【物理】2018届二轮复习 机械振动与机械波 学案（全国通用） 13页

第一部分 名师综述 综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查的基本概念和 基本规律。 考纲要求 (1)知道简谐运动的概念，理解简谐运动的表达式和图象；知道什么是单摆，知道在摆角较 小的情况下单摆的运动是简谐运动，熟记单摆的周期公式；理解受迫振动和共振的概念，掌 握产生共振的条件． (2) 知道机械波的特点和分类；掌握波速、波长和频率的关系，会分析波的图象.3.理解波 的干涉、衍射现象和多普勒效应，掌握波的干涉和衍射的条件． 命题规律 (1)考查的热点有简谐运动的特点及图象；题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波 动与振动的综合也有计算题的形式考查。 (2)考查的热点有波的图象以及波长、波速、频率的关系题型以选择题和填空题为主，难度 中等偏下，波动与振动的综合也有计算题的形式考查． 第二部分 精选试题 1、【2017·山西省重点中学协作体高三上学期期末联考】（5 分）下列关于简谐振动以及 做简谐运动的物体完成一次全振动的意义，以下说法正确的是 。（填正确答案标号。 选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分）。 A．位移减小时，加速度减小，速度增大 B．位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同 C．动能或势能第一次恢复为原来的大小所经历的过程 D．速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程 E．物体运动方向指向平衡位置时，速度的方向与位移的方向相反；背离平衡位置时，速度 方向与位移方向相同 【答案】ADE 【名师点睛】本题考查简谐运动的全振动规律，要注意明确回复力与位移方向始终相反，但 同一个点上时，速度 2、【2017·四川省成都市高三第一次诊断性检测】（5 分）如图所示，甲图是一列沿 x 轴 正方向传播的简谐机械横波在 t=2 s 时的波动图像，乙图是该波传播方向上介质中某质点从 t=0 时刻起的振动图像，a、b 是介质中平衡位置为 x1=3 m 和 x2=5 m 的两个质点，下列说法 正确的是 。（填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分）。 A．该波的波速是 2 m/s B．在 t=2 s 时刻，a、b 两质点的速度相同 C． 在 0～4 s 内，a 质点运动的路程为 20 cm D．x=200 m 处的观察者向 x 轴负方向运动时，接收到该波的频率一定为 0 25 Hz E．若该波在传播过程中遇到频率为 0. 25 Hz 的另一波时，可能发生稳定的干涉现象 【答案】ACE E、发生稳定的干涉现象的条件是两列波频率相等。若该波在传播过程中遇到频率为 0. 25 Hz 的另一波时，可能发生稳定的干涉现象，E 正确； 故选 ACE。 可能有两个方向。 3、【2017·重庆市高三上学期（一诊）期末测试】（5 分）如图所示，一简谐横波在某区 域沿 x 轴传播，实线 a 为 t=0 时刻的波形图线，虚线 b 为 t=△t 时刻的波形图线。已知该简 谐横波波源振动的频率为 f=2.5Hz，虚线 b 与 x 轴交点 P 的坐标为 xP=1m。则下列说法正确 的是 （填入正确选项前的字母，选对 1 个给 2 分，选对 2 个给 4 分，选对 3 个给 5 分。每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分） A．这列波的传播速度大小一定为 20m/s B．这列波一定沿 x 轴正向传播 C．可能有△t=1.25s D．可能有△t=1.45s E．若该列波遇到宽度为 6m 的障碍物能发生明显的衍射现象 【答案】ACE 【名师点睛】本题运用波形的平移法分析时间与周期的关系，确定波的周期，是经常采用的 方法． 4、【广东省肇庆市 2017 届高三第二次模拟考试】（5 分）如图所示为一列简谐横波在 t0 时 刻的波形图，已知波速为 0.2 m/s，以下说法正确的是 。（填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分）。 x/cm4 8 120 10 -10 a b c y/cm A．波源的振动周期为 0.6 s B．经过 0.1 s，质点 a 通过的路程为 10 cm C．在 t0 时刻，质点 a 的加速度比质点 b 的加速度小[ ] D．若质点 a 比质点 b 先回到平衡位置，则波沿 x 轴负方向传播 E．若该波沿 x 轴正方向传播，在 t0 时刻 c 点的运动方向垂直 x 轴向上 【答案】CDE 5、【湖北省华中师范大学第一附属中学 2017 届高三上学期期中考试】一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，t＝0 时波形图如图中实线所示，此时波刚好传到 c 点，t＝0.6s 时波恰好传 到 e 点，波形如图中虚线所示，a、b、c、d、e 是介质中的质点，下列说法正确的是 。 （填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分）。 A．当 t＝0.5s 时质点 b 和质点 c 的位移相等 B．当 t＝0.6s 时质点 a 的位移为 - 35 cm C．质点 c 在 0~0.6s 时间内沿 x 轴正方向移动了 3m D．质点 d 在 0~0.6s 时间内通过的路程为 20cm E．这列简谐横波遇到频率为 1Hz 的另一列简谐横波时我们能够观察到干涉现象 【答案】ABD 【解析】由题意可得该波向右传播，起振的方向向上，波长是 4m ， 0.6s 的时间内传播的 距离是  3 4  ，所以波的周期 4 30.6 0.8sT s   ， 1 1 5 0.8 4 ＝ ＝ ＝f T Hz ， 5 22＝ ＝f   ，该 波是方程： 2[ ( )]＝y Asi t Tn x  当 0.5t s 时质点b 的位移： 0.5[ 5 2  0.10 2 ( )8 4 20]0. ＝ ＝b sin my    c 点的位移： 0.5 6[ 20.10 2 ( )]0.8 4 20 ＝ ＝c sin my    ，当质点 b、c 的位移相同，故 A 正确； 质点 a 的初相为  4  ，振动方程   510 ( )2 4 ＝ ＝y Asin t sin t    ，当 0.6t s 时 510 0.6 24( 5)2 ＝ ＝a sin cmy     ，故 B 正确；质点 c 在这段时间内只是沿振动的方向振 动，没有沿 x 轴正方向移动，故 C 错误；由图可知，质点 d 在 0.6s 内先向上运动到达最高 点后又返回平衡位置，在这段时间内通过的路程是 2 倍的振幅，为 20cm ，故 D 正确；因为 发生干涉的两列波频率相同，这列简谐横波的频率为  5 4 Hz ，遇到频率为1Hz 的另一列简谐 横波时，我们不能够观察到干涉现象，故 E 错误。 6、【河北省衡水中学 2017 届高三上学期期中考试】（4 分）图（a）为一列简谐横波在 t=0 时的波形图，P 是平衡位置在 x=0.5m 处的质点，Q 是平衡位置在 x=2.0m 处的质点；图（b） 为质点 Q 的振动图象。下列说法正确的是 。（填正确答案标号。选对 1 个得 2 分， 选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分）。 A．这列简谐波沿 x 轴正方向传播 B．这列简谐波沿 x 轴负方向传播 C．波的传播速度为 20m/s D．从 t=0 到 t =0.25s，波传播的距离为 50cm[ ] E．在 t=0.10s 时，质点 Q 的加速度方向与 y 轴正方向相同 【答案】ACE 7、【湖北省孝感高级中学 2017 届高三 9 月调考】一列自右向左传播的简谐横波，在 t=0 时 刻的波形图如图所示，此时坐标为（1,0）的质点刚好开始振动，在 t1=0.3s 时刻，P 质点在 t=0 时刻后首次位于波峰位置，Q 点的坐标是（﹣3，0），则以下说法正确的是 。（填 正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分， 最低得分为 0 分）。 A．这列波的传播速度为 0.1m/s B．在 t=0 时刻，质点 P 向上运动 C．在 t1=0.3s 时刻，质点 A 仍位于波谷 D．在 t2=0.4s 时刻，质点 A 具有最大的正向加速度 E．在 t3=0.5s 时刻，质点 Q 首次位于波峰 【答案】ADE 【解析】 【名师点睛】利用上下坡法判断振动方向和传播方向是解此类题的关键，灵活应用 v T  和 一周期内振动质点的路程关系。 8、【河南省洛阳市第一高级中学 2017 届高三上学期第一次月考】）如图所示，为在同一绳 上相向传波的甲、乙两列简谐横波某时刻的波形图，其中 a、b、c 是甲波上的三个点。下列 说法正确的是 。（填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个 得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分）。 A．这两列波相遇时能发生干涉现象 B．甲波的速度 v 甲比乙波的速度 v 乙大 C．质点 a 比质点 b 先回到平衡位置 D．若 v 甲=20m / s，再经 t =0．5s，质点 c 运动的路程是 0． 5m 【答案】D 【解析】 波速是由介质决定的，两列波在同一介质中传播，波速相同，根据 vf  可知，波长不同， 频率不同，故不会发生稳定干涉，AB 错误；根据走坡法，a 质点向上振动，b 质点向下振动， 所以 b 比 a 先到达平衡位置，C 错误；若 20 /v m s甲 ，则 8 0.420T s 甲 ，故 1  0.5 14t s T  ，故质点 c 运动的路程为 5 5 0.1 0.5s A m m    ，D 正确； 【名师点睛】解答本题关键抓住波速是由介质的性质决定的，对于同一介质中传播的同一类 波，波速相等． 9、【宁夏银川一中 2017 届高三上学期第一次月考理科综合】）下面说法正确的是 。 （填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分）。 A．调制的主要作用是使高频振荡的振幅或频率随要传播的电信号而改变 B．一种电磁波入射到半径为 1 m 的孔上，可发生明显的衍射现象，这种波属于电磁波谱的 可见光 C．第一个用实验验证电磁波客观存在的科学家是赫兹 D．波长越短的电磁波，反射性能越强 E．有一 LC 振荡电路，能产生一定波长的电磁波，若要产生波长比原来短些的电磁波，可采 用的措施为减小电容器极板间的距离 【答案】ACD 【解析】 10、【广东省佛山市第一中学 2016 届高三第三次模拟考试】（5 分）一列简谐横波在弹性 介质中沿 x 轴正方向传播，波源位于坐标原点 O，t = 0 时开始振动，3 s 时停止振动， 3.5 s 时的波形如图所示，其中质点 a 的平衡位置与 O 的距离为 5.0m。以下说法正确的是 。 （填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分；每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分）。 A．波速为 4 m/s B．波长为 6 m C．波源起振方向沿 y 轴正方向 D．2.0 s～3. 0 s 内质点 a 沿 y 轴负方向运动 E．0～3.0 s 内质点 a 通过的总路程为 1.4 m 【答案】ACE 【名师点睛】波的传播方向与质点振动方向的互判方法 内容 图象 “上下坡”法 沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下 坡”时质点向上振动 “同侧” 法 波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头 在图线同侧 “微平 移”法 将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同 一 x 坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向 11、【内蒙古杭锦后旗奋斗中学 2017 届高三上学期入学摸底考试理科综合】一列简谐横波 沿 x 轴正方向传播，t=0 时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到 P 点，t=0.6 s 时刻， 这列波刚好传到 Q 点，波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q 是介质中的质点，则以下 说法正确的是_________。（填入正确选项前的字母，选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分， 选对 3 个得 5 分，每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分） A. 这列波的波速为 16.7 m／s B．这列波的周期为 0.8 s C．质点 c 在这段时间内通过的路程一定等于 30 cm D．从 t=0 时刻开始计时，质点 a 第一次到达平衡位置时，恰好是 s3 1 这个时刻 E．在 t=0.5 s 时，质点 b、P 的位移相同 【答案】BDE 【解析】t=0 时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到 P 点，t=0.6 s 时刻，这列波刚 好传到 Q 点，波速 sm506.0 30  t xv ，故 A 错误。由波速 Tv  可知，周期 s8.050 40  vT  ，故 B 正确；振动由 P 传到 c 需要的时间 s2.050 101 1  v xt ，质点 c 的振动时间 2s4.012 Tttt  ，可知这段时间内质点 c 通过的路程为 2 个振幅，即 cm202  Asc ，故 C 错误；t=0 时刻质点 a 正在向上振动，需要 6 T 到达正向最大位移处， 再需 4 T 第一次回到平衡位置，质点 a 第一次到达平衡位置时 s3 1 12 5 46  TTTta ，故 D 正确； Tt 8 5s5.0  ，质点 b 由正向最大位移处向下到达负向最大位移处，在向上到达 位移为 A2 2 处，质点 P 由平衡位置向上经正向最大位移处，再向下运动经过平衡位置， 到达位移为 A2 2 处，故 E 正确。 12、【江西省赣中南五校 2017 届高三上学期开学摸底考试理科综合物理试题】（5 分）关 于电磁波，下列说法正确的是_____。（填正确答案标号。选对 1 个得 2 分，选对 2 个得 4 分，选对 3 个得 5 分。每选错 1 个扣 3 分，最低得分为 0 分） A．电磁波在真空中的传播速度与电磁波的频率无关 B．周期性变化的电场和磁场可以相互激发，形成电磁波 C．电磁波在真空中自由传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度垂直 D．利用电磁波传递信号可以实现无线通信，但电磁波不能通过电缆、光缆传输 E．电磁波 可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失 【答案】ABC 13、【2017·湖北省部分重点中学高三新考试大纲适应性考试】(5 分)北京和南京的重力加 速度分别约为 9.80lm/s2 和 9.795m/s2，把北京校准的摆钟拿到南京，它会 (填“变快”、“不 变”、“变慢”）。若要该摆钟仍能精确计时，应将其摆长 (填“变长"、“不变"、“变短”）》 (不考虑海拔高度和温度对摆|钟的影响） 【答案】变慢；变短 【解析】根据 2 LT g  可知，把北京校准的摆钟拿到南京，周期变大，则它会变慢；若 要该摆钟仍能精确计时，应将其摆长变短。 【名师点睛】此题关键是要记住单摆的周期公式 2 LT g  ；重力加速度和摆长会影响单 摆的周期. 14、【2017·开封市高三第一次模拟】一列简谐横波沿 x 轴传播，t=2s 时刻的波形如图甲所 示，图甲中某质点的振动图象如图乙所示，则该波的传播速度大小为 ，如果该波向右传 播则图乙是 （填“0”“2m”“4m”或“6m”）的质点振动图象．波如果向右传播，观察者在 x=6m 处向左运动，观察者接收到该波的频率将 （填“大于”“小于”或“等于”）0.25Hz． 【答案】1m/s；0、4m；大于 【名师点睛】解决本题的关键能够从波动图象和振动图象中获取信息，知道波速、波长、周 期的关系，要把握两种图象之间的内在联系． 15、【辽宁省鞍山市第一中学 2017 届高三上学期第一次模拟考试】（10 分）在某种种介质 中，S1、S2 处有相距 4m 的两个波源，沿垂直纸面方向做简谐振动，其周期分别为 T1=0.8s 和 T2=0.4s，振幅分别为 A1=2cm 和 A2=lcm，在该介质中形成的简谐波的波速为 v=5m/s．S 处有一质点，它到 S1 的距离为 3m，且 SS1⊥S1S2，在 t=0 时刻，两波源同时开始垂直纸面 向外振动，试求： （1）t=0 时刻振动传到 S 处的时间差； （2）t=l0s 时,s 处质点离开平衡位置的位移大小． 【答案】（1）0.4s （2）2cm 【解析】（1）由题意可知：    2 2 2 1 1 2 5ss ss s s m   ； (1 分) S1 在 t=0 时的振动传到 S 质点所需的时间： 1 1 3 0.65 sst sv    (1 分) S2 在 t=0 时的振动传到 S 质点所需的时间： 2 2 5 15 sst sv    (1 分) 那么 S1、S2 在 t=0 时的振动传到 S 质点的时间差为： 2 1 0.4t t t s    (2 分) （2）在 t=l0s 时质点 s 按 S1 的振动规律已经振动了： 1 1 1 39.4 11 4t t t s T         (1 分) 此时 S1 引起质点 S 的位移大小为：x1=A1=2cm； (1 分) t=l0s 时质点 s 按 S2 的振动规律已经振动了： 2 2 2 19 22 2t t t s T         (1 分) 此时 t=10s 时 S2 引起质点 S 的位移为 x2=0cm； (1 分) 所以 t=l0s 时质点 s 离开平衡位置的位移为 S1 和 S2 单独传播引起 S 位移的矢量和，故： x=x1+x2=2+0=2cm； (1 分) 16、【2017·辽宁省本溪市高级中学、大连育明高级中学、大连二十四中高三联合模拟考试】 如图中实线是一列简谐横波在 1t =0 时刻的波形图，虚线是这列波在 2t =0.5s 时刻的波形，这 列波的周期 T 符合： 2 13 4T t t T   ，问 ①若波速向右，波速多大？ ②若波速向左，波速多大？ ③若波速大小为 74m/s，波速方向如何？ 【答案】①54m/s②58m/s③向左 （3）若波速大小为 74m/s，在 2 1t t t  时间内波传播的距离为： 74 0.5 37s vt m m    ． 因为 537 4 8s m     ，所以波向左传播． 【名师点睛】本题是两个时刻的波形问题，由于有时间 2 13 4T t t T   限制，解得的是特 殊值，也可以写出没有限制条件时波传播距离的通项，再求出特殊值．