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1、专题八机械振动和机械波挖命题【考情探究】考点考向5年考情预测热度考题示例学业水平关联考点素养要素机械振动简谐运动的图像2017北京理综,15,6分3振动图像物质观念2016北京理综,15,6分3振动图像模型建构2018北京理综,16,6分4波的周期性科学推理单摆周期公式的应用受迫振动和共振机械波波速与振速的区别2015北京理综,15,6分3科学推理振动图像和波的图像2014北京理综,17,6分4振动图像和波的图像的关系科学推理波的干涉、衍射现象,多普勒效应2017北京理综,20,6分4电磁波科学推理分析解读在北京的高考中,对该部分知识点的考查不会面面俱到,以中等难度的题目为主。对单摆和受迫振动
2、以及波的干涉、衍射现象、多普勒效应考查相对较少,主要考查简谐运动和振动图像及波的图像等,考查的题型多以选择题的形式出现。本专题综合运用运动学、动力学和能的转化等方面的知识,讨论机械振动和机械波的特点和规律,以及它们之间的联系和区别。熟练掌握振动的周期、能量、波速、波长与频率的关系及机械波的干涉、衍射等知识对后面电磁波的干涉、衍射等内容的复习具有较大的帮助。【真题典例】破考点【考点集训】考点一机械振动1.(多选)如图所示,物体A放置在物体B上,B与一轻弹簧相连,它们一起在光滑水平面上以O点为平衡位置做简谐运动,所能到达相对于O点的最大位移处分别为P点和Q点,运动过程中A、B之间无相对运动。已知弹
3、簧的劲度系数为k,系统的振动周期为T,弹簧始终处于弹性限度内。下列说法中正确的是()A.物体B从P向O运动的过程中,弹簧的弹性势能逐渐变小B.物体B处于P、O之间某位置时开始计时,经T/2时间,物体B一定运动到O、Q之间C.物体B的速度为v时开始计时,每经过T时间,物体B的速度仍为vD.当物体B相对平衡位置的位移为x时,A、B间摩擦力的大小等于kx答案ABC2.如图甲所示,上端固定的弹簧振子在竖直方向上做简谐运动。规定向上为正方向,弹簧振子的振动图像如图乙所示。则()A.弹簧振子的振动频率f=2.0HzB.弹簧振子的振幅为0.4mC.在00.5s内,弹簧振子的动能逐渐减小D.在1.01.5s内
4、,弹簧振子的弹性势能逐渐减小答案C3.一质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法正确的是()A.t=1s时质点的速度最大B.t=2s时质点所受的回复力为0C.质点振动的振幅为8cmD.质点振动的频率为4Hz答案B4.如图甲所示是用沙摆演示振动图像的实验装置,此装置可视为摆长为L的单摆,沙摆的运动可看做简谐运动,实验时在木板上留下图甲所示的结果。若用手拉木板做匀速运动,速度大小是v。图乙所示的一段木板的长度是s。下列说法正确的是()A.可估算出这次实验所用沙摆对应的摆长B.若增大手拉木板的速度,则沙摆的周期将变大C.若减小沙摆摆动时的最大摆角,则沙摆的周期将变小D.若增大沙摆的摆长,保持拉动木板的
5、速度不变,则仍将得到与图乙完全相同的图样答案A5.如图所示,在一根张紧的水平绳上挂几个摆,其中A、E摆长相等。先让A摆振动起来,其他各摆随后也跟着振动起来,则()A.其他各摆振动周期跟A摆相同B.其他各摆振幅大小相同C.其他各摆振幅大小不相同,E摆振幅最小D.其他各摆振动周期大小不同,D摆周期最大答案A6.如图甲所示,一个有固定转动轴的竖直圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动,T形支架的下面系着一个由弹簧和小球组成的振动系统。圆盘静止时,让小球做简谐运动,其振动图像如图乙所示。圆盘匀速转动时,小球做受迫振动。小球振动稳定时,下列说法正确的是()A.小球振动的固有频率是
6、4HzB.小球做受迫振动时周期一定是4sC.圆盘转动周期在4s附近时,小球振幅显著增大D.圆盘转动周期在4s附近时,小球振幅显著减小答案C7.受迫振动是在周期性驱动力作用下的振动,关于它与驱动力的关系,下面说法中正确的是()A.做受迫振动的物体振动达到稳定后的振动频率一定小于驱动力的频率B.做受迫振动的物体振动达到稳定后的振动周期一定等于驱动力的周期C.做受迫振动的物体振动达到稳定后的振幅与驱动力的周期无关D.做受迫振动的物体振动达到稳定后的振动周期与驱动力的周期无关答案B考点二机械波8.(多选)如图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带动2、3、4、 各个质点依
7、次上下振动,把振动从绳的左端传到右端。t=T4时,质点5刚要开始运动。下列说法正确的是()A.t=T4时,质点5开始向下运动B.t=T4时,质点3的加速度方向向下C.从t=T2开始的一小段时间内,质点8的速度正在减小D.从t=T2开始的一小段时间内,质点8的加速度正在减小答案BC9.如图所示,1、2、3、4、是某绳(可认为是均匀介质)上一系列等间距的质点。开始时绳处于水平方向,质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带动2、3、4、各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端。已知t=0时,质点1开始向下运动,经过二分之一周期,质点9开始运动。则在二分之一周期时,下列说法正确的是()A.质点
8、3向上运动B.质点5所受回复力为零C.质点6的加速度向下D.质点9的振幅为零答案A10.一根较长轻质柔软细绳,用手握住一端连续上下抖动,形成一列波。某一时刻的波形如图所示,绳上a、b两质点均处于波峰位置,不考虑能量损失。下列说法中正确的是()A.质点a的振动周期大于质点b的振动周期B.a、b两质点之间的距离等于半个波长C.一个周期后质点a将移动到质点b的位置D.质点a比质点b先开始振动答案D11.一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速为5.0m/s。某时刻的波形如图所示,下列说法正确的是()A.这列波的周期为4.0sB.这列波的振幅为8cmC.此时x=2m处的质点速度最大D.此时x=3m处的质点
9、沿y轴负方向运动答案D12.如图所示为一列沿着x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图。已知这列波的波速v=5.0m/s。下列说法正确的是()A.这列波的频率f=1.0HzB.经过一个周期,x=0.5m处的质点沿着x轴正向运动的距离为1.0mC.在t=0到t1=0.4s时间内,x=0.5m处的质点通过的路程是20cmD.在t=0时刻,x=0.5m处的质点正在沿着y轴负方向运动答案D13.一列简谐横波在x轴上传播,某时刻的波形如图所示,a、b、c为波上的三个质点,质点a此时向上运动。由此可知()A.该波沿x轴负方向传播B.质点b振动的周期比质点c振动的周期小C.该时刻质点b振动的速度比质点c
10、振动的速度小D.从该时刻起质点b比质点c先到达平衡位置答案D14.图1为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0m处的质点;图2为质点Q的振动图像。下列说法正确的是()A.t=0时质点Q向y轴负方向运动B.从t=0时起,质点Q比质点P先到达波谷C.在00.1s内,该波沿x轴正方向传播了4mD.在00.2s内,质点Q通过的路程为8m答案C15.物理学和计算机技术的发展推动了医学影像诊断技术的进步。彩色超声波检测仪,简称彩超,工作时向人体发射频率已知的超声波,当超声波遇到流向远离探头的血流时探头接收的回波信号频率会降低,当超声波遇到流向靠近探头
11、的血流时探头接收的回波信号频率会升高。利用计算机技术给这些信号加上色彩,显示在屏幕上,可以帮助医生判定血流的方向、流速的大小和性质。计算机辅助X射线断层摄影,简称CT。工作时X射线束对人体的某一部分按一定厚度的层面进行扫描,部分射线穿透人体被检测器接收。由于人体各种组织的疏密程度不同,检测器接收到的射线就有了差异,从而可以帮助医生诊断病变。根据以上信息,可以判断下列说法中正确的是()A.彩超工作时利用了多普勒效应B.CT工作时利用了波的衍射现象C.彩超和CT工作时向人体发射的波都是纵波D.彩超和CT工作时向人体发射的波都是电磁波答案A炼技法【方法集训】方法1利用简谐运动的对称性和周期性解题的方
12、法1.弹簧振子在振动过程中,振子经过a、b两点的速度相同,若它从a到b历时0.3s,从b再回到a的最短时间为0.4s,则该振子的振动频率为()A.1HzB.1.25HzC.2HzD.2.5Hz答案B方法2判断波的传播方向和质点振动方向的方法2.一列沿x轴负方向传播的简谐机械横波,波速为2m/s。某时刻波形如图所示,下列说法中正确的是()A.这列波的周期为2sB.这列波的振幅为4cmC.此时x=4m处质点的速度为零D.此时x=4m处质点沿y轴正方向运动答案A3.图1所示为一列简谐横波在t=0时的波动图像,图2所示为该波中x=4m处质点P的振动图像,下列说法正确的是()图1图2A.此波的波速为0.
13、25m/sB.此波沿x轴正方向传播C.t=0.5s时质点P移动到x=2m处D.t=0.5s时质点P偏离平衡位置的位移为0答案D方法3利用波传播的周期性、双向性解题的方法4.一列简谐横波沿x轴负方向传播,图1是该横波t=0时的波形图,图2是介质中某质点的振动图像,则图2描述的可能是()图1图2A.x=3m处质点的振动图像B.x=2m处质点的振动图像C.x=1m处质点的振动图像D.x=0处质点的振动图像答案A5.一列简谐横波沿直线由A向B传播,相距10.5m的A、B两处的质点振动图像如图中a、b所示,则()A.该波的振幅一定是20cmB.该波的波长可能是14mC.该波的波速可能是10.5m/sD.
14、该波由A传播到B可能历时7s答案C6.图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.6s时的波形图,波的周期T0.6s,则()A.波的周期为2.4sB.在t=0.9s时,P点沿y轴正方向运动C.经过0.4s,P点经过的路程为4mD.在t=0.5s时,Q点到达波峰位置答案D过专题【五年高考】A组基础题组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=1s时,振子的速度为零,加速度为负的最大值B.t=2s时,振子的速度为负,加速度为正的最大值C.t=3s时,振子的速度为负的最大值,加速度为零D.t=4s时,振子的速度为正,加速度为负的最大值答案A2.(2016北京理综,15,6分)如图所示,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A3.2016课标,34(1),5分(多选)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰
