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文檔簡介
第12講振動與波高考專題輔導與測試·物理目錄CONTENTS01構建·知識網(wǎng)絡鎖定主干知識02試做·高考真題探明高考考向03洞悉·高頻考點精研典型例題04培優(yōu)·提能加餐
拓展思維空間05演練·分層強化提升關鍵能力
構建·知識網(wǎng)絡
鎖定主干知識01
試做·高考真題
探明高考考向02
1.
(2024·福建高考2題)某簡諧振動的y-t圖像如圖所示,則以下說法正確
的是(
)A.
振幅2
cmB.
頻率2.5
HzC.0.1
s時速度為0D.0.2
s時加速度方向豎直向下√
2.
(多選)(2024·海南高考10題)一歌手在湖邊唱歌,歌聲通過空氣和
水傳到距其2
km的湖對岸,空氣中的聲速為340
m/s,水中聲速為1
450
m/s,歌聲可視為頻率為400
Hz的聲波,則下列說法正確的是(
)A.
歌聲在水中傳播頻率會改變B.
歌聲由空氣和水傳到湖對岸的時間差約為4.5
sC.
歌聲在空氣中波長為0.85
mD.
歌聲在水中的波長為5
m√√
3.
(2024·廣東高考3題)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播。波速為1
m/s,t
=0時的波形如圖所示。t=1
s時,x=1.5
m處的質點相對平衡位置的位
移為(
)A.0B.0.1
mC.
-0.1
mD.0.2
m√
4.
(多選)(2024·新課標卷19題)位于坐標原點O的波源在t=0時開始振
動,振動圖像如圖所示,所形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播。平衡位
置在x=3.5
m處的質點P開始振動時,波源恰好第2次處于波谷位置,則
(
)A.
波的周期是0.1
sB.
波的振幅是0.2
mC.
波的傳播速度是10
m/sD.
平衡位置在x=4.5
m處的質點Q開始振動時,質
點P處于波峰位置√√
5.
(2024·浙江6月選考11題)頻率相同的簡諧波源S1、S2和接收點M位于
同一平面內(nèi),S1、S2到M的距離之差為6
m。t=0時,S1、S2同時垂直平
面開始振動,M點的振動圖像如圖所示,則(
)A.
兩列波的波長為2
mB.
兩列波的起振方向均沿x正方向C.
S1和S2在平面內(nèi)不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象D.
兩列波的振幅分別為3
cm和1
cm√解析:
洞悉·高頻考點精研典型例題03
考點一機械振動1.
簡諧運動的五個特征受力特征回復力:F=-kx,F(xiàn)(或a)的大小與x的大小成正比,
方向相反運動特征(1)運動學表達式:x=Asin(ωt+φ0)。(2)靠近平衡位置時,a、F、x都減小,v增大;遠離平
衡位置時,a、F、x都增大,v減小能量特征(1)振幅越大,能量越大。(2)在運動過程中,系統(tǒng)的動能和勢能相互轉化,機械
能守恒周期性特征對稱性特征關于平衡位置O對稱的兩點,速度的大小、動能、勢能相
等,相對平衡位置的位移大小相等
①g為當?shù)刂亓铀俣?,在地球上不同位置g的取值不同,不同星
球表面g值也不相同。②單擺處于超重或失重狀態(tài)時等效重力加速度g0=g±a。在近地
軌道上運動的衛(wèi)星加速度a=g,為完全失重狀態(tài),其等效重力加
速度g0=0。2.
單擺(2)單擺受力的兩點說明
【例1】
(2024·北京高考9題)圖甲為用手機和輕彈簧制作的一個振動裝
置。手機加速度傳感器記錄了手機在豎直方向的振動情況,以向上為正方
向,得到手機振動過程中加速度a隨時間t變化的曲線為正弦曲線,如圖乙
所示。下列說法正確的是(
)A.
t=0時,彈簧彈力為0B.
t=0.2
s時,手機位于平衡位置上方C.
從t=0至t=0.2
s,手機的動能增大D.
a隨t變化的關系式為a=4sin(2.5πt)
m/s2√
【例2】
(2024·廣東廣州模擬)如圖,用兩根完全相同、不可伸長的輕
繩將小沙包(大小可忽略)對稱地吊在空中,輕推小沙包,測得其在垂直
于紙面的平面內(nèi)做簡諧運動的周期為T0,已知每根輕繩的長度為L,小沙包
的質量為m,則小沙包靜止時,每根繩子張力為(
)答案:A
答案:C考點二機械波機械波的特點及性質形成條件(1)波源;(2)傳播介質,如空氣、水等傳播特點(1)機械波傳播的只是振動的形式和能量,質點只在各自的
平衡位置附近做簡諧運動,并不隨波遷移(2)介質中各質點振動周期和頻率都與波源的振動周期和頻
率相同(3)一個周期內(nèi),質點完成一次全振動,通過的路程為4A,
位移為零(4)一個周期內(nèi),波向前傳播一個波長的距離波的圖像及各量關系波的疊加波的多解問題由于波的周期性、波傳播方向的雙向性,波的傳播易出現(xiàn)多
解問題
答案:D【例5】
(2023·浙江6月選考11題)如圖所示,置于管口T前的聲源發(fā)出
一列單一頻率聲波,分成兩列強度不同的聲波分別沿A、B兩管傳播到出口
O。先調節(jié)A、B兩管等長,O處探測到聲波強度為400個單位,然后將A管
拉長d=15
cm,在O處第一次探測到聲波強度最小,其強度為100個單位。
已知聲波強度與聲波振幅平方成正比,不計聲波在管道中傳播的能量損
失,則(
)A.
聲波的波長λ=15
cmB.
聲波的波長λ=30
cmC.
兩聲波的振幅之比為3∶1D.
兩聲波的振幅之比為2∶1
答案:C【例6】
(多選)(2024·云南昆明模擬)如圖為一列沿x軸傳播的簡諧橫
波,在t=0時刻的部分波形圖如圖中實線所示,在t=0.02
s時刻的部分波
形圖如圖中虛線所示,該波的周期T>0.04
s,則(
)A.
該波的傳播速度v=100
m/sB.
該波的傳播速度v=700
m/sC.
t=1.64
s時,x=64
m處的質點位于波峰D.
t=1.64
s時,x=64
m處的質點位于波谷
答案:AD考點三振動圖像和波的圖像的綜合應用解決y-t和y-x圖像綜合問題的基本思路(1)由y-t圖像可以獲取振幅A、振動周期(即波的周期)T。(2)由y-x圖像可以獲取振幅A、波長λ。
(4)明確y-t圖像描述的是哪個質點的振動圖像,y-x圖像是哪一時刻的圖
像,然后根據(jù)y-t圖像確定y-x圖像對應時刻該質點的位移和振動方
向,最后根據(jù)y-x圖像確定波的傳播方向。進而判斷其他有關問題?!纠?】
(2024·湖北武漢預測)圖a是一列沿x軸方向傳播的簡諧橫波在t
=4
s時的波形圖,M、N是介質中的兩個質點,其平衡位置分別位于x=2
m、x=8
m處,圖b是質點N的振動圖像。下列說法正確的是(
)A.
波沿x軸負方向傳播B.
波的傳播速度大小為0.5
m/sC.
t=5
s時,M、N的速度大小相等,方向相同D.
t=7
s時,M、N的加速度大小相等,方向相反√
兩質點此時均在x軸下方,則加速度方向相同,D錯誤。答案:C【例8】
(2024·河南開封模擬)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0
時刻的部分波形圖如圖甲所示,P是平衡位置在x=1.2
m處的質點,Q是平
衡位置在x=4
m處的質點,質點Q的振動圖像如圖乙所示。求:(1)該波的波速v;(2)從t=0時刻起到質點P第三次位于波峰位置所用的時間。答案:(1)4
m/s
(2)5.8
s
解得t=5.8
s。培優(yōu)·提能加餐拓展思維空間04
1.
應用簡諧運動對稱性巧解力學問題(1)物體做簡諧運動的過程中,在關于平衡位置對稱的位置,各個物
理量的大小相等,如圖甲所示,彈簧振子在A、B兩點時的加速度
等大反向,任意一對對稱點都符合此規(guī)律。(2)如果將小球輕輕地放在豎直彈簧的上端(圖乙),松手后小球
在豎直方向上做簡諧運動,在平衡位置時小球的重力等于彈簧
的彈力(O點),小球到達最低點時,彈簧被壓縮最短,此點
與小球的釋放點關于O點對稱,即此時的加速度大小為g,方
向豎直向上?!镜淅?】如圖所示,一根輕彈簧豎直立在水平地面上,下端固定。在
彈簧的正上方有一個小物塊,小物塊從高處自由下落到彈簧上端O,將彈
簧壓縮,彈簧被壓縮了x0時,小物塊的速度變?yōu)榱?。從小物塊與彈簧接觸
開始,小物塊的加速度大小隨下降的位移x變化的圖像可能是下圖中的
(
)答案:D解析:如果小物塊與彈簧接觸時的速度為0,那么其初、末加速度大小都
等于g,而此題中的小球先下落了一段時間后與彈簧接觸,彈簧被壓縮的
最低點肯定比小物塊與彈簧接觸時速度為0的情況低,即小物塊在最低點
時的加速度肯定大于g,故D正確。
(2)圖像法:在某時刻波的干涉的波形圖上,波峰與波峰(或波谷與
波谷)的交點,一定是加強點,而波峰與波谷的交點一定是減弱
點;加強點與減弱點之間各質點的振幅介于加強點的振幅與減弱
點的振幅之間?!镜淅?】如圖甲所示,在xOy平面內(nèi)有兩個波源S1(-2
m,0)和S2(4
m,0),兩波源在垂直于xOy的平面內(nèi)做簡諧運動,其振動圖像分別如圖
乙和圖丙所示,兩波源形成的機械波在xOy平面內(nèi)向各個方向傳播,波速
均為25
cm/s。xOy平面上有A、B兩點,其位置坐標分別為A(-2
m,8
m),B(0.5
m,0),則(
)
A.
兩波源形成的波不同,不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B.
圖中A點處質點的振幅為6
mC.
A、B連線上有一個振動加強點D.
兩波源的連線上(不含波源)有11個振動減弱點,它們的位移大小始終是2
m
答案:C演練·分層強化
提升關鍵能力
05
1.
(2024·廣東佛山二模)一簡諧橫波在t=0時刻的波形圖如圖所示,該簡
諧波沿x軸正方向傳播,周期T=2.5
s,質點P的橫坐標x=8
m,則
(
)A.
簡諧波的波長為15
mB.
簡諧波的波速為8
m/sC.
簡諧波的振幅為0.5
mD.
t=0時,P向y軸負方向運動12345678910√
123456789102.
(2024·河南開封二模)如圖所示的是一“環(huán)腔式”降噪器的原理圖,
可以對高速氣流產(chǎn)生的噪聲進行降噪。波長為λ的聲波沿水平管道自左
側入口進入后分成上、下兩部分,分別通過通道①、②繼續(xù)向前傳播,
在右側匯聚后噪聲減弱,其中通道①的長度為10λ,下列說法正確的是
(
)A.
該降噪器是利用波的衍射原理設計的B.
通道②的長度可能為8.5λC.
通道②的長度可能為8λD.
該降噪器對所有頻率的聲波均能起到降噪作用√12345678910
123456789103.
(2024·安徽高考3題)某儀器發(fā)射甲、乙兩列橫波,在同一均勻介質中
相向傳播,波速v大小相等。某時刻的波形圖如圖所示,則這兩列橫波
(
)A.
在x=9.0
m處開始相遇B.
在x=10.0
m處開始相遇C.
波峰在x=10.5
m處相遇D.
波峰在x=11.5
m處相遇√12345678910
123456789104.
(2024·江蘇五校模擬)甲、乙兩個單擺的擺球完全相同,在同一平面
內(nèi)各自做簡諧運動,擺線的最大擺角相同。某時刻開始計時,0~6t0內(nèi)
它們的振動圖像如圖所示,下列說法正確的是(
)A.
甲、乙的擺長之比為1∶2C.
甲擺球的最大動能大于乙擺球的最大動能D.
從計時開始,乙擺球第2次經(jīng)過最低點時兩擺球速度方向相反√12345678910
123456789105.
(2024·河南鄭州模擬)如圖所示,彈簧振子在B、C兩點之間做簡諧運
動,其平衡位置為O點。已知B、C兩點相距30
cm。從小球經(jīng)過O點時開
始計時,經(jīng)過0.3
s首次到達B點。取向左為正方向,下列說法正確的是
(
)A.
小球振動的周期一定為12
sB.
小球振動的振幅為0.3
mC.
彈簧振子的振動方程可能為x=-0.15sin
5πt(m)D.0.6
s末,小球一定在平衡位置√12345678910
123456789106.
(多選)(2024·江蘇常熟模擬)一簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=2
s
時刻,該波的波形圖如圖甲所示,A、B和C是介質中的三個質點。圖乙
表示介質中某質點的振動圖像,下列說法正確的是(
)A.
質點C的振動圖像與圖乙相同B.
在t=0時刻,質點A的速率比質
點B的大C.
在t=1
s時刻,質點A的加速度比
質點B的小D.
若波速v=3
m/s,則質點A在20
s內(nèi)的運動路程為60
m√√12345678910解析:
簡諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=2
s時刻,質點C處于平衡
位置并向y軸負方向振動,與題圖乙振動圖像上t=2
s時刻一致,則質點
C的振動圖像與圖乙相同,A正確;在t=0時刻,質點A位于波谷,速度
為零,質點B位于平衡位置,則質點A的速率比質點B的小,B錯誤;由
圖乙可知周期為4
s,因此在t=1
s時刻,質點A在平衡位置,質點B在波
谷,質點A的位移比質點B的小,則質點A的加速度比質點B的小,C正
確;由于周期為4
s,20
s為5個周期,質點A在20
s內(nèi)的運動路程為5×4A
=100
cm,D錯誤。12345678910
7.
(多選)(2024·山東高考9題)甲、乙兩列簡諧橫波在同一均勻介質中
沿x軸相向傳播,波速均為2
m/s。t=0時刻二者在x=2
m處相遇,波形
圖如圖所示。關于平衡位置在x=2
m處的質點P,下列說法正確的是
(
)A.
t=0.5
s時,P偏離平衡位置的位移為0B.
t=0.5
s時,P偏離平衡位置的位移為-2
cmC.
t=1.0
s時,P向y軸正方向運動D.
t=1.0
s時,P向y軸負方向運動√√12345678910解析:
由于兩列波的波速均為2
m/s,則t=0.5
s時,題圖所示平衡
位置在x=1
m處和x=3
m處兩質點的振動形式傳到P點處,則由波的疊
加可知,t=0.5
s時,P偏離平衡位置的位移為-2
cm,A錯誤,B正
確;t=1
s時,題圖所示平衡位置在x=0處和x=4
m處兩質點的振動形
式(均向y軸正方向運動)傳到P點處,根據(jù)波的疊加可知,t=1
s時,P
向y軸正方向運動,C正確,D錯誤。123456789108.
(2024
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