超级经典专题机械振动与机械波含答案.docx

1、超级经典专题机械振动与机械波含答案专 题机械振动与机械波知识网络考点预测振动与波是历年高考的必考内容，其中命题率最高的知识点为波的图象、波长、频率、波速及其相互关系，特别是波的图象与振动图象的关系，一般以选择题的形式出现，试题信息量大、综合性强，一道题往往考查多个概念和规律其中波的图象，可以综合考查对波的理解能力、推理能力和空间想象能力要点归纳一、振动与波单摆(1)特点：单摆是理想模型；单摆的回复力由重力沿圆弧方向的分力提供，当最大摆角10时，单摆的振动可看做简谐运动，其振动周期T2(2)应用：计时器；测定重力加速度g，g二、振动图象与波动图象的区别与联系振动图象波动图象图象研究对象一个质点所

2、有质点物理意义横轴上各点表示各个时刻，图象表示一个质点各个时刻的位移情况横轴上各点表示质点的平衡位置，图象表示某一时刻各个质点的位移情况图象形成的物理过程相当于顺序“扫描”的结果相当一次“拍照”的结果所能提供的信息直接得出振幅、周期直接得出振幅、波长可以算出频率据波速、波长和频率(周期)的关系求其中一个量可以判断出位移、加速度、回复力间的变化关系振动方向和传播方向的关系三、机械波与电磁波机械波电磁波对象研究力学现象研究电磁现象周期性变化的物理量位移随时间和空间做周期性变化电场E和磁场B随时间和空间做周期性变化传播传播需要介质，波速与介质有关，与频率无关，分横波和纵波两种，传播机械能传播不需要介

3、质，在真空中波速总是c，在介质中传播时，波速与介质及频率都有关系电磁波都是横波，传播电磁能特性v，都会发生反射、折射、干涉、衍射、多普勒效应产生由质点(波源)的振动产生无线电波由振荡电路产生光也是电磁波的一种，由原子能级跃迁发出热点、重点、难点一、简谐运动的动力学问题图61例1如图61所示，一个弹簧振子在光滑水平面上的A、B两点之间做简谐运动当振子经过最大位移处(B点)时，有块胶泥落在它的上面，并随其一起振动，那么后来的振动与原来相比较()A振幅的大小不变 B加速度的最大值不变C速度的最大值变小 D弹性势能的最大值不变【解析】当振子经过最大位移处(B点)时，胶泥落在它的上面，在此过程中，胶泥减

4、少的重力势能全部转变为内能，振子(含胶泥)在B点的速度仍为零，则其仍以O点为平衡位置做简谐运动，且振幅的大小不变于是，最大回复力和最大弹性势能不变由于质量增大，则其最大加速度变小，在平衡位置的速度(即最大速度)变小综上可知，选项A、C、D正确答案ACD【点评】解决本题的关键在于正确理解简谐运动的特征，了解简谐运动中各个物理量的变化，找到“振幅的大小不变”这一突破口，进而分析求解简谐运动具有以下规律在平衡位置：速度最大、动能最大、动量最大，位移最小、回复力最小、加速度最小、势能最小在位移大小等于振幅处：速度最小、动能最小、动量最小，位移最大、回复力最大、加速度最大、势能最大振动中的位移x都是以平

5、衡位置为起点的，方向从平衡位置指向末位置，大小为这两位置间的直线距离加速度与回复力的变化一致，在两个“端点”最大，在平衡位置为零，方向总是指向平衡位置二、简谐运动的图象、波的图象例2一列简谐横波以1 m/s的速度沿绳子由A向B传播，质点A、B间的水平距离为3 m，如图62甲所示若t0时质点A刚从平衡位置开始向上振动，其振动图象如图62 乙所示，则B点的振动图象为图62丙中的()图62【解析】由题意知，vT4 m故lAB，经过tT3 s时间B点开始振动又由波的传播特性可知，每点开始振动的方向与振源的起振方向相同，故知B点的振动图象为B答案B例3两列振幅、波长均相同的简谐横波，以相同的速率沿相反方

6、向在同一介质中传播图63所示为某一时刻两波的波形图，其中实线为向右传播的波，虚线为向左传播的波，a、b、c、d、e为五个等距离的质点则在两列波传播的过程中，下列说法中正确的是()图63A质点a、b、c、d、e始终静止不动B质点b、d始终静止不动C质点a、c、e始终静止不动D质点a、c、e以振幅2A做简谐运动【解析】由波的叠加原理可知，图示时刻质点a、b、c、d、e的位移都为零其中两列波在a、c、e上引起的振动方向相同，在b、d两点引起的振动方向总是相反，故b、d始终静止不动，a、c、e以振幅2A做简谐运动答案BD【点评】两列波传播至某点时，两列波引起的振动“步调”相同时，干涉加强；引起的振动“

7、步调”相反时，干涉减弱，不应仅考虑波峰、波谷的相遇振动加强的点与振动减弱的点有规律地相互间隔注：干涉图样不是固定不动的，加强的点在做更大振幅的振动【经典例题】1关于波长下列说法正确的是()A机械振动在一个周期内传播的距离就是一个波长B在波形图上位移相同的相邻两质点之间的距离等于一个波长C在波形图上速度最大且方向相同的相邻两质点间的距离等于一个波长D在波形图上振动情况总是相同的两点间的距离等于一个波长答案：AC解析：机械振动的质点在一个周期内向远处传播一个完整的波形，故A正确；由波形图可见，在一个完整波形上，位移相同的质点间的距离不一定等于一个波长，故B选项错误；速度最大且方向相同的质点，在波形

8、图上是在平衡位置上的点，若两质点相邻正好是一个完整波形的两个端点，所以C选项正确；振动情况总是相同的两点间的距离是波长的整数倍，故D选项不正确2声波属于机械波，下列有关声波的描述中正确的是()A同一列声波在各种介质中的波长是相同的B声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快C声波可以绕过障碍物传播，即它可以发生衍射D人能辨别不同乐器同时发出的声音，证明声波不会发生干涉答案C解析声波在不同介质中其波长不同，在同一介质中传播速度相同，则A、B均错误；干涉、衍射是波特有的现象，C正确，D错误。3(2012北京理综)一个弹簧振子沿x轴做简谐运动，取平衡位置O为x轴坐标原点。从某时刻开始计时，经过四分之一

9、的周期，振子具有沿x轴正方向的最大加速度。能正确反映振子位移x与时间t关系的图象是()答案A解析弹簧振子做简谐运动，由回复力公式Fkx，结合牛顿第二定律Fma可知，经四分之一的周期有沿x轴正方向的最大加速度，则其位移为负的最大值。t0时刻振子应该自平衡位置向x轴负向运动，故选项A正确。4一质点做简谐运动的图象如图所示，下列说法正确的是()A质点振动频率是4HzB在10s内质点经过的路程是20cmC第4s末质点的速度是零D在t1s和t3s两时刻，质点位移大小相等、方向相同答案B解析由图象得T4s，f0.25Hz，A2cm，选项A错误。在第4s末质点处于平衡状态，速度最大，C错误。在10s内质点的

10、路程为s4A20cm，B正确。在t1s和t3s的时刻，质点位移大小相等、方向相反，D错误。5(2013安徽黄山)在上海走时准确的摆钟，被考察队带到珠穆朗玛峰的顶端，则这个摆钟()A变慢了，重新校准应减小摆长B变慢了，重新校准应增大摆长C变快了，重新校准应减小摆长D变快了，重新校准应增大摆长答案A解析从上海到珠穆朗玛峰的顶端，重力加速度随海拔高度的增大而减小，由T2，摆钟的周期变大，若保证周期T不变，需重新校准，应减小摆长，则A项正确。6(2012浙江卷)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。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。下列说法正确的是()Aa、b两点

11、之间的距离为半个波长Ba、b两点振动开始时刻相差半个周期Cb点完成全振动次数比a点多一次Db点完成全振动次数比a点少一次答案D解析由图知a、b两点之间的距离为一个波长，a、b两点振动开始时刻相差一个周期，选项AB错误；由波是向右传播的，知选项C错误，D正确。7(2010绵阳中学高二检测)一简谐横波在x轴上传播，波源的振动周期T0.1s，在某一时刻的波形如图所示，且此时a点向下运动，则()A波速为20m/s，波向x轴正方向传播B波速为10m/s，波向x轴负方向传播C波速为20m/s，波向x轴负方向传播D波速为10m/s，波向x轴正方向传播答案：A解析：v20m/s，因a点向下运动所以波沿x正方向

12、传播8(2010沈阳二中高二检测)如图(a)所示为一列简谐横波在t20s时的波形图，图(b)是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是()Av25cm/s，向左传播Bv50cm/s，向左传播Cv25cm/s，向右传播Dv50cm/s，向右传播答案：B解析：由振动图线(图b)知周期T2s，由波形图线(图a)知波长为100cm，由v得v50cm/s，A、C错误；由图b中知2s末P点向上运动，那么，20s末P点仍然向上运动，因而波向左传播，B正确9一列简谐横波沿x轴传播，周期为T.t0时刻的波形如图所示此时平衡位置位于x3 m处的质点正在向上运动，若a、b两质点平衡位置的坐标分别为xa

13、2.5m，xb5.5 m，则()A当a质点处在波峰时，b质点恰在波谷BtT/4时，a质点正在向y轴负方向运动Ct3T/4时，b质点正在向y轴负方向运动D在某一时刻，a、b两质点的位移和速度可能相同答案：C解析：a、b两质点平衡位置之间的距离为xxbxa3 m，所以，当a质点处在波峰时，b质点恰在平衡位置，A错；由图象可知波沿x轴负向传播，将波沿x轴方向分别平移波长和波长，可知B错、C正确；只有平衡位置间的距离为波长整数倍的两质点位移和速度才分别相同，故D错10(2010绵阳市高二检测)如图所示，位于介质和分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波若在两种介质中波的频率及传播

14、速度分别为f1、f2和v1、v2，则()Af12f2，v1v2 Bf1f2，v10.5v2Cf1f2，v12v2 Df10.5f2，v1v2答案：C解析：波的频率与波源的振动频率相同，与介质无关，所以f1f2，由图知1L,32L，得122，由vf，得v12v2，故选项C正确11(2009四川)图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t0时刻的波形图，虚线为t0.6s时的波形图，波的周期T0.6s，则()A波的周期为2.4sB在t0.9s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t0.5s时，Q点到达波峰位置答案：D解析：本题考查波形图象及图象上某点的振动情况，由题意知

15、T0.6s，T0.8s，A错，t0.9s时P点沿y轴负向运动B错，经过0.4s，P点经过的路程为2A0.4m，C错，Q点先向下运动经t0.5s恰到达波峰位置D正确，正确答案D.12(2012厦门质检)一列简谐横波以1m/s的速度沿绳子由A向B传播，质点A、B间的水平距离x3m，如图甲所示。若t0时波刚传到质点A，且A从平衡位置开始向上振动，其振动图象如图乙所示，则B点的振动图象为()答案B解析介质中各质点的起振方向和波源的起振方向一致，即从平衡位置向上振动，且B点的起振时间要落后于A点，选项A、C、D错误，B正确。13.(2012南平适应性检测)一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为。

16、若在x0处质点的振动图象如图所示，则该波在t3T/4时刻的波形曲线为()答案C解析由振动图象，在t时刻，x0处的质点在负的最大位移处，即波谷位置，C选项正确。14(2012青岛质检)振源以原点O为平衡位置，沿y轴做简谐运动，它产生的简谐波以v2m/s速度沿x轴正方向传播，在某一时刻的波形如图所示：在原点的右方有一质元P从图示时刻开始，经过0.5s后位于x轴下方且沿y轴正方向运动，则质元P所在的位置可能是()A0.5m B1.5mC2.5m D3.5m答案C解析由v可得，T2s；由于该简谐波沿x轴正方向传播，根据质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧，经过0.5s，即T,0.5m处的质元

17、位于x轴上方且沿y轴负方向运动，1.5m处的质元位于x轴上方且沿y轴正方向运动，2.5m处的质元位于x轴下方且沿y轴正方向运动，3.5m处的质元位于x轴下方且沿y轴负方向运动，故应选C项。15(2012泉州质检)一列简谐横波某时刻的波形如图甲所示，从该时刻开始计时，图中质点A的振动图象如图乙所示，则()A这列波的波速是16m/sB这列波沿x轴正方向传播C从该时刻起经0.4s，质点A通过的路程是16cmD从该时刻起，质点P将比质点Q先回到平衡位置答案C解析由题图甲可得该波的波长为20m，由题图乙可得该波的周期为0.8s，所以这列波的波速为25m/s，选项A错误；开始计时时刻，由题图乙知质点A沿y

18、轴正方向振动，故这列波沿x轴负方向传播，选项B错误；从该时刻起经0.4s，质点A由平衡位置运动到正向最大位移处，再回到平衡位置，通过的路程为振幅的2倍，即16cm，选项C正确；从该时刻起，质点Q经过0.2s运动到平衡位置，质点P先向上运动到最大位移处，再向下运动0.2s至平衡位置，时间大于0.2s，选项D错误。16(2012黑龙江质检)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x0与x2m的两质点振动图线分别如图中实线与虚线所示，由此可得出()A该波的波长可能是4mB该波的周期是5sC波的传播速度可能是2m/sD在t2s时刻，x2m处的质点正向上运动答案C解析x2m处质点比x0处质点振动晚(n)个周期，

19、所以有(n)2m，波长可能为8m,1.6m，故A错；由图象知波的周期为4s，B错；m(n0,1,2)，所以波速vm/s (n0.1,2，)，n0时，v2m/s，C正确；t2s时，x2m处质点向下振动，D错。17、一列简谐横波在某一时刻的波形图如图61313甲所示，图中P、Q两质点的横坐标分别为x11.5 m和x24.5 mP点的振动图象如图乙所示在下列四幅图中，质点Q的振动图象可能是 ()解析(1)由甲图可知P、Q的振动相差个周期，将P的振动图象分别往前或往后推个周期，即可得到Q的振动图象，故B、C正确18.一列简谐横波，沿x轴正方向传播，位于原点的质点的振动图象如图(甲)所示。该振动的振幅是

20、_cm；振动的周期是_s；在t等于周期时，位于原点的质点离开平衡位置的位移是_cm。图(乙)为该波在某一时刻的波形图，A点位于x0.5m处。该波的传播速度是_m/s；经过周期后，A点离开平衡位置的位移是_cm。答案80.2010819(2012辽宁大连双基测试)如图为一列简谐横波在t10时刻波的图象，此时质点M正处于平衡位置，沿y轴负方向运动，到t20.55s时质点M恰好第三次到达y轴正方向的最大位移处，求：(1)该波传播方向和波速大小；(2)从t10到t31.20s波中质点N经过的路程和相对平衡位置的位移。答案(1)沿x轴负方向20m/s(2)120cm2.5cm解析(1)该波沿x轴负方向传播该波的周期满足：t2t1T解得T0.2s由题图知波长4.0m则波速v20m/s(2)质点N完成全振动的次数n6，则质点N走过的路程s620cm120cm；位移为2.5cm。20(2012山东卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q分别位于x2m、x4m处。从t0时刻开始计时，当t15s时质点Q刚好第4次到达波峰。求波速。 答案(1)1m/s(2)0.2sin(0.5t)m 解析(1)设简谐横波的波速为v，波长为，周期为T，由图象知，4m。由题意知t3TTv联立式，代入数据得v1m/s