（浙江版5年高考3年模拟a版）物理总复习专题十二机械振动和机械波教师用书 15页

专题十二　机械振动和机械波挖命题【考情探究】考点考向5年考情预测热度考试要求考题示例关联考点素养要素机械振动简谐运动b-运动观念★☆☆☆☆简谐运动的描述c-模型建构★☆☆☆☆简谐运动的回复力和能量b2016.04选考,15,2分科学推理★★☆☆☆单摆c2016.04选考,15,2分动量模型建构★★★☆☆外力作用下的振动b-科学推理☆☆☆☆☆机械波波的形成和传播b2018.04选考,16,2分运动观念★★★★☆波的图像b2017.04选考,15,2分2015.10选考,15,2分科学推理★★★☆☆波长、频率和波速c2018.11选考,16,2分科学论证★★★☆☆波的衍射和干涉b2017.11选考,16,2分科学推理★★★☆☆多普勒效应b-科学论证☆☆☆☆☆惠更斯原理b-科学推理☆☆☆☆☆分析解读　本专题在浙江选考中,一般以选择题、实验题形式考查,难度不大。主要考查简谐运动图像和波的图像,分析弹簧振子、单摆的运动特征,计算波长、频率和波速,同时与超声波测速、B超、心电图、地震源检测等实际问题巧妙结合,比较贴近生活与生产实际。【真题典例】破考点【考点集训】考点一　机械振动1.(2018浙江宁波诺丁汉大学附中期中,14)(多选)一质点做简谐运动,其位移x与时间t的关系图像如图所示,由图可知(　　)nA.质点振动的频率是4HzB.质点振动的振幅是2cmC.t=3s时,质点的速度最大D.在t=3s时,质点的振幅为零答案　BC　2.(2018浙江诸暨牌头中学期中,14)如图所示,虚线和实线分别为甲、乙两个弹簧振子做简谐运动的图像,则下列说法正确的是(　　)A.任意时刻,甲振子的位移都比乙振子的位移大B.t=0时,甲、乙两振子的振动方向相反C.前2s内,甲、乙两振子的加速度均为正值D.第2s末,甲的加速度达到最大值,乙的速度达到最大值答案　B3.(2017浙江嘉兴基础测试,14)(多选)为了研究乐音的物理规律,某同学用计算机录制下优美的笛声do和so,然后在电脑上用软件播放,分别得到如图(a)和(b)的两个振动图像,由此可以判断(　　)A.do和so的周期之比约为3∶2B.do和so的频率之比约为3∶2C.do和so在空气中传播的波速之比为3∶2D.do和so在空气中传播的波长之比为3∶2答案　AD　考点二　机械波1.(2018浙江11月选考,16,2分)(多选)如图所示,两种不同材料的弹性细绳在O处连接,M、O和N是该绳上的三个点,O、M间距离为7.0m,O、N间距离为5.0m。O点上下振动,则形成以O点为波源向左和向右传播的简谐横波Ⅰ和Ⅱ,其中波Ⅱ的波速为1.0m/s。t=0时刻O点处在波谷位置,观察发现5s后此波谷传到M点,此时O点正通过平衡位置向上运动。则(　　)A.波Ⅰ的波长为4mB.N点的振动周期为4snC.t=3s时,N点恰好处于波谷D.当M点处于波峰时,N点也一定处于波峰答案　BD　2.(2018浙江温州选考适应性测试)(多选)长为5m的弹性绳左端O点从t=0时刻开始做简谐运动,形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波,t=0.7s时的波形图如图所示,则下列说法正确的是(　　)A.这列波的振幅为60cm,波速为2.5m/sB.波源O的起振方向沿y轴负方向C.t=0.7s时刻,x=1.25m处的质点已经振动了0.2sD.从t=0至t=2.1s的时间内,x=1.25m处的质点运动总路程为2.4m答案　CD　3.(2017浙江名校协作,15)(多选)如图是某绳波形成过程的示意图,1、2、3、4、…为绳上的一系列等间距的质点,绳处于水平方向。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带动2、3、4、…各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端。t=0时质点1开始竖直向上运动,经过四分之一周期,质点5开始运动。下列判断正确的是(　　)A.质点5开始振动的运动方向向上B.t=T2时质点6的加速度方向向上C.t=3T4时质点10的运动方向向下D.t=T时质点17开始运动答案　AD　炼技法【方法集训】方法1　简谐运动的分析方法1.一个做简谐运动的质点,先后以同样的速度通过相距10cm的A、B两点(如图),历时0.5s。过B点后再经过t=0.5s质点以大小相等、方向相反的速度再次通过B点,则质点振动的周期是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.0.5sB.1sC.2sD.4s答案　C2.(2014浙江理综,17,6分)一位游客在千岛湖边欲乘坐游船,当日风浪较大,游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20cm,周期为3.0s。当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10cm时,游客能舒服地登船。在一个周期内,游客能舒服登船的时间是(　　)A.0.5sB.0.75sC.1.0sD.1.5s答案　Cn方法2　判断波的传播方向和质点的振动方向的方法1.(2019届浙江10月适应性考试,16)(多选)在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动,其表达式为y=5sinπ2tm,它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻波刚好传播到x=12m处,波形图像如图所示,下列说法正确的是(　　)A.此波的传播速度为2m/sB.质点M在此后第2s末的振动方向沿y轴正方向且正在加速C.此后第4s末平衡位置在x=14m的质点第一次到达波谷D.此后质点M第一次到达y=-3m处所需的时间是2s答案　ABC　2.(多选)如图所示为一列波速为340m/s、向右传播的简谐横波的图像,由图像可知(　　)A.波上质点的振幅为1.0m,周期为185sB.质点M、P的位移总是相同的C.这时质点M的运动方向为+y方向,质点N的运动方向为-y方向D.质点M、P的加速度总是相同的答案　AC方法3　利用波传播的周期性、双向性解题的方法1.(2018浙江台州中学统练,14)(多选)一列横波沿x轴传播,传播方向未知,t时刻与t+0.4s时刻波形相同,两时刻在x轴上-3~3m区间内的波形如图所示。下列说法中正确的是(　　)A.该波最大速度为10m/sB.质点振动的最小频率为2.5HzC.在t+0.2s时刻,x=3m处的质点正在经过x轴D.若波沿x轴正方向传播,处在O点的质点会随波沿正方向运动答案　BC　2.(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t时刻波形图如图中的实线所示,此时波刚好传到P点,t+0.6s时刻的波形如图中的虚线所示,a、b、c、P、Q是介质中的质点,则下列说法正确的是(　　)nA.这列波的波速可能为50m/sB.质点a在这段时间内通过的路程一定小于30cmC.质点c在这段时间内通过的路程可能为60cmD.若周期T=0.8s,则在t+0.5s时刻,质点b、P的位移相同E.若周期T=0.8s,从t+0.4s时刻开始计时,则质点c的振动方程为x=0.1sinπt(m)答案　ACD　方法4　利用“补全法”解决综合问题1.(2019届浙江杭师大附中高三适应性考试,4)振源S在O点做竖直方向振动,频率为10Hz,t=0时刻向右传播的简谐横波如图所示(向左传播的简谐横波图中未画出),则以下说法正确的是(　　)A.t=0时,x=-2m处的质点振动方向向上B.t=0.1s时,x=1m处的质点振动方向向下C.t=0.125s时,x=-3m处的质点处在波谷位置D.t=0.175s时,x=1.5m处的质点在平衡位置答案　D　2.(2017浙江宁波镇海中学选考模拟,14)一列简谐横波沿x轴正方向传播,O为波源且由t=0时刻开始沿y轴负方向起振,如图所示是t=0.3s时,x=0至x=4m范围内的波形图,虚线右侧的波形未画出。已知图示时刻x=2m处的质点第一次到达波峰,则下列判断正确的是(　　)A.这列波的周期为0.4s,振幅为10cmB.这列波的波长为8m,波速为20m/sC.t=0.4s时,x=8m处的质点速度沿y轴正方向D.t=3s时,x=40m处的质点沿x轴方向前进了80m答案　C过专题【五年高考】A组自主命题·浙江卷题组1.(2016浙江4月选考,15,2分)(多选)摆球质量相等的甲、乙两单摆悬挂点高度相同,其振动图像如图所示。选悬挂点所在水平面为重力势能的参考面,由图可知(　　)nA.甲、乙两单摆的摆长之比是49B.ta时刻甲、乙两单摆的摆角相等C.tb时刻甲、乙两单摆的势能差最大D.tc时刻甲、乙两单摆的速率相等答案　AC2.(2018浙江4月选考,16,2分)(多选)两列频率相同、振幅均为A的简谐横波P、Q分别沿+x和-x轴方向在同一介质中传播,两列波的振动方向均沿y轴。某时刻两波的波面如图所示,实线表示P波的波峰、Q波的波谷;虚线表示P波的波谷、Q波的波峰。a、b、c为三个等间距的质点,d为b、c中间的质点。下列判断正确的是(　　)A.质点a的振幅为2AB.质点b始终静止不动C.图示时刻质点c的位移为0D.图示时刻质点d的振动方向沿-y轴答案　CD　3.(2017浙江11月选考,16,2分)(多选)有两列频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面波相遇发生干涉。如图所示,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,a为波谷与波谷相遇点,b、c为波峰与波谷相遇点,d为波峰与波峰相遇点,e、g是a、d连线上的两点,其中e为连线的中点,则(　　)A.a、d处的质点振动加强,b、c处的质点振动减弱B.从图示时刻经过半个周期,e处的质点通过的路程为4AC.从图示时刻经过半个周期,g处的质点加速向平衡位置运动D.从图示时刻经过四分之一周期,d处的质点振幅恰好为零答案　ABC　4.(2014浙江1月学考,17)如图所示,小明将一个蜂鸣器固定在长竹竿的一端,接通电源后,用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速转动。站在旁边的小杨听到蜂鸣器发出的声音音调忽高忽n低,这种现象是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.多普勒效应B.波的反射C.波的折射D.波的衍射答案　A　5.(2015浙江10月选考,15,2分)(多选)沿x轴正方向传播的简谐横波,振幅为5cm,质点A、B的平衡位置离O点的距离分别为1.8m和3.0m。t=0时的波形如图所示,t=0.6s时质点A恰好第二次到达波峰。下列说法正确的是(　　)A.波速为3m/sB.频率为2HzC.质点B在0~0.6s内路程为25cmD.质点B在t=0.6s时沿y轴正方向运动答案　BD　6.(2014浙江理综,14,6分)下列说法正确的是(　　)A.机械波的振幅与波源无关B.机械波的传播速度由介质本身的性质决定C.物体受到的静摩擦力方向与其运动方向相反D.动摩擦因数的数值跟相互接触的两个物体的材料无关答案　B7.(2014浙江1月学考,20)(多选)如图为一列沿x轴正方向传播的简谐波在t=0时刻的波动图像。若t=0.2s时C点开始振动,则(　　)A.t=0时刻质点A运动方向沿y轴正方向B.t=0.2s时刻质点B的速度最大C.质点C开始运动的方向沿y轴正方向D.在0到0.4s内质点C通过的路程为2m答案　AD　8.[2015浙江自选,13(2),6分]某个质点的简谐运动图像如图所示,求振动的振幅和周期。n答案　102cm　8s9.[2016浙江自选,13(2),6分]如图所示,在t=0时刻,位于波源O处的质点从平衡位置开始向上振动,形成沿x轴正方向传播的一列简谐横波,波长为8m。位于P处的质点在t=1.5s时开始向上运动,当t=2.5s时第一次达到正最大位移。求①波的周期T;②波速v;③O、P之间的距离。答案　①4s　②2m/s　③3mB组统一命题·省（区、市）卷题组1.(2017北京理综,15,6分)某弹簧振子沿x轴的简谐运动图像如图所示,下列描述正确的是(　　)A.t=1s时,振子的速度为零,加速度为负的最大值B.t=2s时,振子的速度为负,加速度为正的最大值C.t=3s时,振子的速度为负的最大值,加速度为零D.t=4s时,振子的速度为正,加速度为负的最大值答案　A　2.(2017上海单科,10,4分)做简谐运动的单摆,其摆长不变,若摆球的质量增加为原来的94倍,摆球经过平衡位置的速度减为原来的23,则单摆振动的(　　)A.周期不变,振幅不变B.周期不变,振幅变小C.周期改变,振幅不变D.周期改变,振幅变大答案　B　3.(2016北京理综,15,6分)如图所示,弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点,建立Ox轴。向右为x轴正方向。若振子位于N点时开始计时,则其振动图像为(　　)n答案　A　4.(2017天津理综,5,6分)手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,示意如图。绳上有另一质点P,且O、P的平衡位置间距为L。t=0时,O位于最高点,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,下列判断正确的是(　　)A.该简谐波是纵波B.该简谐波的最大波长为2LC.t=T8时,P在平衡位置上方D.t=3T8时,P的速度方向竖直向上答案　C　5.[2017课标Ⅲ,34(1),5分](多选)如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5s。关于该简谐波,下列说法正确的是(　　)A.波长为2mB.波速为6m/sC.频率为1.5HzD.t=1s时,x=1m处的质点处于波峰E.t=2s时,x=2m处的质点经过平衡位置答案　BCE　6.(2015天津理综,3,6分)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,a、b两质点的横坐标分别为xa=2m和xb=6m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图像。下列说法正确的是(　　)A.该波沿+x方向传播,波速为1m/sB.质点a经4s振动的路程为4mC.此时刻质点a的速度沿+y方向D.质点a在t=2s时速度为零答案　D　n7.[2017课标Ⅰ,34(1),5分]如图(a),在xy平面内有两个沿z方向做简谐运动的点波源S1(0,4)和S2(0,-2)。两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示。两列波的波速均为1.00m/s。两列波从波源传播到点A(8,-2)的路程差为　　　　m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互　　　　(填“加强”或“减弱”),点C(0,0.5)处质点的振动相互　　　(填“加强”或“减弱”)。 答案　2　减弱　加强C组教师专用题组1.(2016海南单科,17,6分)(多选)下列说法正确的是(　　)A.在同一地点,单摆做简谐运动的周期的平方与其摆长成正比B.弹簧振子做简谐运动时,振动系统的势能与动能之和保持不变C.在同一地点,当摆长不变时,摆球质量越大,单摆做简谐运动的周期越小D.系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,就可知振子在任意时刻运动速度的方向答案　ABD　2.[2015山东理综,38(1)](多选)如图,轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y=0.1sin(2.5πt)m。t=0时刻,一小球从距物块h高处自由落下;t=0.6s时,小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g=10m/s2。以下判断正确的是(　　)a.h=1.7mb.简谐运动的周期是0.8sc.0.6s内物块运动的路程是0.2md.t=0.4s时,物块与小球运动方向相反答案　ab　3.(2015福建理综,16,6分)简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播,波速为v。若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点a、b相距为s,a、b之间只存在一个波谷,则从该时刻起,下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是(　　)n答案　D　4.[2014课标Ⅱ,34(1),5分](多选)图(a)为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0m处的质点;图(b)为质点Q的振动图像。下列说法正确的是　　　。 A.在t=0.10s时,质点Q向y轴正方向运动B.在t=0.25s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同C.从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴负方向传播了6mD.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cmE.质点Q简谐运动的表达式为y=0.10sin10πt(国际单位制)答案　BCE　5.[2014课标Ⅰ,34(1),6分](多选)图(a)为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图(b)为媒质中平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图像,P是平衡位置为x=2m的质点。下列说法正确的是　　(　　)A.波速为0.5m/sB.波的传播方向向右C.0~2s时间内,P运动的路程为8cmD.0~2s时间内,P向y轴正方向运动E.当t=7s时,P恰好回到平衡位置答案　ACE　6.(2014北京理综,17,6分)一简谐机械横波沿x轴正方向传播,波长为λ,周期为T。t=0时刻的波形如图1所示,a、b是波上的两个质点。图2是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的是(　　)A.t=0时质点a的速度比质点b的大nB.t=0时质点a的加速度比质点b的小C.图2可以表示质点a的振动D.图2可以表示质点b的振动答案　D　【三年模拟】选择题(每题3分,共30分)1.(2018浙江诸暨牌头中学期中,15)某一物体在某行星表面所受重力是在地球表面时的16倍,在地球上走得很准的摆钟搬到该行星上,分针走一圈所用时间实际是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.15minB.30minC.3hD.4h答案　A　2.(2019届浙江诸暨中学高二期中,5)如图1所示为一列简谐横波在t=10s时的波形图,图2是这列波中P点的振动图线,则该波传播速度和传播方向是(　　)图1图2A.v=4m/s,向x轴负方向传播B.v=8m/s,向x轴负方向传播C.v=4m/s,向x轴正方向传播D.v=8m/s,向x轴正方向传播答案　A　3.(2018浙江名校联考,15)(多选)如图所示,在一平静水面上建立xOy坐标系,甲、乙两波源分别在O1和O2位置先后以5Hz的频率上下振动,图中A、B为某一时刻两波刚到达的位置。波传播过程中能量损耗不计。图示时刻x=0.4m处的质点沿振动方向的位移为零,速度向下。已知水波的波速为0.5m/s,振幅均为2cm,两波源起振方向相同,则下列说法正确的是(　　)A.再经0.5s,两波都到达x=0.9m处B.波源O1比O2开始振动的时间早0.4sC.若某点为振动加强点,则该点位移始终为4cmD.图示时刻x=0.46m处的质点振动方向向上答案　BD　n4.(2018浙江新高考选考终极适应性考试,14)如图所示,S1和S2是两个相干波源,其振幅均为A,周期均为T。实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。此刻,c是波谷与波谷的相遇点,下列说法中正确的是(　　)A.a处质点始终处于离平衡位置2A处B.随着时间的推移,c处的质点将向右移动C.从该时刻起,经过14T,c处的质点将通过平衡位置D.若S2不动,S1沿S1b连线向b运动,则b处质点仍然始终处于平衡位置答案　C5.(2017浙江金丽衢十二校联考,16)如图所示,两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处,两列波的速度大小均为v=0.4m/s,两波源的振幅均为A=2cm。图示为t=0时刻两列波的图像(传播方向如图所示),该时刻平衡位置位于x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动,质点M的平衡位置处于x=0.5m处。关于各质点运动情况的判断正确的是(　　)A.t=0时刻质点P、Q均沿y轴正方向运动B.t=1s时刻,质点M的位移为-4cmC.t=1s时刻,质点M的位移为+4cmD.t=0.75s时刻,质点P、Q都运动到x=0.5m处答案　B6.(2019届浙江学军中学模拟,16)(多选)两列波速相同的简谐横波沿x轴相向传播,实线波的频率为3Hz,振幅为10cm,虚线波的振幅为5cm。t=0时,两列波在如图所示区域内相遇,则(　　)A.两列波在相遇区域内会发生干涉现象B.实线波和虚线波的频率之比为3∶2C.t=16s时,x=9m处的质点实际振动方向向上D.t=112s时,x=4m处的质点实际位移大小|y|>12.5cmn答案　BCD7.(2017浙江金华十校调研,15)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图所示,介质中质点A的平衡位置在距坐标原点8cm处,质点B的平衡位置在距坐标原点16cm处。从该图像对应时刻算起,质点A的运动状态与图示时刻质点B的运动状态相同,所需的最短时间为0.12s。则(　　)A.该简谐横波的频率为5HzB.从图示时刻起,质点A比质点B先回到平衡位置C.介质中平衡位置距坐标原点20cm处质点的振动方程y=10sin(10πt)cmD.当该波传播过程中遇到宽度为20m障碍物时能发生明显的衍射现象答案　AC8.(2017浙江台州选考质量估测,5)(多选)如图所示,图(1)为一列横波在t=0.5s时的波动图像,图(2)为质点P的振动图像,下列说法正确的是(　　)A.波沿x轴正方向传播B.波沿x轴负方向传播C.波速为4m/sD.波速为6m/s答案　AC9.(2017浙江稽阳联考,14)(多选)图甲为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图乙为介质中平衡位置在x=0.5m处的质点的振动图像,P是平衡位置为x=1m的质点。下列说法正确的是(　　)A.波速为0.5m/sB.波沿x轴负方向传播C.0~2s时间内,P运动的路程为8cmD.当t=7s时,P恰好经平衡位置向+y方向运动答案　AC10.(2017浙江绍兴适应性检测,15)(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在t=0时刻的波形如图所示。已知波的传播速度为1m/s,下列说法正确的是(　　)nA.此时P质点正向y轴正方向运动B.经过0.1s,P、Q两质点的位移可能相同C.经过0.2s,Q质点运动的路程为30cmD.经过0.4s,P质点向x轴正方向移动了40cm答案　AC