2020高考物理：專題七1第1講機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 含解析.doc

教學(xué)資料范本2020高考物理：專題七1第1講機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 含解析編 輯：_時(shí) 間：_典題再現(xiàn)1.(2020山東等級考模擬)某一列沿x軸傳播的簡諧橫波、在t時(shí)刻的波形圖如圖所示、P、Q為介質(zhì)中的兩質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)點(diǎn)P正在向動(dòng)能增大的方向運(yùn)動(dòng)下列說法正確的是()A.波沿x軸正方向傳播B.t時(shí)刻、Q比P的速度大C.t時(shí)刻、Q到達(dá)平衡位置D.t時(shí)刻、P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)解析：選D.由質(zhì)點(diǎn)P向動(dòng)能增大的方向運(yùn)動(dòng)、則t時(shí)P點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)、即運(yùn)動(dòng)方向向下、可得該波沿x軸負(fù)方向傳播、故A錯(cuò)誤；圖示t時(shí)刻Q點(diǎn)處在波谷、速度為0、小于P點(diǎn)的速度、故B錯(cuò)誤；t時(shí)刻、移動(dòng)波形圖可知此時(shí)Q點(diǎn)位于波峰、P點(diǎn)在平衡位置下方、如圖中虛線部分、此時(shí)P點(diǎn)向y軸正方向振動(dòng)、故D正確、C錯(cuò)誤.考情分析典題再現(xiàn)2.(20xx高考全國卷)一簡諧橫波沿x軸正方向傳播、在t時(shí)刻、該波的波形圖如圖(a)所示、P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)圖(b)表示介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象下列說法正確的是()A.質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象與圖(b)相同B.在t0時(shí)刻、質(zhì)點(diǎn)P的速率比質(zhì)點(diǎn)Q的大C.在t0時(shí)刻、質(zhì)點(diǎn)P的加速度的大小比質(zhì)點(diǎn)Q的大D.平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖(b)所示E.在t0時(shí)刻、質(zhì)點(diǎn)P與其平衡位置的距離比質(zhì)點(diǎn)Q的大解析：t時(shí)刻、題圖(b)表示介質(zhì)中的某質(zhì)點(diǎn)從平衡位置向下振動(dòng)、而題圖(a)中質(zhì)點(diǎn)Q在t時(shí)刻從平衡位置向上振動(dòng)、平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置向下振動(dòng)、所以質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象與題圖(b)不同、平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如題圖(b)所示、選項(xiàng)A錯(cuò)誤、D正確；在t0時(shí)刻、質(zhì)點(diǎn)P處在波谷位置、速率為零、與其平衡位置的距離最大、加速度最大、而質(zhì)點(diǎn)Q運(yùn)動(dòng)到平衡位置、速率最大、加速度為零、即在t0時(shí)刻、質(zhì)點(diǎn)P的速率比質(zhì)點(diǎn)Q的小、質(zhì)點(diǎn)P的加速度比質(zhì)點(diǎn)Q的大、質(zhì)點(diǎn)P與其平衡位置的距離比質(zhì)點(diǎn)Q的大、選項(xiàng)B錯(cuò)誤、C、E正確.答案：CDE考情分析命題研究從近年的高考全國卷試題可以看出、機(jī)械波的波長、波速和頻率(周期)的關(guān)系是高考熱點(diǎn)山東?？紝Ρ静糠值目疾榕c全國卷類似、只是題型是四選一、在備考過程中要重視對波速和頻率(周期)的關(guān)系的復(fù)習(xí)振動(dòng)與波動(dòng)的綜合應(yīng)用【高分快攻】1必須理清的知識(shí)聯(lián)系2巧解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象綜合問題的基本方法3波的多解問題的分析思路【典題例析】 (20xx高考全國卷)如圖、長為l的細(xì)繩下方懸掛一小球a、繩的另一端固定在天花板上O點(diǎn)處、在O點(diǎn)正下方l的O處有一固定細(xì)鐵釘將小球向右拉開、使細(xì)繩與豎直方向成一小角度(約為2)后由靜止釋放、并從釋放時(shí)開始計(jì)時(shí)當(dāng)小球a擺至最低位置時(shí)、細(xì)繩會(huì)受到鐵釘?shù)淖钃踉O(shè)小球相對于其平衡位置的水平位移為x、向右為正下列圖象中、能描述小球在開始一個(gè)周期內(nèi)的xt關(guān)系的是()解析由單擺的周期公式T2可知、小球在釘子右側(cè)時(shí)、振動(dòng)周期為在左側(cè)時(shí)振動(dòng)周期的2倍、所以B、D項(xiàng)錯(cuò)誤由機(jī)械能守恒定律可知、小球在左、右最大位移處距離最低點(diǎn)的高度相同、但由于擺長不同、所以小球在左、右兩側(cè)擺動(dòng)時(shí)相對平衡位置的最大水平位移不同、當(dāng)小球在右側(cè)擺動(dòng)時(shí)、最大水平位移較大、故A項(xiàng)正確、C項(xiàng)錯(cuò)誤答案A【題組突破】角度1圖象問題1一列簡諧橫波某時(shí)刻的波形如圖所示、比較介質(zhì)中的三個(gè)質(zhì)點(diǎn)a、b、c、則()A此刻a的加速度最小B此刻b的速度最小C若波沿x軸正方向傳播、此刻b向y軸正方向運(yùn)動(dòng)D若波沿x軸負(fù)方向傳播、a比c先回到平衡位置解析：選C.由波動(dòng)圖象可知、此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a位于波峰處、根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)特點(diǎn)可知、質(zhì)點(diǎn)a的加速度最大、故A錯(cuò)誤、此時(shí)質(zhì)點(diǎn)b位于平衡位置、所以速度為最大、故B錯(cuò)誤、若波沿x軸正方向傳播、由“上下坡法”可知、質(zhì)點(diǎn)b向y軸正方向運(yùn)動(dòng)、故C正確、若波沿x軸負(fù)方向傳播、由“上下坡法”可知、a質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)、c質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)、所以質(zhì)點(diǎn)c比質(zhì)點(diǎn)a先回到平衡位置、故D錯(cuò)誤角度2多解性、周期性問題2(20xx菏澤段考)一列簡諧橫波的波形如圖所示、實(shí)線表示t10時(shí)刻的波形圖、虛線表示t20.01 s 時(shí)刻的波形圖(1)若t2t1、求波的傳播方向和周期T；(2)若2Tt2t1T、波速可能為多大？解析：(1)若t2t1、則波向右傳播、且t2t1、所以T4(t2t1)0.04 s.(2)若2Tt2t1T、則有兩種可能：若波向右傳播、則v m/s1 000 m/s.若波向左傳播、則v m/s1 400 m/s.答案：(1)波向右傳播0.04 s(2)波向右傳播、1 000 m/s波向左傳播、1 400 m/s1判斷波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的方法(1)特殊點(diǎn)法；(2)微平移法(波形移動(dòng)法)2周期、波長、波速的計(jì)算(1)周期：可根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況計(jì)算、若t時(shí)間內(nèi)、質(zhì)點(diǎn)完成了n次(n可能不是整數(shù))全振動(dòng)、則T；還可根據(jù)公式T計(jì)算(2)波長：可根據(jù)波形圖確定、若l的距離上有n個(gè)(n可能不是整數(shù))波長、則；也可根據(jù)公式vT計(jì)算(3)波速：可根據(jù)波形傳播的時(shí)間、距離計(jì)算v；也可根據(jù)公式v計(jì)算3利用波傳播的周期性、雙向性解題(1)波的圖象的周期性：相隔時(shí)間為周期整數(shù)倍的兩個(gè)時(shí)刻的波形相同、從而使題目的解答出現(xiàn)多解的可能(2)波傳播方向的雙向性：在題目未給出波的傳播方向時(shí)、要考慮到波可沿x軸正向或負(fù)向傳播的兩種可能性 實(shí)驗(yàn)：用單擺測量重力加速度的大小【典題例析】 在“用單擺測定重力加速度”的實(shí)驗(yàn)中：(1)擺動(dòng)時(shí)偏角滿足的條件是偏角小于5、為了減小測量周期的誤差、計(jì)時(shí)開始時(shí)、擺球應(yīng)是經(jīng)過最_(填“高”或“低”)點(diǎn)的位置、且用停表測量單擺完成多次全振動(dòng)所用的時(shí)間、求出周期圖甲中停表示數(shù)為一單擺全振動(dòng)50次所用的時(shí)間、則單擺振動(dòng)周期為_(2)用最小刻度為1 mm的刻度尺測擺長、測量情況如圖乙所示O為懸掛點(diǎn)、從圖乙中可知單擺的擺長為_m.(3)若用L表示擺長、T表示周期、那么重力加速度的表達(dá)式為g_.(4)考慮到單擺振動(dòng)時(shí)空氣浮力的影響后、學(xué)生甲說：“因?yàn)榭諝飧×εc擺球重力方向相反、它對球的作用相當(dāng)于重力加速度變小、因此振動(dòng)周期變大”學(xué)生乙說：“浮力對擺球的影響好像用一個(gè)輕一些的擺球做實(shí)驗(yàn)、因此振動(dòng)周期不變”、這兩個(gè)學(xué)生中_A甲的說法正確B乙的說法正確C兩學(xué)生的說法都是錯(cuò)誤的解析(1)擺球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)小球速度最大、容易觀察和計(jì)時(shí)；圖甲中停表的示數(shù)為1.5 min12.5 s102.5 s、則周期T s2.05 s.(2)從懸點(diǎn)到球心的距離即為擺長、可得L0.997 0 m.(3)由單擺周期公式T2可得g.(4)由于受到空氣浮力的影響、小球的質(zhì)量沒變而相當(dāng)于小球所受重力減小、即等效重力加速度減小、因而振動(dòng)周期變大、選項(xiàng)A正確答案(1)低2.05 s(2)0.997 0(0.997 00.998 0均可)(3)(4)A 某小組在做“用單擺測定重力加速度”實(shí)驗(yàn)后、為進(jìn)一步探究、將單擺的輕質(zhì)細(xì)線改為剛性重桿通過查資料得知、這樣做成的“復(fù)擺”做簡諧運(yùn)動(dòng)的周期T2 、式中Ic為由該擺決定的常量、m為擺的質(zhì)量、g為重力加速度、r為轉(zhuǎn)軸到重心C的距離如圖甲、實(shí)驗(yàn)時(shí)在桿上不同位置打上多個(gè)小孔、將其中一個(gè)小孔穿在光滑水平軸O上、使桿做簡諧運(yùn)動(dòng)、測量并記錄r和相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)周期T；然后將不同位置的孔穿在軸上重復(fù)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表、并測得擺的質(zhì)量m0.50 kg.r/m0.450.400.350.300.250.20T/s2.112.142.202.302.432.64(1)由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出圖乙所示的擬合直線、圖中縱軸表示_(2)Ic的國際單位為_、由擬合直線得到Ic的值為_(保留到小數(shù)點(diǎn)后兩位)(3)若擺的質(zhì)量測量值偏大、重力加速度g的測量值_(選填“偏大”“偏小”或“不變”)解析：(1)由T2 、可得T2rr2、所以圖中縱軸表示T2r.(2)Ic單位與mr2單位一致、因?yàn)閙r2的國際單位為kgm2、所以Ic的國際單位為kgm2；結(jié)合T2rr2和題圖中的截距和斜率、解得Ic的值約為0.17.(3)重力加速度g的測量值是通過求斜率得到的、與質(zhì)量無關(guān)、所以若擺的質(zhì)量測量值偏大、重力加速度g的測量值不變答案：(1)T2r(2)kgm20.17(3)不變(建議用時(shí)：35分鐘)一、單項(xiàng)選擇題1(20xx高考全國卷、改編)水槽中、與水面接觸的兩根相同細(xì)桿固定在同一個(gè)振動(dòng)片上振動(dòng)片做簡諧振動(dòng)時(shí)、兩根細(xì)桿周期性觸動(dòng)水面形成兩個(gè)波源兩波源發(fā)出的波在水面上相遇、在重疊區(qū)域發(fā)生干涉并形成了干涉圖樣關(guān)于兩列波重疊區(qū)域內(nèi)水面上振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)、下列說法不正確的是()A同一質(zhì)點(diǎn)處、兩列波的相位差不隨時(shí)間變化B不同質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率都相同C不同質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的相位都相同D不同質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期都與振動(dòng)片的周期相同解析：選C.同一質(zhì)點(diǎn)到兩波源的距離確定、故波程差恒定、即相位差保持不變、A正確；沿波的傳播方向上、波不停地向外傳播、故各質(zhì)點(diǎn)的相位不都相同、C項(xiàng)錯(cuò)誤；兩波源振動(dòng)頻率相同、其他各質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動(dòng)、故頻率均與振源頻率相同、周期均與振動(dòng)片的周期相同、B、D項(xiàng)正確2(20xx高考北京卷)如圖所示、一列簡諧橫波向右傳播、P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15 m當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí)、Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處、則這列波的波長可能是()A0.60 mB0.30 mC0.20 m D0.15 m解析：選B.由題意、P、Q兩點(diǎn)之間的距離為n0.15 m、n0、1、2、故n0時(shí)、0.30 m、n1時(shí)、0.10 m、選項(xiàng)B正確、其余選項(xiàng)錯(cuò)誤3(20xx高考天津卷、改編)一列簡諧橫波沿x軸傳播、已知x軸上x11 m和x27 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象分別如圖1、圖2所示、則此列波的傳播速率可能是( )A7 m/s B2 m/sC1.5 m/s D1 m/s解析：選B.由兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象可知、t0時(shí)刻、x11 m處的質(zhì)點(diǎn)處在平衡位置向下運(yùn)動(dòng)、x27 m處的質(zhì)點(diǎn)位于波峰處、該波的傳播周期為T4 s若該簡諧橫波沿x軸正方向傳播、則兩質(zhì)點(diǎn)間的距離為(n)6 m(n0、1、2、)、則 m、由波速的公式得v m/s(n0、1、2、)、n0時(shí)、v6 m/s；n1時(shí)、v1.2 m/s；n2時(shí)、v m/s.若該簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播、則兩質(zhì)點(diǎn)間的距離為(n)6 m(n0、1、2、)、則 m、由波速的公式得v m/s(n1、2、)、n0時(shí)、v2 m/s；n1時(shí)、v m/s、B正確、A、C、D錯(cuò)誤4(20xx高考全國卷、改編)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播、在t0和t0.20 s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示已知該波的周期T0.20 s下列說法正確的是()A波速為0.80 m/sB波長為0.08 mCx0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t0.70 s時(shí)位于波谷Dx0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t0.12 s時(shí)位于波谷解析：選C.根據(jù)波形圖可知、波長16 cm0.16 m、選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)t0時(shí)刻和t0.20 s時(shí)刻的波形圖和該波的周期T0.20 s可知、該波的周期T0.40 s、波速v0.40 m/s、選項(xiàng)A錯(cuò)誤；簡諧波沿x軸正方向傳播、x0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t0時(shí)刻沿y軸正方向振動(dòng)、在t0.70 s時(shí)位于波谷、在t0.12 s時(shí)位于y0的某位置(不是位于波谷)、選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤5(20xx煙臺(tái)模擬)如圖甲所示、O、P為介質(zhì)中的兩點(diǎn)、O為波源、OP間距為6 mt0時(shí)刻O點(diǎn)由平衡位置開始向上振動(dòng)、向右產(chǎn)生沿直線傳播的簡諧橫波、圖乙表示t0時(shí)刻開始P點(diǎn)振動(dòng)的圖象則以下說法不正確的是()A該波的波長為12 mB該波的波速為2 m/sC該波的周期為4 sD從開始振動(dòng)到t10 s、質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過的路程為1.6 m解析：選B.由圖乙所示的P點(diǎn)振動(dòng)的圖象可知波動(dòng)周期為T4 s、選項(xiàng)C正確；波動(dòng)從O傳播到P點(diǎn)需要時(shí)間為2 s(半個(gè)周期)、OP、該波的波長12 m、該波的波速為v3 m/s、選項(xiàng)A正確、B錯(cuò)誤；從開始振動(dòng)到t10 s、質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)了8 s、兩個(gè)周期、經(jīng)過的路程為s24A240.2 m1.6 m、選項(xiàng)D正確6(20xx黃山一模)如圖甲為一列簡諧橫波在t0時(shí)刻的波形圖、P是平衡位置在x1.0 m處的質(zhì)點(diǎn)、Q是平衡位置在x4.0 m處的質(zhì)點(diǎn)、圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象、則下列說法正確的是()A這列波的波長是8 m、周期是0.2 s、振幅是10 mB在t0時(shí)、質(zhì)點(diǎn)Q向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)C從t0.1 s到t0.25 s、該波沿x軸正方向傳播了6 mD從t0.1 s到t0.25 s、質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30 cm解析：選C.由圖象可知、這列波的波長是8 m、周期是0.2 s、振幅是10 cm、選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象可知、在t0時(shí)、質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向運(yùn)動(dòng)、可知波向x軸正方向傳播、選項(xiàng)B錯(cuò)誤；波速v m/s40 m/s、從t0.1 s到t0.25 s、該波沿x軸正方向傳播了xvt400.15 m6 m、選項(xiàng)C正確；從t0.1 s到t0.25 s經(jīng)歷了0.15 sT、但是因P點(diǎn)開始不是從平衡位置或者最高點(diǎn)最低點(diǎn)開始振動(dòng)、則質(zhì)點(diǎn)P通過的路程不等于3A30 cm、選項(xiàng)D錯(cuò)誤二、非選擇題7有兩個(gè)同學(xué)利用假期分別去參觀北大和南大的物理實(shí)驗(yàn)室、各自在那里利用先進(jìn)的DIS系統(tǒng)較準(zhǔn)確地探究了“單擺的周期T與擺長l的關(guān)系”、他們通過校園網(wǎng)交換實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、并由計(jì)算機(jī)