回归教材重难点13 机械振动和机械波-2022年高考物理三轮冲刺复习

回归教材重难点13机械振动和机械波

在，教材方位直击

本部分内容为高考每年必考，多以选择题形式出现，题目难度适中，波的图像、振动图

像、波的周期性和多解性等知识反复出现，因此备考中要牢记知识和规律，加强训练。特别

注意以下几点：

⑴理解波的图像和振动图像的相互转化，根据振动图像判断振动方向，根据波的图像确

定波的传播方向、传播时间等。

⑵掌握结合简谐运动图像及波的图像考查波的传播的多解问题，以及想干波的叠加问题

等。

STEP

02重难点归纳

知识点一简谐运动

1.概念：质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象。一/图象)

是一条正弦曲线的振动.

2.平衡位置：物体在振动过程中回复力为零的位置.

3.回复力

(1)定义：使物体返回到平衡位置的力.

(2)方向：时刻指向平衡位置.

(3)来源：振动物体所受的沿振动方向的合力.

4.简谐运动的表达式

(1)动力学表达式：F=-kx,其中“一''表示回复力与位移的方向相反.

(2)运动学表达式：x=Asin(初+Q),其中A代表振幅，①=2研表示简谐运动的快慢，(cot

+e)代表简谐运动的相位，3叫做初相.

5.描述简谐运动的物理量

定义意义

振幅振动质点离开平衡位置的最大距离描述振动的强弱和能量

周期振动物体完成一次全振动所需时间

振动物体单位时间内完成全振动的描述振动的快慢，两者互为倒数：r=7

频率J

次数

相位C01+3描述质点在各个时刻所处的不同状态

知识点二单摆

1.定义：在细线的一端拴一个小球，另一端固定在悬点上，如果细线的伸缩和质量都

不计，球的直径比线的长度短得多，这样的装置叫做单摆.

2.视为简谐运动的条件：。＜5。.

3.回复力：F=G2=Gs\n0='~^'x.

4.周期公式：T=24.

5.单搜的等时性；单投的振动周期取决于探长/和重力加速度却与振幅和振子（小球）

质量都没有关系.

G

知识点三受迫振动及共振

1.受迫振动：系统在驱动力作用卜•的振动.做受迫振动的物体，它的周期（或频率）等

于驱动力周期（或频率），而与物体的固有周期（或频率）无关.

2.共振：做受迫振力的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，

当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象.共振曲线如图所示.

知识点四机械波

1.形成条件

（1）有发生机械振动的波源.

（2）有传播介质，如空气、水等.

2.传播特点

（1）传播振动形式、传递能量、传递信息.

（2）质点不随波迁移.

3.分类

横波：振动方向与传播方向垂直.

机械波j纵波：振动方向与传播方向在同一直线上.

4.描述机械波的物理量

（1）.波长九在波动中振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离.用表示.

（2）.频率f在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于波源的振动撅率.

（3）.波速n、波长人和频率/、周期7的关系

公式：v=y=2/'

机械波的速度大小由介质决定，与机械波的频率无关.

知识点五机械波的图象

1.图象：在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点的平衡位置，用纵坐标表

示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象，

简谐波的图象是正弦（或余弦）曲线.

2.物理意义：某一时刻介质中各质点相对平衡位置的位移.

知识点六波的衍射和干涉

1.波的衍射定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象.

2.发生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者小

于波长时，才会发生明显的衍射现象.

3.波的叠加原理：几列波相遇时能保持各自的运动状态,继续传播,在它们重叠的区

域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起

的位移的矢量和.

4.波的干涉

（1）定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振动加强、某崂区域的振动减弱，这

种现象叫波的干涉.

（2）条件：两列波的频率相同.

5.干涉和衍射是波特有的现象，波同时还可以发生反射、折射.

知识点七多普勒效应

由于波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率与波源频率不相等的现

象.

济真题好题演练

T.（2021•浙江卷）为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员利用松果的惯

性发明了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置，如图甲、乙所示。则（）

甲乙

y

c.D.

0\\2/4\6xlm0/2yy6x/m

【答案】B

【解析】

可知该列波的周期为

故选Bo

4.（2021•北京卷）一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质点比ZJ贡点先回到平

衡位置。下列判断正确的是（）

A.该简谐横波沿工轴负方向传播B.此时K质点沿），轴正方向运动

C.此时K质点的速度比「质点的小D.此时K质点的加速度比L质点的小

【答案】D

【解析】

AB.由题知K质点比L质点先回到平衡位置.，则K质点应向下振，再根据“上坡、下坂“法

可知，该波应沿工轴正方向传播，A、B错误；

C.由AB选项可知K质点应向下振，而L质点在波谷处，则L质点的速度为0,故此时K

质点的速度比L质点的大，C错误；

D.由于质点在竖直方向做机械振动，根据

F-ky

F-ma

结合波图像可看出

则，此时K质点的加速度比L质点的小，D正确。

故选D。

5.（2021•浙江卷）将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它们处

于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同

时用相同频率和振幅上卜.持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的

情况不同，分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是（）

A.甲图中两手开始振动时的方向并不相同

B.甲图中绳子的分义点是振动减弱的位置

C.乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形

D.乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形

【答案】C

【解析】

AB.甲图中两手开始振动时的方向相同，则甲图中分叉点是振动加强的位置.，所以AB错误；

CD.乙图中两手开始振动时的方向恰好相反，则乙图中分又点是振动减弱的位置，则在分

叉点的右侧终见不到明显的波形，所以C正确；D错误；

故选C。

6.（2021•浙江卷）两列频率、振幅均相同的简谐波团和R分别从绳子的两端持续相向传播，

在相遇区域发生了干涉，在相距0.48m的A、B间用频闪相机连续拍摄，依次获得1、2、3、

4、5五个波形，如图所示，且1和5是同一振动周期内绳上各点位移都达到最大值时拍摄

的波形。已知频闪时间间隔为0.12s,下列说法正确的是（）

A.简谐波国和国的波长均为0.24mB.简谐波回和团的周期均为0.48s

C.绳上各点均做振幅相同的简谐运动D.两波源到A点和C点的路程差之差的绝对

值是0.48m

【答案】D

【解析】

A.简谐波团和12的波长均为0.48m,选项A错误;

B.从波形1到波形5经历的时间为《7,则

可得简谐波团和团的周期均为

T=0.96s

选项B错误；

C.绳上各点中加强点和减弱点振幅不相同，选项C错误:

选项D正确。

故选Do

7.（2021・湖北卷）一列筒谐横波沿x轴传播，在，=0时刻和/=ls时刻的波形分别如图中实

线和虚线所示。已知x=0处的质点在0~1s内运动的路程为4.5cm。下列说法正确的是（）

A.波沿x轴正方向传播

B.波源振动周期为1.1s

C.波的传播速度大小为13m/s

时，处的质点沿轴负方向运动

D./=lsx=6m1y

【答案】AC

【解析】

本题考杳机械波的形成与传播

【详解】

A.由题意，1=0处的质点在0~15的时间内通过的路程为4.55）,则结合图可知/=0时刻x

=0处的质点沿y轴的负方向运动，则由质点的振动和波的传播方向关系可知，该波的传播

方向沿x轴的正方向，故A正确；

由图可知

则

故C正确，B错误；

D.由同侧法可知/=ls时，x=6m处的质点沿），轴正方向运动，故D错误。

故选ACo

A.乙时刻质点M向下振动

C.该简谐波沿x轴正向传播

D.%时刻到，2时刻经过的时间为0.2s

【答案】BCD

9.（2021・湖南衡阳市高三一模）有一列沿X轴传播的简谐横波，在某•时刻它的波形图如

图甲所示，M和N是这列简谐横波上的两个质点，从该时刻起某同学记录下了质点N在

一段时间内的振动图像，如图乙所示。则下列说法正确的是（）

B.图甲所示时刻M和N两质点的速度都为零

C.2s时质点M距离平衡位置最远，其加速度最大，且沿，'轴正方向

【答案】ACE

10.（2021•天津高三模拟）一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时的波形图为图中实线，

此时波刚好传到c点，经过0.6s波刚好传到e点，波形图为图中虚线，a、b、c,d、e是不

同位置的质点，下列说法正确的是（）

A.当t=0.5s时质