2013届高三物理专题复习(机械振动与机械波).doc

专题复习：机械振动与机械波【考纲要求】 模块3-4主题内容要求说明机械振动与机械波简谐运动简谐运动的公式和图像单摆。周期公式受迫振动和共振机械波横波纵波横波的图像横波波长和频率与周期的关系波的干涉和衍射现象 多普勒效应|【新课标高考真题回练】1、（2010年新课标卷）33（2）(10分)波源S1和S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中轴上的两点处，如图所示。两波源产生的简谐横波沿轴相向传播，波速为。己知两波源振动的初始相位相同。求：()简谐横波的波长： ()间合振动振幅最小的点的位置。2、（2010年海南卷）18(2)(6分)右图为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，、 是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫为了进免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消。已知空气中声速为340m/s，若报告人声音的频率为136Hz，问讲台上这样的位置有多少个？.3、（2011年新课标理综第34题）（1）运动周期为T，振幅为A，位于x=0点的被波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点p，关于质点p振动的说法正确的是_。A振幅一定为A B周期一定为TC速度的最大值一定为 D开始振动的方向沿y轴向上或向下取决去他离波源的距离E若p点与波源距离s=T，则质点p的位移与波源的相同4、（2011年海南卷）（1）（4分）一列简谐横波在t=0时的波形图如图 所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin（5t）cm。关于这列简谐波，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；选错1个扣2分，最低得0分）。A.周期为4.0s B.振幅为20cmC.传播方向沿x轴正向 D.传播速度为10m/s5、(2012年全国新课标)（1）（6分）一简谐横波沿x轴正向传播，t=0时刻的波形如图（a）所示，x=0.30m处的质点的振动图线如图（b）所示，该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴_（填“正向”或“负向”）。已知该波的波长大于0.30m，则该波的波长为_m。6、（2012年海南卷）（1）（4分）一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示。介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin（5t）cm。关于这列简谐波，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；选错1个扣2分，最低得0分）。A.周期为4.0s B.振幅为20cmC.传播方向沿x轴正向 D.传播速度为10m/s一、简谐振动：简谐运动的公式和图像、 单摆、周期公式 、受迫振动和共振1、简谐振动(1)简谐运动是最简单的机械振动形式，物体所受回复力F与物体离开平衡位置的位移成正比，与位移方向相反.判断振动是否是简谐运动的依据是：分析回复力是否满足Fkx，满足这一特征则为简谐运动.(2)回复力是按力的效果命名的，单独的一个力、几个力的合力、某个力的分力都可以担当回复力.所以，首先应对振动的物体进行全面的受力分析，寻找出是什么力担当回复力，而不能凭空添加一个回复力.(3)当物体做简谐运动时，运动的周期是完成一次全振动所用的时间.全振动是指：从物体在某一位置的运动开始，直到物体下一次以相同的速度到达该位置的过程.(4)若简谐运动的位移图象如图，那么该振动图象的解析式是：，简谐运动的表达式为：.简谐运动的对称性和周期性1.空间上的对称性：振子经过关于平衡位置对称的两个位置，速度大小、位移大小、加速度大小、回复力大小、动量大小、动能、势能都相等；关于平衡位置对称的两段位移，振子经过所用的时间相等.2.时间上的周期性：若t2t1nT(n1,2,3)，则t1、t2两时刻振子在同一位置.若t2t1nT (n0,1，2)，则t1、t2两时刻，描述振子运动的物理量(x、a、v)均大小相等，方向相反.若t2t1nT (n0,1,2)或t2t1nT (n0,1,2)，则若t1时刻振子到达最大位移处，那么t2时刻振子到达平衡位置，反之亦然.简谐运动的图象反映同一质点偏离平衡位置的位移随时间变化的规律.1.从简谐运动图象可直接读出在不同时刻的位移值，从而知道位移x随时间t的变化情况.2.可以确定振幅，如图所示.3.可以确定振动的周期和频率，如图所示.4.可以用作曲线上某点切线的办法确定各时刻质点的速度的大小和方向.5.由于简谐运动的加速度与位移大小成正比，方向相反，故可以根据图象上各时刻的位移变化情况确定质点加速度的变化情况.2、单摆单摆是实际摆的理想化，是一个理想模型; 单摆的等时性，在振幅很小的情况下，单摆的振动周期与振幅、摆球的质量等无关;单摆的回复力由重力沿圆弧方向的分力提供，当最大摆角0.5m。在某一时刻开始计时，质点A处于最大正位移处，经过0.1s，第二次回到平衡位置，此时质点B达到最大正位移处。请在图中画出0.1s时刻，质点A、B之间的波形图。并计算这列波的波速是多大？AB波的干涉和衍射现象 例1、（四川省成都市2012届高三第一次诊断性检测理综卷）如图所示，在同一种均匀介质中的一条直线上，两个振源A、B相距8 m。在t0 = 0时刻，A、B开始振动，它们的振幅相等，且都只振动了一个周期，A、B的振动图象分别如图甲、乙所示。若A振动形成的横波向右传播，B振动形成的横波向左传播，波速均为10 m/s，则（ ）A. t1=0. 2 s时刻，两列波相遇B. 两列波在传播过程中，若遇到大于1m的障碍物，不能发生明显的衍射现象C. 在两列波相遇过程中，AB连线中点C处的质点的振动速度始终为零APSD. t2=0. 8 s时刻，B处质点经过平衡位置且振动方向向下例2、(2012上海虹口期末）小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视如右图所示，小河水面平静。现在S处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方法是（ ） （A）提高拍打水面的频率（B）降低拍打水面的频率（C）无论怎样拍打，A都不会振动起来（D）无需拍打，A也会振动起来例3、（2012年2月江西九江市七校联考）下列物理现象中：（1）在春天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；（2）“闻其声而不见其人”；（3）学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；（4）当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的( )A反射、衍射、干涉、多普勒效应 B折射、衍射、多普勒效应、干涉C反射、折射、干涉、多普勒效应 D衍射、折射、干涉、多普勒效应【自我演练】1、（福建省厦门双十中学2012届高三5月热身卷理科综合）如图所示，图（a）为一波源的共振曲线，图（b）中的a表示该波源在共振状态下的振动形式沿x轴传播过程中形成的机械波在t=0时刻的波形曲线。则下列说法错误的是（ ）A图（a）中，若驱动力周期变小共振动曲线的峰将向频率f大的方向移动B图（b）中，波速一定为1.2m/sC图（b）中，a、b波形时间间隔可能为2.5sD图（b）中，遇到宽度为2m的狭缝能发生明显的衍现象2、（陕西省西安市2012届高三第一次质量检测试题理综卷）图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x =1m处的质点，Q是平衡位置为x=4m处的质点，图乙为质点Q的振动图象,则A.t=0.10s时，质点Q的速度方向向上B.该波沿x轴正方向的传播C.该波的传播速度为40m/sD.从t= 0.10s 到t= 0.25s，质点P通过的路程为30 cm3、（湖北省部分重点中学2013届高三上学期起点考试理科综合试题）一列简谐横波向右传播，在其传播路径上每隔L=0.1m选取一个质点，如图甲所示，t=0时刻波恰传到质点1，并立即开始向上振动，经过时间t=0.3s，所选取的1-9号质点间第一次出现如图乙所示的波形，则下列判断正确的是：（选对一个给3分，选对两个给4分，选对3个给6分。每选错一个扣3分，最低得分为0分）At=0.3s时刻，质点1向上运动 Bt0.3s时刻，质点8向下运动Ct=0至t0.3s内，质点5运动的时间只有0.2s D该波的周期为0.2s，波速为4m/sE该波的周期为0.3s，波速为2.67m/s4、（辽宁省五校协作体2012-2013学年度高三上学期初联考物理试题）如图所示，质点O在垂直x轴方向上做简谐运动，形成了沿x轴传播的横波。在t=0时刻，质点O从平衡位置开始向上运动，经0.2s第一次形成图示波形，则下列判断正确的是（ ） At=0.4s时，质点A第一次到达波峰Bt=1.2s时，质点A在平衡位置，速度沿y轴正方向Ct=2s时，质点B第一次到达波谷Dt=2.6s时，质点B的加速度达到最大5、（河南省新乡许昌平顶山三市2013届高三第一次调研考试理科综合能力测试）如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t1=0时的波形图，虚线为t2 =0.06s时的波形图，则t=0时质点P向y轴_(选填“正”或“负”）方向运动。已知周期T0.06s，则该波的传播速度为_m/s。6、（2013河南三市联考）如图所示，一列简谐横波沿x轴 正方向传播，实线为t1=0时的波形图，虚线为t2 =0.06s时的波形图，则t=0时P质点向y轴_(选填“正”或“负”）方向运动。已知周期 T0.06s,则该波的传播速度为_m/s。7、（2013河南开封一模）在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图，其波速为5 ms，则下列说法正确的是A此时P、Q两点运动方向相同B再经过05s质点N刚好在（-5m，20cm）位置C能与该波发生干涉的横波的频率一定为3HzD波的频率与波源的振动频率无关8、（2013福建省厦门市期末）下列四幅图的有关说法中正确的是图两个简谐运动的图像 图球在弹力、摩擦力作用下运动 图水槽中两列波干涉的图 图一列简谐波的图像A.图中，由两个简谐运动的图像可知：两个质点的振动频率不相等B.图中，当球与水平横梁之间存在摩擦的情况下，球的振动不是简谐运动C.图中，两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成如图的干涉图样D.图中，当简谐波向右传播时，质点A此时的速度方向沿y轴正方向9、（2013年2月28日湖北武汉调研）一列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻的波形如图中实线所示，质点P的坐标为（4，0），t0.4 s时的波形如图中虚线所