2025屆高考物理二輪專題復習與測試模塊六機械振動和機械波光學熱學和近代物理專題十五機械振動和機械波課件-課件下載-教習網(wǎng)

專題十五　機械振動和機械波
[專題復習定位]1．理解機械振動的特點和規(guī)律、機械波的傳播和特點?！?．能根據(jù)振動和波動圖像分析質(zhì)點的振動和波動特點。
命題點1　機械振動和機械波1.(2024·河北卷，T6)如圖，一電動機帶動輕桿在豎直框架平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，輕桿一端固定在電動機的轉(zhuǎn)軸上，另一端懸掛一紫外光筆，轉(zhuǎn)動時紫外光始終豎直投射至水平鋪開的感光紙上，沿垂直于框架的方向勻速拖動感光紙，感光紙上就畫出了描述光點振動的x－t圖像。已知輕桿在豎直面內(nèi)長0.1 m，電動機轉(zhuǎn)速為12 r/min。該振動的圓頻率和光點在12.5 s內(nèi)通過的路程分別為(　　)A．0.2 rad/s，1.0 m　B．0.2 rad/s，1.25 mC．1.26 rad/s，1.0 m D．1.26 rad/s，1.25 m
命題點2　波動和振動圖像的理解4．(2024·廣東卷，T3)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為1 m/s，t＝0時的波形如圖所示。t＝1 s時，x＝1.5 m處的質(zhì)點相對平衡位置的位移為(　　)A．0　　　　　 B．0.1 mC．－0.1 m D．0.2 m
5．(2024·湖南卷，T2)如圖，健身者在公園以每分鐘60次的頻率上下抖動長繩的一端，長繩自右向左呈現(xiàn)波浪狀起伏，可近似為單向傳播的簡諧橫波。長繩上A、B兩點平衡位置相距6 m，t0時刻A點位于波谷，B點位于波峰，兩者之間還有一個波谷。下列說法正確的是(　　)A．波長為3 mB．波速為12 m/sC．t0＋0.25 s時刻，B點速度為0D．t0＋0.50 s時刻，A點速度為0
6．(2023·湖南卷，T3)如圖(a)，在均勻介質(zhì)中有A、B、C和D四點，其中A、B、C三點位于同一直線上，AC＝BC＝4 m，DC＝3 m，DC垂直AB。t＝0時，位于A、B、C處的三個完全相同的橫波波源同時開始振動，振動圖像均如圖(b)所示，振動方向與平面ABD垂直，已知波長為4 m。下列說法正確的是(　　)A．這三列波的波速均為2 m/sB．t＝2 s時，D處的質(zhì)點開始振動C．t＝4.5 s時，D處的質(zhì)點向y軸負方向運動D．t＝6 s時，D處的質(zhì)點與平衡位置的距離是6 cm
t＝6 s時，波源C處的橫波傳播到D處后振動時間t2＝t－tC＝3 s，由振動圖像可知此時D處為波源C處傳播橫波的波谷；t＝6 s時，波源A、B處的橫波傳播到D處后振動時間t3＝t－tA＝1 s，由振動圖像可知此時D處為波源A、B處傳播橫波的波峰，根據(jù)波的疊加原理可知此時D處質(zhì)點的位移y＝2A－A＝2 cm，故t＝6 s時，D處的質(zhì)點與平衡位置的距離是2 cm，D錯誤。
7．(多選)(2024·新課標卷，T19)位于坐標原點O的波源在t＝0時開始振動，振動圖像如圖所示，所形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播。平衡位置在x＝3.5 m處的質(zhì)點P開始振動時，波源恰好第2次處于波谷位置，則(　　)A．波的周期是0.1 sB．波的振幅是0.2 mC．波的傳播速度是10 m/sD．平衡位置在x＝4.5 m處的質(zhì)點Q開始振動時，質(zhì)點P處于波峰位置
8．(2024·安徽卷，T3)某儀器發(fā)射甲、乙兩列橫波，在同一均勻介質(zhì)中相向傳播，波速v大小相等。某時刻的波形圖如圖所示，則這兩列橫波(　　)A．在x＝9.0 m處開始相遇B．在x＝10.0 m處開始相遇C．波峰在x＝10.5 m處相遇D．波峰在x＝11.5 m處相遇
9．(多選)(2024·山東卷，T9)甲、乙兩列簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸相向傳播，波速均為2 m/s。t＝0時刻二者在x＝2 m處相遇，波形圖如圖所示。關(guān)于平衡位置在x＝2 m處的質(zhì)點P，下列說法正確的是(　　)A．t＝0.5 s時，P偏離平衡位置的位移為0B．t＝0.5 s時，P偏離平衡位置的位移為－2 cmC．t＝1.0 s時，P向y軸正方向運動D．t＝1.0 s時，P向y軸負方向運動
解析：在0.5 s內(nèi)，甲、乙兩列波傳播的距離均為Δx＝vΔt＝2×0.5 m＝1 m，根據(jù)波形平移法可知，t＝0.5 s時，x＝1 m處甲波的波谷剛好傳到P處，x＝3 m處乙波的平衡位置振動剛好傳到P處，根據(jù)疊加原理可知，t＝0.5 s時，P偏離平衡位置的位移為－2 cm，故A錯誤，B正確；在1.0 s內(nèi)，甲、乙兩列波傳播的距離均為Δx′＝vΔt′＝2×1.0 m＝2 m，根據(jù)波形平移法可知，t＝1.0 s時，x＝0處甲波的平衡位置振動剛好傳到P處，x＝4 m處乙波的平衡位置振動剛好傳到P處，且此時兩列波的振動都向y軸正方向運動，根據(jù)疊加原理可知，t＝1.0 s時，P向y軸正方向運動，故C正確，D錯誤。
11．(2023·海南卷，T4)一列機械波在傳播方向上相距6 m的兩個質(zhì)點P、Q的振動圖像如圖所示，下列說法正確的是(　　)A．該波的周期是5 sB．該波的波速是3 m/sC．4 s時P質(zhì)點向上振動D．4 s時Q質(zhì)點向上振動
命題點3　機械波的干涉、衍射和多普勒效應12．(2023·廣東卷，T4)漁船常用回聲探測器發(fā)射的聲波探測水下魚群與障礙物。聲波在水中傳播速度為1 500 m/s，若探測器發(fā)出頻率為1.5×106 Hz的聲波，下列說法正確的是(　　)A．兩列聲波相遇時一定會發(fā)生干涉B．聲波由水中傳播到空氣中，波長會改變C．該聲波遇到尺寸約為1 m的被探測物時會發(fā)生明顯衍射D．探測器接收到的回聲頻率與被探測物相對探測器運動的速度無關(guān)
題型一　機械振動1．簡諧運動的規(guī)律
考向1　簡諧運動的規(guī)律　(多選)如圖甲所示，把小球安裝在彈簧的一端，彈簧的另一端固定，小球和彈簧穿在光滑的水平桿上。小球振動時，沿垂直于振動方向以速度v勻速拉動紙帶，紙帶上可留下痕跡，a、b是紙帶上的兩點，如圖乙所示。不計阻力，由此可判斷(　　)A．t時間內(nèi)小球的運動路程為vtB．小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒C．小球通過a點時的速度大于通過b點的速度D．如果小球以較小的振幅振動，那么周期也會變小
[解析]　vt是t時間內(nèi)紙帶運動的路程，并不是小球的運動路程，A錯誤；小球振動過程只有彈簧的彈力做功，小球和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒，B正確；由題圖乙可知小球通過a點時更靠近平衡位置，其速度大于通過b點的速度，C正確；小球的運動為簡諧運動，其振動周期與振幅無關(guān)，D錯誤。
　如圖所示，學校門口水平路面上兩減速帶的間距為2 m，若某汽車勻速通過該減速帶，其車身懸掛系統(tǒng)(由車身與輪胎間的彈簧及避震器組成)的固有頻率為2 Hz，則下列說法正確的是(　　)A．汽車行駛的速度越大，顛簸得越厲害B．汽車行駛的速度越小，顛簸得越厲害C．當汽車以3 m/s的速度行駛時，顛簸得最厲害D．當汽車以4 m/s的速度行駛時，顛簸得最厲害[解析]　由于v＝xf＝4 m/s，因此當汽車以4 m/s的速度行駛時，通過減速帶的頻率與汽車的固有頻率相同，發(fā)生共振，汽車顛簸得最厲害。
考向2　單擺及周期公式　某同學在探究單擺運動中，圖甲是用力傳感器對單擺運動過程進行測量的裝置圖，圖乙是與力傳感器連接的計算機屏幕所顯示的F－t圖像，根據(jù)圖乙的信息可得(π2取10，重力加速度g取10 m/s2)(　　)?A．擺球所受重力和擺線對擺球拉力的合力充當單擺的回復力B．從t＝0時刻開始，擺球第一次擺到最低點的時刻為0.5 sC．用米尺量得細線長度l，即擺長為lD．由圖乙可計算出單擺的長度為1.0 m
題型二　機械波的形成和傳播1．機械波的形成和傳播
考向1　機械波的形成和傳播　用手上下抖動繩的一端，產(chǎn)生一列向右傳播的橫波。某時刻波形如圖所示，其中a、b、c是繩上的三個質(zhì)點，則(　　)?A．a(chǎn)向上振動　　　　B．c向下振動C．a(chǎn)速率最大 D．b速率最大[解析]　由于波向右傳播，根據(jù)前面質(zhì)點的振動帶動后面質(zhì)點的振動，可知質(zhì)點a、b向下振動，質(zhì)點c向上振動，并且質(zhì)點a恰好通過平衡位置，速率最大。
考向2　質(zhì)點的振動和波動分析　如圖所示，小鴨A(視為質(zhì)點)在平靜的河道內(nèi)靠近岸邊戲水，在水面上引起一列穩(wěn)定的水波，B為岸邊的一點。已知P點為小鴨A和B點連線的中點，則下列說法正確的是(　　)A．P處質(zhì)點比B處質(zhì)點的振動頻率大B．P處質(zhì)點將隨水波運動到B點C．P點與B點的振動方向一定相反D．小鴨A與質(zhì)點P(已經(jīng)振動)的振動周期相等
[解析]　介質(zhì)中的質(zhì)點都在模仿波源，所以質(zhì)點的振動周期和頻率都相同，所以P處質(zhì)點與B處質(zhì)點的振動頻率一樣，小鴨A與質(zhì)點P(已經(jīng)振動)的振動周期相等，A錯誤，D正確；根據(jù)波的形成與傳播，可知介質(zhì)中的質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，不會隨波遷移，B錯誤；由于不確定P點與B點的距離與波長的關(guān)系，所以不能確定這兩點的振動方向是相同還是相反，C錯誤。
　B超檢查是醫(yī)學上常用的診斷方法，其基本原理是探頭向人體內(nèi)發(fā)射超聲波，超聲波遇到人體不同的組織會產(chǎn)生不同程度的反射。圖甲、乙是儀器檢測到的探頭發(fā)送和接收的超聲波圖像，其中圖甲為某時刻沿x軸正方向發(fā)送的超聲波，圖乙為一段時間后沿x軸負方向返回的超聲波。已知超聲波在人體內(nèi)傳播速度約為1 500 m/s，下列說法正確的是(　　)A．圖乙中質(zhì)點b正沿y軸正方向運動B．圖甲和圖乙中，質(zhì)點a和質(zhì)點b加速度相同C．圖甲中質(zhì)點a的振動周期T＝8.0×10－5 sD．圖甲中質(zhì)點a在此后的0.1 s時間內(nèi)運動的路程為400 m
　甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負向傳播，波速均為0.05 m/s。兩列波在t＝0時刻的波形曲線如圖所示。下列說法正確的是(　　)?A．甲、乙兩波的波長之比為2∶3B．甲、乙兩波的周期之比為3∶2C．t＝1 s，x＝25 cm處質(zhì)點的位移為0D．t＝0，x＝40 cm處質(zhì)點的位移為2 cm
題型三　對波動和振動圖像的理解
考向1　圖像的理解和應用　圖甲是一列簡諧橫波在某時刻的波形圖，質(zhì)點M、N、P、Q分別位于介質(zhì)中x＝3 m、x＝4 m、x＝5 m、x＝10 m處。該時刻橫波恰好傳播至P點，圖乙為質(zhì)點M從該時刻開始的振動圖像，下列說法正確的是(　　)?A．此波在該介質(zhì)中的傳播速度為1.25 m/sB．波源起振方向沿y軸正方向C．此波傳播至Q點的過程中，質(zhì)點P的路程為5 mD．當質(zhì)點Q起振后，與質(zhì)點N振動步調(diào)完全一致
　一列簡諧橫波沿著x軸正方向傳播，t＝0時刻波源從坐標原點處開始振動。圖甲是波在t＝0.6 s時的部分波動圖像，圖乙是這列波上x＝1.4 m處的質(zhì)點的振動圖像(t＝0.7 s開始振動)。求：
(1)波的振動周期以及波源的振動方程；
[答案]　0.4 s　y＝－30sin 5πt(cm)
(2)t＝1.5 s時間內(nèi)，x＝0.6 m處的質(zhì)點的路程。
[答案]　360 cm
考向2　波傳播的多解問題　甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負向傳播，波速均為2.5 cm/s，兩列波在t＝0時的部分波形曲線如圖所示。求：
(1)t＝0時，介質(zhì)中偏離平衡位置位移為8 cm的所有質(zhì)點的x坐標；[解析]　根據(jù)兩列波的振幅都為4 cm可知，偏離平衡位置位移為8 cm的質(zhì)點即為兩列波的波峰相遇。根據(jù)波形圖可知，甲、乙的波長分別為λ甲＝5 cm，λ乙＝6 cm，則甲、乙兩列波的波峰坐標分別為x1＝(5＋k1×5) cm(k1＝0，±1，±2，±3，…)x2＝(5＋k2×6) cm(k2＝0，±1，±2，±3，…)綜上所述，所有波峰和波峰相遇的質(zhì)點坐標x＝(5＋30n) cm(n＝0，±1，±2，±3，…)。[答案]　(5＋30n) cm(n＝0，±1，±2，±3，…)
(2)從t＝0開始，介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為－8 cm的質(zhì)點的時間。
題型四　波的干涉和衍射考向1　波的干涉　如圖甲所示，兩列沿相反方向傳播的橫波，形狀是半個波長的正弦曲線，上下對稱，其振幅和波長都相等。它們在相遇的某一時刻會出現(xiàn)兩列波“消失”的現(xiàn)象，如圖乙，則(　　)A．此時質(zhì)點a向右運動B．此時質(zhì)點b向下運動C．此后質(zhì)點a、b振動速度相同D．此后質(zhì)點a、b振動時間相同
考向2　波的衍射　機械波在深度不同的A、B兩部分水中傳播，某時刻的波形如圖所示，圖中明亮區(qū)域中間位置為波峰，A部分中波峰間距是B部分中波峰間距的2倍，已知B部分中波速為0.6 m/s，則該機械波(　　)A．在B部分中更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象B．在A部分中的波速為0.3 m/sC．由A部分進入B部分頻率變大D．在兩部分交界面發(fā)生了折射現(xiàn)象

相關(guān)課件

相關(guān)課件更多

相關(guān)課件

相關(guān)課件 更多

相關(guān)課件更多