2020年高考物理二輪復習精品考點專題14機械振動與機械波(講)(解析版)

1、專題十四機械振動與機械波考倩解讀本專題解決兩大類問題：一是機械振動和機械波；二是光和電磁波.作為選修模塊之一，每年高考試題中都獨立于其他模塊而單獨命題，考試說明中除對波的圖象、波速公式的應用和折射率要求較高外，其它內容要求都較低，命題方式仍然是小題的拼盤.高考對本部分內容考查的重點和熱點有以下幾個方面：波的圖象；波長、波速和頻率及其相互關 系；光的折射及全反射；光的干涉、衍射及雙縫干涉實驗；簡諧運動的規(guī)律及振動圖象；電磁波 的有關性質.機械波是高中物理的一個比較重要的知識，也是每年高考的必考內容，高考中的熱點內容主要包括振動和波的關系；波長、頻率和波速的關系；波的圖象及其應用等.高考中機械波相

2、關試題的特點是 ：（1）試題容量大、綜合性強，一道題往往要考查多個概念或多個規(guī)律；（2）用圖象考查理解能力和推理能力，特別是對波的圖象的理解和應用。本章所占的分值約為全卷總分的5%,個別年份將達到10 %以上，因此要認真對待，熟練掌握相關內容。重點知收梳理知識點一、機械振動1.簡諧運動的對稱性（1）振動質點經過關于平衡位置對稱的兩點時，位移x、回復力F、速度v、加速度a、動能Ek、勢能Ep的大小都相等，其中回復力F、加速度a與位移x方向相反，速度與位移 x的方向可能相同，也可能相反.（2）振動質點通過關于平衡位置對稱的兩段等長線段的時間相等.2.簡諧運動的周期性（1）周期性：簡諧運動的位移 x

3、、速度v、加速度a、回復力F、動能Ek和勢能Ep都隨時間作周期性變化， x、v、a、F的變化周期為T, Ek和Ep的變化周期為T.（2）質點在任意時刻開始計時的一個周期內通過的路程s = 4A（A為振幅），半個周期內通過的路程s=2A.但從不同時刻開始計時的四分之一周期內，路程不一定等于振幅A.知識點二、機械波1 .波長、波速與頻率（周期）的關系 v=入/波的頻率（周期）等于振源的頻率（周期），與介質無關，波從一種介質進入另一種介質，頻率（周期）是不變的；波在介質中的傳播速度v由介質的性質決定；波長等于波在一個周期內向外傳播的距離，其大小取決于波的頻率及介質的性質（波速v）.波速也可用公式v=

4、計算，其中 改為At時間內波沿傳播方向傳播的距離.2 .振動圖象與波的圖象的比較振動圖象反映了一個質點的位移x（位置坐標）隨時間t變化的關系，波動圖象反映了一系列質點在某一時刻相對其平衡位置的位移隨質點的平衡位置變化的關系；由振動圖象可確定周期T、振幅A、各時刻的位移及速度方向，由波動圖象可確定波長 入振幅A、波峰和波谷的位置、各個質點的位置及速度方向（結合傳 播方向）.注意：（1）簡諧運動與其在介質中的傳播形成的簡諧波的振幅、頻率均相同.（2）簡諧振動和簡諧波的圖象均為正弦（或余弦）曲線.（3）振動和波動的圖象中質點振動方向判斷方法不同.3 .波的干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動

5、加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且振動加強 的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域互相隔開，這種現象叫波的干涉.2n +1 一路程差Ax=-2-力=0, 1, 2）的點為振動減弱點； 路程差Ax= n。=0, 1, 2）的點為振動加強點.4 .波的衍射：波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現象.發(fā)生明顯衍射的條件是，波長大于障礙物、小孔的尺寸 或差不多.知識點三、振動圖象與波動圖象問題5 .由振動圖象判定質點在某時刻的振動方向振動圖象中質點在某時刻的振動方向可根據下一個時刻（遠小于1質點的位移（位置坐標）確定，也可根據圖象中該時刻對應的曲線斜率的正負確定.6 .波動圖象中質點的振動方向與波的傳播方向（1）上下坡法”：將波形想象

6、成一段坡路，沿著波傳播的方向看，位于上坡”處的各質點振動方向向下， 位于 下坡”處的各質點振動方向向上.（2）微平移法：波的傳播過程其實是波形沿傳播方向的平移，作出微小時間At后的波形，可確定各質點經At后到達的位置，由此可確定各質點的振動方向.7 .振動圖象與波動圖象結合解答振動圖象和波動圖象結合的問題，應注意兩種圖象意義的理解，波動圖象是某時刻一系列質點的 振動情況的反映，振動圖象是某一質點在不同時刻的振動情況的反映；其次要從一種圖象中找到某一質點 的振動信息，由此結合題設條件及相應的振動或波動規(guī)律推導另一種圖象的相關情況.高頻考點突或高頻考點一機械振動例1. （2019新課標全國出卷）水

7、槽中，與水面接觸的兩根相同細桿固定在同一個振動片上。振動片做簡諧振動時，兩根細桿周期性觸動水面形成兩個波源。兩波源發(fā)出的波在水面上相遇。在重疊區(qū)域發(fā)生干涉并形成了干涉圖樣。關于兩列波重疊區(qū)域內水面上振動的質點，下列說法正確的是A.不同質點的振幅都相同B.不同質點振動的頻率都相同C.不同質點振動的相位都相同D.不同質點振動的周期都與振動片的周期相同E.同一質點處，兩列波的相位差不隨時間變化【答案】BDE【解析】兩列波疊加形成穩(wěn)定的干涉現象的條件是兩列波的頻率相同；任何質點都在按照相同的頻率在振動,不同區(qū)域的質點振幅和位移不一定相同，兩列波在水面上相遇時發(fā)生干涉，有的質點振動加強，有的振動減弱，可

8、知不同的質點的振幅不一定相同，選項 A錯誤；各質點振動的頻率與波源頻率相同，波源振動頻率又與振動片的振動頻率相同，不同質點的振動頻率相同，都等于振源的頻率，選項B正確；因各質點距離振源的距離不一定相同，則各質點振動的相位不一定相同，選項 C錯誤；不同的質點振動的周期都與細桿的振動周期相同，細桿的振動周期與振動片的周期相同，則不同的質點振動的周期都與振動片的振動周期相同，選項 D正確；同一質點處因與振源的位置關系一定，則兩列波的相位差不隨時間變化，選項E正確；故選BDE?！咀兪教骄俊浚ǘ噙x）如圖，輕彈簧上端固定，下端連接一小物塊，物塊沿豎直方向做簡諧運動.以豎直向上為正方向，物塊簡諧運動的表達式

9、為y=0.1sin（2.5 t）m.t = 0時刻，一小球從距物塊 h高處自由落下；t= 0.6 s時，小球恰好與物塊處于同一高度.取重力加速度的大小g = 10 m/s2以下判斷正確的是（）a. h= 1.7 mb.簡諧運動的周期是 0.8 sc. 0.6 s內物塊運動的路程是0.2 md. t=0.4 s時，物塊與小球運動方向相反【解析】t=0.6 s時，物塊的位移為y=0.1sin（2.5兀x 0.6）m 0.1 m,則對小球h+|y|=2gt2 ,解得h = 1.7m,選項a正確；簡諧運動的周期是T=2Jt= 尋 s= 0.8 s,選項b正確；0.6 s內物塊運動的路程是3A =32.

10、5 兀0.3 m,選項c錯誤；t=0.4 s=T,此時物塊在平衡位置向下振動，則此時物塊與小球運動方向相同，選項d錯誤.【答案】ab【變式探究】在科學研究中，科學家常將未知現象同已知現象進行比較，找出其共同點，進一步推測 未知現象的特性和規(guī)律.法國物理學家?guī)靵鲈谘芯慨惙N電荷的吸引力問題時，曾將扭秤的振動周期與電荷間距離的關系類比單擺的振動周期與擺球到地心距離的關系.已知單擺擺長為1,引力常量為G,地球質量為M,擺球到地心的距離為r,則單擺振動周期 T與距離r的關系式為（）【解析】由單擺周期公式T= 2 e Jg及黃金代換式 GM = gr2,得T=2高頻考點二 機械波例2. （2019 新課標

11、全國I卷）一簡諧橫波沿 x軸正方向傳播，在t=T2時刻，該波的波形圖如圖（a） 所示，P、Q是介質中的兩個質點。圖（b）表示介質中某質點的振動圖像。下列說法正確的是圖（a）圖（b）A.質點Q的振動圖像與圖（b）相同B.在t=0時亥L質點P的速率比質點Q的大C.在t=0時亥L質點P的加速度的大小比質點 Q的大D.平衡位置在坐標原點的質點的振動圖像如圖（b）所示E.在t=0時刻，質點P與其平衡位置的距離比質點 Q的大【答案】CDE【解析】由圖（b）可知，在t T時刻，質點正在向y軸負方向振動，而從圖（a）可知，質點Q 2在t T 正在向y軸正方向運動，故A錯誤；由t T的波形圖推知，t 0時刻，質

12、點P正位于波谷， 22速率為零；質點 Q正在平衡位置，故在t 0時刻，質點P的速率小于質點 Q,故B錯誤；t 0時刻， 質點P正位于波谷，具有沿y軸正方向最大加速度， 質點Q在平衡位置，加速度為零，故C正確；t 0 時刻，平衡位置在坐標原點處的質點，正處于平衡位置，沿 y軸正方向運動，跟（b）圖吻合，故 D正 確；t 0時刻，質點P正位于波谷，偏離平衡位置位移最大，質點Q在平衡位置，偏離平衡位置位移為零，故E正確。故本題選CDE。【變式探究】周期為 2.0 s的簡諧橫波沿x軸傳播，該 波在某時刻的圖象如圖所示，此時質點P沿y軸負方向運動，則該波（）A.沿x軸正方向傳播，波速 v=20 m/sB

13、.沿x軸正方向傳播，波速 v=10 m/sC.沿x軸負方向傳播，波速 v=20 m/sD.沿x軸負方向傳播，波速 v=10 m/s【解析】已知P點的運動方向為沿 y軸負方向，可知波沿 x軸正方向傳播；由波的圖象可知Q 20 m ,又T=2.0 s,則波速 v= /= 10 m/s.故B選項正確.【答案】B【變式探究】平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌ǎM波），在波 的傳播方向上有相距 3 m的甲、乙兩小木塊隨波上下運動，測得兩小木塊每分鐘都上下30次，甲在波谷時，乙在波峰，且兩木塊之間有一個波峰.這列水面波（）A.頻率是30 HzB.波長是3 mC.波速是1 m/sD.周期是0.1 s【解析】由題意知T

14、 = 60 s= 2 s, f= 1=0.5 Hz, A、D錯誤；3上3 m,則 上2 m, B錯誤；由v=f= 30I2I2m m/s= 1 m/s,所以C正確.【答案】C高頻考點三 實驗：探究單擺的運動用單擺測定重力加速度例3.某同學利用單擺測量重力加速度.為了使測量誤差盡量小，下列說法正確的是 .A.組裝單擺須選用密度和直徑都較小的擺球B.組裝單擺須選用輕且不易伸長的細線C.實驗時須使擺球在同一豎直面內擺動D.擺長一定的情況下，擺的振幅盡量大如圖所示，在物理支架的豎直立柱上固定有擺長約1 m的單擺.實驗時，由于僅有量程為20 cm、精度為1 mm的鋼板刻度尺，于是他先使擺球自然下垂，在豎

15、直立柱上與擺球最下端處于同一水平面的位置做一標記點，測出單擺的周期 Ti；然后保持懸點位置不變，設法將擺長縮短一些，再次使擺球自然下垂，用 同樣方法在豎直立柱上做另一標記點，并測出單擺的周期T2；最后用鋼板刻度尺量出豎直立柱上兩標記點之間的距離 AL.用上述測量結果，寫出重力加速度的表達式g =.I II【解析】在利用單擺測重力加速度實驗中，為了使測量誤差盡量小，須選用密度大、半徑小的擺球和不易伸長的細線，擺球須在同一豎直面內擺動，擺長一定時，振幅盡量小些，以使其滿足簡諧運動條件，故選B、C.一 ，,- -，,1rL/l- AL 八 r4 72AL設第一次擺長為 L,第二次擺長為L-AL,則T

16、i = 2tF.T2=2兀g-聯立解得g = TT2.2 A【答案】BC4f-2T2-T2【變式探究】用單擺測定重力加速度的實驗裝置如圖所示.組裝單擺時，應在下列器材中選用 （選填選項前的字母）.A.長度為1 m左右的細線B.長度為30 cm左右的細線C.直徑為1.8 cm的塑料球D.直徑為1.8 cm的鐵球測出懸點。到小球球心的距離（擺長）L及單擺完成n次全振動所用的時間t,則重力加速度g =（用L、n、t表不）.請計算出第3組實驗中的T=s, g=下表是某同學記錄的 3組實驗數據，并做了部分計算處理用多組實驗數據做出 T2L圖象，也可以求出重力加速度g.已知三位同學做出的T2-L圖線的示意

17、圖如圖中的a、b、c所示，其中a和b平行，b和c都 過原點，圖線b對應的g值最接近當地重力加速度的值.則相對于圖線 b,下 列分析正確的是（選填選項前的字母）.組次123擺長L/cm80.0090.00100.0050次全振動時間t/s90.095.5100.5振動周期T/s1.801.91重力加速度g/（m -，）9.749.73m/s2.A.出現圖線a的原因可能是誤將懸點到小球下端的距離記為擺長LB.出現圖線c的原因可能是誤將 49次全振動記為50次C.圖線c對應的g值小于圖線b對應的g值某同學在家里測重力加速度.他找到細線和鐵鎖，制成一個單擺，如圖所示，由于家里只有一根量程為30cm的刻

18、度尺，于是他在細線上的A點做了一個標記，使得懸點。到A點間的細線長度小于刻度尺量程.保持該標記以下的細線長度不變，通過改變O、A間細線長度以改變擺長.實驗中，當 O、A間細線（用 11、12、Tl、T2的長度分別為l1、l2時，測得相應單擺的周期為 T1、T2.由此可得重力加速度 g =【解析】單擺模型需要滿足的兩個基本條件是擺線長遠大于小球的直徑和小球的密度越大越好.所 以應選A、D.由T=nT=八力導廠4#分 t t 100.5 T=n= 50 s=2.01 s4/n2L 4X3.14X 50X1g=t2100.52m/s2= 9.76 m/s2,A錯誤;b圖線為正確圖線，a圖線與b圖線相

19、比，測量的周期相同時，擺長短，說明測量擺長偏小,B正確；由Tc圖線與b圖線相比，測量擺長相同時，周期偏小，可能出現的原因是多記了全振動次數，所以= 2E.J|得T2=4g2L,圖線斜率小，說明g偏大，故C錯誤.設A到鐵鎖重心的距離為1,有Ti = 21 + 1iJ + l2T2=2A/v4 % （ 1i 一 l2）聯立消去l解得g= 4 T2_ T2）4 7T2n2L【答案】AD 售小 4 1 ( 1i B 22T2-T2 2.01 9.76真題感悟1. （2019新課標全國I卷）一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t=時刻，該波的波形圖如圖（a）所示,P、Q是介質中的兩個質點。圖（b）表示介質中某

20、質點的振動圖像。下列說法正確的是A.質點Q的振動圖像與圖（b）相同B.在t=0時亥L質點P的速率比質點Q的大C.在t=0時亥L質點P的加速度的大小比質點 Q的大D.平衡位置在坐標原點的質點的振動圖像如圖（ b）所示E.在t=0時刻，質點P與其平衡位置的距離比質點 Q的大【答案】CDE【解析】由圖（b）可知，在t T時刻，質點正在向y軸負方向振動，而從圖（a）可知，質點Q 2在t T 正在向y軸正方向運動，故A錯誤；由t T的波形圖推知，t 0時刻，質點P正位于波谷， 22速率為零；質點 Q正在平衡位置，故在t 0時刻，質點P的速率小于質點 Q,故B錯誤；t 0時刻， 質點P正位于波谷，具有沿y

21、軸正方向最大加速度， 質點Q在平衡位置，加速度為零，故C正確；t 0 時刻，平衡位置在坐標原點處的質點，正處于平衡位置，沿y軸正方向運動，跟（b）圖吻合，故 D正確；t 0時刻，質點P正位于波谷，偏離平衡位置位移最大，質點Q在平衡位置，偏離平衡位置位移為零，故E正確。故本題選CDE。2. （2019新課標全國n卷） 如圖，長為l的細繩下方懸掛一小球 a。繩的另一端固定在天花板上 。點處， 3在。點正下方41的O處有一固定細鐵釘。將小球向右拉開，使細繩與豎直方向成一小角度（約為 2）后由靜 止釋放，并從釋放時開始計時。當小球a擺至最低位置時，細繩會受到鐵釘的阻擋。設小球相對于其平衡位置的水平位移

22、為x,向右為正。下列圖像中，能描述小球在開始一個周期內的x-t關系的是:bfl【答案】A【解析】由T=2兀口得:Ti=2無口, T2=2兀gg1l l 1 一 4 =兀/=一，故 bd 錯誤；Xi 2l sin , g g 22x22l sin 2L sin L sin上24222 X22lsin 4sin -j22 ,由能量守恒定律可知，小球先sinsin-222后擺起得最大高度相同，故i-icosa=1 - cos4 4，根據數學規(guī)律可得：sin 2sin故22x 4sin x1- 2=2,即第一次振幅是第二次振幅得2倍，故A正確，C錯誤。X2. 22 sin 23. （2019新課標全國

23、出卷）水槽中，與水面接觸的兩根相同細桿固定在同一個振動片上。振動片做簡諧振動時，兩根細桿周期性觸動水面形成兩個波源。兩波源發(fā)出的波在水面上相遇。在重疊區(qū)域發(fā)生干涉并形成了干涉圖樣。關于兩列波重疊區(qū)域內水面上振動的質點，下列說法正確的是A.不同質點的振幅都相同B.不同質點振動的頻率都相同C.不同質點振動的相位都相同D.不同質點振動的周期都與振動片的周期相同E.同一質點處，兩列波的相位差不隨時間變化【答案】BDE【解析】兩列波疊加形成穩(wěn)定的干涉現象的條件是兩列波的頻率相同；任何質點都在按照相同的頻率在振動,不同區(qū)域的質點振幅和位移不一定相同，兩列波在水面上相遇時發(fā)生干涉，有的質點振動加強，有的振動

24、減弱，可知不同的質點的振幅不一定相同，選項 A錯誤；各質點振動的頻率與波源頻率相同，波源振動頻率又與振動片的振動頻率相同，不同質點的振動頻率相同，都等于振源的頻率，選項B正確；因各質點距離振源的距離不一定相同，則各質點振動的相位不一定相同，選項 C錯誤；不同的質點振動的周期都與細桿的振動周期相同，細桿的振動周期與振動片的周期相同，則不同的質點振動的周期都與振動片的振動周期相同，選項 D正確；同一質點處因與振源的位置關系一定，則兩列波的相位差不隨時間變化，選項 正確；故選BDE。4. （2019北京卷）一列簡諧橫波某時刻的波形如圖所示，比較介質中的三個質點a、b、c,則A.此刻a的加速度最小B.

25、此刻b的速度最小C.若波沿x軸正方向傳播，此刻b向y軸正方向運動D .若波沿x軸負方向傳播，a比 9回到平衡位置【答案】C【解析】由機械振動特點確定質點的加速度和速度大小，由T下坡法”確定振動方向。由波動圖象可知，此時質點a位于波峰處，根據質點振動特點可知，質點a的加速度最大，故 A錯誤，此時質點b位于平衡位置，所以速度為最大，故 B錯誤，若波沿x軸正方向傳播，由 T下坡法”可知，質點b向y 軸正方向運動，故 C正確，若波沿x軸負方向傳播，由 上下坡法”可知，a質點沿y軸負方向運動，c 質點沿y軸正方向運動，所以質點 c比質點a先回到平衡位置，故 D錯誤。5. （2019天津卷）一列簡諧橫波沿

26、 x軸傳播，已知x軸上為1m和x2 7 m處質點的振動圖像分 別如圖1、圖2所示，則此列波的傳播速率可能是A. 7 m/s b. 2m/s c. 1.2 m/s D. 1 m/s【答案】BC1【解析】當該列波向右傳播時，根據題干可知1m和7m之間的距離滿足的關系為 6 n ，則由467 m之間的距v 一可得波速為v ,當n=1時可得v 1.2m/s,故C正確，當波向做傳播時 1 m和T4n 1離關系滿足6 n4n 3,當n=1時可得v 2 m/s,故B正確，講A和D選項代入兩個波速表達式，n均不是整數，因此 A和D錯誤。6. （2019江蘇卷）一單擺做簡諧運動，在偏角增大的過程中，擺球的（）A

27、.位移增大B.速度增大C.回復力增大D.機械能增大【答案】AC【解析】由簡諧運動的特點可知，當偏角增大，擺球偏離平衡位置的位移增大，故A正確；當偏角增大，動能轉化為重力勢能，所以速度減小，故 B錯誤；由回復力 F kx可知，位移增大，回復力增大，故C正確，單擺做簡諧運動過程中只有重力做功，所以機械能守恒，故 D錯誤；7. （2019浙江選考）如圖所示，兩種不同材料的彈性細繩在。處連接，M、。和N是該繩上的三個點，OM間距離為7.0 m, ON間距離為5.0 m。O點上下振動，則形成以 。點為波源向左和向右傳播的簡諧橫波I和H,其中波n的波速為 1.0 m/s。t=0時刻。點處在波谷位置，觀察發(fā)

28、現 5s后此波谷傳到M點，此時O點正通過平衡位置向上運動，OM間還有一個波谷。則（）I II M ONA.波I的波長為 4 m8. N點的振動周期為4 s9. t=3s時，N點恰好處于波谷D.當M點處于波峰時，N點也一定處于波峰【答案】BD【解析】OM之間有兩個波谷，即11 1 7m，解得波I的波長為1 5 6m,根據題意可知波I的波 4速為v1 70m 1.4m/s，故波的周期為T 56s 4s,同一波源的頻率相同，故N點的振動周期5svi 1.4為4s, A錯誤B正確；波II的波長為 2 v2T 4m,故在t=0時刻N處于平衡位置向下振動，經過 3s,即四分之三周期，N點在波峰，C錯誤；因

29、為MN兩點到波源的距離都為其各自波長的11，又兩者振動周4期相同，起振方向相同，所以兩者振動步調相同，即當 M點處于波峰時，N點也一定處于波峰， D正確。1. （2018年北京卷）如圖所示，一列簡諧橫波向右傳播，P、Q兩質點平衡位置相距 0.15 m。當P運動到上方最大位移處時，Q剛好運動到下方最大位移處，則這列波的波長可能是A. 0.60 m B.0.30 m C. 0.20 m D. 0.15 m【解析】可以畫出同時由于PQ可以含有多個完整的波形，則:=整理可以得到:n = 0/2 M當代=1時，故B正確，acd錯誤。2. （2018年天津卷）一振子沿 x軸做簡諧運動，平衡位置在坐標原點。

30、t=0時振子的位移為-0.1 m, t=1s時位移為0.1 m,則A.若振幅為振子的周期可能為NB.若振幅為振子的周期可能為C.若振幅為振子的周期可能為D.若振幅為振子的周期可能為PQ之間的最簡單的波形，如圖所示:【答案】AD【解析】t=0時刻振子的位移 x= -0.1m,t=1s時刻x=0.1m,關于平衡位置對稱；如果振幅為0.1m,則可知從t=0s到t=1s振子經歷的周期為1s為半周期的奇數倍；如果振幅為0.2m,分靠近平衡位置和遠離平衡位置分析.若振幅為0.1m,根據題意 8十一）1,則nF?也，60.123.，解得當n=1時T - -s,無論n為何值，T都不會等于H, A正確B錯誤；如

31、果振幅為 0.2m,結合位移時間關系圖象，有T、5、心一卜匕1，或者1占一 I+nT，或者1g，對于式，只有當 n=0時，T=2s,為整數;對于式，T不為整數；對于式，當 n=0時，T=6s,之后只會大于 6s,故C錯誤，D正確。x=0和x=0.6 m處的兩個質點 A、B的振動3. （2018年江蘇卷）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在圖象如圖所示.已知該波的波長大于0.6 m,求其波速和波長【答案】v=2 m/s;入=0.8 m【解析】由圖象可知，周期 T=0.4 s由于波長大于0.6 m,由圖象可知，波從A到B的傳播時間At=0.3 s波速竺，代入數據得v=2 m/s波長Ai狂vT,代入數據

32、得/=0.8 m。4. （2018年全國I卷）一列簡諧橫波在 圖（b）是質點Q的振動圖像。求t=3”時的波形圖如圖（a）所示,P、Q是介質中的兩個質點,（i）波速及波的傳播方向;（ii）質點Q的平衡位置的x坐標。網L匚（1）廿二+波沿負方向傳播;(2) xq=9 cm本題考查波動圖像、振動圖像、波動傳播及其相關的知識點。（ii）設質點P、Q平衡位置的x坐標分別為*P、*柒由圖（a）知，x =由圖（b）知，在t =。時Q點處于平衡位置，經3 ,其振動狀態(tài)向x軸負方向傳播至 P點處,由此及式有由式得，質點 Q的平衡位置的x坐標為5. (2018年全國II卷)聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,在

33、鋼鐵中的傳播速度為4900m/s。一平直橋由鋼鐵制成，某同學用錘子敲擊一鐵橋的一端而發(fā)出聲音，分別經空氣和橋傳到另一端的時間之差為1.00s。橋的長度為 m,若該波在空氣中的波長為N則它在鋼鐵中波長為入的 倍。245【答案(1). 365(2). I【解析】可以假設橋的長度，分別算出運動時間，結合題中的1s求橋長，在不同介質中傳播時波的頻率不會變化?？梢约僭O橋的長度，分別算出運動時間，結合題中的1s求橋長，在不同介質中傳播時波的頻率不會變化。(1)設橋的長度為ss s則聲音在鋼鐵中傳播的時間 t = 7 = V 4900聲音在空氣中的傳播時間為 t=v 340根據題意解得：s = 365m(2

34、)聲音在不同介質中的頻率是不會改變的，由公式可知2 =6. (2018年全國出卷)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t=0和t=0.20 s時的波形分別如圖中實線和虛線所示。己知該波的周期T0.20 s。下列說法正確的是A.波速為0.40 m/sB.波長為0.08 mC. x=0.08 m的質點在t=0.70 s時位于波谷D. x=0.08 m的質點在t=0.12 s時位于波谷E.若此波傳入另一介質中其波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該介質中的波長為0.32 m【答案】ACE【解析】本題考查波動圖像、波速計算、波動傳播及其相關的知識點。根據波形圖可知，波長入=16cm=0.16m ,選項B錯誤；

35、根據t=0時刻和t=0.20s時刻的波形圖和該波的周期T0.20s可知，可知該波的周期T= 0.40s,波速v=入/T =0.40m/s,選項A正確；簡諧波沿 x軸正方向傳播，x=0.08m的質點在t=0時 刻沿y軸正方向運動，在t=0.70s時位于波谷，在t=0.12s時位于y0的某位置（不是位于波谷）,選項C正 確D錯誤；若此波傳入另一介質中，周期 T不變，其波速變?yōu)関=0.80m/s,由入=vT可得它在該介質中的波 長為 入=0.80 0.4m=0.32m ,選項 E正確。1.12017 天津卷】手持較長軟繩端點O以周期T在豎直方向上做簡諧運動，帶動繩上的其他質點振動形成簡諧波沿繩水平傳

36、播，示意如圖。繩上有另一質點P,且。、P的平衡位置間距為 L。t=0時，。位于最高點，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列判斷正確的是A.該簡諧波是縱波B.該簡諧波的最大波長為2Lc. t 8時，P在平衡位置上方c , 3TlD . t 時 P的速度方向豎直向上8【解析】繩波中質點的振動方向與波的傳播方向垂直，屬于橫波，縱波的傳播方向和質點的振動方向在同一直線上，故 A錯誤，根據波形圖和波的傳播方向可知，位移恰好為零且速度方向豎直向上的質點與O1點的距離應為L n 1,其中n=。、1、2,波長4,可知當n=0時有波長的最大值，為1n -44L ,故B錯誤；0二內P由平衡位置振動到波峰,4T

37、T內P由波峰回動到平衡位置，可知 4 2時P在平衡位置上方向上振動,3Tt 時P在平衡位置上方向下振動，故C正確，D錯反。82.12017 北京卷】某彈簧振子沿x軸的簡諧運動圖象如圖所示，下列描述正確的是A. t=1 s時，振子的速度為零，加速度為負的最大值B. t=2 s時，振子的速度為負，加速度為正的最大值C. t=3 s時，振子的速度為負的最大值，加速度為零D. t=4 s時，振子的速度為正，加速度為負的最大值【解析】在t=1 s和t=3 s時，振子偏離平衡位置最遠，速度為零，回復力最大，加速度最大，方向指向平衡位置，A正確，C錯誤；在t=2 s和t=4 s時，振子位于平衡位置，速度最大

38、，回復力和加速度均 為零，BD昔誤。3.12017 新課標出卷】如圖，一列簡諧橫波沿 x軸正方向傳播，實線為t=0時的波形圖，虛線為t=0.5 s時的波形圖。已知該簡諧波的周期大于0.5 s。關于該簡諧波，下列說法正確的是 （填正確答案標號。選對1個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯1個扣3分，最低得分為 0分）。A.波長為2 mB.波速為6 m/sC.頻率為1.5 HzD. t=1 s時，x=1 m處的質點處于波峰E. t=2 s時，x=2 m處的質點經過平衡位置【答案】BCE【解析】由波形圖可知，波長為 4 m, A錯誤；實線為t=0時的波形圖，虛線為t=0.5 s時的波形圖，

39、波3 3沿x軸正萬向傳播，又該波的周期大于0.5 s,則00.5 s時間內波傳播的距離x ，T 0.5 s,故4 423_. 一 .周期T - s ,頻率為1.5 Hz,波速v f 6 m/s , BC正確；由1 s=-T , t=0時，x=1 m處的質點在波 32峰位置，t=1時，該質點應該在平衡位置向上振動，D錯誤；由2 s 3T, t=0時，x=2 m處的質點在平衡位置，t=2 s時，該質點同樣經過平衡位置，E正確。4.12017 江蘇卷】野生大象群也有自己的語言”.研究人員錄下象群 語言”交流時發(fā)出的聲音，發(fā)現以2倍速度快速播放時，能聽到比正常播放時更多的聲音.播放速度變?yōu)樵瓉淼?倍時

40、，播出聲波的 （選填闊期”或頻率”）也變?yōu)樵瓉淼?倍，聲波的傳播速度 （選填變大”、變 小”或不變”）.【答案】頻率不變【解析】頻率由波源決定，播放速度變?yōu)樵瓉淼?倍時，播出聲波的頻率變?yōu)樵瓉韮杀?，傳播速度由介質決定，所以傳播速度不變.5.12017 新課標I卷】 如圖（a）,在xy平面內有兩個沿z方向做簡諧振動的點波源 9（0, 4）和S2（0,t2）o兩波源的振動圖線分別如圖（ b）和圖（c）所示，兩列波的波速均為1.00 m/s。兩列波從波源傳播到點A（8, N）的路程差為 m,兩列波引起的點 B（4, 1）處質點的振動相互 （填加強或減弱”），點C（0, 0.5）處質點的振動相互 （填

41、加強”或減弱”）?！敬鸢浮?減弱加強【解析】由幾何關系可知ASi=10 m, AS2=8 m,所以波程差為 2 m；同理可求BS1 - BS2=0,為波長整數倍，由振動圖象知兩振源振動方向相反，故B點為振動減弱點，CSi - CS2=1 m,波長 vT ,所以C點振動加強。為原點，建立Ox1.12016北京卷】如圖1-所示，彈簧振子在 M、N之間做簡諧運動.以平衡位置軸.向右為x軸正方向.若振子位于 N點時開始計時，則其振動圖像為 （）1-圖 1-【答案】A【解析】彈簧振子的初始位置N 點位于 x 軸的正向位移處選項A 正確，選項B、 C、 D 不正確2.12016全國卷I】 某同學漂浮在海面

42、上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8 m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近.該同學發(fā)現從第1個波峰到第10個波峰通過身下白時間間隔為 15 s.下列說法正確的是 A.水面波是一種機械波B.該水面波的頻率為 6 HzC.該水面波的波長為 3 mD.水面波沒有將該同學推向岸邊，是因為波傳播時能量不會傳遞出去E.水面波沒有將該同學推向岸邊，是因為波傳播時振動的質點并不隨波遷移【答案】ACE【解析】水面波是一種機械波，故 A正確；該同學發(fā)現從第 1個波峰到第10個波峰通過身上的時間間隔為15 s,所以周期T=-= s= 5 s,該水面波的頻率f=0.6 Hz,故B錯誤；該水面波的波長入=vT= 3n

43、 93m,故C正確；水面波沒有將該同學推向岸邊，只能說是因為波傳播時振動的質點并不隨波遷移，不能說是因為波傳播時能量不會傳遞出去，波的傳播過程也是能量傳遞的過程，故D錯誤，E正確.3.12016全國卷H】 一列簡諧橫波在介質中沿 x軸正向傳播，波長不小于10 cm.O和A是介質中平衡位置分別位于x= 0和x= 5 cm處的兩個質點.t= 0時開始觀測，此時質點 O的位移為y= 4 cm ,質點A處1一. 一 一一 一一.于波峰位置；t=7 s時，質點。第一次回到平衡位置，t=1 s時，質點A第一次回到平衡位置.求： 3(i)簡諧波的周期、波速和波長；(ii)質點。的位移隨時間變化的關系式.【答

44、案】 (i)4 s 7.5 cm/s 30 cm1 *【解析】(i)設振動周期為 由于質點A在0到1 s內由最大位移處第一次回到平衡位置，經歷的是4個周期，由此可知T=4 s 由于質點。與A的距離5 cm小于半個波長，且波沿 x軸正向傳播，O在t=1 s時回到平衡位置，而 A 3在t=1 s時回到平衡位置，時間相差 2 s,兩質點平衡位置的距離除以傳播時間，可得波的速度 3v= 7.5 cm/s 利用波長、波速和周期的關系得，簡諧波的波長仁30 cm (ii)設質點O的位移隨時間變化的關系為y= Acos 學+ g 將式及題給條件代入上式得4 = Acos 8,.4,0 = Acos 86解得加=1，A=8 cm3質點O的位移隨時間變化的關系式為y=0.08cos 2t+ 3 （國際單位制）或y = 0.08sin 六 5r （國際單位制）.4.12016全國卷出】由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質中向左、右傳播.波源振動的頻率為 20 Hz,波速為16 m/s.已知介質中P、Q兩質點位于波源 S的兩側，且P、Q和S的平衡位置在一條直線上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8 m、14.6 m.P、Q開始振動后，下列判斷正確的是 .A. P、Q兩質點運動的方向始終相同B. P、Q兩質點運動的方向始終相