专题17机械振动机械波光学解析版.docx

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1、2023年高考物理二轮温习热点题型与提分秘籍专题17机械振动机械波光学题型一简谐运动的特征【典例分析】（2023河南天一高三第一次联考汝图所示,一质点在AB之间做简谐运动,C为平衡位置,从F分别为AC和CB之间的点,且EC和CF的距离相等。质点从E点向右运动经过时间力第一次经过尸点,再经过时间f2第4次经过尸点,则该质点的振动周期为。若此简谐运动分别在空气和水中进行,则形成的两列波的波长（填“相同”“不相同”或“不能确定”）O左右AECFB【参考参考答案】也抖不相同【名师解析】设质点的振动周期为了,根据对称性可知质点从C点第一次运动到产点的时间为为、从尸点第一次运动到B点的时间为;一”则质点的

2、振动周期=4g+g（f2-T）,联立解得T=丝宇叨。简谐运动在空气和水中的传播速度V不同,而周期相同,根据波长7=可知波长不相同。【典例分析2】.（2023江西重点中学联考）如图所示,曲轴上挂一个弹簧振子,转动摇把,曲轴可带动弹簧振子上下振动.开始时不转动摇把,让振子自由振动,测得其频率为2Hz.现匀速转动摇把,转速为240r/min.则（）A.当振子稳定振动时,它的振动周期是0.5sB.当振子稳定振动时,它的振动频率是4HzC.当转速增大时,弹簧振子的振幅增大D,当转速减小时,弹簧振子的振幅增大E.振幅增大的过程中,外界对弹簧振子做正功【参考参考答案】BDE【名师解析】：.摇把匀速转动的频率

3、/=鬻Hz=4Hz调期T=0.25s,当振子稳定振动时,它的振动周期及频率均与驱动力的周期及频率相等,A错误,B正确；当转速减小时,其频率将更接近振子的固有频率2Hz,弹簧振子的振幅将增大,C错误,D正确：外界对弹簧振子做正功,系统机械能增大,振幅增大,故E正确.【提分秘籍】1简谐运动的五大特征受力特征回复力尸=一尸(或)的大小与X的大小成正比,方向相反运动特征靠近平衡位置时0、F、X都减小,y增大；远离平衡位置时,小F、X都增大/减小能量特征振幅越大,能量越大.在运动过程中,系统的动能和势能相互转化,机械能守恒周期性特征质点的位移、回友力、加速度和速度随时间做周期性变化,变化周期就是简谐运动

4、的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化,其变化周期为科对称性特征关于平衡位置。对称的两点,速度的大小、动能、势能相等,相对平衡位置的位移大小相等；由对称点到平衡位置。用时相等2.对共振的理解共振曲线:如图所示,横坐标为驱动力频率工纵坐标为振幅A.它直观地反映了驱动力频率对某振动系统受迫振动振幅的影响,由图可知，与角越接近,振幅A越大；当f=%时,振幅A最大.(2)受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守恒,系统与外界时刻进行能量交换.【突破训练】1.（2023北京海淀区模拟）如图所示,一轻质弹簧上端固定在天花板上,下端连接一物块,物块沿竖直方向以O点为中心点,在。、。之间做周期为T的

5、简谐运动.已知在力时刻物块的动量为p、动能为Ek.下列说法正确的是（）A.如果在12时刻物块的动量也为P，则，2一小的最小值为TB.如果在Z2时刻物块的动能也为Ek,则/2-/1的最小值为TC.当物块通过O点时,其加速度最小D.物块运动至。点时,其加速度最小【参考答案】C【解析】：.物块做简谐运动,物块同向经过关于平衡位置对称的两点时动量相等,所以如果在/2时刻物块的动量也为2-i的最小值小于等于号,故A错误；物块经过同一位置或关于平衡位置对称的位置时动能相等,如果在/2时刻物块的动能也为反,则的最小值可以小于7,故B错误；图中O点是平衡位置,根据4=一得知,物块经过O点时位移最小,则其加速度

6、最小,故C正确;物块运动至C点时,位移最大,其加速度最大,故D错误.2.（2023湖北宜昌高三模拟）如图所示为两个单摆的受迫振动的共振曲线,则下列说法正确的是（）A.若两个受迫振动分别在月球上和地球上进行,且摆长相同,则图线I表示月球上单摆的共振曲线B.若两个受迫振动是在地球上同一地点进行,则两个摆长之比心：1u=25：4C.图线II若是在地面上完成的,则该单摆摆长约为ImD.若摆长均为1m,则图线I是在地面上完成的E.若两个单摆在同一地点均发生共振,图线II表示的单摆的能量一定大于图线I表示的单摆的能量【参考答案】ABC.【解析】：图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等

7、,从图线上可以看出,两摆的固有频率力=02HZA=O.5Hz.当两摆在月球和地球上分别做受迫振动且摆长相等时,根据公式尸去器可知,g越大,越大,所以gug,又因为gQg”,因此可推知图线I表示月球上单摆的共振曲线,A正确：若在地球上同一地点进行两次受迫振动,g相同,摆长长的/小,且咪=黑所以言=苧,B正确；=0.5Hz,若图线II是在地面上完成的,根据g=9.8ms2,可计算出小约为1m,C正确,D错误；单摆的能量除与振幅有关,还与摆球质量有关,故E错误.题型二波的形成、传播与图象【典例分析】（2018高考全国卷m）一列简谐横波沿X轴正方向传播,在/=O和f=0.20S时的波形分别如图中实线和

8、虚线所示.已知该波的周期70.20s.下列说法正确的是（）A.波速为0.40m/sB.波长为0.08mC. X=O.08m的质点在f=0.70s时位于波谷D. X=O.08m的质点在f=0.12s时位于波谷E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s,则它在该介质中的波长为0.32m【参考参考答案】ACE【名师解析】根据波形图可知,波长416Cm=O.16m,B错误；根据r=0时刻和f=0.20S时刻的波形图和该波的周期70.20s可知,该波的周期T=0.40s,波速v=0.40m/s,A正确；简谐波沿X轴正方向传播,X=0.08m的质点在r=0时刻沿y轴正方向振动,在r=0.70S时位于

9、波谷,在/=0.12s时位于）0的某位置（不是位于波谷）,C正确,D错误；若此波传入另一介质中,周期T不变,其波速变为/=0.80m/s,由/=VT可得它在该介质中的波长为X=O.80x0.4m=0.32m,E正确.【提分秘籍】1 .机械波的传播特点(1)波传到任意一点,该点的起振方向都和波源的起振方向相同.(2)介质中每个质点都做受迫振动,因此,任一质点振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同.(3)波从一种介质进入另一种介质,由于介质的情况不同,它的波长和波速可能改变,但频率和周期都不会改变.波经过一个周期7完成一次全振动,波恰好向前传播一个波长的距离,所以v=4A2 .波的图象特点(I

10、)质点振动7(波传播时,波形不变.(2)在波的传播方向上,当两质点平衡位置间的距离为成(=1,2,3)时,它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2+1)和=0,1,2,3.)时,它们的振动步调总相反.(3)波源的起振方向决定了它后面的质点的起振方向,各质点的起振方向与波源的起振方向相同.【突破训练】1(2023烟台模拟)如图甲所示,0、尸为介质中的两点,O为波源,OP间距为6m.，=0时刻O点由平衡位置开始向上振动,向右产生沿直线传播的简谐横波,图乙表示/=0时刻开始P点振动的图象.则以下说法不正确的是()A.该波的波长为12mB.该波的波速为2msC.该波的周期为4sD.从开始振

11、动到f=IOs,质点P经过的路程为1.6m【参考参考答案】B.【名师解析】：由图乙所示的P点振动的图象可知波动周期为T=4s,选项C正确；波动从O传播到P点需要时间为2s（半个周期）,OP=/该波的波长7=12m,该波的波速为v=y=3ms,选项A正确,B错误；从开始振动到r=10s,质点P振动了8s,两个周期,经过的路程为s=2x4A=2x4xO.2m=1.6m,选项D正确.2.一列沿X轴正方向传播的简谐横波在,=O时刻的波形如图所示,质点P的X坐标为3m.已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s,下列说法正确的是（）y/cm1 5vmPA.波速为4msB.波的频率为1.25

12、HZC. X坐标为15m的质点在f=0.6s时恰好位于波谷D. X坐标为22m的质点在/=0.2s时恰好位于波峰E.当质点P位于波峰时M坐标为17m的质点恰好位于波谷【参考答案】BDE.【解析】:任意振动质点连续两次通过平衡位置的时间间隔为0.4s,则如=0.4s,解得T=O.8s/=/=1.25Hz,B正确；由题图知：该波的波长）=4m,波速V=彳=5ms,故A错误；画出f=0.6s时的波形图如图所示,因15m=32+%,故X坐标为15m的质点与x=3m处的质点振动情况一样,即在平衡位置向卜振动,C错误；画出P=0.2s时的波形图如图所示，因22m=52+，故x=22m处的质点与x=2m处的

13、质点振动情况样即在波峰位置,D正确；因质点P与X=I7m处质点平衡位置间距离AV=I4m=3A+f,故两质点振动步调相反,E正确.题型三振动与波两种图象综合问题【典例分析】（2023河北石家庄调研）如图甲为列简谐横波在某时刻的波形图,图乙为介质中x=2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象.下列说法正确的是（）A.这列波的传播方向是沿X轴正方向B.这列波的传播速度是20m/sC.经过0.15s,质点尸沿X轴的正方向传播了3mD.经过0.1s,质点。的运动方向沿y轴正方向E.经过0.35s,质点。距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离【参考参考答案】ABE.【名师解析】：由题中甲、乙两图可

14、知,该波向X轴正方向传播,A正确；由题图甲知波长2=4m,由题图乙知周期T=0.2s,则波速V=言ms=20ms,B正确；质点不随波迁移,只在其平衡位置附近振动,C错误：经过0.1S=到质点Q的运动方向沿y轴负方向,D错误；经过0.35s=0质点P到达波峰,而质点Q在波谷与平衡位置之间,故E正确.【提分秘籍】振动与波两种图象综合问题的处理思路定位：依据己知条件明确波的图象对应的时刻,依据质点振动图象找出该时刻质点振动的位移及振动方向。再根据此位移及振动方向,在波的图象中找出该质点,则所有问题将解决。定时：依据已知条件找到波的图象中对应的质点,读出该质点的位移并判断其振动方向,依据位移在振动图象

15、中确定该质点处在此位移对应的时刻。巧解波动图象与振动图象综合问题的基本方法求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找的方法:“一分”分清振动图象与波动图象。此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为则为波动图象，横坐标为则为振动图象“二找”I-找准波动图象对应的时刻I找准振动图象对应的质点看清横、纵坐标的单位。尤其要注意单位前的数量级【突破训练】1.列简谐横波,某时刻的波形图如图甲所示,从该时刻计时,波上质点A的振动图象如图乙所示,则（）A.若此波传播过程中遇到频率为1.25HZ的同类波,一定会发生干涉,产生稳定的干涉图样B.若此波传播过程中遇到波长为20m的同类波,一定会发生干涉,产生稳定的干涉图样C.若此波传播过程中遇到的障碍物的尺寸为2000m,可能发生明显衍射现象D.该波的传播速度为2.5msE.该波的传播速度为25m/s【参考答案】ABE【解析】：.由题图甲可知,该波的波长为2=20m,由题图乙可知,周期为T=0.8s濒率为尸巨1.25Hz.该波的传播速度为U=彳=25m/s,D错误,E正确；根据干涉的产生条件可知,若此波传播过程中遇