第9講.機械振動和機械波(解析版)-2024高考二輪復(fù)習(xí)

2024高考二輪復(fù)習(xí)二十五講第9講、機械振動和機械波第一部分織網(wǎng)點睛，綱舉目張一、機械振動和機械波學(xué)問體系二．簡諧運動的五大特征受力特征回復(fù)力F＝－kx，F(xiàn)(或a)的大小與x的大小成正比，方向相反運動特征靠近平衡位置時，a、F、x都減小，v增大；遠離平衡位置時，a、F、x都增大，v減小能量特征振幅越大，能量越大，在運動過程中，系統(tǒng)的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能守恒周期性特征質(zhì)點的位移、回復(fù)力、加速度和速度隨時間做周期性變化，變化周期就是簡諧運動的周期T；動能和勢能也隨時間做周期性變化，其變化周期為eq\f(T,2)對稱性特征關(guān)于平衡位置O對稱的兩點，速度的大小、動能、勢能相等，相對平衡位置的位移大小相等；由對稱點到平衡位置O用時相等三、單擺周期公式的應(yīng)用1．對單擺周期公式的理解(1)單擺的周期公式在單擺偏角很小時成立。(2)公式中l(wèi)是擺長，即懸點到擺球球心的距離，l＝l線＋r球。(3)公式中g(shù)是單擺所在地的重力加速度，由單擺所在的空間位置打算。(4)周期T只與l和g有關(guān)，與擺球質(zhì)量m及振幅無關(guān)。2．有關(guān)周期T的常見狀況(1)同一單擺，在地球的不同位置上，由于重力加速度不同，其周期也不同。(2)同一單擺，在不同的星球上，其周期也不相同。例如單擺放在月球上時，由于g月<g地，所以同一單擺在月球上的周期比在地球上的周期大。(3)當(dāng)單擺處在繞地球運行的衛(wèi)星中時，由于衛(wèi)星處于完全失重狀態(tài)，等效重力加速度g＝0，則周期T為無窮大，即單擺不會振動。(4)當(dāng)單擺放在豎直方向的電場中，若單擺帶電，則類似于超(失)重，等效加速度g′＝g＋a(g′＝g－a)，其中a＝eq\f(Eq,m)(g>a)，故周期T變化。(5)當(dāng)帶電單擺放到跟振動平面垂直的磁場中時，由于洛倫茲力始終與速度方向垂直，不轉(zhuǎn)變回復(fù)力，故周期T不變。四、受迫振動和共振1．受迫振動(1)驅(qū)動力：作用于振動系統(tǒng)的周期性的外力。(2)受迫振動：振動系統(tǒng)在驅(qū)動力作用下的振動。(3)受迫振動的頻率：物體做受迫振動達到穩(wěn)定后，物體振動頻率等于驅(qū)動力的頻率，與物體的固有頻率無關(guān)。2.共振(1)定義：當(dāng)驅(qū)動力的頻率等于固有頻率時，物體做受迫振動的振幅達到最大值的現(xiàn)象。(2)條件：驅(qū)動力頻率等于物體的固有頻率。(3)特征：共振時受迫振動的振幅最大。(4)共振曲線：如圖所示。表示受迫振動的振幅A與驅(qū)動力頻率f的關(guān)系圖像，圖中f0為振動物體的固有頻率。五、機械波1.波的傳播①沿波的傳播方向上各質(zhì)點的起振方向與波源的起振方向全都。②介質(zhì)中各質(zhì)點隨波振動，但并不隨波遷移。③沿波的傳播方向上波每個周期傳播一個波長的距離。④在波的傳播過程中，同一時刻假如一個質(zhì)點處于波峰，而另一質(zhì)點處于波谷，則這兩個質(zhì)點肯定是反相點。2.波的疊加①兩個振動狀況相同的波源形成的波，在空間某點振動加強的條件為Δx＝nλ，振動減弱的條件為Δx＝nλ＋eq\f(λ,2)。兩個振動狀況相反的波源形成的波，在空間某點振動加強的條件為Δx＝nλ＋eq\f(λ,2)，振動減弱的條件為Δx＝nλ。②振動加強點的位移隨時間而轉(zhuǎn)變，振幅最大。振動減弱點的位移隨時間而轉(zhuǎn)變，振幅最小。3.波的多解由于振動具有周期性，介質(zhì)中振動的質(zhì)點會在不同時刻多次達到同一位置，故波在傳播過程中簡潔消滅多解問題。(1)．造成波的多解的主要因素(i)周期性①時間周期性：相隔周期整數(shù)倍時間的兩個時刻的波形完全相同，時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確造成多解。②空間周期性：沿傳播方向上，相隔波長整數(shù)倍距離的兩質(zhì)點的振動狀況完全相同，質(zhì)點間距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確造成多解。(ii)雙向性①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。②振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定。(2)．波動問題的幾種可能性①質(zhì)點達到最大位移處，則有正向和負向最大位移兩種可能。②質(zhì)點由平衡位置開頭振動，則有起振方向向上、向下(或向左、向右)兩種可能。③只告知波速不指明波的傳播方向時，應(yīng)考慮波沿兩個方向傳播的可能。eq\o\ac(○,4)只給出兩時刻的波形，則有多次重復(fù)消滅的可能。六、波的常見現(xiàn)象的比較發(fā)生條件定義現(xiàn)象共同點波的反射遇到障礙物或兩種介質(zhì)的分界面時波在障礙物或兩種介質(zhì)分界面上返回到原介質(zhì)中連續(xù)傳播的現(xiàn)象波返回到原介質(zhì)，波線關(guān)于界面法線對稱都是波傳播過程中發(fā)生的現(xiàn)象，波的干涉、波的衍射、多普勒效應(yīng)都是波特有的現(xiàn)象波的折射遇到兩種介質(zhì)的分界面時波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)傳播方向發(fā)生轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象v入＞v折時，折射后的波線靠近法線；v入＜v折時，折射后的波線遠離法線波的衍射遇到較小的障礙物或小孔時波可以繞過障礙物連續(xù)傳播的現(xiàn)象波能偏離直線而傳到直線傳播以外的空間波的干涉兩列頻率相同的波在傳播中相遇時頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且加強和減弱的區(qū)域相間分布的現(xiàn)象振動強弱相間的區(qū)域、明暗相間的條紋或圓環(huán)多普勒效應(yīng)當(dāng)波源與觀看者之間發(fā)生相對運動時由于波源和觀看者之間有相對運動，使觀看者感到波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象當(dāng)波源與觀看者相互接近時，觀看者接收到的頻率變大；當(dāng)波源與觀看者相互遠離時，觀看者接收到的頻率變小其次部分實戰(zhàn)訓(xùn)練，高考真題演練1.（2023學(xué)業(yè)水公平級考試上海卷）真空中有一點P，微粒Q在運動過程中受到方向指向P且大小與Q離開P的位移成正比的回復(fù)力，給在P點的微粒Q一微小速度后，則在接下來的短時間內(nèi)，Q的A.速度增大，加速度增大B.速度減小，加速度增大C.速度增大，加速度不變D.速度減小，加速度不變【參考答案】B【名師解析】微粒受到方向指向P且大小與Q離開P的位移成正比的回復(fù)力，做簡諧運動，給在P點的微粒Q一微小速度后，微粒從平衡位置開頭運動，在接下來的短時間內(nèi)，Q的速度減小，加速度增大，B正確。2.（2023學(xué)業(yè)水公平級考試上海卷）有一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械波，t=0時的波形圖如圖所示，則t=8T時在C、D之間的波形圖為【參考答案】C【名師解析】從t=0時的波形圖可知，波長λ=0.5m，經(jīng)過8T，需要將沿x軸正方向平移8個波長即4m，所以則t=8T時在C、D之間的波形圖為C。3.（2023高考海南卷）下面上下兩圖分別是一列機械波在傳播方向上相距6m的兩個質(zhì)點P、Q的振動圖像，下列說法正確的是（）A.該波的周期是5s B.該波的波速是3m/sC.4s時P質(zhì)點向上振動 D.4s時Q質(zhì)點向上振動【參考答案】C【名師解析】由振動圖像可看出該波的周期是4s，A錯誤；由于Q、P兩個質(zhì)點振動反相，則可知兩者間距離等于，n=0，1，2，…依據(jù)，n=0，1，2，…，可知B錯誤；由P質(zhì)點的振動圖像可看出，在4s時P質(zhì)點在平衡位置向上振動，C正確；由Q質(zhì)點的振動圖像可看出，在4s時Q質(zhì)點在平衡位置向下振動，D錯誤。4．（2023全國高考新課程卷）船上的人和水下的潛水員都能聽見輪船的鳴笛聲。聲波在空氣中和在水中傳播時的（）A．波速和波長均不同B．頻率和波速均不同C．波長和周期均不同D．周期和頻率均不同【參考答案】A【名師解析】聲波在空氣中傳播時速度小于在水中傳播的速度，頻率相同，周期相同，由v=fλ可知波長不同，A正確。5．（2023年6月高考浙江選考科目）下列說法正確的是（）A．熱量能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體B．液體的表面張力方向總是跟液面相切C．在不同的慣性參考系中，物理規(guī)律的形式是不同的D．當(dāng)波源與觀看者相互接近時，觀看者觀測到波的頻率大于波源振動的頻率【參考答案】.BD【名師解析】熱量能夠自發(fā)地從高溫物體傳到低溫物體，不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體，A錯誤；液體表面張力方向總是與表面相切，B正確；在不同慣性參考系中，物理規(guī)律的形式是相同的，C錯誤；依據(jù)多普勒效應(yīng)，當(dāng)波源與觀看者相互接近時，觀看者觀測到波的頻率大于波源的振動頻率，D正確。6．（2023年6月高考浙江選考科目）如圖所示，置于管口T前的聲源發(fā)出一列單一頻率聲波，分成兩列強度不同的聲波分別沿A、B兩管傳播到出口O。先調(diào)整A、B兩管等長，O處探測到聲波強度為400個單位，然后將A管拉長，在O處第一次探測到聲波強度最小，其強度為100個單位。已知聲波強度與聲波振幅平方成正比，不計聲波在管道中傳播的能量損失，則（）A．聲波的波長B．聲波的波長C．兩聲波的振幅之比為D．兩聲波的振幅之比為【參考答案】C【名師解析】先調(diào)整A、B兩管等長，兩管中傳播的聲波到O點路程差為零，振動加強，O處探測到聲波強度為400個單位，將A管拉長，在O處第一次探測到聲波強度最小，說明兩管中傳播的聲波到O點路程差λ/2，其強度為100個單位，由此可知2d=λ/2，聲波的波長λ=60cm，AB錯誤；依據(jù)題述，已知聲波強度與聲波振幅平方成正比，即=，解得=，C正確D錯誤。。7.（2023高考山東高中學(xué)業(yè)水公平級考試）如圖所示，沿水平方向做簡諧振動的質(zhì)點，依次通過相距L的A、B兩點。已知質(zhì)點在A點的位移大小為振幅的一半，B點位移大小是A點的倍，質(zhì)點經(jīng)過A點時開頭計時，t時刻其次次經(jīng)過B點，該振動的振幅和周期可能是（）A. B. C. D.【參考答案】BC【名師解析】當(dāng)A、B兩點在平衡位置的同側(cè)時有可得；或者因此可知其次次經(jīng)過B點時，解得此時位移關(guān)系為解得故A錯誤，B正確；當(dāng)A、B兩點在平衡位置兩側(cè)時有解得或者（由圖中運動方向舍去），或者當(dāng)其次次經(jīng)過B點時，則解得此時位移關(guān)系為解得，C正確D錯誤。8.（2023高考選擇性考試遼寧卷）“球鼻艏”是位于遠洋輪船船頭水面下方的裝置，當(dāng)輪船以設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)速度航行時，球鼻艏推起的波與船首推起的波如圖所示，兩列波的疊加可以大幅度減小水對輪船的阻力。下列現(xiàn)象的物理原理與之相同的是（）A.插入水中的筷子、看起來折斷了B.陽光下的肥皂膜，呈現(xiàn)彩色條紋C.駛近站臺的火車，汽笛音調(diào)變高D.振動音叉的四周，聲音忽高忽低【參考答案】BD【名師解析】該現(xiàn)象屬于波的疊加原理；插入水中的筷子看起來折斷了是光的折射造成的，與該問題的物理原理不相符；陽光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋，是由于光從薄膜上下表面的反射光疊加造成的干涉現(xiàn)象，與該問題的物理原理相符；駛近站臺的火車汽笛音調(diào)變高是多普勒現(xiàn)象造成的，與該問題的物理原理不相符；振動音叉的四周聲音忽高忽低，是聲音的疊加造成的干涉現(xiàn)象，與該問題的物理原理相符。BD正確。9.（2023高考湖南卷）如圖（a），在均勻介質(zhì)中有和四點，其中三點位于同始終線上，垂直．時，位于處的三個完全相同的橫波波源同時開頭振動，振動圖像均如圖（b）所示，振動方向與平面垂直，已知波長為．下列說法正確的是（）A.這三列波的波速均為B.時，處質(zhì)點開頭振動C.時，處的質(zhì)點向軸負方向運動D.時，處的質(zhì)點與平衡位置的距離是【參考答案】C【名師解析】在同一介質(zhì)中傳播的橫波波速相同，由圖（b）可知，T=4s，v=λ/T=1m/s，A錯誤；t=2s時，三列波均未傳播到D，所以時，處的質(zhì)點未開頭振動，B錯誤；由于AD=BD=5m，所以時，波源A、B處產(chǎn)生的波未傳播到D處，波源C處產(chǎn)生的波到達D處已經(jīng)1.5s，所以處的質(zhì)點向軸負方向運動，C正確；時，處的質(zhì)點在平衡位置振動，y=2cm+2cm-2cm=2cm，D錯誤。10.（2023高考湖北卷）一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，波長為，振幅為。介質(zhì)中有a和b兩個質(zhì)點，其平衡位置分別位于和處。某時刻b質(zhì)點的位移為，且向y軸正方向運動。從該時刻開頭計時，a質(zhì)點的振動圖像為（）A. B.C. D.【參考答案】A【名師解析】a、b之間的距離為此時b點的位移4cm且向y軸正方向運動，令此時b點的相位為，則有解得或（舍去，向下振動）由a、b之間的距離關(guān)系可知則，可知a點此時的位移為且向下振動，即此時的波形圖為a質(zhì)點的振動圖像A正確。11（5分）（2023高考全國乙卷）一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖（a）是時刻的波形圖；P是介質(zhì)中位于處的質(zhì)點，其振動圖像如圖（b）所示。下列說法正確的是（）A.波速為B.波向左傳播C.波的振幅是D.處的質(zhì)點在時位于平衡位置E.質(zhì)點P在0~7s時間內(nèi)運動的路程為【參考答案】ABE【命題意圖】本題考查波動圖像、振動圖像和機械波及其相關(guān)學(xué)問點。【解題思路】由圖（a）可知波長λ=4m，由圖（b）可知，周期T=2s，波速v=λ/T=2m/s，A正確；由于x=2m處質(zhì)點t=0時沿y軸負方向運動，所以波向左傳播，B正確；波的振幅是5cm，C錯誤；x=3m處質(zhì)點在t=7s時即經(jīng)過3.5個周期位于波峰位置，D錯誤；質(zhì)點P在0~7s時間內(nèi)運動的路程s=3.5×4A=70cm，E正確。12.（2023天津卷）一列機械波的波源是坐標(biāo)軸原點，從時波源開頭振動，時波形如圖，則下列說法正確的有（）A.在這種介質(zhì)中波速B.處質(zhì)點在時位于波谷C.波源振動方程D.處質(zhì)點半個周期內(nèi)向左位移半個波長【參考答案】BC【名師解析】由圖中可知時，波傳播的距離為x=2.5m，故波的速度為故A錯誤；由圖可知該波的波長為，所以波的周期為波傳播到需要的時間由圖可知該波的起振方向向下，該波振動了0.1s，即，所以位于波谷，故B正確；．依據(jù)圖像可知該波的振動方程為故C正確；質(zhì)點只是上下振動，不隨波左右移動，故D錯誤。13、（2023高考全國甲卷）（10分）分別沿x軸正向和負向傳播的兩列簡諧橫波PQ的振動方向相同，振幅均為5cm，波長均為8m，波速均為4m/s。t==0時刻，P波剛好傳播到坐標(biāo)原點，該處的質(zhì)點將自平衡位置向下振動；Q波剛好傳播到x=10m處，該處的質(zhì)點將自平衡位置向上振動。經(jīng)過一段時間后，兩列波相遇。（i）在答題卡給出的坐標(biāo)圖上分別畫出PQ兩列波在t=2.5s時刻的波形圖（P波用虛線，Q波用實線）（ii）求出圖示范圍內(nèi)的介質(zhì)中，因兩列波干涉而振動振幅最大和振幅最小的平衡位置?！緟⒖即鸢浮浚╥）（ii）圖示范圍x=1m、x=5m、x=9m振幅最??；x=3m、x=7m振幅最大?！久}意圖】本題考查波動傳播、波的疊加原理及其相關(guān)學(xué)問點。【解題思路】（i）由x=vt可知2.5s時刻P波傳播到x=10m處，Q波傳播到x=0處。2.5s時刻波形圖如圖。（ii）依據(jù)波的疊加原理，振動加強點滿足△x=，（n=0，1，2···）n=0，△x=4m△x=│x-（10-x）│，解得x=3m，x=7m即圖示范圍x=3m、x=7m振幅最大。振動減弱點滿足△x=nλ，（n=0，1，2···）n=0，△x=0，由△x=│x-（10-x）│，解得x=5m；n=1，△x=8△x=│x-（10-x）│，解得x=1m、x=9m即圖示范圍x=1m、x=5m、x=9m振幅最小?！疽族e提示】由于題中的兩列波反相，振動加強點為路程差為半波長的奇數(shù)倍；振動減弱點為路程差為波長的整數(shù)倍。第三部分思路歸納，內(nèi)化方法1.分析簡諧運動中各物理量的變化狀況的技巧(1)分析簡諧運動中各物理量的變化狀況時，肯定要以位移為橋梁，位移增大時，振動質(zhì)點的回復(fù)力、加速度、勢能均增大，速度、動能均減?。环粗?，則產(chǎn)生相反的變化，另外，各矢量均在其值為零時轉(zhuǎn)變方向。(2)分析過程中要特殊留意簡諧運動的周期性和對稱性。位移相同時，回復(fù)力、加速度、動能、勢能可以確定，但速度可能有兩個方向，由于周期性，運動時間也不確定。(3)做簡諧運動的物體經(jīng)過平衡位置時，回復(fù)力肯定為零，但所受合外力不肯定為零。2.波的圖像與振動圖像問題(1)由波的圖像確定振動圖像由波的圖像確定振動圖像時，必需先明確所給波形圖是哪一時刻的波形圖，再在振動圖像中找到相對應(yīng)的時刻，明確該質(zhì)點在此時刻相對平衡位置的位移及振動方向，最終結(jié)合波的傳播方向及波形圖進行綜合分析推斷。（2）．由振動圖像畫波的圖像給出振動圖像和波的傳播方向，便可畫出任一時刻的波形圖；給出兩個質(zhì)點的振動圖像，加上兩質(zhì)點平衡位置間的距離和波源方位，可畫出多種狀況下的波形圖。（3）．已知波的圖像和一質(zhì)點的振動圖像確定波速及傳播方向由已知振動圖像可直接讀出周期，由波的圖像可直接讀出波長，進而依據(jù)v＝eq\f(λ,T)求出波速。由所給某時刻的波形圖，在振動圖像上找到對應(yīng)的時刻，推斷此時刻質(zhì)點振動的方向，進而應(yīng)用波的傳播方向和質(zhì)點振動方向的關(guān)系，求得波的傳播方向。（4）．依據(jù)振幅A和周期T求振動質(zhì)點在Δt時間內(nèi)的路程求振動質(zhì)點的路程，由于涉及質(zhì)點的初始狀態(tài)，利用正弦函數(shù)較簡單，但Δt若為半周期eq\f(T,2)的整數(shù)倍則很簡潔求解。在半個周期內(nèi)質(zhì)點的路程為2A，則質(zhì)點在Δt＝neq\f(T,2)(n＝1,2,3…)時間內(nèi)的路程s＝eq\f(Δt,\f(T,2))·2A＝n·2A(n＝1,2,3…)。3.波動干涉、衍射與多普勒效應(yīng)(1)兩列波發(fā)生干涉時，兩列波的頻率肯定相同。(2)波的衍射是無條件的，但波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象是有條件的，即障礙物或孔的尺寸跟波長相差不多或比波長小。(3)多普勒效應(yīng)發(fā)生的條件是波源與觀看者之間的距離發(fā)生變化，二者相互靠近時，觀看者接收的頻率變大，反之變小。4.試驗：用單擺測重力加速度處理數(shù)據(jù)的兩種方法(1)公式法：測出30次或50次全振動的時間t，利用T＝eq\f(t,N)求出周期；不轉(zhuǎn)變擺長，反復(fù)測量三次，算出三次測得的周期的平均值eq\x\to(T)，然后利用公式g＝eq\f(4π2l,T2)求重力加速度。(2)圖像法：由單擺周期公式不難推出：l＝eq\f(g,4π2)T2，因此，分別測出一系列擺長l對應(yīng)的周期T，作l-T2的圖像，圖像應(yīng)是一條通過原點的直線，如圖所示，求出圖線的斜率k＝eq\f(Δl,ΔT2)，即可利用g＝4π2k求重力加速度。第四部分最新模擬集萃，提升應(yīng)試力量1．(2024安徽名校名師1月測評卷4)如圖所示為某同學(xué)爭辯單擺做阻尼振動的位移一時間圖像，P、N是圖像上的兩個點，下列說法正確的是（）A．?dāng)[球在P點時做減速運動B．?dāng)[球在N點時正在上升C．?dāng)[球在P點時的動能和在N點時的動能相同D．?dāng)[球在P點時的機械能大于在N點時的機械能【參考答案】D【名師解析】．由圖可知擺球在點時正在靠近平衡位置，速度在增大，A錯誤；擺球在點時也正在靠近平衡位置，高度在降低，B錯誤；兩點對應(yīng)位置高度相同，故從到重力做功為0，擺球需克服阻力做功，由動能定理可知擺球在點時的動能大于在．點時的動能，C錯誤；由知兩擺球在兩點時的重力勢能相等，而擺球在點時的動能大于在點時的動能，所以擺球在點時的機械能大于在點時的機械能，D正確；故選D。2．(2024安徽名校名師1月測評卷4)如圖所示，一輛小車（裝有細沙）與一輕質(zhì)彈簧組成一個彈簧振子在光滑水平面上做簡諧運動，某人手里拿著一個小球懸于小車上方，某時刻突然松手釋放小球，使小球豎直落入小車沙堆中，假設(shè)小球落入沙堆中馬上與小車保持相對靜止，以下說法正確的是（）A．若小車正好通過平衡位置時，小球落入沙堆，則小球與小車保持相對靜止后，彈簧振子的振幅變小B．若小車正好通過平衡位置時，小球落入沙堆，則小球與小車保持相對靜止后，彈簧振子的周期變小C．若小車正好通過最大位置時，小球落入沙堆，則小球與小車保持相對靜止后，彈簧振子的振幅變小D．若小車正好通過最大位置時，小球落入沙堆，則小球與小車保持相對靜止后，彈簧振子的周期不變【參考答案】A【名師解析】．設(shè)小車和小球的質(zhì)量分別為，小球落入小車后瞬間，整體的速度大小為，碰撞瞬間小車和小球組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒，則，解得，碰后瞬間系統(tǒng)的機械能為，可知小球落入小車后，系統(tǒng)機械能變小。彈簧振子的振幅與振子所具有的機械能有關(guān)，振子的機械能越大，振子到達最大位移處時彈簧的彈性勢能越大，伸長量越大，即振幅越大，而小球落入小車后系統(tǒng)機械能變小，故振幅變小，A正確；若小車正好通過最大位置時，小球落入沙堆，系統(tǒng)的機械能不變，則小球與小車保持相對靜止后，整個彈簧振子的振幅不變，故C錯誤；小球落入沙堆后，系統(tǒng)質(zhì)量變大，由彈簧振子的周期公式知，周期變大，B、D均錯誤。3．(2024安徽名校名師1月測評卷4)如圖表示同一種均勻介質(zhì)中兩列頻率相同、振幅不同的波在某時刻疊加的狀況，圖中實線表示波峰，虛線表示波谷，則下列說法正確的是（）A．a(chǎn)、c兩點連線上全部點均為振動加強點B．b、d兩點連線上全部點均為振動減弱點C．該時刻b點和d點的位移相同D．周期后，點的位移比點大【參考答案】A【名師解析】A．由圖可知，兩點到和的距離相等為振動加強點，二者連線上全部點到和的距離也相等，連線上全部點均為振動加強點，故A正確；由圖可知，兩點到和的距離差均為半個波長的奇數(shù)倍，兩點為振動減弱點，振動減弱點是分布在一簇簇雙曲線上的，但二者連線是一條直線，該直線上的點到和的距離差并不都是半個波長的奇數(shù)倍，故B錯誤；兩列波的振幅不同，振動減弱點疊加后的振幅不為零，該時刻兩點一個在疊加后的波峰，一個在疊加后的波谷，二者的位移等大反向，并不相同，故C錯誤；周期后，點和點均在平衡位置，二者的位移均為0，故D錯誤；故選A。4．(2024安徽名校名師1月測評卷4)如圖所示為某物體沿始終線做簡諧運動的圖像，則下列說法中正確的是（）A．和，合外力做功不相同、合外力的沖量相同B．和，合外力做功不相同、合外力的沖量相同C．和，合外力做功相同、合外力的沖量也相同D．和，合外力做功相同、合外力的沖量不相同【參考答案】B【名師解析】．設(shè)最大速度大小為內(nèi)動能的變化量為，動量變化量為；內(nèi)動能變化量為，動量變化量為，依據(jù)動能定理可知這兩段時間內(nèi)合力做功不相同，依據(jù)動量定理知合力的沖量不相同，故A錯誤；B．內(nèi)動能變化量為，動量變化量為，和相比，合外力做功不相同、合外力的沖量相同，B正確；C．內(nèi)動能變化量為，動量變化量為，和相比，合外力做功不相同、合外力的沖量相同，C錯誤；D．和內(nèi)動能變化量均為0，動量變化量均為0，依據(jù)動能定理和動量定理得知合力的功和沖量都相同，D錯誤；故選B。5．(2024安徽名校名師1月測評卷4)一列簡諧橫波沿始終線傳播，該直線上平衡位置相距的兩處的質(zhì)點振動圖像如圖所示，則該波的速度不行能為A．B．C．D．【參考答案】D【名師解析】若波從到傳播，由圖像可知，比早振動，則有，由波速公式可知波速為：。當(dāng)時，；時，；故A、B可能。若波從到傳播，由圖像可知，比早振動，則有，由波速公式可知波速為。當(dāng)時，，故C可能。在以上兩種狀況中，均找不到對應(yīng)的值，故D不行能；故選D。6.（2024江西紅色十校9月聯(lián)考）如圖所示，坐標(biāo)原點O左右兩邊的介質(zhì)不同，P、Q為兩列波的波源，兩波源同時起振，某時刻，兩列波分別沿x軸傳播到點M（－9，0）、點N（3，0），則下列說法正確的是（）A.兩列波的起振方向相反B.兩列波波動頻率相同C.兩列波在x＝－3.5cm處相遇D.兩列波在x軸負半軸疊加能形成穩(wěn)定的干涉圖樣【參考答案】C【名師解析】由圖可知，M點的起振方向為軸正方向，N點的起振方向也為軸正方向，而且MN點與波源的起振方向相同，故兩列波的起振方向相同，故A錯誤；兩列波在不同介質(zhì)中波速不同，由圖知兩波的波長相等，依據(jù)兩列波的波動頻率不同，故B錯誤；在相同時間內(nèi)，兩波分別傳播了一個波長和一個半波長，故在不同介質(zhì)的波速之比為當(dāng)Q波傳到O點時，P波傳到（－7，0），等Q波傳播到x軸負半軸后速度與P波相同，則兩波都再傳播3.5cm，所以兩列波在x＝－3.5cm處相遇，故C正確；由于兩波的頻率不同，故兩列波在x軸負半軸疊加不能形成穩(wěn)定的干涉圖樣，故D錯誤。7.（2024山西三重教育聯(lián)盟9月聯(lián)考）B超成像的基本原理是探頭向人體放射一組超聲波，遇到人體組織會產(chǎn)生不同程度的反射，探頭接收到的超聲波信號形成B超圖像。如圖為血管探頭沿x軸正方向發(fā)送的簡諧超聲波圖像，時刻波恰好傳到質(zhì)點M處。已知此超聲波的頻率為，下列說法正確的是（）A.內(nèi)質(zhì)點M運動的路程為2mmB.時，質(zhì)點恰好處于波峰C.超聲波在血管中傳播速度為D.質(zhì)點N起振時運動方向沿y軸負方向【參考答案】ABD【名師解析】依據(jù)題意可知，此超聲波的周期為經(jīng)過時間質(zhì)點M運動的路程為，A正確；BCD．由圖可知超聲波的波長為則可得其波速為此超聲波傳到N的時間為則時，質(zhì)點振動的時間為由圖，依據(jù)同側(cè)法可得，起振方向沿軸負方向，則時，質(zhì)點恰好處于波峰，故C錯誤，BD正確；8.（2024南京六校聯(lián)合體調(diào)研）圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，a、b兩質(zhì)點的橫坐標(biāo)分別為和，圖乙為質(zhì)點a從該時刻開頭計時的振動圖像，下列說法正確的是（）A.時，質(zhì)點b的加速度方向沿y軸正向B.時，質(zhì)點b的位移沿y軸正向C.該波沿方向傳播，波速為D.質(zhì)點b經(jīng)過4s振動路程為2m【參考答案】A【名師解析】由圖乙可知質(zhì)點a該時刻向上振動，依據(jù)波形平移法可知，該波沿方向傳播，機械波的波長為4m，周期為8s，則波速為，C錯誤；由于該波沿方向傳播，依據(jù)波形平移法可知，時質(zhì)點b的位移為沿y軸負向，加速度沿y軸正向，故B錯誤，A正確；由于，可知質(zhì)點b經(jīng)過4s振動的路程為，D錯誤。9.（2024山東開學(xué)考試）圖甲為超聲波懸浮儀，上方圓柱體中，高頻電信號（由圖乙電路產(chǎn)生）通過壓電陶瓷轉(zhuǎn)換成同頻率的高頻聲信號，發(fā)出超聲波，下方圓柱體將接收到的超聲波信號反射回去。兩列超聲波信號疊加后，會消滅振幅幾乎為零的點——節(jié)點，在節(jié)點兩側(cè)聲波壓力的作用下，小水珠能在節(jié)點處四周保持懸浮狀態(tài)，該情景可等效簡化為圖丙所示情形，圖丙為某時刻兩列超聲波的波形圖（沒有畫完整），P、Q為波源，點M（-1.5，0）、點N（0.5，0）分別為兩列波的波前，已知聲波傳播的速度為340m/s。LC振蕩回路的振蕩周期為T=2π，則下列說法正確的是（）A．該超聲波懸浮儀所發(fā)出的超聲波信號頻率為340HzB．兩列波穩(wěn)定疊加后，波源P、Q之間小水珠共有10個懸浮點C．兩列波穩(wěn)定疊加后，波源P、Q之間振幅為2A的點共有8個D．拔出圖乙線圈中的鐵芯，可以增加懸浮儀中的節(jié)點個數(shù)【參考答案】CD【名師解析】該超聲波懸浮儀所發(fā)出的超聲波信號頻率為f=v/λ=3.4×104Hz，A錯誤；依據(jù)圖丙可知，PQ兩波源在-0.5，-1，-1.5，-2,，0，,0.5，1，,1.5，共8個振動加強點，兩個加強點之間，有一個振動減弱點，兩端加強點與波源之間還有一個振動減弱點，在振動減弱點小水珠懸浮，所以B錯誤C正確；拔出圖乙線圈中的鐵芯，L減小，振蕩回路的振蕩周期T減小，產(chǎn)生的超聲波周期減小，波長減小，PQ之間振動減弱點增加，即可以增加懸浮儀中的節(jié)點個數(shù)，D正確。10．(2024廣東七校第一次聯(lián)考)、、是某彈性繩上的三個質(zhì)點，沿繩建立坐標(biāo)軸．一簡諧橫波正在沿軸的正方向傳播，振源的周期為0.4s．在時刻的波形如圖所示，則在t=0.2s時，（

）A．質(zhì)點處于波谷 B．質(zhì)點處于波峰C．質(zhì)點處于平衡位置且向上運動 D．質(zhì)點處于平衡位置且向上運動【參考答案】C【名師解析】.簡諧橫波沿x軸的正方向傳播，時刻質(zhì)點P的速度向下，t=0.2s=，P點經(jīng)過平衡位置向上運動，故A錯誤，C正確；波從P傳到Q的時間為，=0.1s，t=0.2s時，質(zhì)點Q已經(jīng)振動了，=0.1s，而質(zhì)點Q的起振方向向下，則在t=0.2s時質(zhì)點Q處于波谷，故B錯誤；在t=0.2s時波傳到M點，此時M點的振動方向向下，故D錯誤．11.（2023年7月安徽蚌埠期末）手機上一般會有兩個麥克風(fēng)，一個比較大的位于手機下方，另一個位于手機頂部。小明同學(xué)查閱手機說明書后知道手機頂部的麥克風(fēng)為降噪麥克風(fēng)。該同學(xué)進一步查閱資料得知：降噪麥克風(fēng)通過降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪音相位相反的聲波，與噪音疊加從而實現(xiàn)降噪的效果。抱負狀況下的降噪過程如圖所示，實線對應(yīng)環(huán)境噪聲，虛線對應(yīng)降噪系統(tǒng)產(chǎn)生的等幅反相聲波。下列說法正確的是（）A.降噪聲波的頻率大于環(huán)境噪聲的頻率B.降噪聲波的頻率小于環(huán)境噪聲的頻率C.降噪麥克風(fēng)的工作原理是聲波的衍射D.降噪麥克風(fēng)工作原理是聲波的干涉【參考答案】D【名師解析】由圖可以看出，降噪聲波與環(huán)境聲波波長相等，波速相等，則頻率相同，疊加時產(chǎn)生干涉，由于兩列聲波等幅反相，所以振動減弱，起到降噪作用，AB錯誤；降噪麥克風(fēng)的工作原理利用頻率相同的兩列聲波等幅反相，疊加后振動減弱，起到降噪作用，是聲波的干涉，C錯誤，D正確。。12..（2023安徽宣城期末）如圖甲所示為某一列沿x軸正向傳播的簡諧橫波在t＝1s時的波形圖，圖乙為參與波動的某一質(zhì)點的振動圖像，則下列說法正確的是（）A.該簡諧橫波的傳播速度為4m/sB.從今時刻起，經(jīng)過2s，P質(zhì)點運動了8m的路程C.從今時刻起，P質(zhì)點比Q質(zhì)點先回到平衡位置D.圖乙可能是圖甲中x＝2m處質(zhì)點的振動圖像【參考答案】ACD【名師解析】由甲圖可得λ=4m，由乙圖中可得T=1.0s，所以該簡諧橫波的傳播速度為故A正確；t=2s=2T，則從今時刻起，經(jīng)過2s，P質(zhì)點運動的路程為故B錯誤；簡諧橫波沿x軸正向傳播，此時刻Q質(zhì)點向上運動，而P質(zhì)點直接向下運動，所以P質(zhì)點比Q質(zhì)點先回到平衡位置，故C正確；由乙圖知t=0時刻質(zhì)點的位移為0，振動方向沿y軸負方向，與甲圖x=2m處t=0時刻的狀態(tài)相同，所以乙圖可能是甲圖x=2m處質(zhì)點的振動圖像，故D正確。。13.(2023年7月浙江寧波期末)在同一均勻介質(zhì)中，和處有兩個相干波源同時起振產(chǎn)生簡諧橫波，如圖是時刻的波形圖，沿x軸正、負方向傳播的波正好分別傳播到坐標(biāo)原點和處，已知兩列波的振幅均為10cm，波速均為。則下列說法正確的是（）A.兩波相遇后，坐標(biāo)原點是振動加強的點B.經(jīng)0.4s，處于坐標(biāo)原點的質(zhì)點運動的路程為0.6mC.0.4s時，坐標(biāo)在之間的質(zhì)點位移都為0，故都為振動減弱點D.兩個波源之間（包含波源）有3個振動加強點【參考答案】AB【名師解析】由圖可知，時刻兩列波波峰對應(yīng)的坐標(biāo)與原點坐標(biāo)之間的距離均為，又兩列波波速相等，則兩列波的波峰同時到達坐標(biāo)原點，且兩列波的波長相等，頻率相等，所以兩波相遇后，坐標(biāo)原點是振動加強的點，故A正確；B．兩波波長均為2m，則周期為設(shè)經(jīng)過時間，沿x軸負方向傳播的波剛好傳播到原點處，有已知兩列波振幅均為10cm，所以在前0.2s處于原點的質(zhì)點運動路程為0.2s時兩波相遇，原點為振動加強點，此時的振幅為則后0.2s經(jīng)過的路程為則經(jīng)0.4s，處于原點的質(zhì)點運動的路程為故B正確；C．在0.4s時，左側(cè)的波剛好傳播到2m處，右側(cè)的波剛好傳播處處，坐標(biāo)在之間，兩列波的振動狀況完全相反且振幅相同，則在0.4s時，坐標(biāo)在之間的質(zhì)點位移都為0，但不是都為振動減弱點，故C錯誤；D．依據(jù)波形平移法可知，兩列波的起振方向相反，當(dāng)質(zhì)點與兩波源的距離差等于半個波長的奇數(shù)倍時，該質(zhì)點為振動加強點，則有（取整數(shù)）兩個波源之間（包含波源）點與兩波源的距離差滿足則有，，，，，可知兩個波源之間（包含波源）有6個振動加強點，故D錯誤。14.（2023年7月浙江紹興期末）如圖甲所示，一單擺懸掛在O點，在O點正下方P點處有一個釘子，單擺搖擺的夾角始終小于7°，從時刻開頭繩子上的拉力大小隨時間t的變化如圖乙所示，A、C分別為運動過程中左右兩側(cè)最高點，B為最低點，忽視一切阻力，下列說法正確的是（）A.繩子遇到釘子后，繩子上的拉力變小B.時小球在C位置C.OA長度為0.4mD.OP之間的距離為1.2m【參考答案】D【名師解析】繩子遇到釘子后，單擺的速度不變，單擺的擺長減小，依據(jù)牛頓其次定律可知繩子上的拉力變大，故A錯誤；B．單擺在區(qū)間運動時，擺長較長，運動周期長，時繩子上的拉力最小，為最高點，故時小球在A位置，故B錯誤；C．OA的為擺長時單擺的周期解得OA的長度為故C錯誤；PC的為擺長時單擺的周期解得PC的長度為OP之間的距離為故D正確。。15.（2023年7月浙江紹興期末）一列簡諧橫波在介質(zhì)中傳播時經(jīng)過A、B兩點，A、B相距3m。某時刻開頭質(zhì)點A的振動方程為，質(zhì)點B的振動方程為，下列說法正確的是（）A.該簡諧波傳播方向為從A到BB.從時刻計時，1秒后質(zhì)點A通過的路程為40cmC.這列波的波速可能為90