高考物理二輪復習 專題八 振動和波 光 電磁波 第26課時 機械振動 機械波課件.ppt

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第26課時機械振動機械波 知識點一簡諧運動簡諧運動的回復力和能量 b 1 對簡諧運動的回復力公式F kx的理解 正確的是 A k只表示彈簧的勁度系數(shù)B 式中的負號表示回復力總是負值C 位移x是相對平衡位置的位移D 回復力只隨位移變化 不隨時間變化解析位移x是相對平衡位置的位移 F kx中的負號表示回復力總是與振動物體的位移方向相反 答案C 2 沿水平方向振動的彈簧振子在做簡諧運動的過程中 下列說法正確的是 A 在平衡位置 它的機械能最大B 在最大位移處 它的彈性勢能最大C 從平衡位置向最大位移處運動過程中 它的彈性勢能減小D 從最大位移處向平衡位置運動的過程中 它的機械能減小解析彈簧振子在振動過程中機械能守恒 故A D錯誤 位移越大 彈簧的形變量越大 彈性勢能越大 故B正確 C錯誤 答案B 知識點二簡諧運動的描述 c 3 多選 一質(zhì)點做簡諧運動 其位移x與時間t的關系圖象如圖1所示 由圖可知 圖1 A 質(zhì)點振動的頻率是4HzB 質(zhì)點振動的振幅是2cmC t 3s時 質(zhì)點的速度最大D 在t 3s時 質(zhì)點的振幅為零 解析由題圖可以直接看出振幅為2cm 周期為4s 所以頻率為0 25Hz 所以選項A錯誤 B正確 t 3s時 質(zhì)點經(jīng)過平衡位置 速度最大 所以選項C正確 振幅等于質(zhì)點偏離平衡位置的最大位移 與質(zhì)點的位移有著本質(zhì)的區(qū)別 t 3s時 質(zhì)點的位移為零 但振幅仍為2cm 所以選項D錯誤 答案BC 4 多選 物體A做簡諧運動的振動方程是xA 3sin100t m 物體B做簡諧運動的振動方程是xB 5sin100t m 比較A B的運動 A 振幅是矢量 A的振幅是6m B的振幅是10mB 周期是標量 A B周期相等 都為100sC A振動的頻率fA等于B振動的頻率fBD A B的周期都為6 28 10 2s 答案CD 知識點三單擺 c 5 對于單擺振動 以下說法中正確的是 A 單擺振動時 擺球受到的向心力大小處處相等B 單擺運動的回復力就是擺球受到的合力C 擺球經(jīng)過平衡位置時所受回復力為零D 擺球經(jīng)過平衡位置時所受合外力為零 答案C 6 發(fā)生下列哪一種情況時 單擺周期會增大 A 增大擺球質(zhì)量B 縮短擺長C 減小單擺振幅D 將單擺由山下移至山頂 答案D 知識點四外力作用下的振動 b 7 如圖2所示的裝置 彈簧振子的固有頻率是4Hz 現(xiàn)勻速轉(zhuǎn)動把手 給彈簧振子以周期性的驅(qū)動力 測得彈簧振子振動達到穩(wěn)定時的頻率為1Hz 則把手轉(zhuǎn)動的頻率為 圖2 A 1HzB 3HzC 4HzD 5Hz解析因把手每轉(zhuǎn)動一周 驅(qū)動力完成一次周期性變化 把手轉(zhuǎn)動頻率即為驅(qū)動力的頻率 彈簧振子做受迫振動 而受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率 與振動系統(tǒng)的固有頻率無關 故A正確 答案A 8 多選 如圖3所示 在一根張緊的水平繩上懸掛五個擺 其中A E的擺長為l B的擺長為0 5l C的擺長為1 5l D的擺長為2l 先使A振動起來 其他各擺隨后也振動起來 則擺球振動穩(wěn)定后 圖3 A D的振幅一定最大B E的振幅一定最大C B的周期一定最短D 四個擺的周期相同解析A振動起來后 使得B C D E做受迫振動 振動的頻率都等于A振動的頻率 即各擺振動的周期都相等 選項C錯誤 D正確 由于D與A的擺長相差最大 E與A的擺長相等 所以D的振幅最小 E發(fā)生共振 振幅最大 選項A錯誤 B正確 答案BD 知識點五波的形成和傳播波的圖象 b 9 多選 關于機械波的以下說法中 正確的是 A 發(fā)生波動需要兩個條件 波源和介質(zhì)B 波動過程是介質(zhì)質(zhì)點由近及遠移動的過程C 波動過程是能量由近及遠傳遞的過程D 波源與介質(zhì)質(zhì)點的振動都是自由振動 解析波源 即振源 振動時 依靠介質(zhì)中的相互作用力帶動周圍各部分質(zhì)點振動起來 形成機械波 各質(zhì)點只在平衡位置附近做振動 并不隨波向外遷移 僅把振源的振動和能量傳播開來 波源和介質(zhì)質(zhì)點之間的相互作用力阻礙波源的振動 是一種阻力 所以波源的振動不可能是自由振動 相鄰的介質(zhì)質(zhì)點間存在相互作用 故介質(zhì)質(zhì)點也不是自由振動 答案AC 10 多選 2016 浙江聯(lián)考 簡諧橫波某時刻波形圖如圖4所示 a為介質(zhì)中的一個質(zhì)點 由圖象可知 A 質(zhì)點a加速度方向一定沿y軸負方向B 質(zhì)點a的速度方向一定沿y軸負方向C 經(jīng)過半個周期 質(zhì)點a的位移一定為負值D 經(jīng)過半個周期 質(zhì)點a通過的路程一定為2A 圖4 解析質(zhì)點a做簡諧運動 其回復力指向平衡位置 故其加速度一定沿y軸負方向 速度方向與波的傳播方向有關 若波向右傳播 則質(zhì)點a向y軸正方向運動 若波向左傳播 則質(zhì)點a向y軸負方向運動 經(jīng)半個周期后 質(zhì)點a到了x軸下方對稱點 故A C D項都正確 答案ACD 知識點六波長頻率和波速 c 11 2016 9月紹興適應性考試 一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波 在t 0時刻的波形如圖5所示 已知波的傳播速度為1m s 下列說法正確的是 圖5 A 此時P質(zhì)點正向y軸正方向運動B 經(jīng)過0 1s P Q兩質(zhì)點的位移可能相同C 經(jīng)過0 2s Q質(zhì)點運動的路程為30cmD 經(jīng)過0 4s P質(zhì)點向x軸正方向移動了40cm 答案AC 12 多選 一列簡諧橫波在某時刻的波形圖如圖6所示 已知圖中質(zhì)點b的起振時刻比質(zhì)點a延遲了0 5s b和c之間的距離是5m 以下說法正確的是 圖6 A 此列波的波長為2 5mB 此列波的頻率為2HzC 此列波的波速為5m sD 此列波的傳播方向為沿x軸正方向傳播 答案CD 知識點七波的干涉和衍射多普勒效應惠更斯原理 b 13 下列物理現(xiàn)象 在春天里一次閃電過后 有時雷聲轟鳴不絕 聞其聲而不見其人 學生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音 當正在鳴笛的火車向著我們疾駛而來時 我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高 分別屬于波的 A 反射 衍射 干涉 多普勒效應B 折射 衍射 多普勒效應 干涉C 反射 折射 干涉 多普勒效應D 衍射 折射 干涉 多普勒效應 解析在春天里一次閃電過后 有時雷聲轟鳴不絕 屬于聲波的反射 聞其聲而不見其人 屬于聲波的衍射 學生圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強忽弱的聲音屬于聲波的干涉 當正在鳴笛的火車向著我們疾駛而來時 我們聽到汽笛聲的音調(diào)變高屬于多普勒效應 正確選項是A 答案A 14 多選 如圖7所示是兩個完全相同的波源在介質(zhì)中形成的波相疊加而發(fā)生的干涉的示意圖 實線表示波峰 虛線表示波谷 則下列說法正確的是 圖7 A A點為振動加強點 經(jīng)過半個周期 這一點振動仍加強B B點為振動減弱點 經(jīng)過半個周期 這一點振動加強C C點為振動加強點 經(jīng)過半個周期 這一點振動仍加強D D點為振動減弱點 經(jīng)過半個周期 這一點振動加強 解析A C連線所在區(qū)域為振動加強區(qū)域 經(jīng)過任意時間 該區(qū)域仍然是振動加強區(qū)域 選項A C正確 B D連線所在區(qū)域為振動減弱區(qū)域 經(jīng)過任意時間 該區(qū)域仍然是振動減弱區(qū)域 選項B D錯誤 答案AC 易錯點一簡諧運動的五個特征1 動力學特征 F kx 表示回復力的方向與位移方向相反 k是比例系數(shù) 不一定是彈簧的勁度系數(shù) 2 運動學特征 簡諧運動的加速度與物體偏離平衡位置的位移成正比 而方向相反 為變加速運動 遠離平衡位置時 x F a Ep均增大 v Ek均減小 靠近平衡位置時則相反 3 運動的周期性特征 相隔T或nT的兩個時刻振子處于同一位置且振動狀態(tài)相同 2 如圖8所示 振子經(jīng)過關于平衡位置O對稱的兩點P P OP OP 時 速度的大小 動能 勢能相等 相對于平衡位置的位移大小相等 圖8 3 振子由P到O所用時間等于由O到P 所用時間 即tPO tOP 4 振子往復過程中通過同一段路程 如OP段 所用時間相等 即tOP tPO 5 能量特征 振動的能量包括動能Ek和勢能Ep 簡諧運動過程中 系統(tǒng)動能與勢能相互轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)的機械能守恒 練1 如圖9 一輕彈簧一端固定 另一端連接一物塊構成彈簧振子 該物塊是由a b兩個小物塊粘在一起組成的 物塊在光滑水平面上左右振動 振幅為A0 周期為T0 當物塊向右通過平衡位置時 a b之間的粘膠脫開 以后小物塊a振動的振幅和周期分別為A和T 則 圖9 A A A0T T0B A A0T T0C A A0T T0D A A0T T0 答案D 易錯點二不能正確運用簡諧運動的規(guī)律及圖象處理問題1 簡諧運動的數(shù)學表達式 x Asin t 2 振動圖象提供的信息 1 由圖象可以看出質(zhì)點振動的振幅 周期 2 可以確定某時刻質(zhì)點離開平衡位置的位移 3 可以確定各時刻質(zhì)點的振動方向 4 可以確定某時刻質(zhì)點的回復力 加速度和速度的方向 5 比較不同時刻質(zhì)點的速度 加速度的大小 練2 多選 2016 浙江瑞安測試 一水平彈簧振子做簡諧運動的振動圖象如圖10所示 已知彈簧的勁度系數(shù)為20N cm 則 圖10 A 圖中A點對應的時刻振子所受的回復力大小為5N 方向指向x軸的負方向B 圖中A點對應的時刻振子的速度方向指向x軸的正方向C 在0 4s內(nèi)振子做了1 75次全振動D 在0 4s內(nèi)振子通過的路程為3 5cm 解析由簡諧運動的特點和彈簧彈力與伸長量的關系可知 圖中A點對應的時刻振子所受的回復力大小為F kx 20 0 25N 5N 方向指向x軸的負方向 并且現(xiàn)在正在遠離O點向x軸的正方向運動 A B正確 由圖可讀出周期為2s 4s內(nèi)振子做兩次全振動 通過的路程是s 2 4A 2 4 0 5cm 4cm C D錯誤 答案AB 練3 多選 某單擺做小角度擺動 其振動圖象如圖11所示 則以下說法正確的是 A t1時刻擺球速度最大 擺球向心加速度最大B t2時刻擺球速度最大 懸線對它的拉力最大C t3時刻擺球速度為零 擺球所受回復力最大D t4時刻擺球速度為零 擺球處于平衡狀態(tài) 圖11 解析在t1 t3時刻 擺球位于最大位移處 擺球的速度為零 所受的回復力最大 向心加速度為零 A錯誤 C正確 在t2 t4時刻 擺球位于平衡位置 速度最大 向心加速度最大 懸線對擺球的拉力最大 B正確 D錯誤 答案BC 易錯點四波動圖象與波速公式的應用1 波動圖象的信息 如圖12所示 1 直接讀取振幅A和波長 以及該時刻各質(zhì)點的位移 2 確定某時刻各質(zhì)點加速度的方向 并能比較其大小 3 結合波的傳播方向可確定各質(zhì)點的振動方向或由各質(zhì)點的振動方向確定波的傳播方向 圖12 練4 一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波 波速為4m s 某時刻波形如圖13所示 下列說法正確的是 A 這列波的振幅為4cmB 這列波的周期為2sC 此時x 4m處質(zhì)點沿y軸負方向運動D 此時x 4m處質(zhì)點的加速度為0 圖13 答案BD 易錯點五波的多解問題1 造成波動問題多解的主要因素有 1 周期性 時間周期性 時間間隔 t與周期T的關系不明確 空間周期性 波傳播距離 x與波長 的關系不明確 2 雙向性 傳播方向雙向性 波的傳播方向不確定 振動方向雙向性 質(zhì)點振動方向不確定 練5 多選 一列橫波在x軸上沿x軸正方向傳播 其中t時刻和t 0 4s時刻在x軸上 3m至3m區(qū)間內(nèi)的波形圖如圖14中同一條圖線所示 則下列說法中正確的是 圖14 A 質(zhì)點振動周期一定為0 4sB 該波最小波速為10m sC 從t時刻開始計時 x 2m處的質(zhì)點比x 2 5m處的質(zhì)點先回到平衡位置D 在t 0 8s時刻 x 2m處的質(zhì)點位移為零 答案BC 真題示例 圖15 答案ABC 例2 多選 2015 10月浙江選考 沿x軸正方向傳播的簡諧橫波 振幅為5cm 質(zhì)點A B的平衡位置離O點的距離分別為1 8m和3 0m t 0時的波形如圖16所示 t 0 6s時質(zhì)點A恰好第二次到達波峰 下列說法正確的是 圖16 A 波速為3m sB 頻率為2HzC 質(zhì)點B在0 0 6s內(nèi)路程為25cmD 質(zhì)點B在t 0 6s時沿y軸正方向運動答案BD 例3 多選 2016 4月浙江選考 擺球質(zhì)量相等的甲 乙兩單擺懸掛點高度相同 其振動圖象如圖所示 選懸掛點所在水平面為重力勢能的參考面 由圖17可知 圖17 答案AC 沖刺訓練 1 平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波 在波的傳播方向上有相距3m的甲 乙兩小木塊隨波上下運動 測得兩小木塊每分鐘都上下30次 甲在波谷時 乙在波峰 且兩木塊之間有一個波峰 這列水面波 A 頻率是30HzB 波長是3mC 波速是1m sD 周期是0 1s 答案C 2 一位游客在千島湖邊欲乘坐游船 當日風浪較大 游船上下浮動 可把游船浮動簡化成豎直方向的簡諧運動 振幅為20cm 周期為3 0s 當船上升到最高點時 甲板剛好與碼頭地面平齊 地面與甲板的高度差不超過10cm時 游客能舒服地登船 在一個周期內(nèi) 游客能舒服登船的時間是 A 0 5sB 0 75sC 1 0sD 1 5s 解析游船的振動圖象如圖所示 答案C 3 多選 如圖18所示 沿x軸正方向傳播的一列橫波在某時刻的波形圖為一正弦曲線 其波速為200m s 則下列說法正確的是 圖18 A 圖中質(zhì)點b的加速度在增大B 從圖示時刻開始 經(jīng)0 01s質(zhì)點a通過的路程為40cm 此時相對平衡位置的位移為零C 從圖示時刻開始 經(jīng)0 01s質(zhì)點b位于平衡位置上方 并向上做減速運動D 若產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象 該波所遇到障礙物的尺寸一般不小于200m 解析從圖示時刻開始 經(jīng)0 01s質(zhì)點a通過的路程為40cm 此時相對平衡位置的位移為 20cm 所以B項錯誤 若產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象 該波所遇到障礙物的尺寸一般不大于4m 故D項錯誤 答案AC 4 多選 一列簡諧橫波從左向右以v 2m s的速度傳播 某時刻的波形圖如圖19所示 下列說法正確的是 圖19 答案BD