题38机械振动和机械波 .pdf

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1、专题 38 机械振动和机械波一、 选择题1（4 分）（ 2019 四川成都摸底）如图甲，介质中两个质点A 和 B 的平衡位置距波源O的距离分别为1m和5m 。图乙是波源做简谐运动的振动图像。波源振动形成的机械横波可沿图甲中x 轴传播。已知t5s 时刻，A质点第一次运动到y 轴负方向最大位移处。下列判断正确的是（填正确答案标号。选对1 个得 2 分，选对2 个得 3 分，选对3个得 4 分。每选错1 个扣 2 分，最低得分为0分）AA质点的起振方向向上B该列机械波的波速为0.2m/s C该列机械波的波长为2m Dt 11.5s 时刻， B质点的速度方向沿y 轴正方向E若将波源移至x3m处，则 A

2、、B两质点同时开始振动，且振动情况完全相同【参考答案】ACE 【命题意图】此题考查振动图像、波动传播及其相关知识点。2. 【加试题】 （2018 年 11 月浙江选考物理）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。O点上下振动，则形成以O点为波源向左和向右传播的简谐横波和，其中波的波速为1.0m/s 。t=0 时刻O点处在波谷位置，观察发现5s 后此波谷传到M点，此时O点正通过平衡位置向上运动，OM间还有一个波谷。则名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学

3、习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - A. 波的波长为4m B. N点的振动周期为4s C. t=3s 时，N点恰好处于波谷D. 当M点处于波峰时，N点也一定处于波峰【参考答案】BD 【命题意图】此题考查波动传播，波速计算及其相关知识点。3.(5分) （2019 广东惠州调研）甲、乙两弹簧振子，振动图象如图所示，则可知。( 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0 分) A甲速度为零时，乙速度最大B甲加速度最小时，乙速度最小C任一

4、时刻两个振子受到的回复力都不相同D两个振子的振动频率之比f甲f乙=12 E两个振子的振幅之比为A甲A乙=21 【参考答案】 ADE 【命题意图】本题考查对弹簧振子振动图线的理解及其相关知识点。【点睛】 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0.1m，则 1s 为名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 半周期的奇数倍；如果振幅为0.2m，分靠近平

5、衡位置和远离平衡位置分析6、【2019 青海模拟】如图所示，两个相干简谐横波在同一区域传播，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷，已知两列波的振幅均为A、频率均为f。此刻，a、c足波峰与波谷相遇点，b是波谷与波谷相遇点，d是波峰与波峰相遇点，下列说法中正确的是_。( 填正确答案标号。选对1 个给 2 分，选对 2 个给4 分，选对3 个给 5分。每错1 个扣 3 分，最低得分为0 分) Ab点振幅为2ABa、c两点始终处在平衡位置Ca、c连线上各点始终处在平衡位置D从该时刻起，经过时间12 f，b点振动到d点E从该时刻起，经过时间14 f，b点到达平衡位置【参考答案】ABE 7. （ 5 分）

6、（ 1）(5 分) （2018 全国理综 III）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0 和t=0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示。己知该波的周期T0.20 s 。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波速为0.40 m/s B波长为0.08 m 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 7 页 - - - - - - -

7、- - Cx=0.08 m 的质点在t=0.70 s时位于波谷Dx=0.08 m 的质点在t=0.12 s时位于波谷E若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s ，则它在该介质中的波长为0.32 m 【参考答案】ACE 【命题意图】本题考查波动图像、波速计算、波动传播及其相关的知识点。二、 填空题1. （ 5 分）（ 2018 高考理综 II卷）声波在空气中的传播速度为340m/s，在钢铁中的传播速度为4900m/s。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一铁桥的一端而发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为 1.00s 。桥的长度为_m ，若该波在空气中的波长为，则它在钢铁中波长为

8、的_倍。【参考答案】365 245/17 【命题意图】本题考查波的传播及其相关的知识点。【解题思路】可以假设桥的长度，分别算出运动时间，结合题中的1s 求桥长，在不同介质中传播时波的频率不会变化。（1）设桥的长度为s，声波在空气中的传播速度为v1=340m/s，在钢铁中的传播速度为v2=4900m/s。则声音在钢铁中传播的时间t2=s/ v23（ 12 分）（ 2019 北京海淀期中）物理学中，力与运动关系密切，而力的空间累积效果做功，又是能量转化的量度。因此我们研究某些运动时，可以先分析研究对象的受力特点，进而分析其能量问题。已名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - -

9、- - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 知重力加速度为g，且在下列情境中，均不计空气阻力。（1）劲度系数为k1的轻质弹簧上端固定，下端连一可视为质点的小物块，若以小物块的平衡位置为坐标原点O，以竖直向下为正方向建立坐标轴Ox，如图 17 所示，用x表示小物块由平衡位置向下发生的位移。a求小物块的合力F与x的关系式，并据此说明小物块的运动是否为简谐运动；b系统的总势能为重力势能与弹性势能之和。请你结合小物块的受力特点和求解变力功的基本方法，以平衡位置为系统总势能的零势

10、能参考点，推导小物块振动位移为x时系统总势能EP的表达式。（2）图 18 所示为理想单摆，摆角足够小，可认为是简谐运动。其平衡位置记为O点。a若已知摆球的质量为m，摆长为L，在偏角很小时，摆球对于O点的位移x的大小与角对应的弧长、弦长都近似相等，即近似满足：sinxL。请推导得出小球在任意位置处的回复力与位移的比例常数k2的表达式；b若仅知道单摆的振幅A， 及小球所受回复力与位移的比例常数k2， 求小球在振动位移为2A时的动能Ek（用A和k2表示）。【名师解析】（12 分）（1）a. 设小物块位于平衡位置时弹簧的伸长量为x0，有k1x0=G 当小物块相对于平衡位置的向下位移为x时，受弹力FT和

11、重力G作用，如答图2 所示，合力F=-FT+G FT=k1 (x+x0) ，由（ 2）可见：力F与位置坐标的函数关系为：Fkx，作出Fx图象如答图3 所示：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5. （2019 沈阳 120 中学质检）在频率相同、振动方向相同的两个声源S1和 S2，相距 3m 如图所示一人站在声源北方的B 点，几乎听不到声音，这个人向正西慢慢移动，声音逐渐加强，到A 点时，此人听到的

12、声音很响，测得A、B间距离为1.5m则：S1、 S2声波的波长 为多少？若此人由B点再向正南方向移动，声音逐渐变响， 那么， 此人沿正南方向至少走多远，声音又变得很响？6. 甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A、B两点沿直线Ox相向传播， t=0 时的波形图象如图所示，如果两 列波的波速都是10 m/s ，求：（1）甲、乙两列波的频率各是多少？名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - （2）第几秒末两列波

13、相遇，相遇时C、D两点间有哪些点位移最大？（3）t=0.3 s末， C、 D间（包括C、D两点）有几个点的位移最大？【名师解析】（1）由图知：两列波的波长相等，即=4m又因 v=10 m/s ，所以由得故甲、乙两列波的频率均为2.5 Hz （2）设经 t 两波相遇，则：2vt=4m，所以又因，故波分别向前传播个波长相遇。此时两列波的图象如图中的虚线所示。故在 t=0.2s末， CD间有 x=5m和 x=7m处的点位移最大名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -