易错点08 振动和波.（3大陷阱）-备战2024年高考物理考试易错题（学生版）

易错点08振动和波目录01易错陷阱（3大陷阱）02举一反三【易错点提醒一】不理解振动图像和物理之间的关系【易错点提醒二】不理解单摆模型和单摆的周期公式【易错点提醒三】误认为波的传播过程中质点随波迁移和不理解波的图像【易错点提醒四】分析振动图像与波的图像综合问题出现错误【易错点提醒五】不会分析波的干涉现象，不理解中加强与减弱的含意03易错题通关易错点一：理解简谐运动图像和单摆周期问题时出现错误1.由简谐运动图像可获取的信息（1）判定振动的振幅A和周期T。(如图所示)（2）判定振动物体在某一时刻的位移。（3）判定某时刻质点的振动方向：①下一时刻位移若增加，质点的振动方向是远离平衡位置；②下一时刻位移如果减小，质点的振动方向指向平衡位置。（4）判定某时刻质点的加速度(回复力)的大小和方向。eq\x(\a\al(从图像读,取x大小,及方向))eq\o(→,\s\up7(F＝－kx))eq\x(\a\al(F的大小,及方向))eq\o(→,\s\up7(F＝ma))eq\x(\a\al(a的大小,及方向))（5）比较不同时刻质点的势能和动能的大小。质点的位移越大，它所具有的势能越大，动能则越小。2.单摆模型（1）单摆是一个理想有物理模型；单摆的周期公式为T=2π由公式可知：单摆的周期与摆球的质量和振幅无关；（2）等效摆长：摆长是指摆动的质点到轨迹圆心的距离（3）等效重力加速度：单摆公式中的g不仅与单摆所在的空间位置有关，还与单摆所处的物理环境和单摆系统的运动状态有关，因此对于不是教材上的理想情况，必须确定等效重力加速度，其步骤是：找等效平衡位置，求摆球在等效平衡位置处于静止状态时悬线拉力得等效重力加速度易错点二：理解波的传播图像问题时出现错误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，任一质点的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，由于介质不同，波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变。(4)波源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离。2．波的图像的特点(1)时间间隔Δt＝nT(波传播nλ，n＝0,1,2,3，…)时，波形不变。(2)在波的传播方向上：①当两质点平衡位置间的距离Δx＝nλ(n＝1,2,3，…)时，它们的振动步调总相同，在波形图上的对应位移一定相同；②当两质点平衡位置间的距离Δx＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)时，它们的振动步调总相反，在波形图上的对应位移一定等值反向。(3)波源质点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。3．根据波的图像、波的传播方向判定质点的振动方向的方法内容图像“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向注意：波的图像、波的传播方向与质点振动方向三者之间可以互相判定。4．求解波的图像与振动图像综合问题的三关键：“一分、一看、二找”易错点三：理解波的干涉现象波的干涉现象中振动加强点、减弱点的两种判断方法1.公式法某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr。①当两波源振动步调一致时若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，则振动减弱。②当两波源振动步调相反时若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动减弱。.【易错点提醒一】不理解振动图像的意义和物理量之间的关系【例1】．如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（）A．在t=0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大B．在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同C．从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动D．在t=0.6s时，弹簧振子有最小的位移【变式1-1】（2023浙江1月卷）主动降噪耳机能收集周围环境中的噪声信号，并产生相应的抵消声波．，某一噪声信号传到耳膜的振动图像如图所示，取得最好降噪效果的抵消声波（声音在空气中的传播速度为）（）A．振幅为2AB．频率为C．波长应为的奇数倍D．在耳膜中产生的振动与图中所示的振动同相【变式1-2】如图1所示，水平地面上固定一轻质弹簧，弹簧竖直放置，其上端连接一轻质薄板。时刻，一可视为质点的物块从弹簧正上方某处由静止下落，落至薄板上后和薄板始终粘连，其位置随时间变化的图像（图像）如图2所示，其中时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内，空气阻力不计，以竖直向下为正方向，则（

）A．，物块的加速度逐渐增大 B．后物块做简谐运动C．，物块的加速度先减小后增大 D．，物块的加速度先增大后减【变式1-3】（2022·浙江6月卷·T11）如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距。套在杆上的小球从中点以初速度向右运动，小球将做周期为的往复运动，则（）A.小球做简谐运动B.小球动能变化周期为C.两根弹簧的总弹性势能的变化周期为D.小球的初速度为时，其运动周期为【易错点提醒二】不理解单摆模型和单摆的周期公式【例2】惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟，如图甲所示，摆钟运行时克服摩擦所需的能量由重锤的势能提供，运动的速率由钟摆控制，旋转钟摆下端的螺母可以使摆上的圆盘沿摆杆上下移动，简化图如图乙所示．下列说法正确的是（）

A．摆钟慢了，应使圆盘沿摆杆下移B．摆钟快了，应使圆盘沿摆杆下移C．把摆钟从北京移到上海，应使圆盘沿摆杆上移D．把摆钟从山顶移到山脚，应使圆盘沿摆杆上移【变式1-1】做简谐振动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2，则单摆振动的（）A．频率、振幅都不变 B．频率、振幅都改变C．频率不变、振幅改变 D．频率改变、振幅不变【变式1-2】如图所示，三根长度均为L的轻细绳α、b、c组合系住一质量分布均匀且带正电的小球m，球的直径为，绳b、c与天花板的夹角，空间中存在平行于纸面竖直向下的匀强电场，电场强度，重力加速度为g，现将小球拉开小角度后由静止释放，则（）A．若小球在纸面内做小角度的左右摆动，则周期为B．若小球做垂直于纸面的小角度摆动，则周期为C．摆球经过平衡位置时合力为零D．无论小球如何摆动，电场力都不做功【易错点提醒三】误认为波的传播过程中质点随波迁移和不理解波的图像【例3】.某波源在时刻发出一列简谐横波，时波传播到距波源处，此时的波形图及质点P、Q的位置如图所示，则下列判断正确的是（）

A．时，波源向轴正方向运动B．时，质点的速度正在减小C．时，质点的加速度正在增大D．经过时间，质点沿波的传播方向移动的距离为【变式1-1】8.（2023湖南卷）如图（a），在均匀介质中有和四点，其中三点位于同一直线上，垂直．时，位于处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图（b）所示，振动方向与平面垂直，已知波长为．下列说法正确的是（）A.这三列波的波速均为B.时，处的质点开始振动C.时，处的质点向轴负方向运动D.时，处的质点与平衡位置的距离是【变式1-2】一列简谐横波沿x轴正向传播，波长为，振幅为。介质中有a和b两个质点，其平衡位置分别位于和处。某时刻b质点的位移为，且向y轴正方向运动。从该时刻开始计时，a质点的振动图像为（）A. B.C. D..【变式1-3】一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t时刻的波形图如图所示。已知该波的周期时为T，a、b、c、d是波的传播方向上的四个质点，则在时刻（）

A．质点a正在向y轴正方向运动B．质点b的速度正在增大C．质点c的速度最大D．质点c迁移到了质点d的位置【易错点提醒四】分析振动图像与波的图像综合问题出现错误【例4】.（2023全国乙卷）一列简谐横波沿x轴传播，图（a）是时刻的波形图；P是介质中位于处的质点，其振动图像如图（b）所示。下列说法正确的是（）A.波速为B.波向左传播C.波的振幅是D.处的质点在时位于平衡位置E.质点P在0~7s时间内运动的路程为【变式1-1】（2023海南卷）下面上下两图分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点P、Q的振动图像，下列说法正确的是（）A.该波的周期是5s B.该波的波速是3m/sC.4s时P质点向上振动 D.4s时Q质点向上振动【变式1-2】.如图（a）所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图，其中，P、Q分别是平衡位置为和的两质点。图（b）为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（）A．可能等于B．时刻质点Q的加速度达到最大C．简谐横波沿x轴传播的速度大小为D．到时间内，质点P随波向右移动了E．到时间内，P运动的路程可能大于Q运动的路程【变式1-3】．战绳运动是健身房设计用来减脂的一项爆发性运动，人们在做战绳运动时，用手抓紧绳子，做出用绳子的动作，使得绳子呈波浪状向前推进，形成横波（可视为简谐横波）。时波形图如图1所示，图2是绳上某质点的振动图像，下列说法中正确的是（）A．该波的波速为 B．波源开始振动的方向向下C．该质点与波源的距离为 D．时间内该质点通过的路程为【易错点提醒五】不会分析波的干涉现象，不理解其中的加强与减弱的含意【例5】（2023浙江6月卷）如图所示，置于管口T前的声源发出一列单一频率声波，分成两列强度不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O。先调节A、B两管等长，O处探测到声波强度为400个单位，然后将A管拉长，在O处第一次探测到声波强度最小，其强度为100个单位。已知声波强度与声波振幅平方成正比，不计声波在管道中传播的能量损失，则（）A.声波的波长 B.声波的波长C.两声波的振幅之比为 D.两声波的振幅之比为【变式1-1】如图甲所示，、和是同一水平面内的三个点，沿竖直方向振动的横波Ⅰ在介质中沿方向传播，与相距40cm，点的振动图像如图乙所示；沿竖直方向振动的横波Ⅱ在同一介质中沿方向传播，与相距50cm，点的振动图像如图丙所示。在时刻，两列波同时分别经过、两点，两列波的波速都为20cm/s，两列波在点相遇，则以下说法不正确的是（）A．两列波的波长均为20cmB．点是振幅是为10cmC．4.5s时点在平衡位置且向下振动D．波遇到20cm的障碍物将发生明显衍射现象【变式1-2】如图所示，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=-2m和x=12m处，两列波的传播周期均为1s，两波源的振幅均为A=4cm。图示为t=0时刻两列波的图像，此时刻平衡位置处于x=2m和x=8m的两质点P、Q刚开始振动，质点M的平衡位置处于x=5m处。下列说法正确的是（）

A．t=0.75s时刻，两列波刚好在M点相遇B．t=0.75s时刻，质点P运动的路程12cmC．质点P、Q的起振方向相反D．t=1s时刻，质点Q加速度最大E．t=1s时刻，质点M的位移为-8cm1．（2023年天津卷高考真题）一列机械波的波源是坐标轴原点，从时波源开始振动，时波形如图，则下列说法正确的有（）

A．在这种介质中波速B．处质点在时位于波谷C．波源振动方程D．处质点半个周期内向左位移半个波长2.（2022·山东卷·T9）一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如右图所示。当时，简谐波的波动图像可能正确的是（）A.B.C.D.3.（2022·浙江6月卷·T16）位于的波源P从时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在时波源停止振动，时的部分波形如图所示，其中质点a的平衡位置，质点b的平衡位置。下列说法正确的是（）A.沿x轴正负方向传播的波发生干涉B.时，波源的位移为正C.时，质点a沿y轴负方向振动D.在0到2s内，质点b运动总路程是2.55m4．（2023·江苏·模拟预测）劲度系数相同的两根弹簧分别与甲、乙两个小钢球组成弹簧振子，让两弹簧振子各自在水平面内做简谐运动，某时刻开始计时，两者的振动图像如图所示。已知弹簧振子的振动周期，其中m为振子质量、k为弹簧劲度系数，下列说法正确的是（

）A．甲球质量小于乙球质量B．甲球的加速度始终大于乙球的加速度C．时，甲弹簧对小球的作用力大于乙弹簧对小球的作用力D．若用两根相同的无弹性细长绳分别系住两个小球制成单摆，甲球做成的单摆周期大于乙球做成的单摆5．（2023·河北·校联考模拟预测）游客在海边欲乘坐游船，当日风浪很大，游船上下浮动，游船浮动可简化为竖直方向的简谐运动，振幅为，周期为，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时，游客能舒服地登船。假设风浪较小时，游船振幅为，游船上升到最高点时依然刚好与码头地面平齐，舒服登船的高度不变，振动周期不变，则在一个周期内，风浪较小时舒服地登船时间比风浪大时增加（

）A． B． C． D．6．（2023·广东广州·广东实验中学校考模拟预测）如图（a）所示，轻质弹簧上端固定，下端连接质量为m的小球，构成竖直方向的弹簧振子。取小球平衡位置为x轴原点，竖直向下为x轴正方向，设法让小球在竖直方向振动起来后，小球在一个周期内的振动曲线如图（b）所示，若时刻弹簧弹力为0，重力加速度为g，则有（）A．0时刻弹簧弹力大小为B．弹簧劲度系数为C．时间段，回复力冲量为0D．时间段，小球动能与重力势能之和减小7．（2022·湖南·统考高考真题）下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为的简谐运动：与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图（a）所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图（b）所示。已知河水密度为，木棒横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（）A．x从到的过程中，木棒的动能先增大后减小B．x从到的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小C．和时，木棒的速度大小相等，方向相反D．木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为E．木棒的运动为向x轴正方向传播的机械横波，波速为8.（2023·广东惠州三模）一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，已知图中质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5s，b和c之间的距离是5m，下列说法正确的是（）A.此列波的波长为2.5mB.此列波波速为5m/sC.此列波的频率为2HzD.此时质点N正沿x轴正方向运动9.（2023·广东惠州一模）（多选）图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0s时刻的波形图，图乙为参与波动的某一质点的振动图像，下列说法正确的是（）A.该简谐横波的波长为4mB.图乙可能是图甲中质点M的振动图像C.从此刻起，质点Q比P先回到平衡位置D.t=0~1s，质点P运动路程为0.8cm10.（2023·福建福州2月检测）（多选）某介质中两持续振动的振源P、Q分别位于x轴上x1＝-3cm和x2＝9cm处，t＝0时刻两振源同时开始振动，t＝3s时刻在x轴上第一次形成如图所示的波形。则下列说法正确的是（）A.振源Q的这列波波长为3cmB.振源P起振方向沿y轴正方向C.振源为Q的振动方程为y＝-2sin（πt）cmD.两列波在x＝3cm处相遇后，该质点的振动始终加强11.（2023·广东茂名一模）主动降噪功能的耳机可以拾取噪声信号，经智能降噪处理器对不同的噪声精准运算，通过Hi-Fi扬声器播放与噪声频率相同、相位相反、振幅相同的降噪声波，从而起到抵消噪声的作用。如图为噪声在某时刻的简谐波图像，则（）A.降噪声波的振幅为10cmB.降噪声波和噪声叠加后，波的振幅变为20cmC.质点P此时刻一定正从平衡位置向上振动D.质点P再经过一个周期水平移动一个波长12.（2023·福建厦门二模）（多选）如图甲所示，在同种均匀介质中有两个质点P和Q，其振动图像分别如图乙中实线、虚线所示，它们形成的波沿两者之间的连线相向传播，则（）A.P、Q形成的两列波的波速之比为B.P、Q形成的两列波的波长之比为C.时，P和Q振动的加速度方向相反D.两列简谐波相遇时会发生干涉现象13.（2023·广东湛江二模）如图所示，小鸭A（视为质点）在平静的河道内靠近岸边戏水，在水面上引起一列稳定的水波，B为岸边的一点，已知P点为小鸭A和B点连线的中