山東專用2024-2025三年高考物理真題分項(xiàng)匯編專題15機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波

-1-專題15機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波【考綱定位】高考命題點(diǎn)考綱要求高考真題1.簡諧運(yùn)動(dòng)及描述通過試驗(yàn)，相識(shí)簡諧運(yùn)動(dòng)的特征；能用公式和圖象描述簡諧運(yùn)動(dòng).2.單擺及周期公式通過試驗(yàn)，探究單擺的周期與擺長的定量關(guān)系；知道單擺周期與擺長、重力加速度的關(guān)系；會(huì)用單擺測量重力加速度的大小.3.受迫振動(dòng)和共振通過試驗(yàn)，相識(shí)受迫振動(dòng)的特點(diǎn)；了解產(chǎn)生共振的條件及其應(yīng)用.4.機(jī)械波及描述通過視察，相識(shí)波的特征；能區(qū)分橫波和縱波；能用圖象描述橫波；理解波速、波長和頻率的關(guān)系.2024·山東·高考T92024·山東·高考T102024·山東·高考T4【學(xué)問重現(xiàn)】一、簡諧運(yùn)動(dòng)1．定義：假如質(zhì)點(diǎn)的位移與時(shí)間的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律，即它的振動(dòng)圖象(x—t圖象)是一條正弦或余弦曲線，這樣的振動(dòng)叫簡諧運(yùn)動(dòng)．2．簡諧運(yùn)動(dòng)的圖象(1)意義：表示振動(dòng)物體的位移隨時(shí)間改變的規(guī)律．(2)從平衡位置起先計(jì)時(shí)，函數(shù)表達(dá)式為x＝Asinωt，圖象如圖所示．3．簡諧運(yùn)動(dòng)的能量簡諧運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒，振動(dòng)能量與振幅有關(guān)，振幅越大，能量越大．二、單擺1．定義：在細(xì)線的一端拴一個(gè)小球，另一端固定在懸點(diǎn)上，假如線的伸長和質(zhì)量都不計(jì)，球的直徑比擺線短得多，這樣的裝置叫單擺．2．做簡諧運(yùn)動(dòng)的條件：擺角小于10°.3．回復(fù)力：由小球所受重力沿切線方向的分力供應(yīng)，即F＝G2＝Gsinθ＝eq\f(mg,l)x，F(xiàn)的方向與位移x的方向相反．4．周期公式：T＝2πeq\r(\f(l,g)).單擺的振動(dòng)周期取決于擺長l和重力加速度g，與振幅和振子的質(zhì)量都沒有關(guān)系．三、受迫振動(dòng)和共振1．受迫振動(dòng)振動(dòng)系統(tǒng)在周期性外力作用下的振動(dòng)叫受迫振動(dòng)．其振動(dòng)頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率，跟系統(tǒng)的固有頻率無關(guān)．2．共振當(dāng)驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率時(shí)，受迫振動(dòng)的振幅最大．其共振曲線如圖所示．四、機(jī)械波1．機(jī)械波的形成和傳播(1)產(chǎn)生條件：①有波源；②有傳播振動(dòng)的介質(zhì)，如空氣、水、繩子等．(2)傳播特點(diǎn)：①傳播振動(dòng)形式、能量和信息；②介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率、振幅、起振方向等都與波源相同．2．機(jī)械波的分類(1)橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直的波，有波峰(凸部)和波谷(凹部)．(2)縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在一條直線上的波，有疏部和密部．3．波長、波速、頻率及其關(guān)系(1)波長：在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，用λ表示．(2)波速：波在介質(zhì)中的傳播速度，由介質(zhì)本身的性質(zhì)確定．(3)頻率：由波源確定，等于波源的振動(dòng)頻率．(4)波長、波速和頻率的關(guān)系：v＝λf＝eq\f(λ,T).4．波的圖象(1)圖象：在平面直角坐標(biāo)系中，用橫坐標(biāo)表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置；用縱坐標(biāo)表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移，連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為波的圖象，簡諧波的圖象是正弦(或余弦)曲線．(2)意義：某一時(shí)刻介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移．五、波的特有現(xiàn)象1．波的衍射波可以繞過障礙物接著向前傳播的現(xiàn)象叫波的衍射．發(fā)生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時(shí)，才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．2．波的干涉頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振幅增大、某些區(qū)域的振幅減小，而且增大與減小的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉．3．多普勒效應(yīng)由于波源和視察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使視察者感覺到頻率改變的現(xiàn)象．假如二者相互接近，視察者接收到的頻率增大；假如二者遠(yuǎn)離，視察者接收到的頻率減?。菊骖}匯編】1．（2024·山東·高考真題）一列簡諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標(biāo)原點(diǎn)O的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像如右圖所示。當(dāng)時(shí)，簡諧波的波動(dòng)圖像可能正確的是（

）A． B．C． D．【答案】AC【解析】由O點(diǎn)的振動(dòng)圖像可知，周期為T=12s，設(shè)原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為則解得在t=7s時(shí)刻因則在t=7s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)在y軸負(fù)向向下振動(dòng)，依據(jù)“同側(cè)法”可推斷若波向右傳播，則波形為C所示；若波向左傳播，則波形如A所示。故選AC。2．（2024·山東·高考真題）一列簡諧橫波沿x軸傳播，如圖所示，實(shí)線為時(shí)的波形圖，虛線為時(shí)的波形圖。以下關(guān)于平衡位置在O處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，可能正確的是（）A． B．C． D．【答案】AC【解析】機(jī)械波的傳播方向不確定，所以須要考慮機(jī)械波傳播方向的不確定性。AB．若機(jī)械波沿軸正方向傳播，在時(shí)點(diǎn)振動(dòng)方向豎直向上，則傳播時(shí)間滿意（n=0，1，2，3…）解得（n=0，1，2，3…）當(dāng)時(shí)，解得周期A正確，B錯(cuò)誤；CD．若機(jī)械波沿軸負(fù)方向傳播，在時(shí)點(diǎn)處于波谷，則（n=0，1，2，3…）解得（n=0，1，2，3…）當(dāng)時(shí)，解得周期C正確，D錯(cuò)誤。故選AC。3．（2024·山東·高考真題）一列簡諧橫波在勻稱介質(zhì)中沿x軸負(fù)方向傳播，已知處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為，則時(shí)刻的波形圖正確的是（）A． B．C． D．【答案】D【解析】依據(jù)題意可知，時(shí)，在處的質(zhì)點(diǎn)處于則此時(shí)該質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置，下一時(shí)刻，該質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，故AB錯(cuò)誤；依據(jù)題意，橫波沿軸負(fù)方向傳播，依據(jù)同側(cè)法推斷可知，C錯(cuò)誤，D正確。故選D?！就黄凭毩?xí)】1．（2024·山東師范高校附中模擬預(yù)料）某健身者揮動(dòng)健身繩熬煉臂力，圖甲為揮動(dòng)后繩中一列沿x軸傳播的簡諧橫波在時(shí)刻的波形。圖乙為繩上質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)圖像。下列說法正確的是（）A．波沿軸正方向傳播B．波速大小為0.25m/sC．若Q點(diǎn)平衡位置坐標(biāo)為3.5m，Q質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為D．從時(shí)計(jì)時(shí)，再經(jīng)過，P點(diǎn)經(jīng)過的路程為0.7m【答案】C【解析】A．質(zhì)點(diǎn)后起先向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，依據(jù)同側(cè)法可知簡諧波在向x軸負(fù)方向傳播，故A錯(cuò)誤；B．依據(jù)圖甲可知道簡諧橫波的波長為同時(shí)依據(jù)圖乙可知周期波速故B錯(cuò)誤；C．若質(zhì)點(diǎn)Q平衡位置坐標(biāo)為，依據(jù)簡諧橫波在時(shí)刻的波形圖，可知此時(shí)Q的y軸位置為其初始振動(dòng)位置，可得振動(dòng)方程為故C正確；D．時(shí)，質(zhì)點(diǎn)在最大位移處，再經(jīng)過即，P點(diǎn)經(jīng)過的路程大于，故D錯(cuò)誤。故選C。2．（2024·山東日照·二模）一列在勻稱介質(zhì)中沿軸正方向傳播的簡諧橫波在時(shí)的波形如圖所示，波速為3m/s，下列關(guān)于質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像正確的是（）A． B．C． D．【答案】B【解析】由題意可知簡諧橫波的波長為12m，則簡諧橫波的振動(dòng)周期為時(shí)質(zhì)點(diǎn)P位移為5cm，由同側(cè)法可知時(shí)振動(dòng)方向沿著y軸正方向，可知B正確，ACD錯(cuò)誤。故選B。3．（2024·山東·模擬預(yù)料）一列簡諧波沿繩向右傳播，P、Q是繩上兩點(diǎn)，振動(dòng)圖像分別如圖中實(shí)線和虛線所示。時(shí)，下列P、Q兩點(diǎn)間的波形圖可能正確的是（）A． B．C． D．【答案】A【解析】由振動(dòng)圖像可知，時(shí)，處于正向位移最大處，處于平衡位置且向軸正方向運(yùn)動(dòng)，波向右傳播，結(jié)合同側(cè)法可知A正確，BCD錯(cuò)誤。故選A。4．（2024·山東·濟(jì)南市歷城其次中學(xué)高三開學(xué)考試）一列簡諧橫波沿軸傳播，時(shí)的波形圖如圖甲所示，A、B為介質(zhì)中的兩質(zhì)點(diǎn)。圖乙為質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖像。下列說法正確的是（）A．時(shí)，的速度沿軸正方向B．時(shí)，的加速度沿軸負(fù)方向C．從到，的路程為D．從到，波沿軸負(fù)方向傳播了【答案】A【解析】AB．由圖乙可知，t=0.225s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A在平衡位置上方向向上運(yùn)動(dòng)由甲圖可推出此刻B在平衡位置下方向上運(yùn)動(dòng)，所以此刻B的速度沿y軸正方向，故A正確，B錯(cuò)誤；C．由波形移動(dòng)特點(diǎn)可推知0.225s時(shí)B在-2.5cm下方，故到時(shí)間內(nèi)，B的路程小于7.5cm，故C錯(cuò)誤；D．由圖乙可知在t=0.1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)A處于平衡位置且向下振動(dòng)，波沿x軸負(fù)方向傳播，由圖甲可知，波長λ=10cm，由圖乙可知，波的周期為0.20s，則波速為從t=0.15s到t=0.225s，波沿x軸負(fù)方向傳播了s=50×0.075cm=3.75cm故D錯(cuò)誤。故選A。5．（2024·山東省試驗(yàn)中學(xué)模擬預(yù)料）一列沿軸傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖甲所示，圖乙是位于x=1m的質(zhì)點(diǎn)N此后的圖像，Q是位于x=10m處的質(zhì)點(diǎn)。則下列說法正確的是（）A．波沿x軸正方向傳播，波源的起振方向向下B．在5~5.5s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)M的速度在增大，加速度在減小C．在t=12s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的位置坐標(biāo)為（10m，—8cm）D．在t=7s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q起先向下振動(dòng)【答案】B【解析】A．由圖乙可知0時(shí)刻之后質(zhì)點(diǎn)N的加速度先為正方向，所以質(zhì)點(diǎn)N先向下振動(dòng)，所以波沿x軸正方向傳播。由“前一質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后一質(zhì)點(diǎn)”可知0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)方向向上，即波源的起振方向向上。故A錯(cuò)誤；B．由圖乙可知，5~5.5s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間大于周期，小于周期，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)M正處于x軸上方且正向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，所以其速度在增大，加速度在減小，故B正確；C．波的傳播速度為波從質(zhì)點(diǎn)M處傳播到質(zhì)點(diǎn)Q處所須要的的時(shí)間Q的振動(dòng)了個(gè)周期，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q處于x軸上方最多大位移處，即（10m，8cm）處，故C錯(cuò)誤；D．由C項(xiàng)分析可知t=7s時(shí)波正好傳播到質(zhì)點(diǎn)Q處，其振動(dòng)方向向上，故D錯(cuò)誤。故選B。6．（2024·山東·煙臺(tái)二中模擬預(yù)料）一簡諧橫波沿x軸負(fù)向傳播，時(shí)刻的波形如圖甲所示，處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像如圖乙所示，以下說法正確的是（）A．時(shí)刻處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)B．該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為C．若該波的波長大于0.50m，則該波波長肯定為4mD．若該波的波長小于0.50m，則該波波長可能為0.4m【答案】C【解析】A．由圖乙可知時(shí)刻處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸正方向，A錯(cuò)誤；B．由圖乙可知，則位移為，則初相則有B錯(cuò)誤；CD．由甲、乙兩圖可知，該質(zhì)點(diǎn)的位置滿意當(dāng)時(shí)，波長大于0.50m，且，若該波的波長小于0.50m，則該波波長不行能為0.4m，C正確，D錯(cuò)誤。故選C。7．（2024·山東淄博·三模）勻稱介質(zhì)中有一列正在沿水平方向傳播的簡諧波，在某一時(shí)刻它的波形圖如圖甲所示，M和N是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，從該時(shí)刻起某同學(xué)記錄下了N點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)圖像，如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．該列簡諧波正以1.0m/s的速度向左傳播B．M和N兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向始終相同C．該簡諧波遇到一列波長為8m、傳播方向相反的簡諧波后不會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象D．該簡諧波遇到寬度為4m的障礙物時(shí)能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【答案】AD【解析】A．由圖甲可知，該簡諧橫波波長為λ=8m，周期T=8s，所以波速為v==1.0m/s依據(jù)乙圖可知該時(shí)刻起先質(zhì)點(diǎn)N向上振動(dòng)，所以該波沿-x方向傳播，即向左傳播；故A正確；B．因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)M、N相差半個(gè)波長，所以他們的振動(dòng)方向總是相反的；故B錯(cuò)誤；C．依據(jù)機(jī)械波發(fā)生干涉的條件可知該簡諧波遇到一列波長為8m、且在同一介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，則頻率相同，所以傳播方向相反的簡諧波后會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，故C錯(cuò)誤；D．依據(jù)機(jī)械波發(fā)生明顯衍射條件可知，該簡諧波遇到寬度為4m的障礙物時(shí)能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故D正確。故選AD。8．（2024·山東·模擬預(yù)料）如圖所示為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，實(shí)線為t=0時(shí)刻的波形圖，虛線為t=0.9s時(shí)的波形圖，已知波的周期T>0.9s，則（）A．在t=0.45s時(shí)，Q點(diǎn)到達(dá)平衡位置且向下運(yùn)動(dòng)B．在t=0.45s時(shí)，Q點(diǎn)到達(dá)平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)C．經(jīng)過4.5s，P點(diǎn)通過的路程為2mD．經(jīng)過4.5s，P點(diǎn)通過的路程為20m【答案】BC【解析】AB．由圖可知，簡諧橫波的波長依題意，波的周期T>0.9s則經(jīng)，傳播的距離為可知傳播的時(shí)間為解得可知波速為在t=0.45s時(shí)，該波傳播的距離為依據(jù)波形的平移法可得Q點(diǎn)到達(dá)平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)。故A錯(cuò)誤；B正確；CD．依據(jù)上面選項(xiàng)分析可得則P點(diǎn)通過的路程為故C正確；D錯(cuò)誤。故選BC。9．（2024·山東棗莊·模擬預(yù)料）如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸傳播，實(shí)線和虛線分別為t1=0時(shí)刻和t2時(shí)刻的波形圖，P、Q分別是平衡位置為x1=l.0m和x2=4.0m的兩質(zhì)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)方程為，下列說法中正確的是（）A．波沿x軸負(fù)方向傳播B．波的傳播速度為40m/sC．t1時(shí)刻與t2時(shí)刻之間的時(shí)間可能為2.15sD．質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方程為【答案】BD【解析】A．由t1=0時(shí)刻實(shí)線波形和質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)方程為，知Q在0時(shí)刻振動(dòng)方向向上，說明波在沿x軸正方向傳播，A錯(cuò)誤；B．由波形圖知：，由Q的振動(dòng)方程知：，則周期為波速為B正確；C．波沿x軸正方向傳播，實(shí)線波形向右移動(dòng)變?yōu)樘摼€波形，則s

n=0，1,2,3……將=2.15s代入上式，n無法取正整數(shù)，C錯(cuò)誤；D．設(shè)質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方程為，將t=0時(shí)y=5cm代入可得由于t=0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)方向向下，所以取，則P點(diǎn)的振動(dòng)方程為D正確。故選BD。10．（2024·山東師范高校附中高三階段練習(xí)）一列簡諧橫波沿水平方向向右傳播，在該波上有M、N兩質(zhì)點(diǎn)，平衡位置間距為3m。從某時(shí)刻起先計(jì)時(shí)，兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖所示，若M、N兩質(zhì)點(diǎn)間平衡位置的