2025屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測(cè)試模塊六機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光學(xué)熱學(xué)和近代物理專題十五機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波課件

模塊六機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波光學(xué)熱學(xué)和近代物理專題十五機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波[專題復(fù)習(xí)定位]1．理解機(jī)械振動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律、機(jī)械波的傳播和特點(diǎn)。2．能根據(jù)振動(dòng)和波動(dòng)圖像分析質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和波動(dòng)特點(diǎn)。高考真題再現(xiàn)PART01第一部分√命題點(diǎn)1機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波1.(2024·河北卷，T6)如圖，一電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輕桿在豎直框架平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，輕桿一端固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，另一端懸掛一紫外光筆，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)紫外光始終豎直投射至水平鋪開(kāi)的感光紙上，沿垂直于框架的方向勻速拖動(dòng)感光紙，感光紙上就畫(huà)出了描述光點(diǎn)振動(dòng)的x－t圖像。已知輕桿在豎直面內(nèi)長(zhǎng)0.1m，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為12r/min。該振動(dòng)的圓頻率和光點(diǎn)在12.5s內(nèi)通過(guò)的路程分別為(

)A．0.2rad/s，1.0m

B．0.2rad/s，1.25mC．1.26rad/s，1.0m D．1.26rad/s，1.25m√√√命題點(diǎn)2波動(dòng)和振動(dòng)圖像的理解4．(2024·廣東卷，T3)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為1m/s，t＝0時(shí)的波形如圖所示。t＝1s時(shí)，x＝1.5m處的質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移為(

)A．0

B．0.1mC．－0.1m D．0.2m√5．(2024·湖南卷，T2)如圖，健身者在公園以每分鐘60次的頻率上下抖動(dòng)長(zhǎng)繩的一端，長(zhǎng)繩自右向左呈現(xiàn)波浪狀起伏，可近似為單向傳播的簡(jiǎn)諧橫波。長(zhǎng)繩上A、B兩點(diǎn)平衡位置相距6m，t0時(shí)刻A點(diǎn)位于波谷，B點(diǎn)位于波峰，兩者之間還有一個(gè)波谷。下列說(shuō)法正確的是(

)A．波長(zhǎng)為3mB．波速為12m/sC．t0＋0.25s時(shí)刻，B點(diǎn)速度為0D．t0＋0.50s時(shí)刻，A點(diǎn)速度為0√6．(2023·湖南卷，T3)如圖(a)，在均勻介質(zhì)中有A、B、C和D四點(diǎn)，其中A、B、C三點(diǎn)位于同一直線上，AC＝BC＝4m，DC＝3m，DC垂直AB。t＝0時(shí)，位于A、B、C處的三個(gè)完全相同的橫波波源同時(shí)開(kāi)始振動(dòng)，振動(dòng)圖像均如圖(b)所示，振動(dòng)方向與平面ABD垂直，已知波長(zhǎng)為4m。下列說(shuō)法正確的是(

)A．這三列波的波速均為2m/sB．t＝2s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)C．t＝4.5s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D．t＝6s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)與平衡位置的距離是6cmt＝6s時(shí)，波源C處的橫波傳播到D處后振動(dòng)時(shí)間t2＝t－tC＝3s，由振動(dòng)圖像可知此時(shí)D處為波源C處傳播橫波的波谷；t＝6s時(shí)，波源A、B處的橫波傳播到D處后振動(dòng)時(shí)間t3＝t－tA＝1s，由振動(dòng)圖像可知此時(shí)D處為波源A、B處傳播橫波的波峰，根據(jù)波的疊加原理可知此時(shí)D處質(zhì)點(diǎn)的位移y＝2A－A＝2cm，故t＝6s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)與平衡位置的距離是2cm，D錯(cuò)誤?！?．(多選)(2024·新課標(biāo)卷，T19)位于坐標(biāo)原點(diǎn)O的波源在t＝0時(shí)開(kāi)始振動(dòng)，振動(dòng)圖像如圖所示，所形成的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播。平衡位置在x＝3.5m處的質(zhì)點(diǎn)P開(kāi)始振動(dòng)時(shí)，波源恰好第2次處于波谷位置，則(

)A．波的周期是0.1sB．波的振幅是0.2mC．波的傳播速度是10m/sD．平衡位置在x＝4.5m處的質(zhì)點(diǎn)Q開(kāi)始振動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P處于波峰位置√√8．(2024·安徽卷，T3)某儀器發(fā)射甲、乙兩列橫波，在同一均勻介質(zhì)中相向傳播，波速v大小相等。某時(shí)刻的波形圖如圖所示，則這兩列橫波(

)A．在x＝9.0m處開(kāi)始相遇B．在x＝10.0m處開(kāi)始相遇C．波峰在x＝10.5m處相遇D．波峰在x＝11.5m處相遇√9．(多選)(2024·山東卷，T9)甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸相向傳播，波速均為2m/s。t＝0時(shí)刻二者在x＝2m處相遇，波形圖如圖所示。關(guān)于平衡位置在x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)P，下列說(shuō)法正確的是(

)A．t＝0.5s時(shí)，P偏離平衡位置的位移為0B．t＝0.5s時(shí)，P偏離平衡位置的位移為－2cmC．t＝1.0s時(shí)，P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)D．t＝1.0s時(shí)，P向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)√解析：在0.5s內(nèi)，甲、乙兩列波傳播的距離均為Δx＝vΔt＝2×0.5m＝1m，根據(jù)波形平移法可知，t＝0.5s時(shí)，x＝1m處甲波的波谷剛好傳到P處，x＝3m處乙波的平衡位置振動(dòng)剛好傳到P處，根據(jù)疊加原理可知，t＝0.5s時(shí)，P偏離平衡位置的位移為－2cm，故A錯(cuò)誤，B正確；在1.0s內(nèi)，甲、乙兩列波傳播的距離均為Δx′＝vΔt′＝2×1.0m＝2m，根據(jù)波形平移法可知，t＝1.0s時(shí)，x＝0處甲波的平衡位置振動(dòng)剛好傳到P處，x＝4m處乙波的平衡位置振動(dòng)剛好傳到P處，且此時(shí)兩列波的振動(dòng)都向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)疊加原理可知，t＝1.0s時(shí)，P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，故C正確，D錯(cuò)誤。√11．(2023·海南卷，T4)一列機(jī)械波在傳播方向上相距6m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)P、Q的振動(dòng)圖像如圖所示，下列說(shuō)法正確的是(

)A．該波的周期是5sB．該波的波速是3m/sC．4s時(shí)P質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)D．4s時(shí)Q質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)√命題點(diǎn)3機(jī)械波的干涉、衍射和多普勒效應(yīng)12．(2023·廣東卷，T4)漁船常用回聲探測(cè)器發(fā)射的聲波探測(cè)水下魚(yú)群與障礙物。聲波在水中傳播速度為1500m/s，若探測(cè)器發(fā)出頻率為1.5×106Hz的聲波，下列說(shuō)法正確的是(

)A．兩列聲波相遇時(shí)一定會(huì)發(fā)生干涉B．聲波由水中傳播到空氣中，波長(zhǎng)會(huì)改變C．該聲波遇到尺寸約為1m的被探測(cè)物時(shí)會(huì)發(fā)生明顯衍射D．探測(cè)器接收到的回聲頻率與被探測(cè)物相對(duì)探測(cè)器運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)√題型分類講練PART02第二部分題型一機(jī)械振動(dòng)1．簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律規(guī)律x＝Asin(ωt＋φ)受力特征回復(fù)力F＝－kx，F(xiàn)(或a)的大小與x的大小成正比，方向相反運(yùn)動(dòng)特征靠近平衡位置時(shí)，a、F、x都減小，v增大；遠(yuǎn)離平衡位置時(shí)，a、F、x都增大，v減小能量特征振幅越大，能量越大。在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒√考向1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

(多選)如圖甲所示，把小球安裝在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球和彈簧穿在光滑的水平桿上。小球振動(dòng)時(shí)，沿垂直于振動(dòng)方向以速度v勻速拉動(dòng)紙帶，紙帶上可留下痕跡，a、b是紙帶上的兩點(diǎn)，如圖乙所示。不計(jì)阻力，由此可判斷(

)A．t時(shí)間內(nèi)小球的運(yùn)動(dòng)路程為vtB．小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒C．小球通過(guò)a點(diǎn)時(shí)的速度大于通過(guò)b點(diǎn)的速度D．如果小球以較小的振幅振動(dòng)，那么周期也會(huì)變小√[解析]

vt是t時(shí)間內(nèi)紙帶運(yùn)動(dòng)的路程，并不是小球的運(yùn)動(dòng)路程，A錯(cuò)誤；小球振動(dòng)過(guò)程只有彈簧的彈力做功，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，B正確；由題圖乙可知小球通過(guò)a點(diǎn)時(shí)更靠近平衡位置，其速度大于通過(guò)b點(diǎn)的速度，C正確；小球的運(yùn)動(dòng)為簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)周期與振幅無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤。√如圖所示，學(xué)校門口水平路面上兩減速帶的間距為2m，若某汽車勻速通過(guò)該減速帶，其車身懸掛系統(tǒng)(由車身與輪胎間的彈簧及避震器組成)的固有頻率為2Hz，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．汽車行駛的速度越大，顛簸得越厲害B．汽車行駛的速度越小，顛簸得越厲害C．當(dāng)汽車以3m/s的速度行駛時(shí)，顛簸得最厲害D．當(dāng)汽車以4m/s的速度行駛時(shí)，顛簸得最厲害[解析]

由于v＝xf＝4m/s，因此當(dāng)汽車以4m/s的速度行駛時(shí)，通過(guò)減速帶的頻率與汽車的固有頻率相同，發(fā)生共振，汽車顛簸得最厲害?！炭枷?單擺及周期公式某同學(xué)在探究單擺運(yùn)動(dòng)中，圖甲是用力傳感器對(duì)單擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行測(cè)量的裝置圖，圖乙是與力傳感器連接的計(jì)算機(jī)屏幕所顯示的F－t圖像，根據(jù)圖乙的信息可得(π2取10，重力加速度g取10m/s2)(

)

A．?dāng)[球所受重力和擺線對(duì)擺球拉力的合力充當(dāng)單擺的回復(fù)力B．從t＝0時(shí)刻開(kāi)始，擺球第一次擺到最低點(diǎn)的時(shí)刻為0.5sC．用米尺量得細(xì)線長(zhǎng)度l，即擺長(zhǎng)為lD．由圖乙可計(jì)算出單擺的長(zhǎng)度為1.0m題型二機(jī)械波的形成和傳播1．機(jī)械波的形成和傳播形成條件(1)波源；(2)傳播介質(zhì)，如空氣、水等傳播特點(diǎn)(1)機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的形式和能量，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并不隨波遷移；(2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同；(3)一個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)，通過(guò)的路程為4A，位移為零；(4)一個(gè)周期內(nèi)，波向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)2.機(jī)械波的分析方法項(xiàng)目方法解讀圖像演示“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，“下坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)

“同側(cè)”法波形圖上某點(diǎn)表示傳播方向和振動(dòng)方向的箭頭在圖線同側(cè)

“微平移”法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對(duì)應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點(diǎn)來(lái)判斷振動(dòng)方向

√考向1機(jī)械波的形成和傳播用手上下抖動(dòng)繩的一端，產(chǎn)生一列向右傳播的橫波。某時(shí)刻波形如圖所示，其中a、b、c是繩上的三個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則(

)

A．a(chǎn)向上振動(dòng)

B．c向下振動(dòng)C．a(chǎn)速率最大 D．b速率最大[解析]

由于波向右傳播，根據(jù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)帶動(dòng)后面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，可知質(zhì)點(diǎn)a、b向下振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)c向上振動(dòng)，并且質(zhì)點(diǎn)a恰好通過(guò)平衡位置，速率最大。√考向2質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和波動(dòng)分析如圖所示，小鴨A(視為質(zhì)點(diǎn))在平靜的河道內(nèi)靠近岸邊戲水，在水面上引起一列穩(wěn)定的水波，B為岸邊的一點(diǎn)。已知P點(diǎn)為小鴨A和B點(diǎn)連線的中點(diǎn)，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．P處質(zhì)點(diǎn)比B處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率大B．P處質(zhì)點(diǎn)將隨水波運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)C．P點(diǎn)與B點(diǎn)的振動(dòng)方向一定相反D．小鴨A與質(zhì)點(diǎn)P(已經(jīng)振動(dòng))的振動(dòng)周期相等[解析]

介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)都在模仿波源，所以質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和頻率都相同，所以P處質(zhì)點(diǎn)與B處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率一樣，小鴨A與質(zhì)點(diǎn)P(已經(jīng)振動(dòng))的振動(dòng)周期相等，A錯(cuò)誤，D正確；根據(jù)波的形成與傳播，可知介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動(dòng)，不會(huì)隨波遷移，B錯(cuò)誤；由于不確定P點(diǎn)與B點(diǎn)的距離與波長(zhǎng)的關(guān)系，所以不能確定這兩點(diǎn)的振動(dòng)方向是相同還是相反，C錯(cuò)誤。

√

B超檢查是醫(yī)學(xué)上常用的診斷方法，其基本原理是探頭向人體內(nèi)發(fā)射超聲波，超聲波遇到人體不同的組織會(huì)產(chǎn)生不同程度的反射。圖甲、乙是儀器檢測(cè)到的探頭發(fā)送和接收的超聲波圖像，其中圖甲為某時(shí)刻沿x軸正方向發(fā)送的超聲波，圖乙為一段時(shí)間后沿x軸負(fù)方向返回的超聲波。已知超聲波在人體內(nèi)傳播速度約為1500m/s，下列說(shuō)法正確的是(

)A．圖乙中質(zhì)點(diǎn)b正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)B．圖甲和圖乙中，質(zhì)點(diǎn)a和質(zhì)點(diǎn)b加速度相同C．圖甲中質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)周期T＝8.0×10－5sD．圖甲中質(zhì)點(diǎn)a在此后的0.1s時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程為400m√甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播，波速均為0.05m/s。兩列波在t＝0時(shí)刻的波形曲線如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(

)

A．甲、乙兩波的波長(zhǎng)之比為2∶3B．甲、乙兩波的周期之比為3∶2C．t＝1s，x＝25cm處質(zhì)點(diǎn)的位移為0D．t＝0，x＝40cm處質(zhì)點(diǎn)的位移為2cm題型三對(duì)波動(dòng)和振動(dòng)圖像的理解項(xiàng)目振動(dòng)圖像波動(dòng)圖像研究對(duì)象一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向的所有質(zhì)點(diǎn)研究?jī)?nèi)容某一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖像

物理意義表示同一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移項(xiàng)目振動(dòng)圖像波動(dòng)圖像圖像信息(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期；(2)質(zhì)點(diǎn)振幅；(3)某一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移；(4)各時(shí)刻速度、加速度的方向(1)波長(zhǎng)、振幅；(2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移；(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度的方向；(4)傳播方向、振動(dòng)方向的互判圖像變化隨時(shí)間推移圖像延續(xù)，但已有形狀不變隨時(shí)間推移，波形沿傳播方向平移一個(gè)完整曲線占橫坐標(biāo)的距離表示一個(gè)周期表示一個(gè)波長(zhǎng)√考向1圖像的理解和應(yīng)用圖甲是一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖，質(zhì)點(diǎn)M、N、P、Q分別位于介質(zhì)中x＝3m、x＝4m、x＝5m、x＝10m處。該時(shí)刻橫波恰好傳播至P點(diǎn)，圖乙為質(zhì)點(diǎn)M從該時(shí)刻開(kāi)始的振動(dòng)圖像，下列說(shuō)法正確的是(

)

A．此波在該介質(zhì)中的傳播速度為1.25m/sB．波源起振方向沿y軸正方向C．此波傳播至Q點(diǎn)的過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)P的路程為5mD．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)Q起振后，與質(zhì)點(diǎn)N振動(dòng)步調(diào)完全一致一列簡(jiǎn)諧橫波沿著x軸正方向傳播，t＝0時(shí)刻波源從坐標(biāo)原點(diǎn)處開(kāi)始振動(dòng)。圖甲是波在t＝0.6s時(shí)的部分波動(dòng)圖像，圖乙是這列波上x(chóng)＝1.4m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像(t＝0.7s開(kāi)始振動(dòng))。求：(1)波的振動(dòng)周期以及波源的振動(dòng)方程；[答案]

0.4s

y＝－30sin5πt(cm)(2)t＝1.5s時(shí)間內(nèi)，x＝0.6m處的質(zhì)點(diǎn)的路程。[答案]

360cm考向2波傳播的多解問(wèn)題甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播，波速均為2.5cm/s，兩列波在t＝0時(shí)的部分波形曲線如圖所示。求：(1)t＝0時(shí)，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為8cm的所有質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)；[解析]

根據(jù)兩列波的振幅都為4cm可知，偏離平衡位置位移為8cm的質(zhì)點(diǎn)即為兩列波的波峰相遇。根據(jù)波形圖可知，甲、乙的波長(zhǎng)分別為λ甲＝5cm，λ乙＝6cm，則甲、乙兩列波的波峰坐標(biāo)分別為x1＝(5＋k1×5)cm(k1＝0，±1，±2，±3，…)x2＝(5＋k2×6)cm(k2＝0，±1，±2，±3，…)綜上所述，所有波峰和波峰相遇的質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)x＝(5＋30n)cm(n＝0，±1，±2