《高考物理（5年高考+3年模拟）（江苏专）课件：专题十三 机械振动与机械波》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理（5年高考+3年模拟）（江苏专）课件：专题十三 机械振动与机械波（91页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题十三 机械振动与机械波 高考物理高考物理 江苏专用江苏专用 考点一 机械振动 1 2013江苏单科 12B 1 如图所示的装置 弹簧振子的固有频率是4 Hz 现匀速转动把手 给 弹簧振子以周期性的驱动力 测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz 则把手转动的频率 为 A 1 Hz B 3 Hz C 4 Hz D 5 Hz 五年高考 A组 自主命题 江苏卷题组 答案 A 因把手每转动一周 驱动力完成一次周期性变化 即把手转动频率即驱动力的频 率 弹簧振子做受迫振动 而受迫振动的频率等于驱动力的频率 与振动系统的固有频率无关 故A正确 考查点 考查弹簧振子驱动力的频率与其振动频率的关系 属于
2、容易题 本题 错解分析 易错选B或D 说明对受迫振动不理解 不知道其振动频率应和驱动力频率相等 2 2011江苏单科 12B 3 将一劲度系数为k的轻质弹簧竖直悬挂 下端系上质量为m的物块 将物块向下拉离平衡位置后松开 物块上下做简谐运动 其振动周期恰好等于以物块平衡时弹 簧的伸长量为摆长的单摆周期 请由单摆的周期公式推算出该物块做简谐运动的周期T 答案 见解析 解析 单摆周期公式T 2 且kl mg 解得T 2 1 2017北京理综 15 6分 某弹簧振子沿x轴的简谐运动图像如图所示 下列描述正确的是 A t 1 s时 振子的速度为零 加速度为负的最大值 B t 2 s时 振子的速度为负 加
3、速度为正的最大值 C t 3 s时 振子的速度为负的最大值 加速度为零 D t 4 s时 振子的速度为正 加速度为负的最大值 B组 统一命题 省 区 市 卷题组 答案 A 本题考查简谐运动图像 由图像可知 t 1 s和t 3 s时振子在最大位移处 速度为零 加速度分别为负向最大值 正向最大值 而t 2 s和t 4 s时振子在平衡位置 加速度为零 而速度 分别为负向最大 正向最大 综上所述 A项说法正确 解题关键 简谐运动图像与运动情景的关联 通过图像 不仅要提取出图像中的相关信息 更需与振子运动情景相关联 细致分析出各物理量 的大小和方向 这是解答本题的关键 2 2017上海单科 10 4分
4、做简谐运动的单摆 其摆长不变 若摆球的质量增加为原来的 倍 摆 球经过平衡位置的速度减为原来的 则单摆振动的 A 周期不变 振幅不变 B 周期不变 振幅变小 C 周期改变 振幅不变 D 周期改变 振幅变大 易错警示 摆球经过平衡位置时 因质量增加为原来的 倍 速度减为原来的 故动能Ek mv 2不变 不要误认为摆球的振幅不变而错选A 答案 B 本题考查单摆 由单摆的周期公式T 2 可知 当摆长L不变时 周期不变 故C D错误 由能量守恒定律可知 mv2 mgh 其摆动的高度与质量无关 因平衡位置的速度减 小 则最大高度减小 即振幅减小 选项B正确 A错误 3 2016北京理综 15 6分 如图
5、所示 弹簧振子在M N之间做简谐运动 以平衡位置O为原点 建立Ox轴 向右为x轴正方向 若振子位于N点时开始计时 则其振动图像为 答案 A 振子在N点时开始计时 其位移为正向最大 并按正弦规律变化 故选项A正确 4 2018天津理综 8 6分 多选 一振子沿x轴做简谐运动 平衡位置在坐标原点 t 0时振子的位 移为 0 1 m t 1 s时位移为0 1 m 则 A 若振幅为0 1 m 振子的周期可能为 s B 若振幅为0 1 m 振子的周期可能为 s C 若振幅为0 2 m 振子的周期可能为4 s D 若振幅为0 2 m 振子的周期可能为6 s 答案 AD 本题考查简谐运动的多解问题 简谐运动
6、的位移方程为x A sin 当振幅 A 0 1 m时 由t 0时x 0 1 m得 由t 1 s时x 0 1 m有sin 1 则 2k k 0 1 2 k 0时 T 2 s k 1时 T s k 2时 T s 由以上分析可见 A项正确 B项错误 当振幅A 0 2 m时 由t 0时x 0 1 m得 或 若 由t 1 s时x 0 1 m有sin 则当 时 T 6 s 当 时 T 2 s 同理 若 则周期T最大值为2 s 由以 上分析可见C项错误 D项正确 一题多解 若振幅为0 1 m 则有nT 1 s n 1时 T s n 2时 T s 可见A对 B错 若振幅为0 2 m 则下图反映振动的一种可能情
7、况 由0 2 sin m 0 1 m 得 30 由此可知 s T 6 s 故D正确 若振幅为0 2 m 周期为4 s 则在 t 1 s 时间内 振子不可能从位移为 0 1 m处运动到位移为0 1 m处 故C错误 疑难突破 解多解问题的方法 对于多解问题 一般先分析各种可能的情况 写出通式 然后再由通式得到各种可能的解 1 2014浙江理综 17 6分 一位游客在千岛湖边欲乘坐游船 当日风浪较大 游船上下浮动 可 把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动 振幅为20 cm 周期为3 0 s 当船上升到最高点时 甲 板刚好与码头地面平齐 地面与甲板的高度差不超过10 cm时 游客能舒服地登船 在一个周
8、期内 游客能舒服登船的时间是 A 0 5 s B 0 75 s C 1 0 s D 1 5 s C组 教师专用题组 答案 C 解法一 由题意知 游客舒服登船时间t 2 1 0 s 解法二 设振动表达式为y A sin t 由题意可知 t1 或 t2 其中 rad s 解得t1 0 25 s或t2 1 25 s 则游客舒服登船时间 t t2 t1 1 0 s 2 2014重庆理综 11 2 6分 一竖直悬挂的弹簧振子 下端装有一记录笔 在竖直面内放置有一 记录纸 当振子上下振动时 以速率v水平向左匀速拉动记录纸 记录笔在纸上留下如图所示 的图像 y1 y2 x0 2x0为纸上印迹的位置坐标 由此
9、图求振动的周期和振幅 答案 解析 设周期为T 振幅为A 由题意得T 和A 3 2013课标 34 1 5分 如图 一轻弹簧一端固定 另一端连接一物块构成弹簧振子 该物块是 由a b两个小物块粘在一起组成的 物块在光滑水平面上左右振动 振幅为A0 周期为T0 当 物块向右通过平衡位置时 a b之间的粘胶脱开 以后小物块a振动的振幅和周期分别为A和T 则A A0 填 或 答案 0 20 s 下列说法正确的是 A 波速为0 40 m s B 波长为0 08 m C x 0 08 m的质点在t 0 70 s时位于波谷 D x 0 08 m的质点在t 0 12 s时位于波谷 E 若此波传入另一介质中其波
10、速变为0 80 m s 则它在该介质中的波长为0 32 m 答案 ACE 本题考查机械振动和机械波的综合应用 由图像可知 该波的波长 16 cm 0 1 6 m 选项B错误 t nT T n 0 1 2 可得T 0 20 s 即 0 20 s 解得n 0 T 0 40 s 波速v m s 0 40 m s 选项A正确 t1 0 70 s T T 即从t 0时刻开始到t 0 70 s时刻 x 0 08 m的质点振动了T T 则可知 t 0 70 s 时 该质点位于波谷 选项C正确 t2 0 12 s T0 5 s 则由题图知波在0 5 s内沿x轴正方向传播的距 离为 传播时间t T 0 5 s
11、T s 频率f 1 5 Hz 选项C正确 波速v 6 m s 选项B正确 1 s T t 1 s时 x 1 m处的质点处于波谷 选项D错误 2 s 3T t 2 s时 x 2 m处的质点经过平衡位 置 选项E正确 关联知识 1 波长 波速 周期间的关系 2 由波形图和波的传播方向确定一段时间内波的传播距离与波长的关系 进而求出波的周 期 4 2016课标 34 1 5分 多选 由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左 右传播 波源振 动的频率为20 Hz 波速为16 m s 已知介质中P Q两质点位于波源S的两侧 且P Q和S的平 衡位置在一条直线上 P Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别
12、为15 8 m 14 6 m P Q开始振动后 下列判断正确的是 A P Q两质点运动的方向始终相同 B P Q两质点运动的方向始终相反 C 当S恰好通过平衡位置时 P Q两点也正好通过平衡位置 D 当S恰好通过平衡位置向上运动时 P在波峰 E 当S恰好通过平衡位置向下运动时 Q在波峰 答案 BDE 由波速公式 v f得 0 8 m LSP 19 LSQ 18 由波动的周期 性 采用 去整留零 的方法 可在波形图上标出S P Q三点的位置 如图所示 由图可知 P Q两点的运动方向始终相反 A项错误 B项正确 S在平衡位置时 P Q一个在波峰 一个在波谷 C项错误 当S恰通过平衡位置向上运动时
13、P在波峰 Q在波谷 反之则相反 故D E项正确 5 2018课标 34 1 5分 声波在空气中的传播速度为340 m s 在钢铁中的传播速度为4 900 m s 一平直桥由钢铁制成 某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音 分别经空气和桥传到另 一端的时间之差为1 00 s 桥的长度为 m 若该声波在空气中的波长为 则它在钢 铁中的波长为 的 倍 答案 365 解析 本题考查声波的传播 设桥长为x 则有 1 00 s 解得 x 365 m 波在不同介质中传播时 频率不变 由 有 钢 关联知识 机械波的传播特点 机械波在不同介质中传播时 其频率只决定于波源的振动频率 与介质无关 传播速度与介质有 关
14、 6 2017课标 34 1 5分 如图 a 在xy平面内有两个沿z方向做简谐运动的点波源S1 0 4 和S2 0 2 两波源的振动图线分别如图 b 和图 c 所示 两列波的波速均为1 00 m s 两列波从波 源传播到点A 8 2 的路程差为 m 两列波引起的点B 4 1 处质点的振动相互 填 加强 或 减弱 点C 0 0 5 处质点的振动相互 填 加强 或 减弱 答案 2 减弱 加强 解析 本题考查波的干涉 若两波源同相 在干涉区域内 波程差 x n n 0 1 2 的点振动 加强 波程差为 x 2n 1 n 0 1 2 的点振动减弱 若两相干波源反相 在干涉区域内 波 程差 x n n
15、0 1 2 的点振动减弱 波程差 x 2n 1 n 0 1 2 的点振动加强 本题中 两波源反相 A到两波源的距离差为AS1 AS2 m 8 m 2 m 由图 b 和图 c 得T 2 s 则 vT 2 m 因BS1 BS2 0 故B点振动减弱 CS1 CS2 1 m 恰好为半个波长 故C点振动加 强 7 2018课标 34 2 10分 一列简谐横波在t s时的波形图如图 a 所示 P Q是介质中的两 个质点 图 b 是质点Q的振动图像 求 波速及波的传播方向 质点Q的平衡位置的x坐标 答案 18 cm s 沿x轴负方向传播 xQ 9 cm 解析 本题考查机械振动 机械波 由图 a 可以看出 该
16、波的波长为 36 cm 由图 b 可以看出 周期为 T 2 s 波速为 v 18 cm s 由图 b 知 当t s时 质点Q向上运动 结合图 a 可得 波沿x轴负方向传播 设质点P Q平衡位置的x坐标分别为xP xQ 由图 a 知 x 0处y A sin 30 因此 xP 3 cm 由图 b 知 在t 0时质点Q处于平衡位置 经 t s 其振动状态向x轴负方向传播至P点处 由此 及 式有 xQ xP v t 6 cm 由 式得 质点Q的平衡位置的x坐标为 xQ 9 cm 疑难解析 振动图像与波动图像的综合 由振动图像确定Q质点 s时的振动方向 再由 带动法 判断波的传播方向 经过时间 t s 波传播的距离 x vt 说明Q点的振动状态向x轴负方向传播到P点处 由振动方程y A sin 且y 得 30 由v 得出 x 8 2016课标 34 2 10分 一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播 波长不小于10 cm O和A是 介质中平衡位置分别位于x 0和x 5 cm处的两个质点 t 0时开始观测 此时质点O的位移为y 4 cm 质点A处于波峰位置 t s时 质点O第一次回到平衡位置 t 1
