（北京专用）2020届高考物理一轮复习 专题八 机械振动与机械波课件

高考物理(北京市选考专用)专题八机械振动与机械波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五年高考考点一机械振动A组自主命题·北京卷题组答案A本题考查简谐运动图像。由图像可知,t=1s和t=3s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=2s和t=4s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.(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。疑难突破简谐运动是以平衡位置O为位移的起点,确定正方向是突破点。评析本题考查简谐运动的规律,计时时振子的位移具有最大值,且位移方向向右,是解决该题的关键。3.(2012北京理综,17,6分)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关系的图像是 () 答案A如图所示,O为平衡位置,由题意知t= 时,振子具有正向最大加速度,故此时振子应在A处,位移x为负的最大值。分析各图像知,只有A项正确。 4T4.[2019课标Ⅱ,34(1),5分]如图,长为l的细绳下方悬挂一小球a,绳的另一端固定在天花板上O点处,在O点正下方 l的O'处有一固定细铁钉。将小球向右拉开,使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放,并从释放时开始计时。当小球a摆至最低位置时,细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x,向右为正。下列图像中,能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是。 34B组统一命题·课标卷题组答案A解析本题考查单摆问题中对单摆模型的理解及对周期公式的认识,体现出模型建构的素养。由单摆的周期公式T=2π 可知,单摆的摆长越大,周期越大,题中单摆在一个全振动中,当x0时摆长为l,T1=2π ;当x0时,摆长为 ,T2=π ,则T1=2T2,由机械能守恒定律可知,小球将运动到与初始位置等高的地方,由几何关系可知,当x0时,振幅变小,故A项正确。解题关键将整个全振动分为x0与x0两种情况来分析,比较两种情况下的周期大小和振幅大小。Lglg4llg1.(2019北京理综,13,6分)一列简谐横波某时刻的波形如图所示,比较介质中的三个质点a、b、c,则 ()A.此刻a的加速度最小B.此刻b的速度最小C.若波沿x轴正方向传播,此刻b向y轴正方向运动D.若波沿x轴负方向传播,a比c先回到平衡位置考点二机械波A组自主命题·北京卷题组答案C本题考查了机械波中对波动图像的理解,需分析质点的振动方向,体现了物理学科核心素养中的模型建构和科学推理素养。由-ky=ma可知,质点a的加速度最大,故A选项错误。质点b处于平衡位置,速度最大,故B选项错误。波沿x轴正方向传播时由“同侧法”得b向y轴正方向运动,故C选项正确。同理,波沿x轴负方向传播时,质点a向下运动,质点c向上运动,c先回到平衡位置,故D选项错误。方法总结判断波的传播方向和质点振动方向的四种常用方法:①带动法;②微平移法;③同侧法;④上下坡法。学习过程中熟练掌握其中一种即可。2.(2018北京理综,16,6分)如图所示,一列简谐横波向右传播,P、Q两质点平衡位置相距0.15m。当P运动到上方最大位移处时,Q刚好运动到下方最大位移处,则这列波的波长可能是() A.0.60mB.0.30mC.0.20mD.0.15m答案B本题考查机械波的相关知识。由题意知,P位于波峰时,Q位于波谷,故两点平衡位置间距0.15m= +nλ(n=0,1,2,…),所以波长λ= m(n=0,1,2,…),当n=0时,λ=0.30m,故选项B正确。2λ0.3012n规律总结机械波传播方向上两质点平衡位置间距与波长的关系平衡位置间距Δx= (0,1,2,)(21)(0,1,2,)2nλnλnn同相点反相点3.(2015北京理综,15,6分)周期为2.0s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图像如图所示,此时质点P沿y轴负方向运动。则该波 ()A.沿x轴正方向传播,波速v=20m/sB.沿x轴正方向传播,波速v=10m/sC.沿x轴负方向传播,波速v=20m/sD.沿x轴负方向传播,波速v=10m/s答案B由质点P沿y轴负方向运动,可知波沿x轴正方向传播,波速v= = =10m/s,B项正确。λT20m2.0s考查点波的图像。解题关键掌握质点的振动方向与波的传播方向的关系是本题的解题关键。4.(2014北京理综,17,6分)一简谐机械横波沿x轴正方向传播,波长为λ,周期为T。t=0时刻的波形如图1所示,a、b是波上的两个质点。图2是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的是 ()A.t=0时质点a的速度比质点b的大B.t=0时质点a的加速度比质点b的小C.图2可以表示质点a的振动D.图2可以表示质点b的振动答案D由图1可知,t=0时,a在正向最大位移处,v=0,加速度最大;b在平衡位置,速度最大,加速度为0,且振动方向沿y轴负向,图2可以表示质点b的振动,选项A、B、C都错误,选项D正确。考查点振动图像、波的图像。方法技巧处于波峰的质点的速度为零,加速度最大且指向平衡位置。5.(2013北京理综,15,6分)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为4m/s。某时刻波形如图所示,下列说法正确的是 ()A.这列波的振幅为4cmB.这列波的周期为1sC.此时x=4m处质点沿y轴负方向运动D.此时x=4m处质点的加速度为0答案D由波动图像知,波的振幅为2cm,A选项错误;波长λ=8m,周期T= = s=2s,B选项错误;由于波沿x轴正向传播,由波传播方向和质点振动方向的关系知,x=4m处质点此时沿y轴正方向运动,C选项错误;此时x=4m处的质点处于平衡位置,其加速度为0,D选项正确。λv84考查点波的图像。思路点拨由图像提取到振幅、波长和传播方向的信息,再利用波长、周期和波速的关系可求出周期;处于平衡位置的质点的速度最大,加速度为零。6.(2010北京理综,17,6分)一列横波沿x轴正向传播,a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图甲所示,此后,若经过 周期开始计时,则图乙描述的是() A.a处质点的振动图像B.b处质点的振动图像C.c处质点的振动图像D.d处质点的振动图像34答案B波向右传播,可以确定经过 周期后,b质点处于平衡位置且向下运动,从此时开始计时,b质点的振动图像如题图乙所示。故选B项。347.[2019课标Ⅰ,34(1),5分]一简谐横波沿x轴正方向传播,在t= 时刻,该波的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点。图(b)表示介质中某质点的振动图像。下列说法正确的是。 A.质点Q的振动图像与图(b)相同B.在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的大C.在t=0时刻,质点P的加速度的大小比质点Q的大D.平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图(b)所示2TB组统一命题·课标卷题组E.在t=0时刻,质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大解析本题考查了机械振动及机械波图像的综合应用,考查了学生的综合分析能力,体现了物理观念中运动与相互作用的素养要素。由图(b)可知,在 时刻,该质点处于平衡位置且向y轴负方向运动,再从图(a)中利用“上下坡法”,结合波沿x轴正方向传播可知,在 时刻,质点Q在平衡位置且向y轴正方向运动,平衡位置在原点处的质点在平衡位置且向y轴负方向运动,所以A选项错误,D选项正确。分析可知,在t=0时刻,质点P位于波谷,此时质点P的速率为0,加速度最大,位移大小最大,但质点Q在平衡位置,速率最大,加速度为0,位移为0,所以B选项错误,C和E选项均正确。2T2T答案CDE8.[2019课标Ⅲ,34(1),5分]水槽中,与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时,两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇,在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点,下列说法正确的是。A.不同质点的振幅都相同B.不同质点振动的频率都相同C.不同质点振动的相位都相同D.不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E.同一质点处,两列波的相位差不随时间变化答案BDE解析本题考查了机械波的干涉内容,突出了理解能力、综合分析能力的应用,体现了核心素养中模型建构、科学推理和科学论证要素。两列波发生干涉时,会出现振动加强区和振动减弱区,振动加强区的质点振幅大,振动减弱区的质点振幅小,故A错误。波动过程中质点的振动频率由波源决定,故B项正确。不同质点的振动相位不一定相同,故C错误。振动质点的周期由波源决定,故D项正确。由题意知,两列波在重叠区域发生干涉并形成干涉图样,则在同一质点处,两列波的相位在不断变化,但两列波的相位差不变,故E项正确。9.[2018课标Ⅲ,34(1),5分]一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0和t=0.20s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T0.20s。下列说法正确的是。A.波速为0.40m/sB.波长为0.08mC.x=0.08m的质点在t=0.70s时位于波谷D.x=0.08m的质点在t=0.12s时位于波谷E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s,则它在该介质中的波长为0.32m答案ACE解析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λ=16cm=0.16m,选项B错误;Δt=nT+ T(n=0,1,2,…),可得T= 0.20s,即 0.20s,解得n=0,T=0.40s,波速v= = m/s=0.40m/s,选项A正确;Δt1=0.70s=T+ T,即从t=0时刻开始到t=0.70s时刻,x=0.08m的质点振动了T+ T,则可知t=0.70s时,该质点位于波谷,选项C正确;Δt2=0.12s= T T,则x=0.08m的质点在t=0.12s时位于平衡位置和波峰之间的某一位置,选项D错误;机械波传入另一介质中,其周期不变,则波长λ'=v'T=0.32m,选项E正确。1212tn0.20s12nλT0.160.4034343101210.[2016课标Ⅰ,34(1),5分]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个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s。下列说法正确的是。A.水面波是一种机械波B.该水面波的频率为6HzC.该水面波的波长为3mD.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去E.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移答案ACE解析水面波是一种机械波,传播过程中各质点只在平衡位置上下往复运动,不随波的传播而迁移,因此水面波不会将该同学推向岸边,故D错,A、E均正确。由题意可知该波的周期T= s= s,频率f= =0.6Hz,波长λ=vT=1.8× m=3m,故B错、C正确。159531T53易错点拨第1个波峰到第10个波峰之间经历了9个周期的时间,而不是10个周期。11.(2009北京理综,17,6分)一简谐机械波沿x轴正方向传播,周期为T,波长为λ。若在x=0处质点的振动图像如图所示,则该波在t= 时刻的波形曲线为 ()  2TC组教师专用题组答案A从