高考物理專題復(fù)習(xí)振動和波綜合例題精選

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載高考物理專題復(fù)習(xí)振動和波綜合例題精選例 1：若單擺的擺長不變，擺球的質(zhì)量增加為原來的 4 倍，擺球經(jīng)過平衡位置時的速度減為原來的 1 ，則單擺的2A 頻率不變，振幅不變B頻率不變，振幅改變C頻率改變，振幅改變D頻率改變，振幅不變解析：本題考查單擺振動周期或頻率與擺球質(zhì)量和擺角無關(guān)，只由擺長和當?shù)刂亓铀俣葲Q定，即 T 2L。因而頻率不變。振動過程中機械能守恒，在擺長不變情況下總機g械能可以由在平衡位置的動能或最大振幅時的勢能表示，本題經(jīng)過平衡位置時動能1 mv11 4m v2EK12, EK21 mv2 ，單擺機械能未變化，最大位移處與平衡位置的2222高差 hv 2，由于 v

2、 的減小而減小，在擺長不變條件下，振幅要減小，正確選項是B。2 g例 2：單擺擺球多次通過同一位置時，下述物理量變化的是A 位移B 速度C加速度D動量E動能F擺線張力解析： 通過同一位置，其位移不變，同時加速度、回復(fù)力、速率、動能也不變，擺線張力 mg cosm v2也不變，由單擺振動的往復(fù)性可知相鄰兩次經(jīng)過同一位置速度方向發(fā)生改變，從而動量也發(fā)生改變。符合題意的選項是力由小變大時，上述哪些物理量的數(shù)值是變小的？BD 。有興趣的話，可以分析一下，當回復(fù)例 3：若單擺擺球在最大位移處擺線斷了，此后球做什么運動？若在擺球經(jīng)過平衡位置時擺線斷了，擺球又做什么運動？解析： 單擺擺至最大位移處速度為零，

3、此時擺線斷了，擺球只受重力，因此擺球做自由落體運動。 在平衡位置線斷了， 此時擺球有最大水平速度，又只受重力，所以擺球做平拋運動。本題除了考查單擺振動中速度特點外， 還考查了物體運動軌跡是由受力和初速度決定的這一基本知識。學(xué)習(xí)必備歡迎下載例 4：在光滑水平面上有一彈簧振子，彈簧的勁度系數(shù)為K，振子質(zhì)量為 M，振動最大速度為 v0，如圖 2 所示。當振子在最大位移為 A 的時刻把質(zhì)量為 m 的物體輕放在其上，則（ 1）要保持物體和振子一起振動，二者間動摩因數(shù)至少有多大？（ 2）一起振動時，二者通過平衡位置時的速度是多大？振幅又是多大？解析：（ 1）對 M 與 m 整體以及 m 隔離受力分析如圖

4、3 所示，在最大位移處， 豎直方向均為平衡態(tài)， 水平方向加速度應(yīng)相同即TKA, f ma, fmg ,KAM m a,aMmmgaKA即為所求。ma 時一起振動。g M m g（ 2）振動過程機械能守恒，在最大位移處放上 m 并沒有改變彈簧的勢能，因為彈性勢能只由 K 和 A 決定，與振子質(zhì)量無關(guān)。因此振回到平衡位置總動能應(yīng)不變。由于系統(tǒng)質(zhì)量的增加，其速度要減小，即1212M2mv02M m v , vMm v0 。振幅不變?nèi)詾?A。如果此題改為在平衡位置放上m，而且能夠共同振動，問其振幅和經(jīng)過平衡位置的速度將如何變化？答案是振幅和經(jīng)過平衡位置速度都要減小原因是m 放到 M 上開始速度為零，到

5、與 M 有共同速度振動，與M 相對打滑，滑動摩擦力與相對位移乘積等于系統(tǒng)機械能的損失。例 5：如圖 4 所示，甲為某一波動在t = 1.0 秒時的圖象， 乙為參與該波動的 P 點的振動圖象，（ 1）說出兩圖中 AA 的意義？（ 2）說出甲圖中 OA B 圖象的意義？（ 3）求該波速 v = ?（ 4）在甲圖中畫出再經(jīng)過3.5 秒時的波形圖。（ 5）求再經(jīng)過 3.5 秒時 P 點的路程 S和位移？解析： 本題要考查用振動圖象和波形圖象解決問題的基本方法。（ 1）如何區(qū)分兩種圖象， 坐標軸意義不同是主要區(qū)分方法。 縱座標表示位移是相同點，振動圖象的橫軸表示時間，波形圖的橫軸表示介質(zhì)中的位置。（ 2

6、）會從圖象直接讀出的參量，波形圖中的振幅、波長；振動圖中的振幅、周期。還有 圖象 中 每 個 點 的 對 應(yīng) 參 量 。 如 果 再 給一 個 速 度 v ， 即 可 解 決 兩 個 圖象 間 的 聯(lián) 系vf。T（ 3）振動圖中可以讀出某時刻質(zhì)點振動方向，波形圖已知波形的傳播方向，可以判斷介質(zhì)中各點此時的振動方向。（ 4）根據(jù)波源質(zhì)點振動一個周期，波在介質(zhì)中傳播一個波長的特點，可以畫出不同時學(xué)習(xí)必備歡迎下載刻的波形圖。根據(jù)上面總結(jié)的方法。由甲圖可以直接判斷出各點振幅為0.2厘米，波長為4 米；由乙圖可直接判斷出P 點振幅是 0.2 厘米，周期為1.0 秒，且 1.0 秒時 P 點振動方向為y

7、方向。再根據(jù)甲圖 P 點此時振動為 y 方向，可判斷出波傳播方向為x 方向， v44 米 /1T秒。（ 1）甲圖中 AA 表示質(zhì)點 A 振幅為 0.2 厘米，或 1.0 秒時 A 質(zhì)點位移為 0.2厘米。乙圖中 AA 表示 P 點振幅為 0.2 厘米，也表示0.25 秒時位移大小是0.2 厘米，方向為負。（ 2）甲圖中 OAB 段圖線表示 O 到 B 之間介質(zhì)中所有的點在1.0 秒時位移方向均為負，OA 間各質(zhì)點正向遠離平衡位置方向振動，A B 間質(zhì)點向靠近平衡位置方向振動。（ 3） v4 m /sT（ 4）甲圖中再經(jīng)過3.5 秒時波形圖，可用平移法，即3.5 秒= 3.5 / 1.0 = 3

8、.5 T，波左移3.5 個波長，只需向左平移即可；2也可以用描點法，例如 B 點此時向 +y 方向振動， 3.5T 后還在平衡位置，振動向 y 方向，再選 O、A、C 等位置和振動方向，運用描點法得出結(jié)果，答案如圖 5 所示。（ 5）根據(jù)振子一個周期要經(jīng)過4 個振幅的路程，所以3.5 個周期經(jīng)過路程是S= 3.5 ×4 × .02 = 2.8cm。由于經(jīng)過3.5 個周期 P 點位置不變，因此位移得零。例 6：如圖 6 所示，實線是某時刻的波形圖線，0.2 秒后的波形圖。虛線是（ 1）若波向左傳播，求它傳播的可能距離？（ 2）若波向右傳播，求它的最大周期？（ 3）若波速是 3

9、5m/S，求波的傳播方向？解析： 由圖象可以直接讀出波長為4 米，若波向左傳播由實線到虛線x1m m34n3444 ，x4n 3, n 0, 1, 2, 3,x3, 7, 11, m。還可以用另一種方法解決第一問的問題，即向左傳播 0.2 =n3 T ,4T08.，而 Svt, v5 4n3 , S 4n 3 。結(jié)果同上。n 0, 1, 2, 34n 3T第一問答案： 3m, 7m, 11m。波向右傳播 .0.2n1T, T0.8n0, 1, 2,最大周期為 n = 0時，T = 0.844n1學(xué)習(xí)必備歡迎下載秒。第二問答案 0.8 秒。由 vT, Tv4 ，若向左傳播 408.3， n= 1

10、，若向右傳播408.35354n, n15. 不合題意。第3 問答案是向左傳播?；蛴昧硪环N解法。a2 秒內(nèi)傳播距354n13離Sv t35027米1，因而第三問答案向左傳播。.4例 7：有一個單擺，當擺線與豎直方向成角，（ <5）時，擺球的速度為零，擺球擺到最低點時速度為v，求單擺的周期？解析：設(shè)擺長為 L，擺球由最大位移處向最低點運動過程機械能守恒，mgL 1cos1 mv2 , Lv2，單擺周期 T2L2v2。22g 1cosg2g 2 1cos答案： 2 v2 11gcos例 8：一單擺的擺長為L ，擺球質(zhì)量為m，原來靜止，在一個水平?jīng)_量I 作用下開始擺動。此后，每當擺球經(jīng)過平衡位

11、置時，使給它一個與其速度方向一致的沖量I 。求擺球經(jīng)過多長時間后，其擺線與豎直方向夾角可以達到？（不計阻力，所施沖量時間極短，< 5 ）解 析 ： 設(shè) 擺 球 經(jīng) 過 平 衡 位 置 次 數(shù) 為 n ， 則 擺 球 達 最 大 偏 角 時 所 需 時 間tn 1 T T n TT 。 由 動 量 定 理 和 機 械 能 守 恒 定 律 得 nI = mv 。24241 mv2mgL 1cos, T2L ，解上面 4 個式子得2gtmL2 1 cos2L 。Ig例 9：蝙蝠如果每秒發(fā)射50 次超聲波，每次發(fā)出100個頻率為105H 2 的波，那么在空氣中形成一系列斷續(xù)的波列。已知空氣中聲速為340m/S，求（ 1）每個波列的長度及兩列波間隔的長度？（ 2）如果這聲波進入水中傳播，聲波在水中的傳播速度為1450m /S ，那么波列的長度及兩波列間隔的長度又是多少？解析：（ 1）波長1v13403.410 3 m，設(shè)波列長度 L 1, L1 = 100 1 = 0.34m 。f110 5兩列波間的時間間隔為t，t110.019S 。兩列波間隔