2022年高考物理专题复习振动和波综合例题精选.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载高考物理专题复习振动和波综合例题精选例 1：如单摆的摆长不变,摆球的质量增加为原先的 减为原先的1,就单摆的 24 倍,摆球经过平稳位置时的速度A频率不变,振幅不变 B频率不变,振幅转变C频率转变,振幅转变 D频率转变,振幅不变解析：此题考查单摆振动周期或频率与摆球质量和摆角无关,只由摆长和当地重力加速度打算,即 T 2 L；因而频率不变；振动过程中机械能守恒,在摆长不变情形下总机g械能可以由在平稳位置的动能或最大振幅时的势能表示,此题经过平稳位置时动能EK11mv 12,EK214 m v221mv2,单摆机械能未变化,最大

2、位移处与平稳位置的222高差 hv2,由于 v 的减小而减小,在摆长不变条件下,振幅要减小,正确选项是B；2g例 2：单摆摆球多次通过同一位置时,下述物理量变化的是A位移B速度C加速度D动量E动能F摆线张力解析： 通过同一位置,其位移不变,同时加速度、回复力、速率、动能也不变,摆线张力 mgcos2 m vL也不变,由单摆振动的往复性可知相邻两次经过同一位置速度方向发生转变,从而动量也发生转变；符合题意的选项是BD；有爱好的话,可以分析一下,当回复力由小变大时,上述哪些物理量的数值是变小的？例 3：如单摆摆球在最大位移处摆线断了,此后球做什么运动？如在摆球经过平稳位置时摆线断了,摆球又做什么运

3、动？解析： 单摆摆至最大位移处速度为零,此时摆线断了,摆球只受重力,因此摆球做自由落体运动； 在平稳位置线断了,此时摆球有最大水平速度,又只受重力,所以摆球做平抛运动；此题除了考查单摆振动中速度特点外,仍考查了物体运动轨迹是由受力和初速度打算的这一基本学问；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载例 4：在光滑水平面上有一弹簧振子,弹簧的劲度系数为 K,振子质量为 M,振动最大速度为 v0,如图 2 所示；当振子在最大位移为 A的时刻把质量为 m 的物体轻放在其上,就（1）要保持物体和振子一起振动,二者间

4、动摩因数至少有多大？（2）一起振动时,二者通过平稳位置时的速度是多大？振幅又是多大？解析：（ 1）对 M 与 m 整体以及 m 隔离受力分析如图 3 所示,在最大位移处, 竖直方向均为平稳态,水平方向加速度应相同即TKAMm a aKAm,fma fmg, Mmgma 时一起振动；aMKA m g即为所求；g（2）振动过程机械能守恒,在最大位移处放上m 并没有转变弹簧的势能,由于弹性势能只由 K 和 A 打算,与振子质量无关；因此振回到平稳位置总动能应不变；由于系统质量的增加,其速度要减小,即1mv21Mm v2,vMMmv0；振幅不变仍为A；022假如此题改为在平稳位置放上m,而且能够共同振

5、动,问其振幅和经过平稳位置的速度将如何变化？答案是振幅和经过平稳位置速度都要减小缘由是m 放到 M 上开头速度为零,到与 M 有共同速度振动,与 M 相对打滑,滑动摩擦力与相对位移乘积等于系统机械能的损失；例 5：如图 4 所示, 甲为某一波动在t = 1.0 秒时的图象, 乙为参加该波动的P 点的振动图象,（1）说出两图中 AA 的意义？（2）说出甲图中 OA B 图象的意义？（3）求该波速 v = . （4）在甲图中画出再经过 3.5 秒时的波形图；（5）求再经过 3.5 秒时 P 点的路程 S 和位移？解析： 此题要考查用振动图象和波形图象解决问题的基本方法；（1）如何区分两种图象,坐标

6、轴意义不同是主要区分方法；纵座标表示位移是相同点,振动图象的横轴表示时间,波形图的横轴表示介质中的位置；（2）会从图象直接读出的参量,波形图中的振幅、波长；振动图中的振幅、周期；仍有 图 象 中 每 个 点 的 对 应 参 量 ； 如 果 再 给 一 个 速 度vfT；v , 即 可 解 决 两 个 图 象 间 的 联 系（3）振动图中可以读出某时刻质点振动方向,波形图已知波形的传播方向,可以判定 介质中各点此时的振动方向；（4）依据波源质点振动一个周期,波在介质中传播一个波长的特点,可以画出不同时名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - -

7、- - - - 学习必备 欢迎下载刻的波形图；依据上面总结的方法；由甲图可以直接判定出各点振幅为 0.2 厘米,波长为 4 米；由乙图可直接判定出 P 点振幅是 0.2 厘米,周期为 1.0 秒,且 1.0 秒时 P 点振动方向为y 方向；再依据甲图 P 点此时振动为y 方向,可判定出波传播方向为x 方向, v 4 4 米/T 1秒；（1）甲图中 AA 表示质点 A 振幅为 0.2 厘米,或 1.0 秒时 A 质点位移为 0.2 厘米；乙图中 AA 表示 P 点振幅为 0.2 厘米,也表示 0.25 秒时位移大小是 0.2 厘米,方向为负；（2）甲图中 OAB 段图线表示 O 到 B 之间介质

8、中全部的点在 1.0 秒时位移方向均为负,OA 间各质点正向远离平稳位置方向振动,（3） vT4 m /s A B 间质点向靠近平稳位置方向振动；（4）甲图中再经过 3.5 秒时波形图,可用平移法,即3.5 秒 = 3.5 / 1.0 = 3.5 T,波左移 3.5 个波长,只需向左平移 即可；2也可以用描点法,例如 B 点此时向 +y 方向振动, 3.5T 后仍在平稳位置,振动向 y 方向,再选O、A、C 等位置和振动方向,运用描点法得出结果,答案如图 5 所示；（5） 依据振子一个周期要经过 4 个振幅的路程,所以 3.5 个周期经过路程是S = 3.5 4 .02 = 2.8cm；由于经

9、过 3.5 个周期 P 点位置不变,因此位移得零；例 6：如图 6 所示,实线是某时刻的波形图线,虚线是0.2 秒后的波形图；（1）如波向左传播,求它传播的可能距离？（2）如波向右传播,求它的最大周期？名师归纳总结 （3）如波速是35m/S,求波的传播方向？第 3 页,共 5 页解析： 由图象可以直接读出波长为4 米,如波向左传播 由 实 线 到 虚 线x1 mm34n34 ,44x4n3 ,n0 1 2 3,x3 7 11 ,m；仍 可 以 用 另 一 种 方 法 解 决 第 一 问 的 问 题 , 即 向 左 传 播0.2 = n3T, 4T4083n0 1 2 3,而 Svt vT5 4

10、 n3,S4 n3；结果同上；n第一问答案： 3m, 7m, 11m ；波向右传播 . . 0 2n1T T0 81n0 1 2,最大周期为n = 0 时,T = 0.844 n- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 秒；其次问答案0.8 秒；学习必备欢迎下载4由 vT,Tv4, 如 向 左 传 播44083, n= 1 , 如 向 右 传 播3535n081,n15不合题意；第3 问答案是向左传播；或用另一种解法；a2秒内传播距354 n35027米13 4,因而第三问答案向左传播；离Sv t例 7：有一个单摆,当摆线与竖直方向成 到最低点时速度为 v,求

11、单摆的周期？角,（ 5 ）时,摆球的速度为零,摆球摆解 析 ： 设 摆 长 为 L , 摆 球 由 最 大 位 移 处 向 最 低 点 运 动 过 程 机 械 能 守 恒 ,2 2mgL 1 cos 1 mv 2, L v,单摆周期 T 2 L2 2 v；2 2 g 1 cos g 2 g 1 cos答案：2 v 1g 2 1 cos例 8：一单摆的摆长为 L,摆球质量为 m,原先静止,在一个水平冲量 I 作用下开头摆动；此后,每当摆球经过平稳位置时,使给它一个与其速度方向一样的冲量 I；求摆球经过多长时间后,其摆线与竖直方向夹角可以达到？（不计阻力,所施冲量时间极短, 5 ）解 析 ： 设

12、摆 球 经 过 平 衡 位 置 次 数 为 n , 就 摆 球 达 最 大 偏 角 时 所 需 时 间t n 1 T T n T T； 由 动 量 定 理 和 机 械 能 守 恒 定 律 得 nI = mv ；2 4 2 41 mv 2mgL 1 cos , T 2 L,解上面 4 个式子得2 gt mL 2 1 cos L；I 2 g例 9：蝙蝠假如每秒发射 50 次超声波,每次发出 100 个频率为 10 5H 2 的波,那么在空气中形成一系列断续的波列；已知空气中声速为 340m/S,求（1）每个波列的长度及两列波间隔的长度？（2）假如这声波进入水中传播,声波在水中的传播速度为 及两波列

13、间隔的长度又是多少？1450m /S,那么波列的长度名师归纳总结 解析：（1）波长v 134034103m,设波列长度L 1, L1 = 1001 = 0.34m ；第 4 页,共 5 页1f1105两列波间的时间间隔为t,t110010019S；两列波间隔的长度为L1,50gL1v 1t34000196 46m；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载答案： 0.34m, 6.46m （2）声波在水中频率不变,时间间隔不变,只是声速变大,波长变大；同理,波列长名师归纳总结 度 L2, L2t100v21001450145m；两列波间隔长度L 2, 第 5 页,共 5 页f5 10L2v21450001927 55m,答案： 1.45m, 27.55m ；- - - - - - -