高中物理-机械振动、机械波高考真题演练1．[·山东理综,38(1)](多选)如图,
轻弹簧上端固定,下端连接一小物块,物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向,物块简谐运动的表达式为y＝0.1sin(2.5πt)m。t＝0时刻,一小球从距物块h高处自由落下；t＝0.6 s时,小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。以下判断正确的是()
A．h＝1.7 m
B．简谐运动的周期是0.8 s
C．0.6 s内物块运动的路程是0.2 m
D．t＝0.4 s时,物块与小球运动方向相反
2．(·天津理综,3)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,a、b 两质点的横坐标分别为x a＝2 m和x b＝6 m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是()
A．该波沿＋x方向传播,波速为1 m/s
B．质点a经4 s振动的路程为4 m
C．此时刻质点a的速度沿＋y方向
D．质点a在t＝2 s时速度为零
3．(·北京理综,15)
周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播,该波在某时刻的图象如图所示,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＝20 m/s
B．沿x轴正方向传播,波速v＝10 m/s
C．沿x轴负方向传播,波速v＝20 m/s
D．沿x轴负方向传播,波速v＝10 m/s
4．(·四川理综,2)平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动,测得两小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰。这列水面波()
A．频率是30 Hz B．波长是3 m
C．波速是1 m/s D．周期是0.1 s
5．(·福建理综,16)简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播,波速为v。若某时刻在波的传播方向上,位于平衡位置的两质点a、b 相距为s,a、b之间只存在一个波谷,则从该时刻起,下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()
6．[·海南单科,16(1)](多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示,质点P的x坐标为3 m。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s。下列说法正确的是()
A．波速为4 m/s
B．波的频率为1.25 Hz
C．x坐标为15 m的质点在t＝0.6 s时恰好位于波谷
D．x坐标为22 m的质点在t＝0.2 s时恰好位于波峰
E．当质点P位于波峰时,x坐标为17 m的质点恰好位于波谷
7．[·新课标全国卷Ⅰ,34(1)](多选)图(a)为一列简谐横波在t＝2 s 时的波形图,图(b)为媒质中平衡位置在x＝1.5 m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x＝2 m的质点。下列说法正确的是()
A．波速为0.5 m/s
B．波的传播方向向右
C．0～2 s时间内,P运动的路程为8 cm
D．0～2 s时间内,P向y轴正方向运动
E．当t＝7 s时,P恰好回到平衡位置
8．[·新课标全国卷Ⅱ,34(1)](多选)图(a)为一列简谐横波在t＝0.10
s时刻的波形图,P是平衡位置在x＝1.0 m处的质点,Q是平衡位置在x ＝4.0 m处的质点；图(b)为质点Q的振动图象。下列说法正确的是()
A．在t＝0.10 s时,质点Q向y轴正方向运动
B．在t＝0.25 s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同
C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s,该波沿x轴负方向传播了6 m
D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s,质点P通过的路程为30 cm
E．质点Q简谐运动的表达式为y＝0.10sin 10πt(国际单位制) 9．[·山东理综,38(1)](多选)一列简谐横波沿直线传播。以波源O 由平衡位置开始振动为计时零点,质点A的振动图象如图所示,已知O、A的平衡位置相距0.9 m。以下判断正确的是()
A．波长为1.2 m
B．波源起振方向沿y轴正方向
C．波速大小为0.4 m/s
D．质点A的动能在t＝4 s时最大
10．(·四川理综,5)如图所示,甲为t＝1 s时某横波的波形图象,乙为该波传播方向上某一质点的振动图象,距该质点Δx＝0.5 m处质点
的振动图象可能是()
11．[·江苏单科,12B(1)](多选)一渔船向鱼群发出超声波,若鱼群正向渔船靠近,则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比() A．波速变大B．波速不变
C．频率变高D．频率不变
(2)用2×106Hz的超声波检查胆结石,该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2 250 m/s和1 500 m/s,则该超声波在结石中的波长是胆汁中的________倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短,遇到结石时________(选填“容易”或“不容易”)发生衍射。
12．[·重庆理综,11(2)]右图为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图,质点P的振动周期为0.4 s。求该波的波速并判断P点此时的振动方向。
13．[·新课标全国卷Ⅰ,34(2)]甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,波速均为v＝25 cm/s。两列波在t＝0时的波形曲线如图所示。求：
(ⅰ)t＝0时,介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标；
(ⅱ)从t＝0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm的质点的时间。
14．[·新课标全国卷Ⅱ,34(2)]平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播,P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向),P与O的距离为35 cm,此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动,周期T＝1 s,振幅A＝5 cm。当波传到P点时,波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s,平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置。求：
(ⅰ)P、Q间的距离；
(ⅱ)从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时,波源在振动过程中通过的路程。
机械振动机械波
一年模拟试题精练
1．(·广西四校调研)一列简谐横波沿x轴传播,t＝0时的波形如图所示,质点a与质点b相距1 m,a点正沿y轴正方向运动；t＝0.02 s时,质点a第一次到达正向最大位移处,由此可知()
A．此波的传播速度为25 m/s
B．此波沿x轴正方向传播
C．从t＝0时起,经过0.04 s,质点a沿波传播方向迁移了1 m D．t＝0.04 s时,质点b处在平衡位置,速度沿y轴负方向
2．(·北京丰台区一模)一简谐横波在x轴上传播,t＝0时的波形如图甲所示。x＝8 m处质点P的振动图线如图乙所示。下列说法正确的是()
A．这列波的波长为8 m B．这列波的频率为2 Hz
C．这列波的波速为4 m/s D．这列波向左传播
3．[·河南豫北六校联考,34(1)](多选)在某一均匀介质中由波源O 发出的简谐横波在x轴上传播,某时刻的波形如图,其波速为5 m/s,则下列说法正确的是()
A．此时P(－2 m,0 cm)、Q(2 m,0 cm)两点运动方向相同
B．再经过0.5 s质点N刚好在(－5 m,20 cm)位置
C．能与该波发生干涉的横波的频率一定为3 Hz
D．波的频率与波源的振动频率无关
4．(·云南名校统考)
(多选)一列简谐横波,沿x轴正方向传播,传播速度为10 m/s,在t ＝0时的波形图如图所示,则下列说法正确的是()
A．此时x＝1.25 m处的质点正在做加速度减小的加速运动
B．x＝0.7 m处的质点比x＝0.6 m处的质点先运动到波峰的位置C．x＝0处的质点再经过0.05 s时间可运动到波峰位置
D．x＝0.3 m处的质点再经过0.08 s可运动至波峰位置
E．x＝1 m处的质点在做简谐运动,其振动方程为y＝0.4 sin(10πt)(m)
5．(·邯郸市质检)(多选)图甲为某一列沿x轴正向传播的简谐横波在t＝1.0 s时刻的波形图,图乙为参与波动的某一质点的振动图象,则下列说法正确的是()
A ．该简谐横波的传播速度为4 m/s
B ．从此时刻起,经过2 s,P 质点运动了8 m 的路程
C ．从此时刻起,P 质点比Q 质点先回到平衡位置
D ．乙图可能是甲图x ＝2 m 处质点的振动图象
E ．此时刻M 质点的振动速度小于Q 质点的振动速度
6．(·湖北六校元月调考)(多选)一列简谐横波,在t ＝0.6 s 时刻的图象如图甲所示,此时,P 、Q 两质点的位移均为－1 cm,波上A 质点的振动图象如图乙所示,则以下说法正确的是( )
A ．这列波沿x 轴正方向传播
B ．这列波的波速是503 m/s
C ．从t ＝0.6 s 开始,紧接着的Δt ＝0.6 s 时间内,A 质点通过的路程是10 m
D ．从t ＝0.6 s 开始,质点P 比质点Q 早0.4 s 回到平衡位置
E ．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为30 m 的障碍物,不能发生明显衍射现象
7．(·
陕西五校一模)如图所示,一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t ＝0时刻的波形如图中的实线所示,此时这列波恰好传播到P 点,且再经过1.2 s,坐标为x ＝8 m 的Q 点开始起振,求：
(1)该列波的周期T ；
(2)从t ＝0时刻到Q 点第一次达到波峰时,振源O 点相对平衡位置的位移y 及其所经过的路程s 。
参考答案
机械振动 机械波
高考真题演练
1．AB [t ＝0.6 s 时,物块的位移为y ＝0.1sin(2.5π×0.6)m ＝－
0.1 m ,则对小球h ＋|y |＝12gt 2,解得h ＝1.7 m ,选项A 正确；简谐运动
的周期是T ＝2πω＝2π2.5π
s ＝0.8 s ,选项B 正确；0.6 s 内物块运动的路程是3A ＝0.3 m ,选项C 错误；t ＝0.4 s ＝T 2,此时物块在平衡位置向下
振动,则此时物块与小球运动方向相同,选项D 错误。]
2．D [由题图可知,该简谐横波波长为λ＝8 m ,周期T ＝8 s ,所以波速为v ＝λ
T ＝1 m/s ,该时刻开始b 质点向上运动,所以该波沿－x
方向传播,A 错误；经过4 s(半个周期)a 质点振动的路程为2A ＝1 m ,B 错误；此刻a 质点运动方向与b 质点相反,沿－y 方向,C 错误；在t ＝2 s 时a 质点在波谷处,速度为0,D 正确。]
3．B [已知P 点的运动方向为沿y 轴负方向,可知波沿x 轴正方向传播；由波的图象可知λ＝20 m ,又T ＝2.0 s ,则波速v ＝λT ＝10 m/s 。故B 选项正确。]
4．C [由题意知T ＝6030 s ＝2 s ,f ＝1T ＝0.5 Hz ,A 、D 错误；32λ＝3 m ,则λ＝2 m ,B 错误；由v ＝λT ＝22 m/s ＝1 m/s ,所以C 正确。]
5．D [由题图知：A 图对应波长λ1＝2s ,周期T 1＝2s v ,质点a 第
一次到达波谷的时间t 1＝34T 1＝3s 2v ；B 图对应波长λ2＝s ,周期T 2＝s v ,
质点a 第一次到达波谷的时间t 2＝14T 2＝s 4v ；C 图对应波长λ3＝s ,周期
T 3＝s v ,质点a 第一次到达波谷的时间t 3＝34T 3＝3s 4v ；D 图对应波长λ4＝23s ,周期T 4＝2s 3v ,质点a 第一次到达波谷的时间t 4＝14T 4＝s 6v ,故t 1＞t 3＞t 2＞t 4,选项D 正确。]
6．BDE [任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4
s ,则12T ＝0.4 s ,解得T ＝0.8 s 。从图象中可知λ＝4 m ,所以波速为v ＝λT
＝40.8＝5 m/s ,故A 错误；根据公式f ＝1T 可得波的频率为1.25 Hz ,B 正
确；x 坐标为15 m 的质点距波源Δx ＝3λ＋34λ,此时在波谷位置经t
＝0.6 s 即t ＝34T ,质点振动到平衡位置,C 错误；x 的坐标为22 m 的质
点距波源Δx ＝5λ＋λ2,此时在平衡位置向上运动,质点经过t ＝0.2 s 即四分之一周期恰好位于波峰,D 正确；当质点P 位于波峰时,x 坐标为17 m 的质点距P 的距离Δx ＝14 m 即Δx ＝3λ＋λ2,此时坐标为17 m 的质点恰好位于波谷,E 正确。]
7．ACE [由图(a)可知,波长λ＝2 m ,由图(b)可知周期T ＝4 s ,则波速v ＝λT ＝0.5 m/s ,A 正确；t ＝2 s 时,x ＝1.5 m 处的质点振动方向
向下,则波向左传播,B 错；0～2 s 时间内P 质点运动的路程x P ＝t T ×
4A ＝8 cm ,C 正确；0～2 s 内P 质点向y 轴负方向运动,D 错；t ＝0时P 质点位于正向最大位移处,故P 质点达到平衡位置的时刻为t ＝(2n
＋1)T 4,则n ＝3时,t ＝7 s ,P 恰好回到平衡位置,E 正确。]
8．BCE [由图(a)得λ＝8 m ,由图(b)得T ＝0.2 s ,所以v ＝λT ＝40 m/s 。由图(b)知,在t ＝0.10 s 时,质点Q 通过平衡位置向y 轴负方向运动,A 错误；结合图(a),由“同侧法”判得波沿x 轴负方向传播,画出t ＝0.25 s 时的波形图,标出P 、Q 点,如图,此时P 点在x 轴下方,其加速度向上,B 正确；Δt ＝0.25 s －0.10 s ＝0.15 s ,Δx ＝v ·Δt ＝6.0 m ,C 正确；P 点起始位置不在平衡位置或最大位移处,故D 错误；由图知
A ＝0.1 m ,ω＝2πT ＝10 π rad/s ,所以Q 点简谐运动表达式为y ＝0.10
sin 10πt (国际单位制),E 正确。]
9．AB [由图可知波源起振后3 s 质点A 开始振动,故波速大小v ＝Δx Δt
＝0.9 m 3 s ＝0.3 m/s ,C 错误；由图知波的周期即质点A 的振动周期T ＝4 s ,故该波的波长λ＝v T ＝1.2 m ,A 正确；因介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同,故由图知B 正确；由图知t ＝4 s 时质点A 处于正向最大位移处,此时质点A 的速度为零、动能为零,故D 错误。]
10．A [由图甲知波长λ＝2 m ,因此距该点为Δx ＝0.5 m ＝14λ的
质点的振动图象可由图乙图象向左或向右平移T 4＝0.5 s 得到,故只有
A 图象正确。]
11．解析 (1)在同种介质中,超声波的传播速度保持不变,根据多普勒效应可知,频率变高,所以B 、C 正确。
(2)根据λ＝v f ,在传播过程中,频率保持不变,所以λ1λ2＝v 1v 2
＝1.5；根据波长越长越容易发生衍射,所以超声波遇到结石时,不容易发生衍射。
答案 (1)BC (2)1.5 不容易
12．解析 由波形图可知,波长λ＝1.0 m ,则波速为v ＝λT ＝2.5 m/s
由波传播方向和质点振动方向可知,P 点的振动方向沿y 轴正方向。
答案 2.5 m/s 沿y 轴正方向
13．解析 (ⅰ)两列波的振幅均为8 cm ,故偏离平衡位置位移为16 cm 的质点应为两列波的波峰相遇处的质点。
根据波形图可知,甲、乙的波长分别为 λ乙＝60 cm ,λ甲＝50 cm
则甲、乙两列波的波峰坐标分别为
x 甲＝(50＋k 1×50) cm (k 1＝0,±1,±2,±3,…)
x 乙＝(50＋k 2×60) cm (k 2＝0,±1,±2,±3,…)
综上分析,所有波峰和波峰相遇的质点x 坐标应为
x ＝(50＋300n ) cm (n ＝0,±1,±2,±3,…)
(ⅱ)偏离平衡位置位移为－16 cm 对应为两列波的波谷相遇。t ＝0时,波谷之差
Δx ＝(50＋2n 1＋12×60)－(50＋2n 2＋12×50)
整理可得Δx ＝10(6n 1－5n 2)＋5
波谷之间最小的距离为Δx ′＝5 cm
两列波相向传播,相对速度为2v ＝50 cm/s
所以出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的最短时间
t ＝Δx ′2v ＝0.1 s
答案 (ⅰ)x ＝(50＋300n ) cm (n ＝0,±1,±2,±3,…)
(ⅱ)0.1 s
14．解析 (ⅰ)由题意,O 、P 两点间的距离与波长λ之间满足
OP ＝54λ＝35 cm
解得λ＝28 cm ①
波速为v ＝λT ＝28 m/s ②
在t ＝5 s 的时间间隔内,波传播的路程为s ＝v t ＝140 m ③
由题意有s ＝PQ ＋λ4④
解得PQ ＝133 cm ⑤
(ⅱ)Q 处的质点第一次处于波峰位置时,波源运动的时间为
t 1＝t ＋54T ＝6T ＋T 4⑥
波源从平衡位置开始运动,每经过T 4,波源运动的路程为A 。
故t 1时间内,波源运动的路程为s ＝25A ＝125 cm ⑦
答案 (ⅰ)133 cm (ⅱ)125 cm
模拟试题精练
1．A [由题可知波长λ＝2 m ,周期T ＝0.08 s ,则v ＝λT ＝25 m/s ,A 对；由“同侧法”知波沿x 轴负方向传播,B 错；质点不随波迁移,C 错；t ＝0时质点b 向下运动,从t ＝0到t ＝0.04 s 经过了半个
周期,质点b 回到平衡位置沿y 轴正方向运动,D 错。]
2．D [由甲图读出波长为4 m ,A 错误；由乙图读出周期为T ＝2
s ,则频率f ＝1T ＝0.5 Hz ,B 错误；波速v ＝λT ＝42m/s ＝2 m/s ,C 错误；
由乙图读出t ＝0时刻质点P 的速度方向沿y 轴正方向,在甲图上,根据波形的平移法判断出波沿－x 方向传播,即向左传播,故D 正确。]
3．AB [由同侧法可得P 、Q 两点振动方向均为y 轴负方向,所以A 正确；由题图知λ＝2 m ,由v ＝λT 得T ＝λv ＝0.4 s ,所以t ＝0.5 s
＝114T 时,由平移法可得波再传播114λ,N 处于波峰,B 项正确；因该
波的频率f ＝1T ＝2.5 Hz ,所以频率为3 Hz 的横波不满足干涉条件,C 错
误；因波源振动一个周期波传播一个波长的距离,故波的频率必与波源的振动频率相同,D 错误。]
4．ACD [波沿x 轴正方向传播,由同侧法可知此时x ＝1.25 m 处的质点振动的方向向下,离开平衡位置的位移正在减小,所以质点正在做加速度减小的加速运动,故A 正确；由同侧法可知x ＝0.7 m 处的质点与x ＝0.6 m 处的质点都正在向下运动,x ＝0.6 m 的质点先到达波谷,又先到达波峰的位置,故B 错误；根据图象可知波长λ＝2 m ,则T
＝λv ＝210 s ＝0.2 s ,由同侧法可知x ＝0 m 处的质点A 正向上振动,经
过14T ＝14×0.2 s ＝0.05 s 时间可运动到波峰位置,故C 正确；波沿x 轴正方向传播,x ＝0.3 m 处的质点到左侧相邻的波峰之间的距离为：x
＝14 λ＋0.3 m ＝14×2 m ＋0.3 m ＝0.8 m ,再经过t ＝x v ＝0.810 s ＝0.08 s 可运动至波峰位置,故D 正确；由图可知,振幅A ＝0.4 m ,角速度ω＝2πT ＝2π2＝π rad/s ,从此时开始计时,x ＝1 m 处质点先向下振动,则x ＝1 m 处质点的振动函数表达式为y ＝－0.4 sin πt(m),故E 错误。]
5．ACD [由图甲得波长λ＝4 m ,由图乙得周期T ＝1 s ,则波速v ＝λT ＝4 m/s ,故A 正确；经过2 s ,P 质点振动了2个周期,由图甲(或乙)得A ＝0.2 m ,所以运动的路程为2×4A ＝1.6 m ,故B 错误；由题知波沿＋x 方向传播,此时刻Q 点振动方向向上,而P 在波峰,则图示时刻起Q 质点比P 质点后回到平衡位置,故C 正确；根据图乙可知t ＝1 s 时刻质点从平衡位置沿y 轴负方向振动,而甲图中x ＝2 m 处质点t ＝1 s 时刻(图示时刻)振动方向沿y 轴负方向,乙图可能是甲图x ＝2 m 处质点的振动图象,故D 正确；此时刻M 点在平衡位置,速度最大,故E 错误。]
6．ABD [由乙图读出t ＝0.6 s 时质点A 的速度方向为沿y 轴负方向,再由甲图根据同侧法判断出波的传播方向为沿x 轴正方向,A 正确；由甲图读出该波的波长λ＝20 m ,由乙图得周期T ＝1.2 s ,则波速
为v ＝λT ＝201.2 m/s ＝503 m/s ,B 正确；Δt ＝0.6 s ＝0.5T ,质点做简谐运
动时在一个周期内质点A 通过的路程是4倍振幅,则经过Δt ＝0.6 s ,A 质点通过的路程是s ＝2A ＝2×2 cm ＝4 cm ,C 错误；图示时刻质点P 沿y 轴正方向,质点Q 沿y 轴负方向,所以质点P 将比质点Q 早回到
平衡位置,将此图象与正弦曲线进行对比可知P 点的横坐标为x P ＝203
m ,Q 点的横坐标为x Q ＝403 m ,根据波形的平移法可知质点P 比质点Q
早回到平衡位置的时间为t ＝x Q －x P v ＝203503
s ＝0.4 s ,故D 正确；发生明
显衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多,该波的波长为20 m ,根据这个条件可知该波在传播过程中遇到一个尺寸为30 m 的障碍物,能发生明显衍射现象,故E 错误。]
7．解析 (1)由图知波长λ＝2 m
波从P 传到Q 的距离为x ＝8 m －2 m ＝6 m ,所用时间为t ＝1.2 s
则波速v ＝x t ＝61.2 m/s ＝5 m/s
由v ＝λT 得T ＝λv ＝25 s ＝0.4 s
(2)根据同侧法判断可知：t ＝0时刻质点O 沿y 轴负向振动,由图知振幅A ＝2 m
由t ＝0时刻至Q 点第一次到达波峰,经历的时间为t ＝x v ＝8－0.55
s ＝1.5 s ＝(3＋34)T
所以O 在此过程中振动了(3＋34)T
则在Q 点第一次到达波峰时,O 点刚好到波峰
此时它的位移为y ＝3 cm ,通过的路程为s ＝3×4A ＋34×4 cm ＝
15×3 cm＝0.45 m。
答案(1)0.4 s(2)3 cm0.45 m
学科教师辅导讲义
、一列波在介质中向某一方向传播，如图所示为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在质点速度方向在波形图中是向下的，下列说法中正确的是( )
（1）由波的图像可获取的信息 ①从图像可以直接读出振幅（注意单位）. ②从图像可以直接读出波长（注意单位）. ③可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移（包括大小和方向） ④可以确定各质点振动的加速度方向（加速度总是指向平衡位置） ⑤在波速方向已知（或已知波源方位）时可确定各质点在该时刻的振动方向. （2）波动图像与振动图像的比较： 振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向所有的质点 研究容一个质点的位移随时间变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象 物理意义表示一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移 图象变化随时间推移图象延续，但已有形状不 随时间推移，图象沿传播方向平移 变 一个完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长 例3、一列简谐波在x轴上传播，其波形图如图7-32-4所示，其中实线，虚线分别表示t1=0，t2=0.05s时的波形， 求⑴这列波的波速 ⑵若波速为280m/s,其传播方向如何?此时质点P从图中位置运动至波谷位置的最短时间是多少? 练习2、如图7-32-5所示，甲为某一波在t=1.0s时的图象，乙为对应该波动的P质点的振动图象。 ⑴说出两图中AA’的意义？ ⑵说出甲图中OA’B图线的意义？
D．物体做机械振动，一定产生机械波 6.如图所示为沿水平方向的介质中的部分质点，每相邻两质点间距离相等，其中O为波源.设波源的振动周期为T，自波源通过平衡位置竖直向下振动时开始计时，经过T/4质点1开始起振，则下列关于各质点的振动和介质中的波的说法中正确的是( ) A．介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的，但图中质点9起振最晚 B．图中所画出的质点起振时间都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的C．图中质点8的振动完全重复质点7的振动，只是质点8振动时，通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过相同位置时落后T/4 D．只要图中所有质点都已振动了，质点1与质点9的振动步调就完全一致，但如果质点1发生的是第100次振动，则质点9发生的就是第98次振动. 7.如图所示，为一列简谐横波在某时刻的波动图像，已知图中质点F此时刻运动方向竖直向下，则应有( ) A．此时刻质点H和F运动方向相反 B．质点C将比质点B先回到平衡位置 C．此时刻质点C的加速度为零 D．此时刻质点B和D的加速度方向相同 8.如下图所示为波源开始振动后经过一个周期的波形图，设介质中质点振动周期为T，则下列说法中正确的是( ) A．若点M为振源，则点M开始振动时的方向向下 B．若点N为振源，则点P已振动了3T/4 C．若点M为振源，则点P已振动了3T/4 D．若点N为振源，到该时刻点Q向下振动 10.一平面机械简谐波在某时刻的波形曲线如图7-32-15所示，图中给出了P点的振动方向.请画出Q点的振动方向及经1/4周期时的波形图。 家庭作业： λ，某一时刻波的图象如图 1.一列沿x轴方向传播的横波，振幅为A，波长为 所示，在该时刻某一质点的坐标为（λ，0）经过四分之一周期后，该质点的坐 标为( )
机械振动机械波高考题汇编答案 一、选择题 1.2010·全国卷Ⅱ·15一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播。已知t=0时的波形如图所示，则 A．波的周期为1s B．x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动 C．x=0处的质点在t= 1 4 s时速度为0 D．x=0处的质点在t= 1 4 s时速度值最大 2.2010·福建·15一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度可能是 A.2m/s B.3m/s C.4m/s D.5m/s 答案：B 3. 2010·上海物理·2利用发波水槽得到的水面波形如a,b所示，则 （A）图a、b均显示了波的干涉现象 （B）图a、b均显示了波的衍射现象 （C）图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象 （D）图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象 【解析】D
本题考查波的干涉和衍射。难度：易。 4. 2010·上海物理·3声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物，这是因为 （A ）声波是纵波，光波是横波 （B ）声波振幅大，光波振幅小 （C ）声波波长较长，光波波长很短 （D ）声波波速较小，光波波速很大 【解析】C 本题考查波的衍射条件：障碍物与波长相差不多。难度：易。 5．2010·北京·17一列横波沿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1所示，此后，若经过3 4 周期开始计时，则图2描述的是 A.a 处质点的振动图象 B.b 处质点的振动图象 C.c 处质点的振动图象 D.d 处质点的振动图象 【答案】B 【解析】由波的图像经过 4 3 周期a 到达波谷，b 到达平衡位置向下运动，c 到达波峰，d 到达平衡位置向上运动，这是四质点在0时刻的状态，只有b 的符合振动图像，答案B 。 11．2010·重庆·14一列简谐波在两时刻的波形如题14图中实践和虚线所示，由图可确定这列波的 A ．周期 B ．波速 C ．波长 D ．频率 【答案】C 【解析】只能确定波长，正确答案C 。题中未给出实线波形和虚线波形的时刻，不知道时间
高考物理新力学知识点之机械振动与机械波全集汇编含答案(1) 一、选择题 1．如图所示，在一条张紧的绳子上悬挂A 、B 、C 三个单摆，摆长分别为L 1、L 2、L 3，且L 1＜L 2＜L 3，现将A 拉起一较小角度后释放，已知当地重力加速度为g ，对释放A 之后较短时间内的运动，以下说法正确的是（ ） A ．C 的振幅比 B 的大 B ．B 和 C 的振幅相等 C ．B 的周期为2π 2 L g D ．C 的周期为2π 1 L g 2．一质点做简谐运动，则下列说法中正确的是（ ） A ．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值 B ．质点通过平衡位置时，速度为零，加速度最大 C ．质点每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也不一定相同 D ．质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同 3．如图为一弹簧振子做简谐运动的位移﹣时间图象，在如图所示的时间范围内，下列判断正确的是（ ） A ．0.2s 时的位移与0.4s 时的位移相同 B ．0.4s 时的速度与0.6s 时的速度相同 C ．弹簧振子的振动周期为0.9s ，振幅为4cm D ．0.2s 时的回复力与0.6s 时的回复力方向相反 4．如图所示，A 、B 两物体组成弹簧振子，在振动过程中，A 、B 始终保持相对静止，下列给定的四幅图中能正确反映振动过程中物体A 所受摩擦力F f 与振子对平衡位置位移x 关系的图线为
A．B． C．D． 5．在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组描述振动的物理量总是相同的是A．速度、加速度、动能 B．动能、冋复力、对平衡位置的位移 C．加速度、速度、势能 D．速度、动能、回复力 6．在天花板O点处通过细长轻绳栓一小球构成单摆，在O点正下方A点有一个能挡住摆线的钉子，OA的距离是单摆摆长的一半，如图所示。现将单摆向左方拉开一个小角度θ（θ＜5°），然后无初速度地释放，关于单摆以后的运动，下列说法正确的是（） A．摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小 B．摆球在平衡位置右侧上升的最大高度大于在平衡位置左侧上升的最大高度 C．摆球在平衡位置左、右两侧走过的最大弧长相等 D．摆球向左经过最低点的速度大于向右经过最低点的速度 7．图甲所示为以O点为平衡位置、在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是 A．在t＝0.2s时，弹簧振子运动到O位置 B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同
机械振动、机械波 第一部分五年高考题荟萃 2009年高考新题 一、选择题 1.（09·全国Ⅰ·20）一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示，图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5m 和x=4.5m。P点的振动图像如图2所示。 在下列四幅图中，Q点的振动图像可能是（BC ） 解析：本题考查波的传播.该波的波长为4m.,PQ两点间的距离为3m..当波沿x轴正方向传播时当P在平衡位置向上振动时而Q点此时应处于波峰,B正确.当沿x轴负方向传播时,P点处于向上振动时Q点应处于波谷,C对。 2.（09·全国卷Ⅱ·14）下列关于简谐振动和简谐波的说法，正确的是（AD ） A．媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B．媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C．波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍 解析：本题考查机械波和机械振动.介质中的质点的振动周期和相应的波传播周期一致A正确.而各质点做简谐
运动速度随时间作周期性的变化,但波在介质中是匀速向前传播的,所以不相等,B错.对于横波而言传播方向和振动方向是垂直的,C错.根据波的特点D正确。 3.（09·北京·15）类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中的是（ D ） 不正确 ．．． A．机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用 B．机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 C．机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播 D．机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波 解析：波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的，对电磁波当然成立，故A选项正确；干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故B项正确；机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要介质而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，故C项正确；机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其证据就是电磁波能够发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的，D项错误。故正确答案应为D。 4.（09·北京·17）一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为 。若在x=0处质点的振动图像如右图所示，则该波在t=T/2时刻的波形曲线为（ A ） 解析：从振动图上可以看出x=0处的质点在t=T/2时刻处于平衡位置，且正在向下振动，四个选项中只有A图符合要求，故A项正确。 5.（09·上海物理·4）做简谐振动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2，则单摆振动的（ C ）A．频率、振幅都不变B．频率、振幅都改变 C．频率不变、振幅改变D．频率改变、振幅不变
高一物理机械振动 【教学结构】 一、机械振动 物体（质点）在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动，物体能够围绕着平衡位置做往复运动，必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力，它可以是一个力或一个力的分力，也可以是几个力的合力。 产生振动的必要条件是：a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。 二、简谐振动 1.定义：物体在跟位移成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单，最基本的振动。研究简谐振动物体的位置，常常建立以中心位置（平衡位置）为原点的坐标系，把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比，方向跟位移相反的回复力作用下的振动，即F=－k x，其中“－”号表示力方向跟位移方向相反。 2.简谐振动的条件：物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比，方向跟位移方向相反的回复力作用。 3.简谐振动是一种机械运动，有关机械运动的概念和规律都适用，简谐振动的特点在于它是一种周期性运动，它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能（重力势能和弹性势能）都随时间做周期性变化。 三、描述振动的物理量，简谐振动是一种周期性运动，描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。 1.振幅：振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，常用字母“A”表示，它是标量，为正值，振幅是表示振动强弱的物理量，振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小，简谐振动在振动过程中，动能和势能相互转化而总机械能守恒。 2.周期和频率，周期是振子完成一次全振动的时间，频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。振动的周期T跟频率f之间是倒数关系，即T=1/f。 振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量，简谐振动的周期 和频率是由振动物体本身性质决定的，与振幅无关，所以又叫固 有周期和固有频率。 四、单摆：摆角小于5°的单摆是典型的简谐振动。 细线的一端固定在悬点，另一端拴一个小球，忽略线 的伸缩和质量，球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。单摆 做简谐振动的条件是：最大摆角小于5°，单摆的回复力F 是重力在圆弧切线方向的分力。如图1所示，单摆的周期公图1
高中物理-机械振动、机械波高考真题演练1．[·山东理综，38(1)](多选)如图， 轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y＝0.1sin(2.5πt)m。t＝0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t＝0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。以下判断正确的是() A．h＝1.7 m B．简谐运动的周期是0.8 s C．0.6 s内物块运动的路程是0.2 m D．t＝0.4 s时，物块与小球运动方向相反 2．(·天津理综，3)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为x a＝2 m和x b＝6 m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是() A．该波沿＋x方向传播，波速为1 m/s B．质点a经4 s振动的路程为4 m C．此时刻质点a的速度沿＋y方向
D．质点a在t＝2 s时速度为零 3．(·北京理综，15) 周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，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＝20 m/s B．沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/s C．沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/s D．沿x轴负方向传播，波速v＝10 m/s 4．(·四川理综，2)平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰。这列水面波() A．频率是30 Hz B．波长是3 m C．波速是1 m/s D．周期是0.1 s 5．(·福建理综，16)简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()
（97）简谐横波某时刻的波形图线如图所示。由此图可知 （BD） （A）若质点a向下运动，则波是从左向右传播的 （B）若质点b向上运动，则波是从左向右传播的 （C）若波从右向左传播，则质点c向下运动 （D）若波从右向左传播，则质点d向上运动 （98全国）一简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图所示，已知此时质点F的运动方向向下，则（AB） （A）此波朝x轴负方向传播 （B）质点D此时向下运动 （C）质点B将比质点C先回到平衡位置 （D）质点E的振幅为零 （00全国）一列横波在ｔ＝０时刻的波形如图中实线所示，在ｔ＝１ｓ时刻的波形如图中虚线所示，由此可以判定此波的（AC） （Ａ）波长一定是４ｃｍ （Ｂ）周期一定是４ｓ （Ｃ）振幅一定是２ｃｍ （Ｄ）传播速度一定是１ｃｍ/ｓ （01晋津）图1所示为一列简谐横波在t＝20秒时的波形图， 图2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（B） A．v＝25cm/s，向左传播B．v＝50cm/s，向左传播 C．v＝25cm/s，向右传播D．v＝50cm/s，向右传播（01全国）如图所示，在平面xy内有一沿水平轴x正向传播的简谐横波，波速为3.0m/s，频率为2.5HZ ，振幅为。已知t=0时刻P 质点的位移为，速度沿y 轴正向。Q点在P点右方处，对于Q点的质元来说（BC） A．在t=0时，位移为y= B．在t=0时，速度沿y轴负方向。 C．在t=0.1s时，位移为y=D．在t=0.1s 时，速度沿y轴正方向。 （02广东）一列在竖直方向振动的简谐横波，波长为λ，沿正ｘ方向传播，某一时刻，在振动位移向上且大小等于振幅一半的各点中，任取相邻的两点Ｐ１、Ｐ２，已知Ｐ１的ｘ坐标小于Ｐ２的ｘ坐标．（AC） A ．若＜λ／2，则Ｐ１向下运动，Ｐ２向上运动 B ．若＜λ／2，则Ｐ１向上运动，Ｐ２向下运动 C ．若＞λ／2，则Ｐ１向上运动，Ｐ２向下运动 D ．若＞λ／2，则Ｐ１向下运动，Ｐ２向上运动 （02上海）如图所示，S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波波源，振幅为A，a、b、c三点分别位于S1、S2连线的中垂线上，且ab＝bc。某时刻a是两列波的波峰相遇点，c是两列波的波谷相遇点，则（CD） A．a处质点的位移始终为2A B．c处质点的位移始终为－2A C．b处质点的振幅为2A D．d处质点的振幅为2A （03全国）简谐机械波在给定的媒质中传播时，下列说法中正确的是（D） A．振幅越大，则波传播的速度越快 B．振幅越大，则波传播的速度越慢 C．在一个周期内，振动质元走过的路程等于一个波长 D．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短
机械振动 一、机械振动： 1、定义：物体(或物体的一部分)在某一中心位置两侧所做的往复运动叫做机械振动。 例如：枝头上的小鸟飞离枝头时，树枝会发生振动；荡秋千时的来回运动； 人走路时，两只手臂会自然地、有节奏地前后摆动…… 2、机械振动主要特点：固定的“中心位置”即平衡位置；周期性的“往复运动”即周期性和往 复性；这也是判断物体是否做机械振动的依据。中心位置又称为平衡位置，即当物体不再做往复运动时，所最终停下来的位置。平衡位置是指运动过程中一个明显的分界点，一般是振动停止时静止的位置，并不是所有往复运动的中点都是平衡位置。存在平衡位置是机械运动的必要条件，有很多运动，尽管也是往复运动，但并不存在明显的平衡位置，所以并非机械振动。例如：拍皮球、人来回走动。 3、机械振动产生的条件：每当物体离开平衡位置就会受到回复力的作用且所受到的阻力足 够小。 二、简谐运动 1、弹簧振子——理想化模型 （1）概念：小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。 （2）理性化模型的条件： ①弹簧的质量比小球小很多，可以认为质量集中于振子（小球）。 ②小球需体积很小，可当作质点处理。 ③忽略一切的摩擦及阻力作用。 ④小球从平衡位置拉开的位移在弹簧的弹性限度内。 2、回复力 有一种玩具狗，它的头部和尾部用较软的弹簧跟身体相连。如 果轻拍一下玩具狗，它便会不停地摇头晃尾起来，这就是弹簧 引起的机械振动。 如右图：当弹簧既不拉伸也不被压缩时，小球静止在杆上的O点， 这时小球所受合力为零。O点就是弹簧振子的平衡位置。 振子在平衡位置O点右侧时，有一个向左的力；在平衡位 置O点左侧时，有一个向右的力，这个力总是促使物体回 到平衡位置。 结论：物体做机械振动时，一定受到指向平衡位置的力，这个力的作用效果总能使物体回到中心位置，这个力叫回复力。回复力是根据力的效果命名的 思考：以下两种说法正确吗？ 1、振动的物体始终受到回复力的作用；
高考物理力学知识点之机械振动与机械波经典测试题 一、选择题 1．一弹簧振子做简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图所示，由图可知：（） A．质点的振动频率是4Hz B．t=2s时，质点的加速度最大 C．质点的振幅为5cm D．t=3s时，质点所受合力为正向最大 2．如图所示，从入口S处送入某一频率的声音。通过左右两条管道路径SAT和SBT，声音传到了出口T处，并可以从T处监听声音。右侧的B管可以拉出或推入以改变B管的长度，开始时左右两侧管道关于S、T对称，从S处送入某一频率的声音后，将B管逐渐拉出，当拉出的长度为l时，第一次听到最弱的声音。设声速为v，则该声音的频率（） A．B．C．D． 3．做简谐运动的物体，下列说法正确的是 A．当它每次经过同一位置时，位移可能不同 B．当它每次经过同一位置时，速度可能不同 C．在一次全振动中通过的路程不一定为振幅的四倍 D．在四分之一周期内通过的路程一定为一倍的振幅 4．如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在M、N两点之间做简谐运动．下列判断正确的是（） A．振子从O向N运动的过程中位移不断减小 B．振子从O向N运动的过程中回复力不断减小 C．振子经过O时动能最大
D．振子经过O时加速度最大 5．下列说法正确的是（） A．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大 B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应 C．两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大 D．遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长短 6．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0.15 m。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．0.60 m B．0.20 m C．0.15 m D．0.10 m 7．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t1＝0时的波形图。经过t2＝0.1s，Q点振动状态传到P点，则（） A．这列波的波速为40cm/s B．t2时刻Q点加速度沿y轴的正方向 C．t2时刻P点正在平衡位置且向y轴的负方向运动 D．t2时刻Q点正在波谷位置，速度沿y轴的正方向 8．若单摆的摆长不变，摆球的质量由20g增加为40g，摆球离开平衡位置的最大角度由4°减为2°，则单摆振动的( ) A．频率不变，振幅不变 B．频率不变，振幅改变 C．频率改变，振幅不变 D．频率改变，振幅改变 t=时刻的波形图，虚线为9．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为0 T>，则：（） 0.6s t=时的波形图，波的周期0.6s A．波的周期为2.4s
<机械振动和机械波>历年高考物理试题 9026.右图是一列简谐波在t=0时的波动图象.波的传播速度为2米／秒,则从t=0到t=2.5秒的时间内,质点M 通过的路程是____________米;位移是________米. 9129.一列简谐波在x 轴上传播,波速为50米／秒.已知t=0时的波形图象如图(1)所示,图中M 处的质点此时正经过平衡位置沿y 轴的正方向运动.将t=0.5秒时的波形图象 画在图(2)上(至少要画出一个波长) 923.a,b 是一条水平的绳上相距为l 的两点.一列简谐横波沿绳传播,其波长等于2l/3.当a 点经过平衡位置向上运动时,b 点 ( ) A. 经过平衡位置向上运动 B. 处于平衡位置上方位移最大处 C. 经过平衡位置向下运动 D. 处于平衡位置下方位移最大处 938.一列沿x 方向传播的横波, 其振 幅为A, 波长为λ, 某一时刻波的图象如图所示, 在该时刻, 某一质点的坐标为(λ,0), 经过四分之一个周期后, 该质点的坐标为 ( ) A. 5λ/4, 0 B. λ, -A C. λ,A D. 5λ/4, A 959.如图, 质量为m 的物体A 放置在质量为M 的物体B 上, B 与弹簧相连, 它们一起在光滑水平面上作简谐振动, 振动过程中A,B 之间无相对运动. 设弹簧的倔强系数为k.当物体离开平衡位置的位移为x 时, A,B 间的摩擦力的大小等于 ( ) A. 0 B. kx C. (m/M)kx D. [m/(M+m)]kx 9418. 在xy 平面内有一沿x 轴正方向传播的简谐横 波, 波速为1米/秒, 振幅为4厘米, 频率为2.5赫, 在t=0时刻, P 点位于其平衡位置上方最大位移处, 则距P 为0.2米的Q 点 ( ) A 在0.1秒时的位移是4厘米 图 1 图 2
高中物理第十一章 机械振动总结 一、机械振动： （一）简谐运动： 1、简谐运动的特征： 1）运动学特征：振动物体离开平衡位置的位移随时间按正弦规律变化 在振动中位移常指是物体离开平衡位置的位移 2）动力学特征：回复力的大小与振动物体离开平衡的位移成正比， 方向与位移方向相反（指向平衡位置） kx F -= ①回复力：使振动物体回到平衡位置的力叫做回复力。 ②回复力是根据力的效果来命名的。 ③回复力的方向总是指向平衡位置。 ④回复力可以是物体所受的合外力，也可以是几个力的合力，也可以是一个力，或者某个力的分力。 ⑤由回复力产生的加速度与位移成正比，方向与位移方向相反x m k a -= ⑥证明一个物体是否是作简谐运动，只需要看它的回复力的特征 2、简谐运动的运动学分析： 1）简谐运动的运动过程分析： （1）常用模型：弹簧振子（其运动过程代表了简谐运动的过程） （2）运动过程： 简谐运动的基本过程是两个加速度减小的加速运动过程和两个加速度增大的减速运动过程 （3）简谐运动的对称性： 做简谐运动的物体在经过关于平衡位置对称的两点时，两处的加速度、速度、回复力大小相等 （大小相等、相等）。动能、势能相等（大小相等、
相等）。 2）表征简谐运动的物理量： （1）振幅：振动物体离开平衡位置的最大距离叫做振动的振幅。 ①振幅是标量。 ②振幅是反映振动强弱的物理量。 （2）周期和频率： ①振动物体完成一次全振动所用的时间叫做振动的周期。 ②单位时间内完成全振动的次数叫做全振动的频率。 它们的关系是T=1/f 。 在一个周期内振动物体通过的路程为振幅的4倍；在半个周期内振动物体通过的路程为振幅2倍；在1/4个周期内物体通过的路程不一定等于振幅 3）简谐运动的表达式：)sin(?ω+=t A x 4）简谐运动的图像： 振动图像表示了振动物体的位移随时间变化的规律。 反映了振动质点在所有时刻的位移。 从图像中可得到的信息： ①某时刻的位置、振幅、周期 ②速度：方向→顺时而去；大小比较→看位移大小 ③加速度：方向→与位移方向相反；大小→与位移成正比 3、简谐运动的能量转化过程： 1）简谐运动的能量：简谐运动的能量就是振动系统的总机械能。 ①振动系统的机械能与振幅有关，振幅越大，则系统机械能越大。 ②阻尼振动的振幅越来越小。 2）简谐运动过程中能量的转化： 系统的动能和势能相互转化，转化过程中机械能的总量保持不变。
专题十九、机械振动机械波 1. （2013高考福建理综第16题）如图，t=0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动，振动周期为0.4s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波。下图中能够正确表示t=0.6时波形的图是 答案：C 解析：波源振动在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波。t=0.6时沿x 轴正、负两方向各传播1.5个波长，能够正确表示t=0.6时波形的图是C。 2．（2013高考上海物理第4题）做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是 (A)位移(B)速度(C)加速度(D)回复力 答案：B 解析：做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，位移相同，加速度相同，位移相同，可能不同的物理量是速度，选项B正确。 3．（2013高考上海物理第14题）一列横波沿水平绳传播，绳的一端在t＝0时开始做周期为T 的简谐运动，经过时间t(3 4 T＜t＜T)，绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处。则在 2t时，该点位于平衡位置的 (A)上方，且向上运动 (B)上方，且向下运动 (C)下方，且向上运动 (D)下方，且向下运动 答案：B 解析：由于再经过T时间，该点才能位于平衡位置上方的最大位移处，所以在2t时，该点位于平衡位置的上方，且向上运动，选项B正确。
4．（2013全国高考大纲版理综第21题）在学校运动场上50 m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为5 m的声波。一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10 m。在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为（） A．2 B．4 C．6 D．8 ．答案：B 解析：向某一端点每缓慢行进2.5m，他距离两波源的路程差为5m，听到扬声器声音强，缓慢行进10 m，他听到扬声器声音由强变弱的次数为4次，选项B正确。 5（2013全国新课标理综1第34题）(1) (6分)如图，a. b, c. d是均匀媒质中x轴上的四个质点.相邻两点的间距依次为2m、4m和6m一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t=0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t=3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是 (填正确答案标号。选对I个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错I个扣3分，最低得分为0分) A．在t=6s时刻波恰好传到质点d处 B．在t=5s时刻质点c恰好到达最高点 C．.质点b开始振动后，其振动周期为4s D．.在4s （一）机械振动 物体（质点）在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动，物体能够围绕着平衡位置做往复运动，必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力，它可以是一个力或一个力的分力，也可以是几个力的合力。 产生振动的必要条件是：a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。 （二）简谐振动 1. 定义：物体在跟位移成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单，最基本的振动。研究简谐振动物体的位置，常常建立以中心位置（平衡位置）为原点的坐标系，把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比，方向跟位移相反的回复力作用下的振动，即F=－k x，其中“－”号表示力方向跟位移方向相反。 2. 简谐振动的条件：物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比，方向跟位移方向相反的回复力作用。 3. 简谐振动是一种机械运动，有关机械运动的概念和规律都适用，简谐振动的特点在于它是一种周期性运动，它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能（重力势能和弹性势能）都随时间做周期性变化。 （三）描述振动的物理量，简谐振动是一种周期性运动，描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。 1. 振幅：振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，常用字母“A”表示，它是标量，为正值，振幅是表示振动强弱的物理量，振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小，简谐振动在振动过程中，动能和势能相互转化而总机械能守恒。 2. 周期和频率，周期是振子完成一次全振动的时间，频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。振动的周期T跟频率f之间是倒数关系，即T=1/f。振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量，简谐振动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的，与振幅无关，所以又叫固有周期和固有频率。 （四）单摆：摆角小于5°的单摆是典型的简谐振动。 细线的一端固定在悬点，另一端拴一个小球，忽略线的伸缩和质量，球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。单摆做简谐 振动的条件是：最大摆角小于5°，单摆的回复力F是重力在圆弧切线方向的分力。单摆的周期公式是T=。由公式可知单摆做简谐振动的固有周期与振幅，摆球质量无关，只与L和g有关，其中L是摆长，是悬点到摆球球心的距离。g是单摆所在处的重力加速度，在有加速度的系统中（如悬挂在升降机中的单摆）其g应为等效加速度。 （五）振动图象。 简谐振动的图象是振子振动的位移随时间变化的函数图象。所建坐标系中横轴表示时间，纵轴表示位移。图象是正弦或余弦函数图象，它直观地反映出简谐振动的位移随时间作周期性变化的规律。要把质点的振动过程和振动图象联系起来，从图象可以得到振子在不同时刻或不同位置时位移、速度、加速度，回复力等的变化情况。 （六）阻尼振动、受迫振动、共振。 简谐振动是一种理想化的振动，当外界给系统一定能量以后，如将振子拉离开平衡位置，放开后，振子将一直振动下去，振子在做简谐振动的图象中，振幅是恒定的，表明系统机械能不变，实际的振动总是存在着阻力，振动能量总要有所耗散，因此振动系统的机械能总要减小，其振幅也要逐渐减小，直到停下来。振幅逐渐减小的振动叫阻尼振动，阻尼振动虽然振幅越来越小，但振动周期不变，振幅保持不变的振动叫无阻尼振动。 振动物体如果在周期性外力──策动力作用下振动，那么它做受迫振动，受迫振动达到稳定时其振动周期和频率等于策动力的周期和频率，而与振动物体的固有周期或频率无关。 物体做受迫振动的振幅与策动力的周期（频率）和物体的固有周期（频率）有关，二者相差越小，物体受迫振动的振幅越大，当策动力的周期或频率等于物体固有周期或频率时，受迫振动的振幅最大，叫共振。 【典型例题】 [例1] 一弹簧振子在一条直线上做简谐运动，第一次先后经过M、N两点时速度v（v≠0）相同，那么，下列说法正确的是（） A. 振子在M、N两点受回复力相同 B. 振子在M、N两点对平衡位置的位移相同 C. 振子在M、N两点加速度大小相等 D. 从M点到N点，振子先做匀加速运动，后做匀减速运动 解析：建立弹簧振子模型如图所示，由题意知，振子第一次先后经过M、N两点时速度v相同，那么，可以在振子运动路径上确定M、N两点，M、N两点应关于平衡位置O对称，且由M运动到N，振子是从左侧释放开始运动的（若M点定在O点右侧，则振子是从右侧释放的）。建立起这样的物理模型，这时问题就明朗化了。 专题16 选修3-4机械振动与机械波 题型一、简谐振动的规律 (1) 题型二、利用波动规律求振动参数 (3) 题型三、波形图与振动图像的综合考查 (11) 题型四、波的干涉规律 (14) 题型五、电磁波与麦克斯韦方程 (16) 题型一、简谐振动的规律 1.（2019全国3）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________。（填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分） 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 2.（2019全国2）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3 4 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_____。 A. B. C. D. 3.（2018天津）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 B. 若振幅为0.1 m，振子的周期可能为 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 题型二、利用波动规律求振动参数 4.(2017·全国3)如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5 s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关于该简谐波，下列说法正确的是________。 A．波长为2 m B．波速为6 m/s C．频率为1.5 Hz D．t＝1 s时，x＝1 m处的质点处于波峰 E．t＝2 s时，x＝2 m处的质点经过平衡位置 5.（2019北京）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 6.（2018全国3）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0和t=0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示。己知该波的周期T>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速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 m 7.（2018北京）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0.15 m。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（） 2016年—2018年高考试题精编版分项解析 专题15 机械振动和机械波 1．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0.15 m。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. 0.60 m B. 0.30 m C. 0.20 m D. 0.15 m 【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试物理（北京卷） 【答案】 B 【解析】可以画出PQ之间的最简单的波形，如图所示： 点睛：解决机械波的题目关键在于理解波的周期性，即时间的周期性或空间的周期性，得到波长的通项，再求解处波长的特殊值。 2．（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 B. 若振幅为0.1 m，振子的周期可能为 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 【来源】2018年全国普通高等学校招生统一考试理科综合物理试题（天津卷） 【答案】 AD ②，或者③，对于①式，只有当n=0时，T=2s，为整数；对于②式，T不为整数；对于③式，当n=0时，T=6s，之后只会大于6s，故C错误D正确 【点睛】t=0时刻振子的位移x=-0.1m，t=1s时刻x=0.1m，关于平衡位置对称；如果振幅为0.1m，则1s为半周期的奇数倍；如果振幅为0.2m，分靠近平衡位置和远离平衡位置分析． 3．（多选）两列频率相同、振幅均为A的简谐横波P、Q分别沿+x和-x轴方向在同一介质中传播，两列波的振动方向均沿y轴，某时刻两波的波面如图所示，实线表示P波的波峰，Q波的波谷；虚线表示P波的波谷、Q波的波峰。a、b、c为三个等间距的质点，d为b、c中间的质点。下列判断正确的是 A. 质点a的振幅为2A B. 质点b始终静止不动 C. 图示时刻质点c的位移为0 D. 图示时刻质点d的振动方向沿-y轴 【来源】浙江新高考2018年4月选考科目物理试题 专题16 机械振动和机械波 1．（2019·新课标全国Ⅰ卷）一简谐横波沿x 轴正方向传播，在t = 2 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 E ．在t =0时刻，质点P 与其平衡位置的距离比质点Q 的大 【答案】CDE 【解析】由图（b ）可知，在2T t = 时刻，质点正在向y 轴负方向振动，而从图（a ）可知，质点Q 在2 T t = 正在向y 轴正方向运动，故A 错误；由2 T t = 的波形图推知，0t =时刻，质点P 正位于波谷，速率为零；质点Q 正在平衡位置，故在0t =时刻，质点P 的速率小于质点Q ，故B 错误；0t =时刻，质点P 正位于波谷，具有沿y 轴正方向最大加速度，质点Q 在平衡位置，加速度为零，故C 正确；0t =时刻，平衡位置在坐标原点处的质点，正处于平衡位置，沿y 轴正方向运动，跟（b ）图吻合，故D 正确；0t =时刻，质点P 正位于波谷，偏离平衡位置位移最大，质点Q 在平衡位置，偏离平衡位置位移为零，故E 正确。故本题选CDE 。 2．（2019·新课标全国Ⅱ卷）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3 4 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 专题十六机械振动与机械波 考纲解读 分析解读在新课标省区的高考中,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。对简谐运动的考查相对较少,主要考查振动图像和波动图像以及波的传播规律等,考查的题型在不同省、市略有差别,但大多以非选择题的形式出现。 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振荡及电磁波的干涉、衍射等内容的复习具有较大的帮助。 命题探究 解法一图像法 由题意可知此波t=0时的图像如图所示 (1)A点第一次回到平衡位置时t=,即T=4s; A点比O点晚到平衡位置Δt=s。即Δt=T,故O、A平衡位置间的距离x=λ 即5cm=λ,λ=30cm,v==7.5cm/s (2)设质点O的位移随时间变化的关系式为y=Acos 代入数据4=Acosφ0 0=Acos 联立解得φ0=,A=8cm 故质点O的位移随时间变化的关系式为 y=0.08cos(国际单位制) 或y=0.08sin(国际单位制) 解法二解析法 (ⅰ)设振动周期为T。由于质点A在0到1s内由最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是个周期,由此可 知 T=4s① 由于质点O与A的距离5cm小于半个波长,且波沿x轴正向传播,O在t=s时回到平衡位置,而A在t=1s时回到平衡位置,时间相差s。两质点平衡位置的距离除以传播时间,可得波的速度 v=7.5cm/s② 利用波长、波速和周期的关系得,简谐波的波长 λ=30cm③ (ⅱ)设质点O的位移随时间变化的关系为 y=Acos④ 将①式及题给条件代入上式得 ⑤ 解得 φ0=,A=8cm⑥ 质点O的位移随时间变化的关系式为 y=0.08cos(国际单位制)⑦ 或y=0.08sin(国际单位制)高中物理机械振动知识点与题型总结.doc
专题16 高考试题汇编 机械振动与机械波(答案附后面)
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