2022年高考知识点巡查专题机械振动和机械波 .pdf
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1、专题十机械振动和机械波雷区扫描本部分常见的失分点有:1.不能建立正确的波动情境,对振动是单个质点的运动,波动是大量质点振动的集体表现的理解不够深刻. 2.不能理解波的形成过程、前后质点的振动关系. 3.不理解波动图象的周期性. 4.对质点做简谐运动的条件理解不够. 5.对振动图象和波动图象的关系不清楚. 产生上述失误的原因是基本概念不清,不能运用运动学、 动力学和能的转化等知识,通过推理和空间想象解决问题. 排雷示例例 1.(1998 年全国 ) 图 101 中两个单摆摆长相同,平衡时两摆球刚好接触,现将摆球A 在两摆线所在平面内向左拉开一小角度后释放,碰撞后两摆球分开各自做简谐振动.以 mA
2、、mB分别表示摆球A、B 的质量,则A.如果 mAmB,下一次碰撞将发生在平衡位置右侧B.如果 mAmB,下一次碰撞将发生在平衡位置右侧C.无论两摆球的质量之比是多少,下一次碰撞都不可能在平衡位置右侧D.无论两摆球的质量之比是多少,下一次碰撞都不可能在平衡位置左侧雷区探测本题较为新颖,主要考查单摆做简谐运动的周期性,与单摆周期有关的因素. 雷区诊断本题要求熟练地运用“单摆振动周期跟振幅无关、跟摆球质量无关”的知识来分析题中给出的物理情境,并得出结论.错选 A 或 B 项的原因是没有将碰撞后两小球的运动情况与单摆的周期联系起来,这主要是由于在试题题干中,只说明两单摆的摆长相同,两摆球各自做简谐运
3、动, 而没有提及单摆的振动周期,而且在选项的表述上具有相同的迷惑性,另外本试题给出的物理情境比较新颖,不能对物理情境做出正确分析是导致错误的根本原因.正确思路是:两球碰撞后都各自做简谐运动,如果mAmB,碰撞后A、B 两球均从平衡位置开始向右运动,但B 球的速度比A 球的速度大,故两球分开各自运动.由于两个单摆摆长相同,因而 A、B 两个摆球的运动周期相同,设它们的周期为T,这样从A、B 两摆球刚发生碰撞的时刻经过4T时间, A、B 两摆球各自刚好摆动到右侧最高点,然后在重力的作用下,都从右侧各自的最高处开始往左摆动,再经图 101 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -
4、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 8 页 - - - - - - - - - 过 T/4 时间,刚好运动到各自的平衡位置,此时两球再次发生碰撞,所以,选项A 错误 .如果 mAmB,从 A、B 两摆球刚发生碰撞的时刻经过T/4 时间, A、B 两摆球都刚好摆动到左、右侧各自的最高点,然后在重力的作用下都从左、右侧各自的最高处开始左、右摆动,再经过 T/4 时间,刚好运动到各自的平衡位置,此时两球再次发生碰撞,所以选项 B 也是错误的 .因此,不管mAmB还是 mAmB,即无论两摆球的质量之比是多少,下一次碰撞都发生在
5、平衡位置,也就是说不可能发生在平衡位置右侧或左侧.所以选项C、D 都是正确选项. 正确解答CD 例 2.(1999 年全国)如图 102 所示,图a 中是一条均匀的绳,1、2、3、4, 是绳上一系列等间隔的点.现有一列简谐横波沿此绳传播,某时刻绳上9、10、11、12 四点的位置和运动方向如图b所示 (其他点的运动情况未画出),其中点12 的位移为零,向上运动;点9 的位移达到最大值.试在图 c 中画出再经过43周期时点 3、4、5、6 的位置和速度方向.其他点不必画 .(图 c 的横纵坐标与图a、b 完全相同 ) 雷区探测本题考查波的形成过程中各质点的振动方向,以及形成的波的图象. 雷区诊断
6、1.有的画出3、4、5、6 的位置,但将方向画错. 2.画出的 3、4、5、6 点连成的波形图的波长与图b 中的不符 . 3.将 3、 4、5、6 连成的波形图画在图a 所示的 5、6、7、8 点的纵坐标线上. 产生以上错误的原因,一是没有从图中看出此横波是沿绳子向右传播的;二是不理解横波沿绳传播时,绳上各质点不随着波沿绳子向前传播.正确的分析思路是:从题中的图b 看出,在图b 所示的某时刻该均匀绳上点9 正达到位移最大值处,而点12 正通过平衡位置向上运动,因而由图b 中点 9、10、11、12 所在的位置点连成的那段曲线,代表在该均匀绳上传播的简谐横波在图b 所示的某时刻的四分之一波长的一
7、段波形图,由这段波形图可以画出在该均匀绳上传播的简谐波在图b 所示的某时刻的从点0 到点 12 的波形图如图d 所示 . 图 102 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - 由图 b 中表示的这段波形图的形状和点9、10、11、12 四个点的运动方向,可以判断出该均匀绳上传播的简谐横波是向右传播的.根据波长的定义可知,该简谐波的波形图在四分之三个周期内将向右移动四分之三个波长,也可说成是向左移动四分之一个波长,因此在图b
8、 所示的某时刻再经过四分之三个周期时点3、4、5、6 的位置和速度方向如图103 所示 . 正确解答如图 103. 例 3.( 全国)如图 104 所示,在平面xy 内有一沿水平轴x 正向传播的简谐横波,波速为3.0 m/s,频率为 2.5 Hz,振幅为 8.010-2 m.已知 t=0 时刻 P 点质元的位移为y=4.010-2 m,速度沿 y 轴正向 .Q 点在 P 点右方 9.010-1 m 处,对于 Q 点的质元来说A.在 t=0 时,位移为y=-4.010-2 m B.在 t=0 时,速度沿y 轴负方向C.在 t=0.1 s 时,位移为y=-4.010-2 m D.在 t=0.1 s
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