2019高考物理二轮复习 专题五 加试选择题题型强化 第1讲 机械振动和机械波学案.doc
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1、1第第 1 1 讲讲 机械振动和机械波机械振动和机械波历次选考考情分析考试要求历次选考统计 章知识内容 必考加试2015/102016/042016/102017/042017/112018/04简谐运动b简谐运动的描述c15简谐运动的回复力和能量b15单摆c1521(1)机械振动外力作用下的振动b波的形成和传播b1515波的图象b1515波长、频率和波速c151415波的衍射和干涉b151616多普勒效应b机械波惠更斯原理b考点一考点一 机械振动的理解机械振动的理解1简谐运动的特征(1)受力特征:回复力满足Fkx.(2)运动特征:当物体靠近平衡位置时,a、F、x都减小,v增大;当物体远离平衡
2、位置时,a、F、x都增大,v减小(3)能量特征:对同一弹簧振子或单摆来说,振幅越大,能量越大,在振动过程中,动能和势能相互转化,机械能守恒(4)周期性特征:物体做简谐运动时,其位移、回复力、加速度、速度等矢量都随时间做周2期性的变化(5)对称性特征:速率、加速度等关于平衡位置对称2振动图象提供的信息(1)由图象可以看出质点振动的振幅、周期(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移(3)可以确定各时刻质点的振动方向(4)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向(5)能够比较不同时刻质点的速度、加速度的大小例 1 (多选)(2018嘉兴市期末)如图 1 所示,为一质点的振动图象,曲线满足正弦
3、变化规律,则下列说法中正确的是( )图 1A该振动为简谐运动B该振动的振幅为 10 cmC前 0.08 s 内,质点发生的位移为 20 cmD0.04 s 末,质点的振动方向沿x轴负方向答案 AD解析 题图图象表示质点的位移随时间变化的规律,是简谐运动,故 A 正确;由图知,振幅为 5 cm,故 B 错误;由图知周期T0.08 s,在 0.08 s 末,质点又回到平衡位置前 0.08 s 内,质点发生的位移为 0 cm,故 C 错误;由振动规律知,0.04 s 末质点的振动方向沿x轴负方向,故 D 正确31(多选)如图 2 是用频闪照相的方法获得的弹簧振子的位移时间图象(水平方向为x轴,竖直方
4、向为t轴),下列关于该图象的说法正确的是( )图 2A该图象的坐标原点是建立在弹簧振子小球的平衡位置B从图象可以看出小球在振动过程中是沿t轴方向移动的C为了显示小球在不同时刻偏离平衡的位移,让底片沿垂直x轴方向匀速运动D图象随时间的推移而发生平移答案 AC解析 由题图看出,弹簧振子在x轴方向做简谐运动,小球并不是沿t轴方向移动,由对称性可知,该图象的坐标原点是建立在弹簧振子小球的平衡位置,故 A 正确,B 错误;类似于沙摆实验,为了显示小球在不同时刻偏离平衡的位移,让底片沿垂直x轴方向匀速运动,故C 正确;图象反映了小球的位移随时间变化的情况,图象不随时间的推移而发生平移,故 D错误2(多选)
5、(2018金华市十校联考)如图 3 所示为一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系),则( )图 3A此单摆的固有周期约为 2 sB此单摆的摆长约为 1 mC若摆长增大,单摆的固有频率增大4D若摆长增大,共振曲线的峰将右移答案 AB解析 单摆做受迫振动,振动频率与驱动力频率相等;当驱动力频率等于固有频率时,发生共振,则固有频率为 0.5 Hz,周期为 2 s,故 A 正确;由题图可知,共振时单摆的振动频率与固有频率相等,则周期为 2 s由公式T2,可得L1 m,故 B 正确;若摆长增大,L g单摆的固有周期增大,则固有频率减小,故 C 错误;若摆长增大,则固有频率减小,
6、所以共振曲线的峰将向左移动,故 D 错误3(多选)(2017嘉兴市 3 月模拟)如图 4 甲所示,O是单摆的平衡位置,B、C是摆球所能到达的最远位置此单摆振动图象如图乙所示,则( )图 4A单摆振幅是 16 cmB单摆摆长约为 1 mC摆球经过O点加速度不为零D摆幅减小,周期也减小答案 BC4.(多选)甲、乙两单摆的振动图象如图 5 中A、B图线所示已知乙摆的摆长为 0.992 m下列判断正确的是( )图 5A甲摆的摆长小于 0.992 mB甲摆的振幅比乙摆的振幅大C甲摆振动的频率比乙摆振动的频率高D在t1 s 时,乙摆有负向的最大速度答案 AC解析 由题图可得:T甲1.5 s,T乙2 s,根
7、据T2可知甲摆的摆小于 0.992 m,l g5故 A 正确;由图象可得:A乙9 cm,A甲6 cm,甲摆的振幅比乙摆的振幅小,故 B 错误;由图象可得:T甲1.5 s,T乙2 s,根据T 可知,甲摆振动的频率比乙摆振动的频率1 f高,故 C 正确;由图象可知在t1 s 时,乙图线处于最低点,说明乙摆动到最高点,速度为零,故 D 错误考点二考点二 机械波的理解机械波的理解1波的传播方向和质点的振动方向的互判方法(1)“上下坡法”(2)“同侧法”(3)“微平移法”2波的图象特点(1)质点振动nT(波传播n)时,波形不变(2)在波的传播方向上,当两质点平衡位置的距离为n,n1,2,3时,它们的振动
8、步调总相同;当两质点平衡位置间的距离为(2n1),n0,1,2,3时,它们的振动步调总相 2反(3)波源的起振方向决定了它后面的质点的起振方向,各质点的起振方向与波源的起振方向相同例 2 (多选)(2018浙江 4 月选考16)两列频率相同、振幅均为A的简谐横波P、Q分别沿x和x轴方向在同一介质中传播,两列波的振动方向均沿y轴某时刻两波的波面如图 6 所示,实线表示P波的波峰、Q波的波谷;虚线表示P波的波谷、Q波的波峰a、b、c为三个等距的质点,d为b、c中间的质点下列判断正确的是( )图 6A质点a的振幅为 2AB质点b始终静止不动C图示时刻质点c的位移为 0D图示时刻质点d的振动方向沿y轴
9、答案 CD解析 由题可得两列波频率、波长相等,实线表示P波的波峰、Q波的波谷;虚线表示P波的波谷、Q波的波峰,故a、c两点为减弱点,b为加强点由于振幅均为A,所以a、c两6点始终静止不动,故 A、B 错误,C 正确;此时d点处P波向下运动,Q波向下运动,所以质点d沿y轴方向振动,D 正确5(多选)(2018台州市高三期末)一列波的波源S在O点做竖直方向、频率为 10 Hz 的简谐运动t0时刻,向右传播的波形如图 7 所示,向左传播的波形未画出( )图 7At0时刻,x1 m 处的质点振动方向向上Bt0时刻,x2 m 处的质点振动方向向上Ct00.175 s 时刻,x1 m 处的质点处在波谷位置
10、Dt00.125 s 时刻,x1 m 处的质点处在波峰位置答案 AC6(多选)(2018金华市十校联考)如图 8 所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图,x1.0 m 处的M质点从该时刻开始经 0.6 s 第一次到达波谷位置已知质点P的平衡位置坐标为x2.0 m,质点Q的平衡位置坐标为x3.5 m,则( )图 8A该简谐波的波速为 5 m/sB图示时刻质点Q正在沿y轴正方向运动C从图示时刻开始,质点Q经过 0.7 s 第一次到达波峰位置D在某时刻,质点P和Q的速度、加速度可能都相同答案 AC解析 波沿x轴正方向传播,则M点此时向上振动,M质点从该时刻开始经 0.6 s 第一次到达
11、波谷位置,可知T0.8 s;波速v m/s5 m/s,选项 A 正确;由题图可知,图 T4 0.8示时刻质点Q正在沿y轴负方向运动,选项 B 错误;波向前传播 3.5 m 时Q第一次到达波峰位置,需时间为t s0.7 s,选项 C 正确;质点P和Q之间的距离不是整波长,则在3.5 5任何时刻,质点P和Q的速度、加速度不可能都相同,选项 D 错误7(多选)(2018嘉兴一中期末)将一根较长的弹性细绳沿x轴放置,左端记为坐标原点,7将绳子拉平后,手握左端,以固定的频率和振幅上下抖动(简谐运动),如图 9 甲所示从抖动开始计时,在t0.3 s 时的波形如图乙所示,下列说法正确的是( )图 9A手抖动
12、绳的频率为 2.5 HzB在t0.75 s 时,A点的速度方向向上C在 00.3 s 的时间内,质点B经过的路程为 6 cmD该列波遇到宽度为 6 m 的障碍物时不能发生衍射答案 ABC解析 在 00.3 s 时间内,波传播了 0.75 m,故波速为:v2.5 m/s,波x t0.75 m 0.3 s长1 m,故周期:T s0.4 s,故手抖动绳的频率为:f 2.5 Hz,故 A v1 2.51 T正确;根据波形微平移法可知,A点此时速度方向向上;t0.75 s 时,A点的速度方向与图示时刻速度方向相同,也向上,故 B 正确;在 00.3 s,B点从 0.2 s 开始向下运动到最低点,故路程等
13、于一倍的振幅,为 6 cm,故 C 正确;该列波遇到宽度为 6 m 的障碍物时可以发生衍射,由于波长1 m6 m,不会发生明显衍射,故 D 错误8(多选)如图 10 为一列沿x轴负方向传播的简谐横波,实线为t0 时刻的波形图,虚线为t0.6 s 时的波形图,波的周期T0.6 s,则( )图 10A波的周期为 0.8 sB在t0.9 s 时,P点沿y轴正方向运动C经过 0.4 s,P点经过的路程为 0.4 mD在t0.5 s 时,Q点到达波峰位置答案 ACD解析 根据题意应用平移法可知由实线得到虚线需要将图象沿x轴负方向平移(n ),其3 4中n0,1,2,3,4,故由实线传播到虚线这种状态需要
14、(n )T,即(n )T0.6 s,解3 43 48得T s,其中n0,1,2,3,4,又T0.6 s,故周期为 0.8 s,故 A 正确由于波2.4 4n3沿x轴负方向传播,故t0 时刻P点沿y轴负方向运动,而周期T0.8 s,故t0.8 s时P点沿y轴负方向运动,1.0 s 时P点到达波谷,故 0.9 s 时P点沿y轴负方向运动,故B 错误在一个周期内P点完成一次全振动,即其运动路程为 4A,而 0.4 sT,故P点的1 2运动路程为 2A0.4 m,C 正确由题意可知波长8 m,则波速v10 m/s,在 Tt0 时刻Q点的横坐标为x05 m由于波沿x轴负方向运动,故在t0.5 s 的时间
15、内波沿x轴负方向传播的距离为xvt100.5 m5 m,故在t0.5 s 时,Q点振动情况和t0 时刻距离坐标原点 10 m 处的质点的振动情况相同,而t0 时刻距离坐标原点 10 m 处的质点在波峰,故在t0.5 s 时,Q点到达波峰位置,故 D 正确考点三考点三 振动和波动图象的综合分析振动和波动图象的综合分析“一分、一看、二找”巧解波的图象与振动图象综合类问题(1)分清振动图象与波的图象只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波的图象,横坐标为t则为振动图象(2)看清横、纵坐标的单位尤其要注意单位前的数量级(3)找准波的图象对应的时刻(4)找准振动图象对应的质点例 3 (多选)一列简谐横波在t
16、0 时刻的图象如图 11 甲所示,平衡位置位于x15 m 处的A质点的振动图象如图乙所示,下列说法中正确的是( )图 11A这列波沿x轴负方向传播B这列波的波速是 m/s5 3C从t0 开始,质点P比质点Q晚 0.4 s 回到平衡位置D从t0 到t0.6 s 时间内,质点A经过的路程为 4 m答案 ACD解析 由题图乙知,t0 时刻质点A的速度方向为沿y轴正方向,在题图甲中,由波形平9移法可知该波的传播方向为沿x轴负方向,故 A 正确;由题图甲读出该波的波长为20 m,由题图乙知周期为:T1.2 s,则波速为:v m/s m/s,故 B 错误;图示 T20 1.250 3时刻质点P沿y轴负方向
17、运动,质点Q沿y轴正方向运动,所以质点P比质点Q晚回到平衡位置,其时间等于波向左传播所用的时间,即tT0.4 s,故 C 正确;0.6 sT,1 31 31 2故A点的运动路程为 2A4 m,故 D 正确9(2018七彩阳光联盟期中)介质中坐标原点O处的波源在t0 时刻开始振动,产生的简谐波沿x轴正方向传播,t0时刻传到P处,波形如图 12 所示下列能描述x0处质点振动的图象是( )图 12答案 D10(多选)(2018金、丽、衢十二校联考)如图 13 所示,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x0.2 m 和x1.2 m 处,两列波的速度均为v0.4 m/s,两波源的振幅
18、均为A2 cm,图示为t0 时刻两列波的图象(传播方向如图所示),此刻平衡位置处于x0.2 m 和x0.8 m 的P、Q两质点刚开始振动,质点M的平衡位置处于x0.5 m 处,关于各质点运动情况判断正确的是( )图 13A两列波相遇后不能发生干涉Bt1 s 时刻,质点M的位移为4 cmCt1 s 后,平衡位置处于x0.6 m 的质点位移始终为 010Dt0.75 s 时刻,质点P、Q都运动到M点答案 BC11(多选)如图 14 所示,在一条直线上两个振动源A、B相距 6 m振动频率相等,t0时A、B开始振动,且都只振动一个周期,振幅相等,图 15 甲为A的振动图象,图乙为B的振动图象,若A向右
19、传播的波与B向左传播的波在t10.3 s 时相遇,则下列说法正确的是( )图 14图 15A两列波在A、B间的传播速度均为 10 m/sB两列波的波长都是 4 mC在两列波相遇过程中,中点C为振动加强点Dt20.7 s 时刻B点经过平衡位置且振动方向向下答案 AD解析 由图可得,v10 m/s,故两列波在A、B间的传播速度大小均为 10 m/s,故 AAB 2t1正确;由图可得振动周期为 0.2 s,波长vT100.2 m2 m,故 B 错误;A向右传播的波与B向左传播的波,振动反向,中点C为减弱点,故 C 错误;t20.6 s 时刻向右运动的波传到B,再经 0.1 s 经过平衡位置且振动方向
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