机械振动和机械波的考情分析与复习指导

1、机械振动和机械波的考情分析与复习指导    【关键词】高考理科综合试题;机械振动和机械波;高三物理 Mechanical vibration and mechanical wave analysis and review of test conditions to guide Zeng Xiang 【Abstract】College entrance examination in the 2004-2009 wave of the mechanical vibration and mechanical analysis of examination qu

2、estions based on the proposed high school, the physical content of a Forum review methods and measures. 【Key words】integrated science entrance examination questions; mechanical vibration and mechanical waves; third year physics 机械振动和机械波是高中物理的非重点知识,但也是高考中的必考内容,有时还是高考试题“创新之作”。下面就近六年来全国高考试卷中涉及机械振动和机械波知

3、识点的考题分析如下: 104-09年全国高考试卷“机械振动和机械波”内容对比分析 由以上统计可看出:机械振动和机械波在物理学科的全部知识点中属于较次要的内容,尽管机械振动知识近年来很少考查(06年全国卷:19题;07年全国卷:22题除外);但每年几乎都考到一个机械波传播有关问题的选择题,因此,高三复习应以机械波为主,机械振动为辅的原则。对机械振动和机械波知识的复习,尽可以少花时间,但要力求把握要点,确保这6分的获得。下面笔者以2004-2009年高考试题为例,分别进行解析和说明。 2例题分析 2.1波形图象的传播特性及描述的物理量:(04全国卷)17.一列简谐横波沿x轴负方向传播,图1是t =

4、 1s时的波形图,图2是波中某振动质元位移随时间变化的振动图线(两图用同一时间起点),则图2可能是图1中哪个质元的振动图线: A. x=0处的质元; B. x=1m处的质元; C. x=2m处的质元; D. x=3m处的质元。 答案A 解析当t=1s时,由图2的振动图象可知,质点在t=1s时在平衡位置正要沿y轴负方向运动,由图1知,波沿x轴负方向传播,则0点在平衡位置,正沿x轴负方向运动,A对。 点评本题考查了波动图像和振动图像的综合。 (04高考卷)17.如图,一简谐横波在x轴上传播,轴上a、b两点相距12m。t=0时a点为波峰,b点为波谷;t=0.5s时,a点为波谷,b点为波峰。则下列判断

5、中正确的是: A. 波一定沿x轴正方向传播    B. 波长可能是8m C. 周期可能是0.5s    D. 波速一定是24m/s 答案B 解析由a点在波峰,b点在波谷,有Sab=n /2,=12/(n 1/2)=24/(2 n 1),n=0、1、2、3,当n=1时,=8m,B对;经过t秒,a在波谷,b在波峰,可知t= nT T/2,T=0.5/(n 1/2)=1/(2n 1),n= 0、1、2、3,则T不可能为0.5s,C错;不知道质点的振动方向,无法判断波的传播方向,A错;由于波长和周期都不是唯一解,则波速的值

6、不唯一,D错。 点评 本题考查了波传播过程的多解性。 (05全国卷)18. 一列沿x轴正方向传播的简谐横波,周期为0.50s。某一时刻,离开平衡位置的位移都相等的各质元依次为P1,P2,P3,。已知P1和P2之间的距离为20cm,P2和P3之间的距离为80cm,则P1的振动传到P2所需的时间为 A. 0.50sB. 0.13sC. 0.10sD. 0.20s 答案C 解析由题意可知,P1P2的距离为一个波长,所以=100cm, V=/T=2m/s,t= P1P2/V=0.10s。 点评本题考查了波的振动规律及波速的计算。 (05全国卷)19.一简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻其波形如图所示。下

7、列说法正确的是 A. 由波形图可知该波的波长 B. 由波形图可知该波的周期 C. 经1/4周期后质元P运动到Q点 D. 经1/4周期后质元R的速度变为零 答案AD 解析由图象可知=4cm,A对;由于不知波速,无法计算周期,B错;波沿x轴正方向传播,经过1/4周期后,质元P运动到正向最大位移处,不随波迁移,C错;质元R运动到负向最大位移处,故速度为零,D对。 点评本题考查了波形图象中各物理量的有关问题。 (05全国卷) 20.一列简谐横波在x轴上传播,某时刻的波形如图所示,a、b、c为三个质元,a 正向上运动,由此可知: A. 该波沿x 轴正方向传播 B. c正向上运动 C. 该时刻以后,b比c

8、先到达平衡位置 D. 该时刻以后,b比c先到达离平衡位置最远处 答案 AC 解析波形上的任何一点总是重复前一点的振动形式,因为a质点向上运动,重复左边一点的振动形式,所以波沿x轴正方向传播,b、c质点分别向上和向下振动,则b比c先到达平衡位置,A、C正确。此题如果使用推论“沿波反向法:上坡下,下坡上”首先判断出波沿x轴正方向传播,从而知道b向上c向下,方法更简单。 点评 本题考查了波的传播方向和质点振动方向之间的关系。 (06全国卷) 21.频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动。以u表示声源的速度,V表示声波的速度(uA. f增大,V增大 B. f增大,V不变 C. f不变,V增大

9、D. f减少,V不变 答案 B 解析当声源沿接受器方向运动的速度增大时,接受到的频率增大,而速度是由介质决定的,不改变,故B正确。 点评 本题考查对多普勒效应的理解。 (07全国卷)15.一列简谐横波沿x轴负方向传播,波速V=4m/s,已知坐标原点(x=0)处质点的振动图象如图a所示,在下列4幅图中能够正确表示t=0.15s的是: 答案A 解析 由于波沿x轴负方向传播,且x=0处波源的起振方向沿y轴正方向,所以波传播过程中任何质点起振方向均沿y轴正方向,根据“平移法”可知波形应为A、B、C所示的形状,又t=0.15s,则波应向左传播且x=vt=0.6m,故选A。 点评 本题考查了质点的振动方向

10、和波的传播方向之间的关系。 (07全国卷)15.一列横波在x轴上传播,在x=0与x=1cm的两点的振动图线分别如图中实线与虚线所示。由此可以得出: A. 波长一定是4cm B. 波的周期一定是4s C. 波的振幅一定是2cm D. 波的传播速度一定是1cm/s 答案 BC 解析 由图像可以看出波振动的周期是4s,振幅是2cm,BC正确;如果这列波是向右传播的,可得:S=(nT 1/4T)v1,n=0、1、2、3;如果这列波是向左传播的,可得:S=(nT 3/4T)v2,n=0、1、2、3,即不能确定波长,也不能确定波速,故AD错误。     &

11、#160;  点评本题考查了波传播过程的多解性。 (08全国卷)16.一列简谐横波沿x轴传播,周期为T,t=0时刻的波形如图所示。此时平衡位置位于x=3m处的质点正在向上运动,若a、b两质点平衡位置的坐标分别为xa=2.5 m, xb=5.5 m,则 A. 当a质点处在波峰时,b质点恰在波谷 B.t=T/4时,a质点正在向y轴负方向运动 C.t=3T/4时,b质点正在向y轴负方向运动 D.在某一时刻,a、b两质点的位移和速度可能相同 答案C 解析因为a、b两质点平衡位置之间的距离x=3m=3/4,所以,当a质点处在波峰时,b质点恰在平衡位置,A错;由于t=0时刻,位于x=3

12、m处的质点正在向上运动,根据“沿波反向法”可知波沿x轴负方向传播,经过t=T/4时,a质点向y轴正方向运动,经过t=3T/4时,b质点向y轴负方向运动,B错C对;因为只有平衡位置间的距离等于波长整数倍的两质点位移和速度才分别相同,D错。 点评本题考查了波动图象中质元的运动。 (08全国卷)17. 一列简谐横波沿x轴正方向传播, 振幅为A。t=0时,平衡位置在x=0处的质元位于y=0处,且向y轴负方向运动,此时,平衡位置在x=0.15m处的质元位于y=A处。该波的波长可能等于: A. 0.60mB. 0.20mC. 0.12mD. 0.086m 答案AC 解析由题意知,其波形如右图,则x=(n

13、1/4),有=4x/(4n 1)=0.6/(4n 1)m,n=0、1、2、3,当n=0时,=0.6m,A正确;当n=1时,=0.12m,C正确,故选AC。 点评本题考察了波传播过程的周期性。 (09全国卷)20.一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示,图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5m和x=4.5m。P点的振动图像如图2所示。 答案BC 解析由图1知,该波的波长为4m,PQ两点间的距离为3m。当波沿x轴正方向传播时当P在平衡位置向上振动时而Q点此时应处于波峰,B正确。当沿x轴负方向传播时,P点处于向上振动时Q点应处于波谷,C正确。 点评 本题考查了波的传播特性。 (09全国卷)14.

14、 下列关于简谐振动和简谐波的说法,正确的是 A. 媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B. 媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C. 波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D. 横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍。 答案AD 解析由于介质中质点的振动周期和相应的波传播周期一致,A正确;各质点做简谐运动速度随时间作周期性的变化,而波在介质中是匀速向前传播的,所以不相等,B错;对于横波而言传播方向和振动方向是相互垂直的,C错误;根据波的特点D对。 点评本题考查了机械波和机械振动之间的关系。 2.2受迫振动及其特点 (06全国卷)19.一砝码和一轻弹簧构

15、成弹簧振子,图1所示的装置可用于研究该弹簧振子的受迫振动。匀速转动把手时,曲杆给弹簧振子以驱动力,使振子做受迫振动。把手匀速转动的周期就是驱动力的周期,改变把手匀速转动的速度就可以改变驱动力的周期。若保持把手不动,给砝码一向下的初速度,砝码便做简谐运动,振动图线如图2所示。当把手以某一速度匀速转动,受迫振动达到稳定时,砝码的振动图线如图3所示。 若用T0表示弹簧振子的固有周期,T表示驱动力的周期,Y表示受迫振动达到稳定后砝码振动的振幅,则 A. 由图线可知T0=4s B. 由图线可知T0=8s C. 当T在4s附近时,Y显著增大;当T比4s小得多或大得多时,Y很小 D. 当T在8s附近时,Y显

16、著增大;当T比8s小得多或大得多时,Y很小 答案AC 解析固有周期可从图直接读出为4s,而要发生共振则驱动力的频率必须等于物体的固有频率,故AC正确。 点评本题考察了受迫振动,共振,简谐振动图像等多个知识点。 2.3一个重要实验:单摆 (1)在做“用单摆测定重力加速度”的实验中,有人提出以下几点建议; A. 适当加长摆线 B. 质量相同,体积不同的摆球,应选用体积较大的 C. 单摆偏离平衡位置的角度不能太大 D. 当单摆经过平衡位置时开始计时,经过一次全振动后停止计时,用此时间间隔作为单摆振动的周期,其中对测量结果精确度有利的是。 答案AC 解析 用单摆测重力加速度是一个非常重要的实验,它涉及

17、到米尺、游标卡尺、秒表等基本仪器仪表的使用,同时对实验的规范操作提出较高的要求,比如:为减少实验误差,要求摆线长1米左右,摆角不大于100,且摆动过程中刚性小球只在中心位置往返运动,记录时间为30-50次全振动的时间,AC正确。 点评本题考察了单摆实验的规范操作要求。 由上述解析可知,近六年来机械振动和机械波的考点几乎集中在波动部分,准确的说集中在简谐横波的传播特性上。因此2010年高考,关于机械振动和机械波的复习重点仍应放在:1.简谐运动的规律和图像;2.波的形成和波长、波速、频率的关系;3.波的图象和波的多解问题;4.振动图象和波动图象的综合运用;5.机械振动与机械波在实际生活中的应用等方面。 三.复习对策 我们知道高考理科综合试卷中物理题数减少了(基本维持在13道题目),所以各题的分值较高。如此,如某个知识点没有掌握好,考试时失分就大。特别是对机械振动和机械波、热学、光学、原子物理学等这些非重点内容,决不能留下知识死角。解答这部分知识的考题,能力要求不高,难度系数较低,基本上是识记的层次。由于对这部分知识不把握而失分是十分可惜的。 综合以上原因,我们应该对全部考试内容进行认真复习,不能心存侥幸,搞猜题押题,不要认为不是重点内容就不会考,生疏、冷僻的知识就不会考,应该扎扎实实地