2012年高考物理一轮复习考点及考纲解读 振动和波（5）

用心 爱心 专心 1 20122012 年高考一轮复习考点及考纲解读 五 振动和波年高考一轮复习考点及考纲解读 五 振动和波 内容要求说明 34 弹簧振子 简谐运动 简谐运动的振幅 周期和频率 简谐运动的位移 时间图像 35 单摆 在小振幅条件下单摆作简谐振动 单摆周期公式 36 振动中的能量转化 37 自由振动和受迫振动 受迫振动的振动频率 共振及其 常见的应用 38 振动在介质中的传播 波 横波和纵波 横波的图像 波长 频率和波速的关系 39 波的叠加 波的干涉 衍射现象 40 声波 超声波及其应用 41 多普勒效应 II II I I II I I I 名师解读 振动和波的知识虽然不多 但确是高考必考内容 题型多以选择题的形式出现 其中命 题频率较高的知识点是波的图像 波的传播 频率 波长 波速的关系 能量问题 其次是 单摆的周期 振动图像 试题信息容量大 综合性强 一道题往往考查多个概念和规律 特 别是通过波的图像综合考查对波的理解能力 推理能力和空间想象能力 复习时重点仍为波 的图像 同时也应对振动的规律及图像加以重视 样题解读 样题 1 2004 年 在印度尼西亚的苏门答腊岛近海 地震引发了海啸 造成了重大的 人员伤亡 海啸实际上是一种波浪运动 也可称为地震海浪 下列说法中正确是 A 地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波 B 波源停止振动时 海啸和地震波的传播立即停止 C 地震波和海啸都有纵波 D 从这个事件中可以看出机械波能将能量从振源向外传播 分析 地震波是地球内部的剧烈振动从地球内部到地表传播形成的机械波 海啸是海 底或地球内部的剧烈振动通过海水传播形成的机械波 A 项正确 波源停止振动时 原来形 成的海啸和地震波仍然向远处传播 不会立即停止 B 项错误 地震波和海啸比较复杂 既 有横波 又有纵波 C 项正确 从地震和海啸造成了重大的人员伤亡可以看出机械波能将能 量从振源向外传播 D 项正确 答案 ACD 解读 本题涉及到波的传播 横波 纵波等知识点 重点考查考生的理解能力 体现 了 考试大纲 中对 理解物理概念 物理规律的确切含义 理解物理规律的适用条件 能 够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法 的能力要求 地震和海啸都比较复杂 所以此类 题一般只是高中物理所学知识的简单应用 必要时还要结合题中所给的信息进行分析 样题 2 改编题 如图 5 1 所示 位于竖直平面内 的固定光滑圆环轨道与水平面相切于 M 点 与竖直墙相切于 A 点 竖直墙上另一点 B 与 M 的连线和水平面的夹角为 600 C 是圆环轨道的圆心 D 是圆环上与 M 靠得很近的一点 DM 远小于 CM 已知在同一时刻 a b 两球分别由 A B 两点从静止开始沿光滑倾斜直轨道运动到 M 点 c 球由 C 点 B C A M D 图 5 1 用心 爱心 专心 2 自由下落到 M 点 d 球从 D 点静止出发沿圆环运动到 M 点 则 A a 球最先到达 M 点 B b 球最先到达 M 点 C c 球最先到达 M 点 D d 球最先到达 M 点 分析 设圆环的半径为 R 光滑轨道的倾角为 小球沿光滑轨道下滑的加速度 a gsin 由运动学公式 2 1 cos2 R at 得 4 sin2 R t g 45 时 t 最小 ab tt 且 2 a R t g c 球做自由落体运动 2 1 2 c Rgt 得 2 c R t g d 球的运动等效为绳长为 R 的小 角度单摆 11 2 442 d RR tT gg 由于1 57 2 21 414 所以 c t最小 C 项正确 答案 C 解读 本题涉及到牛顿第二定律 匀变速运动规律 自由落体运动 单摆在小振幅条 件下做简谐运动 单摆周期公式等知识点 考查推理能力 分析综合能力和应用数学处理物 理问题的能力 体现了 考试大纲 中对 能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题 找出它们之间的联系 和 必要时能运用几何图形 函数图像进行表达 分析 的能力要求 本题中四个小球的运动涉及到三种运动形式 a b 两球沿等底光滑斜面下滑 c 球做自由落 体运动 d 是等效单摆 因此本题综合性很强 同时要求较高的数学处理技巧 样题 3 2011 届河南省高三复习试卷 如图 5 2 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 2 m 和x 1 2 m 处 两列波的速度均为v 0 4 m s 两波源的振幅均为A 2 cm 图示为 t 0 时刻两列波的图像 传播方向如图 5 所 示 此刻平衡位置处于x 0 2 m 和x 0 8 m 的P Q两质点刚开始振动 质点M的平衡位置处于x 0 5 m 处 关于各质点运动情况判断 正确的是 A t 1 s 时刻 质点M的位移为 4 cm B t 1 s 时刻 质点M的位移为 4 cm C t 0 75 s 时刻 质点P Q都运动到M点 D 质点P Q的起振方向都沿y轴正方向 分析 波的周期都为 0 4 0 4 T v s 1 s 波传到M用时 0 3 0 4 s t v s 0 75 s 剩 下时间t t 1s 0 75 s 0 25 s 4 T 是M点振动时间 由于两波都使M点向下运动到 最低点 位移为 2A 2 2 cm 4 cm 所以 A 项正确 B 项错误 由于质点不随波迁移 所以 C 项错误 P Q质点起振方向都向y轴负方向 所以 D 项错误 答案 A 解读 本题涉及到波的图像 波长 波速 频率 周期 波的叠加等知识点 考查 理解能力 推理能力和分析综合能力 体现了 考试大纲 中对 能够根据已知的知识和物 理事实 条件 对物理问题进行逻辑推理和论证 得出正确的结论或作出正确的判断 和 图 5 2 用心 爱心 专心 3 能够独立地对所遇到的问题进行具体分析 弄清其中的物理状态 物理过程和物理情境 找出其中起重要作用的因素及有关条件 的能力要求 波的图像的分析与应用是历年高考考 查的热点 解题的关键在于理解波的图像 注意每一个质点是上下振动而不随波向前运动 样题 4 南京师大附中分校高三调研 一列简谐波沿x轴正向传播 已知轴上 x1 0 处的质点振动图线如图 5 3 甲所示 x2 1m 处的振动图线如图 5 3 乙所示 则此列波的传 播速度可能是 A 1000m s B 333 m s C 143 m s D 111 m s 分析 根据甲图的振动图像 t 0 时刻 x1 0 处的质点处于波峰 根据乙图的振动图 像 x2 1m 处的质点处于平衡位置且向下振动 可画出 t 0 时刻的波形图 如图 5 4 所示 两质点之间还可能有多个波长未画出 由振动图像得周期 3 4 10T s 由波形图得 3 1 0 1 2 4 nn 即 4 0 1 2 4 m 3 n n 波速m s 1000 0 1 2 43 vn Tn 当0n 时 m s 10 33s 00 3 3m v B 项正确 当1n 时 m s 143m 1 3 s 000 4 v C 项正确 2n 时 m 1000 83 s 91m sv n 再增大 v 减小 所以 A 项 D 项都不正确 答案 BC 解读 本题涉及到振动图像 波长 波速 频率 周期 等知识点 考查理解能力 分析综合能力和应用数学处理物理问题的能力 体现了 考试大纲 中对 能够把一个复杂 问题分解为若干较简单的问题 找出它们之间的联系 和 必要时能运用几何图形 函数图 像进行表达 分析 的能力要求 解决波动问题要注意 由于波动的周期性 每隔一个周期 T 或每隔一个波长 和波的传播方向的双向性 往往出现多解 要防止用特解来代替通解 造成解答的不完整 权威预测 1 容易题 洗涤剂会污染环境 有人设计了一种利用超声波使水振动 令污垢脱离衣 物的不用洗衣粉的洗衣机 超声波 A 属于机械波B 属于电磁波 C 可以在真空中传播 D 比人耳能听到的声波更容易发生衍射 0312 45 5 3 10 ts 3 10 ym 5 0312 45 5 3 10 ts 3 10 ym 5 图 5 3 甲乙 01 5 x m 3 10 ym 5 图 5 4 用心 爱心 专心 4 2 容易题 湖北省孝感一中 2007 届高三测试 如图 5 5 所示 S 为固定在 x 坐标轴 上的声源 观察者 P 在坐标轴上匀速运动 则下列判断中正确的是 A 若观察者沿 x 轴正向运动 则在 a 点听到的声波频率比声源发出的声波频率低 B 若观察者沿 x 轴正向运动 则在 b 点听 到的声波频率比在 a 点听到的声波频率低 C 若观察者沿 x 轴负向运动 则在 b 点听 到的声波频率比声源发出的声波频率高 D 若观察者沿 x 轴负向运动 则在 b 点听 到的声波频率与在 a 点听到的声波频率相同 3 容易题 在实验室可以做 声波碎杯 的实验 在某次实验中先用手指轻弹一只酒 杯 在听到清脆声音的同时 测出该声音的频率为 600Hz 接着将这只酒杯放在两只大功率 的声波发生器之间 通过调整其发出的声波 就能使酒杯破碎 要成功完成上述实验 以下 操作正确的是 A 只需调整声波发生器使其输出功率足够大 B 在输出功率足够大的条件下 调整声波发生器使其发出频率很高的超声波 C 在输出功率足够大的条件下 调整声波发生器使其发出频率很低的次声波 D 在输出功率足够大的条件下 调整声波发生器使其发出的声波频率尽量接近 600Hz 4 中档题 如图 5 6 所示 一列横波 t 时刻的图像用实线表示 又经 t 0 2s 时的 图像用虚线表示 已知波长为 2m 则以下说法正确的是 A 若波向右传播 则最大周期是 2s B 若波向左传播 则最大周期是 2s C 若波向左传播 则最小波速是 9m s D 若波速是 19m s 则传播方向向左 5 中档题 一质量为 50kg 的男孩在距离河流 40m 高的桥上作 蹦极跳 未拉伸前长度AB为 15m 的弹性绳一端缚着他的双脚 另一端则固定在桥上的A点 如图 5 7 a 然后男孩从 桥面下坠直至贴近水面的最低点D 假定绳在整个运动过程中遵守胡克定律 不考虑空气阻 力 男孩的大小和绳的质量 g取 10m s2 且男孩的速率v跟下坠的距离s的变化如图 5 7 b 所示 男孩在C点时的速率最大 1 当男孩在D点时 求绳储存的弹性势能 2 绳的劲度系数是多少 3 就男孩在AB BC和CD期间的运动 试讨论作用于男孩的力 4 从绳刚开始拉伸 直至男孩到达最低点D 男孩的运动可视为简谐运动 他的平衡 位置离桥墩有多远 求他的振幅 5 求男孩由C下坠至D所需时间 简谐运动的周期公式为2 m T k 图 5 6 SP a b x 图 5 5 a B B C C b 20 10 0 10 20 30 40 ms 1 smv 图 5 7 A B C D 用心 爱心 专心 5 参考答案 1 A 解析 超声波是频率高于 20000Hz 的声波 属于机械波 A 项正确 B 项错误 机 械波的传播需要介质 不能在真空中传播 C 项错误 超声波比人耳能听到的声波频率高 波长短 不易发生衍射 D 项错误 2 ACD 解析 观察者沿 x 轴正向运动时 远离声源 S 由于多普勒效应 听到的声波频 率比声源发出的声波频率低 A 项正确 由于观察者做匀速运动 所以在 b 点听到的声波频 率与在 a 点听到的声波频率相同 B 项错误 观察者沿 x 轴负向运动时 靠近声源 S 在 b 点听到的声波频率比声源发出的声波频率高 且与在 a 点听到的声波频率相同 C 项 D 项 都正确 3 D 解析 声波碎杯 利用了共振原理 当驱动力的频率等于或接近酒杯的固有频 率 600Hz 时 发生共振 使酒杯破碎 D 项正确 4 ACD 解析 如题图 0 2 0 2m0 1 2 若波向右传播 0 1 0 1 2 tnTn 所以 0 2 0 1 2 0 10 1 t Tn nn 当0n 时 周期有最大值 max 2T s A 项正确 若波向左传播 0 9 0 1 2 tnTn 所以 0 2 0 1 2 0 90 9 t Tn nn 当0n 时 周期有最大值 max 0 22T s B 项错误 波速m s10 0 9 0 1 2 vnn T 当0n 时 波速最小值为 min 9v m s C 项正确 当1n s19mv D 项正确 5 1 2 104J 2 62 5N m 3 见解析 4 23m 17m 5 1 4s 解析 1 由 A 到 D 过程 男孩和弹性绳组成的系统机械能守恒 在 D