新高考物理二輪專題復(fù)習(xí)精練專題7 機(jī)械振動和機(jī)械波(原卷版)

專題七、機(jī)械振動和機(jī)械波第一部分織網(wǎng)點睛，綱舉目張一、機(jī)械振動和機(jī)械波1．建構(gòu)知識體系2．弄明三個問題(1)波的傳播問題①沿波的傳播方向上各質(zhì)點的起振方向與波源的起振方向一致。②介質(zhì)中各質(zhì)點隨波振動，但并不隨波遷移。③沿波的傳播方向上波每個周期傳播一個波長的距離。④在波的傳播過程中，同一時刻如果一個質(zhì)點處于波峰，而另一質(zhì)點處于波谷，則這兩個質(zhì)點一定是反相點。(2)波的疊加問題①兩個振動情況相同的波源形成的波，在空間某點振動加強(qiáng)的條件為Δx＝nλ，振動減弱的條件為Δx＝nλ＋eq\f(λ,2)。兩個振動情況相反的波源形成的波，在空間某點振動加強(qiáng)的條件為Δx＝nλ＋eq\f(λ,2)，振動減弱的條件為Δx＝nλ。②振動加強(qiáng)點的位移隨時間而改變，振幅最大。(3)波的多解問題由于波的周期性、波傳播方向的雙向性，波的傳播問題易出現(xiàn)多解現(xiàn)象。第二部分實戰(zhàn)訓(xùn)練，高考真題演練1.（2022高考遼寧物理）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻的波形如圖所示，關(guān)于質(zhì)點P的說法正確的是（）

A.該時刻速度沿y軸正方向 B.該時刻加速度沿y軸正方向C.此后SKIPIF1<0周期內(nèi)通過的路程為A D.此后SKIPIF1<0周期內(nèi)沿x軸正方向遷移為SKIPIF1<02．（2022新高考海南卷）在同一地方，甲乙兩個單擺做振幅不同的簡諧運(yùn)動，其振動圖像如圖，由此可知甲乙兩個單擺的擺長之比為A.2?3B.3?2C.4?9D.9??4?43.（2022高考上海）在同一介質(zhì)中有a、b兩列機(jī)械波，它們的波形如圖所示，兩列波的頻率分別為fa和fb，波長分別為λa和λb，則（）A.λa＞λb,，fa＞fb，B.λa＞λb,，fa＜fb，C.λa＜λb,，fa＞fb，D.λa＜λb,，fa＜fb，4.（2022高考湖北物理）如圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的小物塊Р和Q，用輕質(zhì)彈簧連接后放在水平地面上，Р通過一根水平輕繩連接到墻上。P的下表面光滑，Q與地面間的動摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力。用水平拉力將Q向右緩慢拉開一段距離，撤去拉力后，Q恰好能保持靜止。彈簧形變始終在彈性限度內(nèi)，彈簧的勁度系數(shù)為k，重力加速度大小為g。若剪斷輕繩，Р在隨后的運(yùn)動過程中相對于其初始位置的最大位移大小為（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<05.（2022山東物理）一列簡諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標(biāo)原點O的質(zhì)點振動圖像如右圖所示。當(dāng)SKIPIF1<0時，簡諧波的波動圖像可能正確的是（）

A. B.C. D.6.（2022高考河北）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播。波速為10m/s。在傳播方向上有P、Q兩質(zhì)點，坐標(biāo)分別為xP=1m，xQ=6m。波傳播到P點開始計時，該點的振動圖像如圖所示，則簡諧波的波長為______m，經(jīng)過______s，Q點第一次到達(dá)正向最大位移處。

7.（1）（2022·全國理綜甲卷·34（1））（5分）一平面簡諧橫波以速度SKIPIF1<0沿x軸正方向傳播，SKIPIF1<0時刻的波形圖如圖所示。介質(zhì)中平衡位置在坐標(biāo)原點的質(zhì)點A在SKIPIF1<0時刻的位移SKIPIF1<0。該波的波長為_______m，頻率為______SKIPIF1<0。SKIPIF1<0時刻，質(zhì)點A_______（填“向上運(yùn)動”“速度為零”或“向下運(yùn)動”）。8（2022·高考廣東物理）（6分）如圖15所示，某同學(xué)握住軟繩的一端周期性上下抖動，在繩上激發(fā)了一列簡諧波。從圖示時刻開始計時，經(jīng)過半個周期，繩上M處的質(zhì)點將運(yùn)動至__________（選填“N”“P”或“Q”）處。加快抖動，波的頻率增大，波速__________（選填“增大”“減小”或“不變”）。9.（2022·全國理綜乙卷·34）（1）介質(zhì)中平衡位置在同一水平面上的兩個點波源SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，二者做簡諧運(yùn)動的振幅相等，周期均為SKIPIF1<0，當(dāng)SKIPIF1<0過平衡位置向上運(yùn)動時，SKIPIF1<0也過平衡位置向上運(yùn)動．若波速為SKIPIF1<0，則由SKIPIF1<0和SKIPIF1<0發(fā)出的簡諧橫波的波長均為______m。P為波源平衡位置所在水平面上的一點，與SKIPIF1<0、SKIPIF1<0平衡位置的距離均為SKIPIF1<0，則兩波在P點引起的振動總是相互______（填“加強(qiáng)”或“削弱”）的；當(dāng)SKIPIF1<0恰好在平衡位置向上運(yùn)動時，平衡位置在P處的質(zhì)點______（填“向上”或“向下”）運(yùn)動。10.（2022年1月浙江選考）兩列振幅相等、波長均為SKIPIF1<0、周期均為T的簡諧橫波沿同一繩子相向傳播，若兩列波均由一次全振動產(chǎn)生，t=0時刻的波形如圖1所示，此時兩列波相距SKIPIF1<0，則（）

A.SKIPIF1<0時，波形如圖2甲所示B.SKIPIF1<0時，波形如圖2乙所示C.SKIPIF1<0時，波形如圖2丙所示D.SKIPIF1<0時，波形如圖2丁所示11.（2022年1月浙江選考）圖甲中的裝置水平放置，將小球從平衡位置O拉到A后釋放，小球在O點附近來回振動；圖乙中被細(xì)繩拴著的小球由靜止釋放后可繞固定點來回擺動。若將上述裝置安裝在太空中的我國空間站內(nèi)進(jìn)行同樣操作，下列說法正確的是（）A.甲圖中的小球?qū)⒈３朱o止B.甲圖中的小球仍將來回振動C.乙圖中的小球仍將來回擺動D.乙圖中的小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動12．（2022年6月浙江選考）如圖所示，一根固定在墻上的水平光滑桿，兩端分別固定著相同的輕彈簧，兩彈簧自由端相距x。套在桿上的小球從中點以初速度v向右運(yùn)動，小球?qū)⒆鲋芷跒門的往復(fù)運(yùn)動，則A．小球做簡諧運(yùn)動B．小球動能的變化周期為SKIPIF1<0C．兩根彈簧的總彈性勢能的變化周期為TD．小球的初速度為v2時，其運(yùn)動周期為213.（2021重慶高考）（4分）簡諧橫波沿x軸正方向傳播，題圖為某時刻波形圖。波源位于x=0處，其位移隨時間變化的關(guān)系為y=sin（2πt）cm，則（在給出的4個選項中。只有一個符合要求的）A.此波的波長為9cmB。此波的頻率為2HzC.此波的波速為0.1m/sD。此時波源沿y軸正方向運(yùn)動14．（2022年6月浙江選考）位于x=0.25m的波源P從t=0時刻開始振動，形成的簡諧橫波沿x軸正負(fù)方向傳播，在t=2.0s時波源停止振動，t=2.1s時的部分波形如圖所示，其中質(zhì)點a的平衡位置xa=1.75m，質(zhì)點b的平衡位置xb=－0.5m。下列說法正確的是A．沿x軸正負(fù)方向傳播的波發(fā)生干涉B．t=0.42s時，波源的位移為正C．t=2.25s時，質(zhì)點a沿y軸負(fù)方向振動D．在0到2s內(nèi)，質(zhì)點b運(yùn)動總路程是2.55m15（4分）（2022重慶高考）某同學(xué)為了研究水波的傳播特點，在水面上放置波源和浮標(biāo)，兩者的間距為L。SKIPIF1<0時刻，波源開始從平衡位置沿y軸在豎直方向做簡諧運(yùn)動，產(chǎn)生的水波沿水平方向傳播（視為簡諧波），SKIPIF1<0時刻傳到浮標(biāo)處使浮標(biāo)開始振動，此時波源剛好位于正向最大位移處，波源和浮標(biāo)的振動圖像分別如圖中的實線和虛線所示，則（）A．浮標(biāo)的振動周期為SKIPIF1<0B．水波的傳播速度大小為SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0時刻浮標(biāo)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動D．水波的波長為SKIPIF1<016．(2020·全國卷Ⅰ)(1)在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋的有________。(填正確答案標(biāo)號)A．雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲B．超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化C．觀察者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低D．同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同E．天文學(xué)上觀察到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點做圓周運(yùn)動的兩顆恒星)光譜隨時間的周期性變化17.(2020·全國卷Ⅰ)一振動片以頻率f做簡諧振動時，固定在振動片上的兩根細(xì)桿同步周期性地觸動水面上a、b兩點，兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。c是水面上的一點，a、b、c間的距離均為l，如圖所示。已知除c點外，在ac連線上還有其他振幅極大的點，其中距c最近的點到c的距離為eq\f(3,8)l。求(ⅰ)波的波長；(ⅱ)波的傳播速度。18．(2020·全國卷Ⅱ)(1)用一個擺長為80.0cm的單擺做實驗，要求擺動的最大角度小于5°，則開始時將擺球拉離平衡位置的距離應(yīng)不超過__________cm(保留1位小數(shù))。(提示：單擺被拉開小角度的情況下，所求的距離約等于擺球沿圓弧移動的路程。)某同學(xué)想設(shè)計一個新單擺，要求新單擺擺動10個周期的時間與原單擺擺動11個周期的時間相等。新單擺的擺長應(yīng)該取為________cm。19．(2019·全國卷Ⅱ)如圖，長為l的細(xì)繩下方懸掛一小球a，繩的另一端固定在天花板上O點處，在O點正下方eq\f(3,4)l的O′處有一固定細(xì)鐵釘。將小球向右拉開，使細(xì)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(dāng)小球a擺至最低位置時，細(xì)繩會受到鐵釘?shù)淖钃?。設(shè)小球相對于其平衡位置的水平位移為x，向右為正。下列圖像中，能描述小球在開始一個周期內(nèi)的x-t關(guān)系的是()20．[多選](2019·全國卷Ⅲ)水槽中，與水面接觸的兩根相同細(xì)桿固定在同一個振動片上。振動片做簡諧振動時，兩根細(xì)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(guān)于兩列波重疊區(qū)域內(nèi)水面上振動的質(zhì)點，下列說法正確的是()A．不同質(zhì)點的振幅都相同B．不同質(zhì)點振動的頻率都相同C．不同質(zhì)點振動的相位都相同D．不同質(zhì)點振動的周期都與振動片的周期相同E．同一質(zhì)點處，兩列波的相位差不隨時間變化第三部分思路歸納，內(nèi)化方法1.分析簡諧運(yùn)動中各物理量的變化情況的技巧(1)分析簡諧運(yùn)動中各物理量的變化情況時，一定要以位移為橋梁，位移增大時，振動質(zhì)點的回復(fù)力、加速度、勢能均增大，速度、動能均減小；反之，則產(chǎn)生相反的變化，另外，各矢量均在其值為零時改變方向。(2)分析過程中要特別注意簡諧運(yùn)動的周期性和對稱性。位移相同時，回復(fù)力、加速度、動能、勢能可以確定，但速度可能有兩個方向，由于周期性，運(yùn)動時間也不確定。(3)做簡諧運(yùn)動的物體經(jīng)過平衡位置時，回復(fù)力一定為零，但所受合外力不一定為零。2.“一分、一看、二找”巧解波的圖像與振動圖像問題(1)分清振動圖像與波的圖像。只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x，則為波的圖像，橫坐標(biāo)為t，則為振動圖像。(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，尤其要注意單位前的數(shù)量級。(3)找準(zhǔn)波的圖像對應(yīng)的時刻。(4)找準(zhǔn)振動圖像對應(yīng)的質(zhì)點。3.波動干涉、衍射與多普勒效應(yīng)(1)兩列波發(fā)生干涉時，兩列波的頻率一定相同。(2)波的衍射是無條件的，但波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象是有條件的，即障礙物或孔的尺寸跟波長相差不多或比波長小。(3)多普勒效應(yīng)發(fā)生的條件是波源與觀察者之間的距離發(fā)生變化，二者相互靠近時，觀察者接收的頻率變大，反之變小。4.實驗：用單擺測重力加速度處理數(shù)據(jù)的兩種方法(1)公式法：測出30次或50次全振動的時間t，利用T＝eq\f(t,N)求出周期；不改變擺長，反復(fù)測量三次，算出三次測得的周期的平均值eq\x\to(T)，然后利用公式g＝eq\f(4π2l,T2)求重力加速度。(2)圖像法：由單擺周期公式不難推出：l＝eq\f(g,4π2)T2，因此，分別測出一系列擺長l對應(yīng)的周期T，作l-T2的圖像，圖像應(yīng)是一條通過原點的直線，如圖所示，求出圖線的斜率k＝eq\f(Δl,ΔT2)，即可利用g＝4π2k求重力加速度。第四部分最新模擬集萃，提升應(yīng)試能力1．（1）（4分）（2022年9月河北示范性高中調(diào)研）在x＝－0.2m處有一簡諧橫波的波源，形成的簡諧波沿x軸傳播，如圖所示是t＝0時的波形圖，t＝0.02s時，位于x＝－0.3m處的質(zhì)點A第一次到達(dá)波峰處，由此可知，該簡諧波的傳播速度大小為______m/s；質(zhì)點B的平衡位置位于x＝0.1m處，則質(zhì)點B的振動方程為______。2.（2023江蘇南通第一次質(zhì)檢）如圖所示，在x軸上坐標(biāo)原點O左右兩側(cè)對稱固定安放等量的同種電荷+Q，t=0時刻在原點O左側(cè)離O較近的A點（SKIPIF1<0）靜止釋放+q點電荷，以下關(guān)于點電荷的加速度a、速度v隨時間t以及點電荷所經(jīng)過位置的電勢SKIPIF1<0電勢能SKIPIF1<0隨坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖像中，可能正確的是（）A. B.C. D.3.（2023湖北新高考協(xié)作體高三起點考試）一單擺做簡諧運(yùn)動，在偏角減小的過程中，擺球的（）A.向心加速度減小 B.速度減小 C.回復(fù)力減小 D.機(jī)械能減小4.（2023四川內(nèi)江一中入學(xué)考試）圖1為醫(yī)生正在為病人做B超檢查，B超成像的基本原理是探頭向人體發(fā)射一組超聲波，遇到人體組織會產(chǎn)生不同程度的反射，探頭接收到的超聲波信號由計算機(jī)處理，從而形成B超圖像。圖2為血管探頭沿x軸正方向發(fā)送的簡諧超聲波圖像，t＝0時刻波恰好傳到質(zhì)點M。已知此超聲波的頻率為1×107Hz。下列說法正確的是（）A.血管探頭發(fā)出的超聲波在血管中的傳播速度為1.4×103m/sB.質(zhì)點M開始振動的方向沿y軸正方向C.t＝1.25×10－7s時質(zhì)點M運(yùn)動到橫坐標(biāo)x＝3.5×10－4m處D.0~1.25×10－7s內(nèi)質(zhì)點M的路程為2mmE.t＝1.25s時質(zhì)點N開始振動，振動方向沿y軸負(fù)方向8.（2023湖南永州一模）如圖所示，甲圖為一列簡諧橫波在SKIPIF1<0時波形圖，圖中P、M、N三個質(zhì)點的橫坐標(biāo)分別為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，其中質(zhì)點P的振動圖像如圖乙所示。下列正確的是（）A.該簡諧波向x軸負(fù)方向傳播B.波速大小為SKIPIF1<0C.從SKIPIF1<0時起到質(zhì)點M第一次到達(dá)波峰所用的時間等于SKIPIF1<0D.從SKIPIF1<0時起到質(zhì)點N通過的路程為SKIPIF1<0時所用的時間小于SKIPIF1<09.（2023湖南三湘創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)考）某簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中由左向右傳播，A、B兩質(zhì)點的平衡位置相距3m，如圖甲所示。質(zhì)點A的振動圖像如圖乙所示，已知t=0時刻，質(zhì)點A在平衡位置，質(zhì)點B在波谷，且A、B之間只有一個波峰，則下列說法正確的是（）

A.該波的周期為0.2sB.該波的波長為6mC.t=0.03s時，質(zhì)點A沿y軸負(fù)方向運(yùn)動D.該波在此介質(zhì)中的傳播速度大小為10m/s10.（2023浙江舟山質(zhì)檢）如圖所示，均勻介質(zhì)中有兩個振源SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，它們的頻率、振幅、振動方向均相同且振動的步調(diào)完全一致，產(chǎn)生的兩列波的波長均為SKIPIF1<0，SKIPIF1<0與SKIPIF1<0之間距離為SKIPIF1<0，O點為SKIPIF1<0、SKIPIF1<0連線中點。現(xiàn)以O(shè)點為中心畫一個正方形，正方形的兩邊與SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的連線平行，且正方形邊長遠(yuǎn)大于SKIPIF1<0，虛線過SKIPIF1<0、SKIPIF1<0與正方形的交點分別為P、Q，下列說法正確的是（）A.O點處質(zhì)點的位移始終最大 B.P、Q兩點處質(zhì)點的位移始終為零C.正方形四邊上振動減弱點的數(shù)目為6個 D.P、Q連線上振動加強(qiáng)點的數(shù)目為6個11.（2023湖北新高考協(xié)作體高三起點考試）甲、乙兩列簡諧橫波在同種均勻介質(zhì)中傳播，如圖所示為t=0時刻兩列波恰好在坐標(biāo)原點相遇時的波形圖，甲波的頻率為2Hz，沿x軸正方向傳播，乙波沿x軸負(fù)方向傳播，則（）A.乙波的傳播速度大小為4m/sB.t=0至t=1s時間內(nèi)x=1m處質(zhì)點振動路程為2.2mC.兩列波疊加后，?3m＜x＜3m內(nèi)振幅為0的質(zhì)點共有6處D.兩列波疊加后，?3m＜x＜3m內(nèi)振幅為10cm的質(zhì)點比振幅為30cm的質(zhì)點多12（5分）（2023江西紅色十校第一次聯(lián)考）一列簡諧橫波沿x軸傳播，SKIPIF1<0時的波形圖如圖甲所示。平衡位置在SKIPIF1<0處質(zhì)點的