（江苏版5年高考3年模拟a版）物理总复习专题十三机械振动与机械波教师用书 18页

专题十三　机械振动与机械波挖命题【考情探究】考点内容解读要求5年考情预测热度考题示例关联考点解法机械振动简谐运动、简谐运动的表达式和图像Ⅰ★★★受迫振动和共振Ⅰ★★☆机械波机械波、横波和纵波、横波的图像Ⅰ★★★波长、波速和频率(周期)的关系Ⅰ2015,12B(2)2017,12B(2)2018,12B(3)衍射★★★波的干涉和衍射Ⅰ★★★多普勒效应Ⅰ2015,12B(1)★☆☆分析解读　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与区别。主要考查振动图像和波动图像以及波的传播规律。要熟练掌握周期和能量及波速、波长与频率的关系。【真题典例】n破考点【考点集训】考点一　机械振动1.[2018江苏徐州调研,12B(1)]如图甲所示,弹簧振子以O点为平衡位置,在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向,振子的位移x随时间t的变化如图乙所示,下列说法正确的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.t=0.8s时,振子的速度方向向左B.t=0.2s时,振子在O点右侧6cm处C.t=0.4s和t=1.2s时,振子的加速度完全相同D.t=0.4s到t=0.8s的时间内,振子的速度逐渐减小答案　A　2.一个单摆做受迫振动,其共振曲线(振幅A与驱动力的频率f的关系)如图所示,则(　　)nA.此单摆的固有周期约为0.5sB.此单摆的摆长约为1mC.若摆长增大,单摆的固有频率增大D.若摆长增大,共振曲线的峰将向右移动答案　B　3.如图所示,在一条张紧的绳子上挂几个摆,其中A、B的摆长相等。当A摆振动的时候,通过张紧的绳子给B、C、D摆施加驱动力,使其余各摆做受迫振动,观察B、C、D摆的振动发现(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.C摆的频率最小B.D摆的周期最大C.B摆的摆角最大D.B、C、D的摆角相同答案　C　4.(2017江苏南京六校联考)某同学用DIS系统在实验室做“单摆的周期T与摆长的关系”实验,通过计算机描绘出两次实验中的单摆的振动图像,由图可知,两次实验中单摆的频率之比fafb=　　　　;两单摆摆长之比LaLb=　　　　。 答案　4∶3　9∶16考点二　机械波1.[2017江苏四市二联,12B(1)](多选)小明同学用两根不同材质的绳a、b系在一起演示机械波,他在a绳左端有规律地上下抖动绳子,某时刻绳上呈现如图所示波形,则由此可以看出(　　)nA.此时a绳最左端的振动方向向下B.绳a中的机械波周期小于绳b中的机械波周期C.绳a中机械波的传播速度小于绳b中的传播速度D.若绳子左端抖动得越快,波传播速度将越大答案　AC　2.[2018江苏南通调研,12B(1)]下述关于机械波的说法中,正确的是(　　)A.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B.发生干涉现象时,介质中振动加强的质点,振动的振幅最大,减弱点振幅可能为零C.在一个周期内,介质中质点所走过的路程等于波长D.某一频率的声波,从空气进入水中时,波长和频率均增大答案　B　3.如图所示,向左匀速运动的小车发出频率为f的声波,车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1,车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2,则(　　)A.f1fC.f1>f,f2>fD.f1>f,f21m,则该波的波长为多少?答案　43m或4m［2018江苏如皋调研，12B(3)］一列横波沿x轴传播，图中实线表示某时刻的波形，虚线表示从该时刻起0.005s时的波形。①果周期大于0.005s，则当波向右传播时，波速为多大？②如果周期小于0.005s，则当波速为6000m/s时，求波的传播方向。答案　①400m/s　②向左传播n过专题【五年高考】A组基础题组1.[2015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.频率不变答案　BC　2.(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　A　3.[2015江苏单科,12B(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2250m/s和1500m/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。 答案　1.5　不容易4.[2017江苏单科,12B(2)]野生大象群也有自己的“语言”。研究人员录下象群“语言”交流时发出的声音,发现以2倍速度快速播放录音时,能听到比正常播放时更多的声音。播放速度变为原来的2倍时,播出声波的　　　　(选填“周期”或“频率”)也变为原来的2倍,声波传播速度　　　　(选填“变大”、“变小”或“不变”)。 答案　频率　不变5.[2018江苏单科,12B(3)]一列简谐横波沿x轴正方向传播,在x=0和x=0.6m处的两个质点A、B的振动图像如图所示。已知该波的波长大于0.6m,求其波速和波长。n答案　2m/s　0.8m6.[2016浙江自选,13(2),6分]如图所示,在t=0时刻,位于波源O处的质点从平衡位置开始向上振动,形成沿x轴正方向传播的一列简谐横波,波长为8m。位于P处的质点在t=1.5s时开始向上运动,当t=2.5s时第一次达到正最大位移。求①波的周期T;②波速v;③O、P之间的距离。答案　①4s　②2m/s　③3mB组题升题组1.[2018课标Ⅲ,34(1),5分](多选)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T>0.20s。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　n2.(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20cm,周期为3.0s。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10cm时,游客能舒服地登船。在一个周期内,游客能舒服登船的时间是(　　)A.0.5sB.0.75sC.1.0sD.1.5s答案　C　3.(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　4.[2017课标Ⅰ,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1.00m/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5.[2018课标Ⅰ,34(2),10分]一列简谐横波在t=13s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(ⅰ)波速及波的传播方向;n(ⅱ)质点Q的平衡位置的x坐标。答案　(ⅰ)18cm/s　沿x轴负方向传播　(ⅱ)xQ=9cmC组教师专用题组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4Hz。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1Hz,则把手转动的频率为(　　)A.1HzB.3HzC.4HzD.5Hz答案　A　2.(2017上海单科,10,4分)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94倍,摆球经过平衡位置的速度减为原来的23,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,振幅变大答案　B　3.(2017天津理综,5,6分)手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,示意如图。绳上有另一质点P,且O、P的平衡位置间距为L。t=0时,O位于最高点,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,下列判断正确的是(　　)A.该简谐波是纵波B.该简谐波的最大波长为2LC.t=T8时,P在平衡位置上方nD.t=3T8时,P的速度方向竖直向上答案　C　5.[2012江苏单科,12B(3)]地震时,震源会同时产生两种波,一种是传播速度约为3.5km/s的S波,另一种是传播速度约为7.0km/s的P波。一次地震发生时,某地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S波早3min。假定地震波沿直线传播,震源的振动周期为1.2s,求震源与监测点之间的距离x和S波的波长λ。答案　1260km　4.2km6.[2013课标Ⅱ,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“=”),T　　　　T0(填“>”、“<”或“=”)。 答案　<　<7.(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-0.1m,t=1s时位移为0.1m,则(　　)A.若振幅为0.1m,振子的周期可能为23sB.若振幅为0.1m,振子的周期可能为45sC.若振幅为0.2m,振子的周期可能为4sD.若振幅为0.2m,振子的周期可能为6s答案　AD　8.[2016课标Ⅲ,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20Hz,波速为16m/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为15.8m、14.6m。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nD.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　9.[2015重庆理综,11(2),6分]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0.4s。求该波的波速并判断P点此时的振动方向。答案　2.5m/s　沿y轴正向10.[2014课标Ⅰ,34(1),6分](多选)图(a)为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图(b)为媒质中平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图像,P是平衡位置为x=2m的质点。下列说法正确的是(　　)A.波速为0.5m/sB.波的传播方向向右C.0~2s时间内,P运动的路程为8cmD.0~2s时间内,P向y轴正方向运动E.当t=7s时,P恰好回到平衡位置答案　ACE　11.[2018课标Ⅱ,34(1),5分]声波在空气中的传播速度为340m/s,在钢铁中的传播速度为4900m/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1.00s。桥的长度为　　　　m。若该声波在空气中的波长为λ,则它在钢铁中的波长为λ的　　　　倍。 答案　365　24517【三年模拟】一、选择题(每题5分,共40分)n1.[2018江苏苏锡常镇四市联考,12B(1)](多选)如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图像,下列说法正确的是(　　)A.甲摆的摆长比乙长B.甲摆的振幅比乙大C.甲、乙两单摆的摆长相等D.由图像可以求出当地的重力加速度答案　BC　2.[2018江苏南通二模,12B(1)](多选)关于振动和波,下列说法正确的是(　　)A.单摆的振动周期与振幅无关,惠更斯利用其等时性制作了摆钟B.由于人体内脏振动的固有频率接近次声波频率,因此某些次声波对人体有危害C.隔着墙听和直接听某个声音,音调会有变化D.利用声波的多普勒效应,可测量心脏血液流速答案　BD　3.[2018江苏连云港调研,12B(1)](多选)一质点做简谐运动的位移x与时间的关系如图所示,由图可知(　　)A.频率是2HzB.振幅是5cmC.t=1.7s时的加速度为正,速度为负D.t=0.5s时质点所受的回复力为零答案　CD　4.[2018江苏苏州调研,12B(1)]一列简谐横波以1m/s的速度沿绳子由A向B传播,A、B间的距离为3m,如图甲所示。若质点B的振动图像如图乙所示,则从t=0开始质点A的振动图像为(　　)n答案　D　5.(2017江苏扬州调研)(多选)关于机械振动与机械波的说法,不正确的是(　　)A.机械波的频率等于振源的振动频率B.机械波的传播速度与振源的振动速度相等C.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向D.在一个周期内,沿着波的传播方向,“振动”在介质中传播一个波长的距离答案　BC　6.(2017江苏高考模拟卷二)(多选)关于下列图像的描述与判断中,正确的有(　　)A.图甲是多普勒效应的图像,B处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率B.图甲是多普勒效应的图像,A处的观察者接收到波的频率大于波源发出的频率C.图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图像,物体做受迫振动时的频率始终等于固有频率D.图乙是受迫振动的振幅随驱动力频率变化的图像,当驱动力的频率等于固有频率时振幅最大n答案　AD　7.[2018江苏南京期中,12B(1)](多选)下列关于波的说法中正确的是(　　)。A.只有频率相同的两列波相遇才能发生干涉现象B.雷达波经过迎面而来的汽车反射后频率增高C.只有横波遇到尺寸与其波长相当的障碍物时,才发生明显的衍射现象D.一列纵波以波速v在介质中向右传播,则介质中质点也以速度v向右运动答案　AB　8.[2018江苏盐城三模,12B(1)](多选)如图所示为两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况,实线表示波峰,虚线表示波谷,A点是凸起最高的位置之一,下列判断正确的是　　　　。 A.此时B点是凹下最低的位置之一B.此时C点是凹下最低的位置之一C.随着时间推移,这个凸起位置沿AB向远处移动D.随着时间推移,这个凸起位置沿AD向远处移动答案　AC　二、非选择题(共25分)9.(4分)[2018江苏苏锡常镇一模联考,12B(2)]如图所示为频率f=1Hz的波源产生的横波,图中竖直虚线左侧为A介质,右侧为B介质,则该波在A、B两种介质中传播的速度大小之比vA∶vB=　　　　;若图示时刻为t=0时刻,且此时x=14m处的质点振动方向向上,则t=1.75s时,处于x=6m的质点位移为　　　　cm。 n答案　2∶3　510.(5分)[2018苏北七市二模,12B(2)]自动驾驶汽车配置了超声波、激光、无线电波雷达和光学相机组成的传感探测系统,当汽车与前方车辆距离减小到安全距离时,系统会执行减速指令。若汽车静止时发出的超声波频率为4.0×104Hz,空气中声速为340m/s,该超声波的波长为　　　　m。汽车行驶时接收到被前方汽车反射的超声波频率　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)汽车发出的频率。 答案　8.5×10-3　大于11.(5分)[2018苏锡常镇二模,12B(2)]如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图,A为传播介质中的一质点,则该时刻A的运动方向是　　　　(填“沿x轴正方向”“沿x轴负方向”“沿y轴正方向”或“沿y轴负方向”),在此后2s内A通过的路程为16cm,此列波的传播速度大小为　　　　m/s。 答案　沿y轴负方向　412.(5分)[2018江苏南京三模,12B(2)]两列简谐波的振幅都是20cm,传播速度大小相同,实线波的频率为1Hz,沿x轴正方向传播,虚线波沿x轴负方向传播,某时刻两列波在如图所示区域相遇,则在相遇区域　　　　(填“会”或“不会”)发生干涉现象;从图示时刻起再经过0.5s,平衡位置为x=4cm处的质点的位移y=　　　　cm。 答案　不会　013.(6分)(2017江苏淮阴中学月考)(1)(多选)下列说法中正确的是　　　　。 A.简谐运动为匀变速直线运动B.受迫振动的周期取决于驱动力的周期C.未见其人先闻其声,是因为声波的波长较长,容易发生衍射现象D.声波频率的大小取决于在某种介质中传播的速度和波长的大小n(2)如图所示,S1、S2是两个相干波源,它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示某一时刻两列波的波峰和波谷。a、b、c、d四点中振动减弱的点为　　　,经四分之一周期,不在平衡位置的点为　　　　。 答案　(1)BC　(2)a　d