高考物理 講練測系列 專題29 機械振動和機械波

1、2013年高考物理專項沖擊波講練測系列 專題29 機械振動和機械波【重點知識解讀】一機械振動1. 做簡諧運動的物體，其回復力F=-kx，在通過關(guān)于平衡位置對稱的兩個位置時的一些物理量具有對稱性。如：相對于平衡位置對稱的兩個位置位移大小相等、方向相反；加速度大小相等、方向相反；速度大小相等，動能相等，勢能相等；從某位置到達平衡位置的時間與從平衡位置到達對稱點的時間相等。2. 疊加體的簡諧運動時二物體具有相同的運動狀態(tài)，可利用整體法分析整體受力情況和運動情況。與外界沒有力作用的物體做簡諧運動的回復力由另一物體施加的摩擦力提供。3. 簡諧運動的圖象是正弦曲線，實質(zhì)是簡諧運動的質(zhì)點位移隨時間變化的圖象

2、。由簡諧運動圖象可判斷出任意時刻的位移大小和方向、加速度方向（指向平衡位置橫軸）、速度方向等。4. 單擺是重要的簡諧運動模型，單擺運動具有等時性(單擺簡諧運動周期與振幅無關(guān))。單擺周期公式：T=2，公式中L為單擺的擺長，是指懸點到擺球球心的距離；g為等效重力加速度，它等于擺球處于靜止狀態(tài)時擺線中拉力F與擺球質(zhì)量m的比值。由單擺的周期公式可知：單擺的振動周期與擺球質(zhì)量m和振幅A無關(guān)，只與擺長L和當?shù)氐闹亓铀俣扔嘘P(guān)。5.擺鐘的校正。擺鐘從重力加速度大的地方移到重力加速度小的地方，重力加速度減小，擺動周期增大，導致擺鐘變慢，重新校準應減小擺長。反之亦然。7.做受迫振動的物體穩(wěn)定振動時其振動頻率等于

3、驅(qū)動力的頻率，與物體固有頻率無關(guān)。受迫振動物體的振幅與驅(qū)動力的頻率和物體固有頻率之差有關(guān)。驅(qū)動力的頻率和物體固有頻率之差越小，振幅越大；當驅(qū)動力的頻率接近或等于物體的固有頻率時，受迫振動物體的振幅顯著增大，發(fā)生共振現(xiàn)象。發(fā)生共振時，驅(qū)動力對振動系統(tǒng)總是做正功，使系統(tǒng)的機械能逐漸增大，振動物體振幅增大。當驅(qū)動力對系統(tǒng)做的功與系統(tǒng)克服摩擦和介質(zhì)阻力做的功相等時，振動物體的機械能不3.計算波速的方法：由=vT得v=/T=f。由v=x/t計算波速。由于波動的周期性和傳播方向的不明確導致波速的多解。4.波動的特性主要有：干涉和衍射，多普勒效應。產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的條件是兩列波頻率相同；能觀察到明顯衍射現(xiàn)象

4、的條件是小孔或障礙物的尺寸與波長相差不多或比波長更小。一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波動特有的現(xiàn)象。若波源向著觀察者運動，則接收到的波動頻率增大；若波源遠離觀察者運動，則接收到的波動頻率減小。超聲波是頻率高于2萬Hz，人耳不能夠聽到的聲波。超聲波的特點是波長短，沿直線傳播。【高考命題動態(tài)】機械振動和機械波是自然界常見現(xiàn)象，是高中物理的重要組成部分，也是高考新課標選考中重點考查內(nèi)容。高考對機械振動和機械波的考查涉及各個方面，重點是波動圖象及其相關(guān)知識，難度中等?！咀钚履M題專項訓練】。x/my/cm5-500.51.01.52.0v1.（2013江蘇常州模擬）如圖所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波

5、在t = 0時刻的波形圖，已知波的傳播速度v = 2m/s試回答下列問題： 寫出x = 0.5 m處的質(zhì)點做簡諧運動的表達式： cm；x = 0.5m處質(zhì)點在05.5s內(nèi)通過的路程為 cm 答案y5cos2t (2分) 110cm (2分) 解析：由波動圖象可知波長為：=2.0m，周期T=/v=1.0s，x = 0.5 m處的質(zhì)點做簡諧運動的表達式：y5cos2t。x = 0.5m處質(zhì)點在05.5s內(nèi)通過的路程為：3（6分）（2013寶雞檢測）如圖所示，一列簡諧橫波沿+x方向傳播已知在t=0時，波傳播到x軸上的B質(zhì)點，在它左邊的A質(zhì)點位于負最大位移處；在t=0.6s時，質(zhì)點A第二次出現(xiàn)在正的最

6、大位移處這列簡諧波的波速是 m/st=0.6s時，質(zhì)點D已運動的路程是 m答案 5 ； 0.1解析：波長=2m，由題述可知周期T=0.4s，這列簡諧波的波速是v=/T=5 m/s。t=0.6s時，質(zhì)點D已振動0.5個周期，運動的路程是2個振幅，為2A=10cm=0.1m。4（2012上海虹口期末）在上海走時準確的擺鐘，隨考察隊帶到珠穆朗瑪峰的頂端，則這個擺鐘 （ ）（A）變慢了，重新校準應減小擺長 （B）變慢了，重新校準應增大擺長（C）變快了，重新校準應減小擺長 （D）變快了，重新校準應增大擺長 答案：A解析：擺鐘隨考察隊帶到珠穆朗瑪峰的頂端，重力加速度減小，擺動振幅增大，選項C錯誤D正確。6

7、、圖11（2013黃岡月考）一簡諧橫波以4 m/s的波速沿x軸正方向傳播已知t0時的波形如圖11所示，則()A波的周期為1 sBx0處的質(zhì)點在t0時向y軸負向運動Cx0處的質(zhì)點在t s時速度為0Dx0處的質(zhì)點在t s時速度值最大7.（2012浙南浙北部分學校聯(lián)考）如圖所示，簡諧橫波a沿x軸正方向傳播，簡諧橫波b沿x軸負方向傳播，波速都是10m/s，振動方向都平行于y軸，t=0時刻，這兩列波的波形如圖所示。下圖是畫出平衡位置在x=2m處的質(zhì)點，從t=0開始在一個周期內(nèi)的振動圖像,其中正確的是答案：B解析： t=0時刻，兩列波對平衡位置在x=2m處的質(zhì)點，振動方向都是從平衡位置開始向上，所以從t=

8、0開始在一個周期內(nèi)的振動圖像，正確的是圖B。8. （2012蘇北四市聯(lián)考）如圖所示是一列簡諧橫波在t=0時的波形圖，此時P點沿y軸的正方向運動，已知波的傳播速度為2m/s。則下列說法中正確的是 x/my/cm00.10.30.5PQ5-5A波長為0.6mB波沿x軸正方向傳播C. 經(jīng)過t=0.4s質(zhì)點P沿x軸移動0.8mD. 經(jīng)過任意時間質(zhì)點Q和P的振動情況總是相同的答案：BD解析：由波動圖象可知，波長為0.4m，選項A錯誤；由P點沿y軸的正方向運P點t時刻振動方向向下，則P點至少振動了T，Q點至少振動了9T/4，選項B錯誤C正確；如果t時刻P點沿y軸正向振動，則波沿+x方向傳播，選項D錯誤。1

9、0.（2012丹東協(xié)作校聯(lián)考）一列簡諧波沿x軸正方向傳播，某時刻波形圖如圖甲所示，a、b、c、d是波傳播方向上的四個振動質(zhì)點的平衡位置如再過3/2個周期，其中某質(zhì)點繼續(xù)振動的圖象如圖乙所示，則該質(zhì)點是Aa處質(zhì)點 Bb處質(zhì)點Cc處質(zhì)點 Dd處質(zhì)點答案：D 解析：畫出再過3/2個周期后的波形圖，a處質(zhì)點處于波谷，c處質(zhì)點處于波峰，b處質(zhì)點處于平衡位置且向下運動，d處質(zhì)點處于平衡位置且向上運動，所以圖乙是d處質(zhì)點的振動圖象，選項D正確。11.（2012安徽滁州期末）一個質(zhì)點以O為中心做簡諧運動，位移隨時間變化的圖像如圖所示表示的原點在不同時刻的相應位置下，下列說法正確的 （ ）A、質(zhì)點在位置比位置時

10、相位超前/4B、質(zhì)點通過位置時，相對平衡位置的位移A/2C、質(zhì)點從位置到和從位置到所用時間相等D、質(zhì)點從位置到和從到的平均速度相等12(2013河北邯鄲高三12月質(zhì)檢)如圖甲所示，點為振源，OP=s，t=0時刻點由平衡位置開始振動，產(chǎn)生沿直線向右傳播的簡諧橫波，如圖乙為P點從時刻開始沿軸正方向開始振動的振動圖像，則以下說法正確的是At=0時刻振源的振動方向沿軸正方向 Bt2時刻點振動速度最大，方向沿軸負方向C該波與另一頻率為的同類波疊加能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象D某障礙物的尺寸為，該波遇到此障礙物時能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象13.（2013云南昆明調(diào)研）在坐標原點的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，

11、波速v=10 m/s，已知在t=0時刻的波形如圖所示，此時波剛好傳播到x=5m處。下列說法中正確的是 ，A這列波的波長為4mB這列波的振幅為20cmC這列波的頻率為2.5HzD波源起振方向沿y軸正方向E再經(jīng)過0.2s的時間，質(zhì)點a到達質(zhì)點b現(xiàn)在所處的位置 答案：ACD解析：這列波的波長為4m，振幅為10cm，選項A正確B錯誤；周期T=/V=0.4s，頻率為2.5Hz，選項C正確；波源起振方向沿y軸正方向，選項D正確。 ABCD14.（2013山西四校聯(lián)考）如圖所示，兩個完全相同的波源在介質(zhì)中形成的波相疊加而發(fā)生的干涉的示意圖，實線表示波峰，虛線表示波谷，則以下說法正確的是_AA點為振動加強點，

12、經(jīng)過半個周期，這一點振動減弱BB點為振動減弱點，經(jīng)過半個周期，這一點振動加強CC點為振動加強點，經(jīng)過半個周期，這一點振動仍加強DD點為振動減弱點，經(jīng)過半個周期，這一點振動加強14答案：C解析：AC連線所在區(qū)域為振動加強區(qū)域，經(jīng)過任意時間，該區(qū)域仍然是加強，選項A錯誤C正確；BD連線所在區(qū)域為振動減弱區(qū)域，經(jīng)過任意時間，該區(qū)域仍然是減弱，選項BD錯誤。16.（2012上海長寧期末）在“用單擺測定重力加速度”的實驗中（1）（單選）測量單擺的周期時，某同學在擺球某次通過最低點時，按下停表開始計時，同時數(shù)“1”，當擺球第二次通過最低點時數(shù)“2”，依此法往下數(shù)，當他數(shù)到“59”時，按表停止計時，讀出這段

13、時間t，則該單擺的周期為（A）t/29 （B）t/29.5 （C）t/30 （D）t/59（2）在該實驗中，如果擺球質(zhì)量分布不均勻，某同學于是設計了下面一種計算方法：第一次測量懸線長為L1，測得周期為T1；第二次測量懸線長為L2，測得周期為T2，由此可推算出重力加速度g_16.答案：（1）A （2分） （2） （4分）解析：58個半周期，這段時間t含有29個周期，該單擺的周期為t/29，選項A正確。設擺球質(zhì)心距離系點d，第一次測量時擺長L1+d，由單擺周期公式T1=2。第一次測量時擺長L2+d，由單擺周期公式T2=2。聯(lián)立解得重力加速度g?！咀钚赂呖碱}專項檢測】1：（2012北京理綜）一個彈簧

14、振子沿x軸做簡諧運動，取平衡位置O為x軸坐標原點。從某時刻開始計時，經(jīng)過四分之一的周期，振子具有沿x軸正方向的最大加速度。能正確反映振子位移x與時間關(guān)系的圖像是【解析】經(jīng)過四分之一的周期，振子運動到-x最大位移處，具有沿x軸正方向的最大加速度。能正確反映振子位移x與時間關(guān)系的圖像是A。2（2012重慶理綜）裝有砂粒的試管豎直靜浮于水面，如圖所示。將試管豎直提起少許，然后由靜止釋放并開始計時，在一定時間內(nèi)試管在豎直方向近似做簡諧運動。若取豎直向上為正方向，則以下描述試管振動的圖象中可能正確的是【解析】：t=0時試管處于正最大位移處，描述試管振動的圖象中可能正確的是D。4（2009高考上海物理）做

15、簡諧振動的單擺擺長不變，若擺球質(zhì)量增加為原來的4倍，擺球經(jīng)過平衡位置時速度減小為原來的1/2，則單擺振動的（）A頻率、振幅都不變B頻率、振幅都改變C頻率不變、振幅改變 D頻率改變、振幅不變【解析】 由單擺的周期公式可知，單擺擺長不變，則周期不變，頻率不變；振幅A是反映單擺運動過程中的能量大小的物理量，由可知，擺球經(jīng)過平衡位置時的速度減小，說明振幅減小，因此振幅改變，所以選項C正確。5. (2012天津理綜)沿x軸正方向傳播的一列簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示，M為介質(zhì)中的一個質(zhì)點，該波的傳播速度為40m/s，則t=s時A質(zhì)點M對平衡位置的位移一定為負值B質(zhì)點M的速度方向與對平衡位置的位移方

16、向相同C質(zhì)點M的加速度方向與速度方向一定相同D質(zhì)點M的加速度方向與對平衡位置的位移方向相反6（2011海南物理）一列簡諧橫波在t=0時的波形圖如圖所示。介質(zhì)中x=2m處的質(zhì)點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y=10sin（5t）cm。關(guān)于這列簡諧波，下列說法正確的是_（填入正確選項前的字母。選對1個給2分，選對2個給4分；選錯1個扣2分，最低得0分）。A.周期為4.0s B.振幅為20cmC.傳播方向沿x軸正向 D.傳播速度為10m/s【答案】CD【解析】由質(zhì)點P做簡諧運動的表達式為y=10sin（5t）cm可知=5， 周期為：T=0.4s，選項A錯誤；由波動圖象可知振幅為10cm，選項B錯誤

17、；根據(jù)介質(zhì)中x=2m處的質(zhì)點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y=10sin（5t）cm可知在t=0時質(zhì)點P振動方向向上，波傳播方向沿x軸正向，選項C正確；由波動圖象可知波長為4m，波的傳播速度為10m/s，選項D正確。7（2012福建理綜）一列簡諧波沿x軸傳播，t=0時刻的波形如圖甲所示，此時質(zhì)點P正沿y軸負方向運動，其振動圖像如圖乙所示，則該波的傳播方向和波速分別是圖甲 圖乙A沿x軸負方向，60m/s B沿x軸正方向，60m/sC沿x軸負方向，30 m/s D沿x軸正方向，30m/s干波疊加后的波形，顯示了波的干涉現(xiàn)象，所以選項D正確。第34題(1)圖9.（2012年2月陜西師大附中第四次模

18、擬）如圖所示，甲圖為沿 軸傳播的一列簡諧橫波在t=0時刻的波動圖象，乙圖是x=2 m處質(zhì)點P的振動圖象，下列判斷正確的是 。（填人正確選項前的字母）A該波的傳播速率為4 m/sB該波沿x軸正方向傳播C經(jīng)過0.5 s，質(zhì)點P沿波的傳播方向移動2 mD若遇到3 m的障礙物，該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象障礙物，該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項D正確。10（2012上海物理）在“利用單擺測重力加速度”的實驗中。（1）某同學嘗試用DIS測量周期。如圖，用一個磁性小球代替原先的擺球，在單擺下方放置一個磁傳感器，其軸線恰好位于單擺懸掛點正下方。圖中磁傳感器的引出端A應接到_。使單擺做小角度擺動，當磁感應強度測量值

19、最大時，磁性小球位于_。若測得連續(xù)N個磁感應強度最大值之間的時間間隔為t，則單擺周期的測量值為_（地磁場和磁傳感器的影響可忽略）。（2）多次改變擺長使單擺做小角度擺動，測量擺長L及相應的周期T。此后，分別取L和T的對數(shù)，所得到的lgT-lgL圖線為_（填：“直線”、“對數(shù)曲線”或“指數(shù)曲線”)；讀得圖線與縱軸交點的縱坐標為c，由此得到該地重力加速度g=_?！敬鸢浮浚海?）數(shù)據(jù)采集器 最低點（或平衡位置） （2）直線 42/102c【解析】：一個周期擺球兩次經(jīng)過平衡位置，連續(xù)N個磁感應強度最大值之間的時間間隔為t，則有(N-1)/2個周期，則單擺周期的測量值為。由單擺周期公式，T=2，兩邊取對數(shù)，則有l(wèi)gT=lg(2)+lgL-lgg