高考物理一轮复习 专题十三 机械振动与机械波课件.ppt

专题十三机械振动与机械波 高考物理 江苏专用 考点一机械振动1 2013江苏单科 12b 1 如图所示的装置 弹簧振子的固有频率是4hz 现匀速转动把手 给弹簧振子以周期性的驱动力 测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1hz 则把手转动的频率为 a 1hzb 3hzc 4hzd 5hz 五年高考 a组自主命题 江苏卷题组 答案a因把手每转动一周 驱动力完成一次周期性变化 即把手转动频率即驱动力的频率 弹簧振子做受迫振动 而受迫振动的频率等于驱动力的频率 与振动系统的固有频率无关 故a正确 考查点考查弹簧振子驱动力的频率与其振动频率的关系 属于容易题 本题 错解分析易错选b或d 说明对受迫振动不理解 不知道其振动频率应和驱动力频率相等 2 2011江苏单科 12b 3 将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂 下端系上质量为m的物块 将物块向下拉离平衡位置后松开 物块上下做简谐运动 其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期 请由单摆的周期公式推算出该物块做简谐运动的周期t 答案见解析 解析单摆周期公式t 2 且kl mg解得t 2 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 b组统一命题 省 区 市 卷题组 答案a本题考查简谐运动图像 由图像可知 t 1s和t 3s时振子在最大位移处 速度为零 加速度分别为负向最大值 正向最大值 而t 2s和t 4s时振子在平衡位置 加速度为零 而速度分别为负向最大 正向最大 综上所述 a项说法正确 解题关键简谐运动图像与运动情景的关联通过图像 不仅要提取出图像中的相关信息 更需与振子运动情景相关联 细致分析出各物理量的大小和方向 这是解答本题的关键 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倍 摆球经过平衡位置的速度减为原来的 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 易错警示摆球经过平衡位置时 因质量增加为原来的倍 速度减为原来的 故动能ek mv2不变 不要误认为摆球的振幅不变而错选a 答案b本题考查单摆 由单摆的周期公式t 2 可知 当摆长l不变时 周期不变 故c d错误 由能量守恒定律可知mv2 mgh 其摆动的高度与质量无关 因平衡位置的速度减小 则最大高度减小 即振幅减小 选项b正确 a错误 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 答案a振子在n点时开始计时 其位移为正向最大 并按正弦规律变化 故选项a正确 4 2018天津理综 8 6分 多选 一振子沿x轴做简谐运动 平衡位置在坐标原点 t 0时振子的位移为 0 1m t 1s时位移为0 1m 则 a 若振幅为0 1m 振子的周期可能为sb 若振幅为0 1m 振子的周期可能为sc 若振幅为0 2m 振子的周期可能为4sd 若振幅为0 2m 振子的周期可能为6s 答案ad本题考查简谐运动的多解问题 简谐运动的位移方程为x asin 当振幅a 0 1m时 由t 0时x 0 1m得 由t 1s时x 0 1m有sin 1 则 2k k 0 1 2 k 0时 t 2s k 1时 t s k 2时 t s 由以上分析可见 a项正确 b项错误 当振幅a 0 2m时 由t 0时x 0 1m得 或 若 由t 1s时x 0 1m有sin 则当 时 t 6s 当 时 t 2s 同理 若 则周期t最大值为2s 由以上分析可见c项错误 d项正确 一题多解若振幅为0 1m 则有nt 1s n 1时 t s n 2时 t s 可见a对 b错 若振幅为0 2m 则下图反映振动的一种可能情况 由0 2sin m 0 1m 得 30 由此可知 s t 6s 故d正确 若振幅为0 2m 周期为4s 则在 t 1s 时间内 振子不可能从位移为 0 1m处运动到位移为0 1m处 故c错误 疑难突破解多解问题的方法对于多解问题 一般先分析各种可能的情况 写出通式 然后再由通式得到各种可能的解 1 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 c组教师专用题组 答案c解法一由题意知 游客舒服登船时间t 2 1 0s 解法二设振动表达式为y asin t 由题意可知 t1 或 t2 其中 rad s 解得t1 0 25s或t2 1 25s 则游客舒服登船时间 t t2 t1 1 0s 2 2014重庆理综 11 2 6分 一竖直悬挂的弹簧振子 下端装有一记录笔 在竖直面内放置有一记录纸 当振子上下振动时 以速率v水平向左匀速拉动记录纸 记录笔在纸上留下如图所示的图像 y1 y2 x0 2x0为纸上印迹的位置坐标 由此图求振动的周期和振幅 答案 解析设周期为t 振幅为a 由题意得t 和a 3 2013课标 34 1 5分 如图 一轻弹簧一端固定 另一端连接一物块构成弹簧振子 该物块是由a b两个小物块粘在一起组成的 物块在光滑水平面上左右振动 振幅为a0 周期为t0 当物块向右通过平衡位置时 a b之间的粘胶脱开 以后小物块a振动的振幅和周期分别为a和t 则aa0 填 或 答案 解析当物块向右通过平衡位置时 脱离前 振子的动能ek1 ma mb 脱离后振子的动能ek2 ma由机械能守恒可知 平衡位置处的动能等于最大位移处的弹性势能 因此脱离后振子振幅变小 由弹簧振子的周期t 2 知 脱离后周期变小 考点二机械波a组自主命题 江苏卷题组1 2015江苏单科 12b 1 多选 一渔船向鱼群发出超声波 若鱼群正向渔船靠近 则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比 a 波速变大b 波速不变c 频率变高d 频率不变 答案bc超声波的波速由介质决定 介质不变 则波速不变 b项正确 当鱼群向渔船靠近时 由于多普勒效应 被鱼群反射回来的超声波频率高于波源发出的频率 c正确 考查点本题考查波的传播 多普勒效应 波速 频率等知识 属于容易题 错解分析不清楚机械波的波速只与介质有关 在同种介质中波速不变 对多普勒效应的规律掌握不够 2 2017江苏单科 12b 2 野生大象群也有自己的 语言 研究人员录下象群 语言 交流时发出的声音 发现以2倍速度快速播放录音时 能听到比正常播放时更多的声音 播放速度变为原来的2倍时 播出声波的 选填 周期 或 频率 也变为原来的2倍 声波传播速度 选填 变大 变小 或 不变 答案频率不变 解析受迫振动的频率等于驱动力的频率 故播放速度变为原来的2倍时 播出的声波的频率也变为原来的2倍 声波的传播速度取决于传播的介质 故速度不变 3 2015江苏单科 12b 2 用2 106hz的超声波检查胆结石 该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2250m s和1500m s 则该超声波在结石中的波长是胆汁中的倍 用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短 遇到结石时 选填 容易 或 不容易 发生衍射 答案1 5不容易 解析由于波长 波速 频率三者的关系为v f 而同一超声波在不同介质中传播时频率不变 不发生多普勒效应 则波长之比等于波速之比 所以该超声波在结石中的波长是胆汁中的 1 5倍 发生明显衍射现象的条件是缝 孔的宽度或障碍物的尺寸与波长相差不多 或小于波长 因为超声波的波长较短 所以遇到结石不容易发生衍射 考查点本题考查波长 波速与频率的关系 波产生明显衍射现象的条件等知识 属于容易题 知识链接超声波检测胆结石的基本原理是 用脉冲发射器发出超声波 超声波传播过程中遇到胆结石时会被反射回来 反射波信号变换成电信号 并显示在屏幕上 可根据接收到回波时的信号强弱 分析推断病变情况 4 2018江苏单科 12b 3 一列简谐横波沿x轴正方向传播 在x 0和x 0 6m处的两个质点a b的振动图像如图所示 已知该波的波长大于0 6m 求其波速和波长 解析由图像可知 周期t 0 4s由于波长大于0 6m 由图像可知 波从a到b的传播时间 t 0 3s波速v 代入数据得v 2m s波长 vt 代入数据得 0 8m 答案2m s0 8m 解题关键由振动图像可知 质点b比质点a达到同一振动状态晚了 t nt t n 0 1 2 由于波长大于0 6m 所以n 0 即 t 0 3s 5 2012江苏单科 12b 3 地震时 震源会同时产生两种波 一种是传播速度约为3 5km s的s波 另一种是传播速度约为7 0km s的p波 一次地震发生时 某地震监测点记录到首次到达的p波比首次到达的s波早3min 假定地震波沿直线传播 震源的振动周期为1 2s 求震源与监测点之间的距离x和s波的波长 答案1260km4 2km 解析设p波传播时间为t 则x vpt x vs t t 解得x t 代入数据得x 1260km由 vst 解得 4 2km 1 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 时 p在平衡位置上方d t 时 p的速度方向竖直向上 b组统一命题 省 区 市 卷题组 答案c 本题考查机械波 由题意知绳上的质点在竖直方向上振动 波水平向右传播 故该波为横波 选项a错误 t 0时刻 p点在如图所示位置时波长最大 则 l 4l 选项b错误 t 0时 p在平衡位置且向上振动 当t 时 p在平衡位置上方 选项c正确 当t t时 p处于从最高点向平衡位置运动过程中 故速度方向向下 选项d错误 思路分析t 0时 o位于最高点 波峰 p位移为零 速度向上 平衡位置 作出波动图像 确定p点的可能位置 判断p点在不同时刻的运动方向和最大波长 2 2018课标 34 1 5分 多选 一列简谐横波沿x轴正方向传播 在t 0和t 0 20s时的波形分别如图中实线和虚线所示 已知该波的周期t 0 20s 下列说法正确的是 a 波速为0 40m sb 波长为0 08mc x 0 08m的质点在t 0 70s时位于波谷d x 0 08m的质点在t 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 答案ace本题考查机械振动和机械波的综合应用 由图像可知 该波的波长 16cm 0 16m 选项b错误 t nt t n 0 1 2 可得t 0 20s 即 0 20s 解得n 0 t 0 40s 波速v m s 0 40m s 选项a正确 t1 0 70s t t 即从t 0时刻开始到t 0 70s时刻 x 0 08m的质点振动了t t 则可知t 0 70s时 该质点位于波谷 选项c正确 t2 0 12s t t 则x 0 08m的质点在t 0 12s时位于平衡位置和波峰之间的某一位置 选项d错误 机械波传入另一介质中 其周期不变 则波长 v t 0 32m 选项e正确 3 2017课标 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本题考查机械波图像 由题图可知 该波波长 4m 选项a错误 t 0 5s 则由题图知波在0 5s内沿x轴正方向传播的距离为 传播时间t t 0 5s t s 频率f 1 5hz 选项c正确 波速v 6m s 选项b正确 1s t t 1s时 x 1m处的质点处于波谷 选项d错误 2s 3t t 2s时 x 2m处的质点经过平衡位置 选项e正确 关联知识 1 波长 波速 周期间的关系 2 由波形图和波的传播方向确定一段时间内波的传播距离与波长的关系 进而求出波的周期 4 2016课标 34 1 5分 多选 由波源s形成的简谐横波在均匀介质中向左 右传播 波源振动的频率为20hz 波速为16m s 已知介质中p q两质点位于波源s的两侧 且p q和s的平衡位置在一条直线上 p q的平衡位置到s的平衡位置之间的距离分别为15 8m 14 6m p q开始振动后 下列判断正确的是 a p q两质点运动的方向始终相同b p q两质点运动的方向始终相反c 当s恰好通过平衡位置时 p q两点也正好通过平衡位置d 当s恰好通过平衡位置向上运动时 p在波峰e 当s恰好通过平衡位置向下运动时 q在波峰 答案bde由波速公式 v f得 0 8m lsp 19 lsq 18 由波动的周期性 采用 去整留零 的方法 可在波形图上标出s p q三点的位置 如图所示 由图可知 p q两点的运动方向始终相反 a项错误 b项正确 s在平衡位置时 p q一个在波峰 一个在波谷 c项错误 当s恰通过平衡位置向上运动时 p在波峰 q在波谷 反之则相反 故d e项正确 5 2018课标 34 1 5分 声波在空气中的传播速度为340m s 在钢铁中的传播速度为4900m s 一平直桥由钢铁制成 某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音 分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1 00s 桥的长度为m 若该声波在空气中的波长为 则它在钢铁中的波长为 的倍 答案365 解析本题考查声波的传播 设桥长为x 则有 1 00s 解得 x 365m 波在不同介质中传播时 频率不变 由 有 钢 关联知识机械波的传播特点机械波在不同介质中传播时 其频率只决定于波源的振动频率 与介质无关 传播速度与介质有关 6 2017课标 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 解析本题考查波的干涉 若两波源同相 在干涉区域内 波程差 x n n 0 1 2 的点振动加强 波程差为 x 2n 1 n 0 1 2 的点振动减弱 若两相干波源反相 在干涉区域内 波程差 x n n 0 1 2 的点振动减弱 波程差 x 2n 1 n 0 1 2 的点振动加强 本题中两波源反相 a到两波源的距离差为as1 as2 m 8m 2m 由图 b 和图 c 得t 2s 则 vt 2m 因bs1 bs2 0 故b点振动减弱 cs1 cs2 1m 恰好为半个波长 故c点振动加强 7 2018课标 34 2 10分 一列简谐横波在t s时的波形图如图 a 所示 p q是介质中的两个质点 图 b 是质点q的振动图像 求 波速及波的传播方向 质点q的平衡位置的x坐标 答案 18cm s沿x轴负方向传播 xq 9cm 解析本题考查机械振动 机械波 由图 a 可以看出 该波的波长为 36cm 由图 b 可以看出 周期为t 2s 波速为v 18cm s 由图 b 知 当t s时 质点q向上运动 结合图 a 可得 波沿x轴负方向传播 设质点p q平衡位置的x坐标分别为xp xq 由图 a 知 x 0处y asin 30 因此xp 3cm 由图 b 知 在t 0时质点q处于平衡位置 经 t s 其振动状态向x轴负方向传播至p点处 由此及 式有xq xp v t 6cm 由 式得 质点q的平衡位置的x坐标为xq 9cm 疑难解析振动图像与波动图像的综合 由振动图像确定q质点s时的振动方向 再由 带动法 判断波的传播方向 经过时间 t s 波传播的距离 x vt 说明q点的振动状态向x轴负方向传播到p点处 由振动方程y asin 且y 得 30 由v 得出 x 8 2016课标 34 2 10分 一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播 波长不小于10cm o和a是介质中平衡位置分别位于x 0和x 5cm处的两个质点 t 0时开始观测 此时质点o的位移为y 4cm 质点a处于波峰位置 t s时 质点o第一次回到平衡位置 t 1s时 质点a第一次回到平衡位置 求 简谐波的周期 波速和波长 质点o的位移随时间变化的关系式 答案见解析 解析 设振动周期为t 由于质点a在0到1s内由最大位移处第一次回到平衡位置 经历的是个周期 由此可知t 4s 由于质点o与a的距离5cm小于半个波长 且波沿x轴正向传播 o在t s时回到平衡位置 而a在t 1s时回到平衡位置 时间相差s 两质点平衡位置的距离除以传播时间 可得波的速度v 7 5cm s 利用波长 波速和周期的关系得 简谐波的波长 30cm 设质点o的位移随时间变化的关系为y acos 将 式及题给条件代入上式得 解得 0 a 8cm 质点o的位移随时间变化的关系式为y 0 08cos 国际单位制 或y 0 08sin 国际单位制 解题方法机械波中的各质点都在做简谐运动 简谐运动位移与时间的关系式为y asin t 或者是y acos t 式中 把数学中的三角函数知识与物理中的简谐运动结合起来 就能够顺利得出结果 1 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 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 c组教师专用题组 a t 0时质点a的速度比质点b的大b 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由图1可知 t 0时 a在正向最大位移处 v 0 加速度最大 b在平衡位置 速度最大 加速度为0 且振动方向沿y轴负向 图2可以表示质点b的振动 选项a b c都错误 选项d正确 2 2014课标 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 10sin10 t 国际单位制 答案bce由图 a 得 8m 由图 b 得t 0 2s 所以v 40m s 由图 b 知 在t 0 10s时 质点q通过平衡位置向y轴负方向运动 a错误 结合图 a 由 同侧法 判得波沿x轴负方向传播 画出t 0 25s时的波形图 标出p q点 如图 此时p点在x轴下方 其加速度向上 b正确 t 0 25s 0 10s 0 15s x v t 6m c正确 p点起始位置不在平衡位置或最大位移处 故d错误 由图知a 0 10m 10 rad s 所以q点简谐运动表达式为y 0 10sin10 t 国际单位制 e正确 3 2016四川理综 6 6分 多选 简谐横波在均匀介质中沿直线传播 p q是传播方向上相距10m的两质点 波先传到p 当波传到q开始计时 p q两质点的振动图像如图所示 则 a 质点q开始振动的方向沿y轴正方向b 该波从p传到q的时间可能为7sc 该波的传播速度可能为2m sd 该波的波长可能为6m 答案ad由图可知 t 0时质点q处于平衡位置 t 时运动至波峰 故其起振方向沿y轴正方向 a正确 仍由图可知 t 6s 质点q比质点p到达同一振动状态晚了 t nt t 6n 4 s n 0 1 2 此即为该波从p传到q所需的时间 当 t 7s时n 故b错误 由v m s知 当v 2m s时n 故c错误 再由 vt m知 当n 1时 6m 故d正确 4 2014山东理综 38 1 4分 多选 一列简谐横波沿直线传播 以波源o由平衡位置开始振动为计时零点 质点a的振动图像如图所示 已知o a的平衡位置相距0 9m 以下判断正确的是 a 波长为1 2mb 波源起振方向沿y轴正方向c 波速大小为0 4m sd 质点a的动能在t 4s时最大 答案ab由图可知波源起振后3s质点a开始振动 故波速大小v 0 3m s c错误 由图知波的周期即质点a的振动周期t 4s 故该波的波长 vt 1 2m a正确 因介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同 故由图知b正确 由图知t 4s时质点a处于正向最大位移处 此时质点a的速度为零 动能为零 故d错误 5 2015重庆理综 11 2 6分 图为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图 质点p的振动周期为0 4s 求该波的波速并判断p点此时的振动方向 答案2 5m s沿y轴正向 解析由波形图直接看出波长 1m 由题意知t 0 4s 所以波速v m s 2 5m s 因为这列波沿x轴正方向传播 根据波的传播方向与质点振动方向的关系可知质点p在该时刻振动方向沿y轴正向 6 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 波的周期t 波速v o p之间的距离 答案 4s 2m s 3m 解析 由题知波源的起振方向向上 则质点p从开始振动到其第一次达到正最大位移 正好振动了t 则有t 2 5s 1 5s解得周期t 4s 波速v 2m s op vt 2 1 5m 3m 考点一机械振动1 2018江苏南京调研 12b 1 如图所示 弹簧振子在b c间振动 o为平衡位置 bo oc 5cm 若振子从b到c的运动时间是1s 则下列说法正确的是 a 振子从b经o到c完成一次全振动b 振动周期是1s 振幅是10cmc 经过两次全振动 振子通过的路程是20cmd 从b开始经过3s 振子通过的路程是30cm 三年模拟 a组2016 2018年高考模拟 基础题组 答案d振子从b o c仅完成了半次全振动 所以周期t 2 1s 2s 振幅a bo 5cm 弹簧振子在一次全振动过程中通过的路程为4a 20cm 所以两次全振动中通过的路程为40cm 3s的时间为1 5t 所以振子通过的路程为30cm 故选d 2 2017山西重点中学期中 15 如图甲所示 弹簧振子以o点为平衡位置 在m n两点之间做简谐运动 振子的位移x随时间t的变化图像如图乙所示 下列判断正确的是 a 0 4s时振子的加速度为零b 0 8s时振子的速度最大c 0 4s和1 2s时振子的加速度相同d 0 8s和1 6s时振子的速度相同 答案b0 4s时振子处于最大位移处 加速度最大 故a项错误 0 8s时振子处于平衡位置 速度最大 加速度为零 故b项正确 0 4s和1 2s时加速度大小相同 方向相反 故c项错误 0 8s和1 6s时速度大小相同 方向相反 故d项错误 友情提醒注意速度与加速度的方向 3 2018江苏苏锡常镇四市联考 12b 1 多选 如图所示为同一地点的两单摆甲 乙的振动图像 下列说法正确的是 a 甲摆的摆长比乙长b 甲摆的振幅比乙大c 甲 乙两单摆的摆长相等d 由图像可以求出当地的重力加速度 答案bc由图看出 两单摆的周期相同 同一地点g相同 由单摆的周期公式t 2 得知 甲 乙两单摆的摆长l相等 故a错误 c正确 甲摆的振幅为10cm 乙摆的振幅为7cm 即甲摆的振幅比乙摆大 故b正确 由于两单摆的摆长未知 不能求出当地的重力加速度 故d错误 解题指导解答本题需要掌握单摆的周期公式 可由振动图像读出振幅 周期 4 2018江苏连云港调研 12b 1 多选 一质点做简谐运动的位移x与时间的关系如图所示 由图可知 a 频率是2hzb 振幅是5cmc t 1 7s时的加速度为正 速度为负d t 0 5s时质点所受的回复力为零 答案由图像可知 质点振动的振幅为5m 周期为2 0s 经计算得频率为0 5hz 所以a b选项错误 t 1 7s时的位移为负 加速度为正 速度为负 因此c选项正确 t 0 5s时质点在平衡位置 所受的回复力为零 d选项正确 5 2016苏北三市联考 12b 1 多选 一弹簧振子做简谐运动的振动图像如图所示 已知弹簧的劲度系数为20n cm 则 a 图中a点对应的时刻振子所受的弹力大小为5n 方向指向x轴的负方向b 图中a点对应的时刻振子的速度方向指向x轴的正方向c 在0 4s内振子做了1 75次全振动d 在0 4s内振子通过的路程为3 5cm 位移为0 答案ab图中a点对应弹簧的形变量x 0 25cm 弹力大小f kx 20 0 25n 5n 方向与x轴正方向相反 即指向x轴的负方向 故a正确 a点的切线斜率表示振子的速度 斜率为正 表示振子速度方向沿x轴正方向 故b正确 由图可知0 4s内振子做了2次全振动 振子通过的路程为4cm 位移为0 故c d错误 6 2017江苏南京六校联考 某同学用dis系统在实验室做 单摆的周期t与摆长的关系 实验 通过计算机描绘出两次实验中的单摆的振动图像 由图可知 两次实验中单摆的频率之比 两单摆摆长之比 答案 方法指导利用 比例法 解题 简单明了 考查点本题考查振动图像的理解 单摆周期公式 为容易题 解析频率与周期成反比 结合图像可知 单摆周期公式t 2 故 7 2018江苏镇江月考 12b 3 一质点做简谐运动 其位移和时间关系如图所示 求t 0 25 10 2s时的位移 在t 1 5 10 2s到t 2 10 2s的振动过程中 质点的位移 回复力 速度 动能 势能如何变化 在t 0到t 8 5 10 2s时间内 质点的路程 位移各多大 解析 由题图可知a 2cm t 2 10 2s 振动方程为x asin acos t 2costcm 2cos100 tcm当t 0 25 10 2s时 x 2coscm cm 由图可知在t 1 5 10 2 t 2 10 2s内 质点的位移变大 回复力变大 速度变小 动能变小 势能变大 从t 0至t 8 5 10 2s 为个周期 质点的路程为s 17a 34cm 位移为2cm 答案 cm 变大变大变小变小变大 34cm2cm 解题方法根据图像写方程 由方程就可以方便地求出任意时刻的位置坐标 从而求位移 结合简谐运动的周期性 又可以求出路程 考点二机械波1 2018江苏苏州调研 12b 1 一列简谐横波以1m s的速度沿绳子由a向b传播 a b间的距离为3m 如图甲所示 若质点b的振动图像如图乙所示 则从t 0开始质点a的振动图像为 答案d由题图乙可知 该波的周期t 4s 则由波长公式可得 vt 4m 故a b间距为 且在t 0时 质点b在平衡位置 沿y轴负向运动 如图所示 由图可知此时质点a在正向最大位移处 故选项a b c错误 选项d正确 2 2018江苏宿迁调研 12b 1 多选 质点o振动形成的简谐横波沿x轴正方向传播 t时刻的波形图如图甲所示 当波传到x 3m处的质点p时开始计时 质点p的振动图像如图乙所示 则 a 该波的频率为25hzb 该波的传播速度为2m sc 质点o开始振动时沿y轴正方向d 从t时刻起 经过0 015s 质点p将回到平衡位置 答案ad根据题图可知 该波的波长 8m 周期t 0 04s 所以波速v t 200m s 频率f 1 t 25hz 选项a正确 b错误 根据乙图可知 质点p的起振方向为y轴负方向 这与波源的起振方向相同 所以质点o开始振动时沿y轴负方向 选项c错误 经过0 015s波传播的距离为x 200 0 015m 3m 从t时刻起经过0 015s质点p左侧距离质点p3m远的质点o的振动情况传到p点 即p点回到平衡位置 选项d正确 解题思路质点振动的周期等于波传播的周期 故由甲 乙图像可得波长 和周期t 再v 求速度 由乙图可知质点p的振动情况 从而推断波的起振方向 3 2018江苏南京期中 12b 1 多选 下列关于波的说法中正确的是 a 只有频率相同的两列波相遇才能发生干涉现象b 雷达波经过迎面而来的汽车反射后频率增高c 只有横波遇到尺寸与其波长相当的障碍物时 才发生明显的衍射现象d 一列纵波以波速v在介质中向右传播 则介质中质点也以速度v向右运动 答案ab频率相同的两列波才能发生干涉现象 a正确 b选项波反射后汽车是波源 雷达是观察者 由多普勒效应知 两者拉近时频率增高 b正确 一切波都能发生衍射 c错 质点不会随波迁移 d错 4 2017江苏扬州调研 多选 关于机械振动与机械波的说法 不正确的是 a 机械波的频率等于振源的振动频率b 机械波的传播速度与振源的振动速度相等c 质点振动的方向总是垂直于波传播的方向d 在一个周期内 沿着波的传播方向 振动 在介质中传播一个波长的距离 答案bc机械波的频率等于振源的振动频率 故a正确 机械波在介质中传播的速度由介质本身决定 与振源的振动速度无关 故b错误 波分横波与纵波 纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上 故c错误 由v 可知 在一个周期内 沿波的传播方向 振动 在介质中传播一个波长的距离 故d正确 考查点本题考查机械波 机械振动 为中等难度题 知识链接机械波形成要有两个条件 一是机械振动 二是传播振动的介质 波的传播速度与质点振动速度没有直接关系 波在介质中的传播速度由介质本身决定 5 2017江苏高考模拟卷二 多选 关于下列图像的描述与判断中 正确的有 a 图甲是多普勒效应的图像 b处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率b 图甲是多普勒效应的图像 a处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率c 图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图像 物体做受迫振动时的频率始终等于固有频率d 图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图像 当驱动力的频率等于固有频率时振幅最大 答案ad由图甲可以看出 b处的观察者在单位时间内接收到的波峰 或波谷 的个数更多 即a对 b错 物体做受迫振动时的频率等于驱动力的频率 发生共振时 振幅最大 驱动力的频率等于固有频率 故c错 d对 6 2017江苏三市二联 12b 2 如图所示为一列简谐横波在t 0时刻的图像 此时质点p的速度方向沿y轴负方向 则此时质点q的速度方向 当t 0 45s时质点p恰好第3次到达y轴负方向最大位移处 即波谷 则该列简谐横波的波速大小为 答案沿y轴正方向 或向上 2m s 解析根据 上下坡法 和质点p速度方向向下可推知 波沿x轴负方向传播 质点q的速度方向向上 质点p第3次到达波谷所经历的时间为2t 由2t 0 45s得t 0 2s 由图可见波长 0 4m 则波速v 2m s 考查点本题考查质点振动方向的判断 波的传播规律 波速的计算等知识 为容易题 7 2018江苏如皋调研 12b 3 一列横波沿x轴传播 图中实线表示某时刻的波形 虚线表示从该时刻起0 005s时的波形 如果周期大于0 005s 则当波向右传播时 波速为多大 如果周期小于0 005s 则当波速为6000m s时 求波的传播方向 解析 如果周期大于0 005s 波在0 005s内传播的距离小于一个波长 如果波向右传播 从题图上看出传播的距离为2m 由此可得波速为v右 400m s 由题图知波长 8m 波的传播距离为 x v t 6000m s 0 005s 30m 3 75 所以波向左传播 答案 400m s 向左传播 1 2018江苏南通调研 12b 1 下述关于机械波的说法中 正确的是 a 产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化b 发生干涉现象时 介质中振动加强的质点 振动的振幅最大 减弱点振幅可能为零c 在一个周期内 介质中质点所走过的路程等于波长d 某一频率的声波 从空气进入水中时 波长和频率均增大 b组2016 2018年高考模拟 综合题组 时间 20分钟分值 30分 一 选择题 每题3分 共6分 答案b多普勒效应是因为波源和接收者有相对运动 使接收频率发生变化引起的 波源本身频率不变 a错 干涉现象中 振动加强点振幅为a1 a2 振幅最大 减弱点振幅为a1 a2 当两列波振幅相同时 减弱点振幅为0 b对 一个周期内 介质中质点所走过的路程为4a 与波长无关 c错 当波从一种介质进入另一种介质时 波速 波长都发生变化 但频率不变 d错 知识链接机械波的波速由介质确定 频率由波源确定 与介质无关 2 2018江苏徐州调研 12b 1 如图甲所示 弹簧振子以o点为平衡位置 在a b两点之间做简谐运动 取向右为正方向 振子的位移x随时间t的变化如图乙所示 下列说法正确的是 a t 0 8s时 振子的速度方向向左b t 0 2s时 振子在o点右侧6cm处c t 0 4s和t 1 2s时 振子的加速度完全相同d t 0 4s到t 0 8s的时间内 振子的速度逐渐减小 答案at 0 8s时 振子正通过平衡位置向负方向运动 因为取向右为正方向 故速度方向向左 a对 由图像得振子的位移x 12sint cm 故t 0 2s时 x 6cm 故b错 t 0 4s和t 1 2s时 振子的位移方向相反 由a kx m知 加速度方向相反 c错 t 0 4s到t 0 8s的时间内 由x t图像的斜率可知振子的速度逐渐变大 故d错 解题思路写出x t的函数式便可确定任意时刻的位置 由a 确定加速度 利用x t图像的斜率看速度 3 2018江苏南通二模 12b 1 关于振动和波下列说法正确的是 a 单摆的振动周期与振幅无关 惠更斯利用其等时性制作了摆钟b 由于人体内脏振动的固有频率接近次声波频率 因此某些次声波对人体有危害c 隔着墙听和直接听某个声音 音调会有变化d 利用声波的多普勒效应 可测量心脏血液流速 二 多项选择题 每小题4分 共12分 答案bd伽利略利用单摆的等时性制作了摆钟 故a错 驱动力的频率越接近固有频率 振动越剧烈 故b正确 音调决定于波源的频率 与传播的介质无关 故c错 观测仪与声源靠近或远离时 接收到声波的频率会变化 利用多普勒效应可测量心脏血液流速 d正确 4 2018江苏连云港期中 12b 1 振源s在o点做竖直方向的简谐运动 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 1m处的质点振动方向向上b t 0时 x 2m处的质点振动方向向上c t 0 175s时 x 1m处的质点处在波谷位置d t 0 175s时 x 1m处的质点