新高考物理二轮专题复习精练专题7 机械振动和机械波(原卷版)

专题七、机械振动和机械波第一部分织网点睛，纲举目张一、机械振动和机械波1．建构知识体系2．弄明三个问题(1)波的传播问题①沿波的传播方向上各质点的起振方向与波源的起振方向一致。②介质中各质点随波振动，但并不随波迁移。③沿波的传播方向上波每个周期传播一个波长的距离。④在波的传播过程中，同一时刻如果一个质点处于波峰，而另一质点处于波谷，则这两个质点一定是反相点。(2)波的叠加问题①两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ，振动减弱的条件为Δx＝nλ＋eq\f(λ,2)。两个振动情况相反的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ＋eq\f(λ,2)，振动减弱的条件为Δx＝nλ。②振动加强点的位移随时间而改变，振幅最大。(3)波的多解问题由于波的周期性、波传播方向的双向性，波的传播问题易出现多解现象。第二部分实战训练，高考真题演练1.（2022高考辽宁物理）一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，关于质点P的说法正确的是（）

A.该时刻速度沿y轴正方向 B.该时刻加速度沿y轴正方向C.此后SKIPIF1<0周期内通过的路程为A D.此后SKIPIF1<0周期内沿x轴正方向迁移为SKIPIF1<02．（2022新高考海南卷）在同一地方，甲乙两个单摆做振幅不同的简谐运动，其振动图像如图，由此可知甲乙两个单摆的摆长之比为A.2׃3B.3׃2C.4׃9D.9׃׃4׃43.（2022高考上海）在同一介质中有a、b两列机械波，它们的波形如图所示，两列波的频率分别为fa和fb，波长分别为λa和λb，则（）A.λa＞λb,，fa＞fb，B.λa＞λb,，fa＜fb，C.λa＜λb,，fa＞fb，D.λa＜λb,，fa＜fb，4.（2022高考湖北物理）如图所示，质量分别为m和2m的小物块Р和Q，用轻质弹簧连接后放在水平地面上，Р通过一根水平轻绳连接到墙上。P的下表面光滑，Q与地面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平拉力将Q向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，Q恰好能保持静止。弹簧形变始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g。若剪断轻绳，Р在随后的运动过程中相对于其初始位置的最大位移大小为（）A.SKIPIF1<0 B.SKIPIF1<0 C.SKIPIF1<0 D.SKIPIF1<05.（2022山东物理）一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如右图所示。当SKIPIF1<0时，简谐波的波动图像可能正确的是（）

A. B.C. D.6.（2022高考河北）一列简谐横波沿x轴正方向传播。波速为10m/s。在传播方向上有P、Q两质点，坐标分别为xP=1m，xQ=6m。波传播到P点开始计时，该点的振动图像如图所示，则简谐波的波长为______m，经过______s，Q点第一次到达正向最大位移处。

7.（1）（2022·全国理综甲卷·34（1））（5分）一平面简谐横波以速度SKIPIF1<0沿x轴正方向传播，SKIPIF1<0时刻的波形图如图所示。介质中平衡位置在坐标原点的质点A在SKIPIF1<0时刻的位移SKIPIF1<0。该波的波长为_______m，频率为______SKIPIF1<0。SKIPIF1<0时刻，质点A_______（填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”）。8（2022·高考广东物理）（6分）如图15所示，某同学握住软绳的一端周期性上下抖动，在绳上激发了一列简谐波。从图示时刻开始计时，经过半个周期，绳上M处的质点将运动至__________（选填“N”“P”或“Q”）处。加快抖动，波的频率增大，波速__________（选填“增大”“减小”或“不变”）。9.（2022·全国理综乙卷·34）（1）介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，二者做简谐运动的振幅相等，周期均为SKIPIF1<0，当SKIPIF1<0过平衡位置向上运动时，SKIPIF1<0也过平衡位置向上运动．若波速为SKIPIF1<0，则由SKIPIF1<0和SKIPIF1<0发出的简谐横波的波长均为______m。P为波源平衡位置所在水平面上的一点，与SKIPIF1<0、SKIPIF1<0平衡位置的距离均为SKIPIF1<0，则两波在P点引起的振动总是相互______（填“加强”或“削弱”）的；当SKIPIF1<0恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点______（填“向上”或“向下”）运动。10.（2022年1月浙江选考）两列振幅相等、波长均为SKIPIF1<0、周期均为T的简谐横波沿同一绳子相向传播，若两列波均由一次全振动产生，t=0时刻的波形如图1所示，此时两列波相距SKIPIF1<0，则（）

A.SKIPIF1<0时，波形如图2甲所示B.SKIPIF1<0时，波形如图2乙所示C.SKIPIF1<0时，波形如图2丙所示D.SKIPIF1<0时，波形如图2丁所示11.（2022年1月浙江选考）图甲中的装置水平放置，将小球从平衡位置O拉到A后释放，小球在O点附近来回振动；图乙中被细绳拴着的小球由静止释放后可绕固定点来回摆动。若将上述装置安装在太空中的我国空间站内进行同样操作，下列说法正确的是（）A.甲图中的小球将保持静止B.甲图中的小球仍将来回振动C.乙图中的小球仍将来回摆动D.乙图中的小球将做匀速圆周运动12．（2022年6月浙江选考）如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距x。套在杆上的小球从中点以初速度v向右运动，小球将做周期为T的往复运动，则A．小球做简谐运动B．小球动能的变化周期为SKIPIF1<0C．两根弹簧的总弹性势能的变化周期为TD．小球的初速度为v2时，其运动周期为213.（2021重庆高考）（4分）简谐横波沿x轴正方向传播，题图为某时刻波形图。波源位于x=0处，其位移随时间变化的关系为y=sin（2πt）cm，则（在给出的4个选项中。只有一个符合要求的）A.此波的波长为9cmB。此波的频率为2HzC.此波的波速为0.1m/sD。此时波源沿y轴正方向运动14．（2022年6月浙江选考）位于x=0.25m的波源P从t=0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在t=2.0s时波源停止振动，t=2.1s时的部分波形如图所示，其中质点a的平衡位置xa=1.75m，质点b的平衡位置xb=－0.5m。下列说法正确的是A．沿x轴正负方向传播的波发生干涉B．t=0.42s时，波源的位移为正C．t=2.25s时，质点a沿y轴负方向振动D．在0到2s内，质点b运动总路程是2.55m15（4分）（2022重庆高考）某同学为了研究水波的传播特点，在水面上放置波源和浮标，两者的间距为L。SKIPIF1<0时刻，波源开始从平衡位置沿y轴在竖直方向做简谐运动，产生的水波沿水平方向传播（视为简谐波），SKIPIF1<0时刻传到浮标处使浮标开始振动，此时波源刚好位于正向最大位移处，波源和浮标的振动图像分别如图中的实线和虚线所示，则（）A．浮标的振动周期为SKIPIF1<0B．水波的传播速度大小为SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0时刻浮标沿y轴负方向运动D．水波的波长为SKIPIF1<016．(2020·全国卷Ⅰ)(1)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有________。(填正确答案标号)A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同E．天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化17.(2020·全国卷Ⅰ)一振动片以频率f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示。已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为eq\f(3,8)l。求(ⅰ)波的波长；(ⅱ)波的传播速度。18．(2020·全国卷Ⅱ)(1)用一个摆长为80.0cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过__________cm(保留1位小数)。(提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。)某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等。新单摆的摆长应该取为________cm。19．(2019·全国卷Ⅱ)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eq\f(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x­t关系的是()20．[多选](2019·全国卷Ⅲ)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第三部分思路归纳，内化方法1.分析简谐运动中各物理量的变化情况的技巧(1)分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化，另外，各矢量均在其值为零时改变方向。(2)分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性。位移相同时，回复力、加速度、动能、势能可以确定，但速度可能有两个方向，由于周期性，运动时间也不确定。(3)做简谐运动的物体经过平衡位置时，回复力一定为零，但所受合外力不一定为零。2.“一分、一看、二找”巧解波的图像与振动图像问题(1)分清振动图像与波的图像。只要看清横坐标即可，横坐标为x，则为波的图像，横坐标为t，则为振动图像。(2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级。(3)找准波的图像对应的时刻。(4)找准振动图像对应的质点。3.波动干涉、衍射与多普勒效应(1)两列波发生干涉时，两列波的频率一定相同。(2)波的衍射是无条件的，但波发生明显衍射现象是有条件的，即障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长小。(3)多普勒效应发生的条件是波源与观察者之间的距离发生变化，二者相互靠近时，观察者接收的频率变大，反之变小。4.实验：用单摆测重力加速度处理数据的两种方法(1)公式法：测出30次或50次全振动的时间t，利用T＝eq\f(t,N)求出周期；不改变摆长，反复测量三次，算出三次测得的周期的平均值eq\x\to(T)，然后利用公式g＝eq\f(4π2l,T2)求重力加速度。(2)图像法：由单摆周期公式不难推出：l＝eq\f(g,4π2)T2，因此，分别测出一系列摆长l对应的周期T，作l­T2的图像，图像应是一条通过原点的直线，如图所示，求出图线的斜率k＝eq\f(Δl,ΔT2)，即可利用g＝4π2k求重力加速度。第四部分最新模拟集萃，提升应试能力1．（1）（4分）（2022年9月河北示范性高中调研）在x＝－0.2m处有一简谐横波的波源，形成的简谐波沿x轴传播，如图所示是t＝0时的波形图，t＝0.02s时，位于x＝－0.3m处的质点A第一次到达波峰处，由此可知，该简谐波的传播速度大小为______m/s；质点B的平衡位置位于x＝0.1m处，则质点B的振动方程为______。2.（2023江苏南通第一次质检）如图所示，在x轴上坐标原点O左右两侧对称固定安放等量的同种电荷+Q，t=0时刻在原点O左侧离O较近的A点（SKIPIF1<0）静止释放+q点电荷，以下关于点电荷的加速度a、速度v随时间t以及点电荷所经过位置的电势SKIPIF1<0电势能SKIPIF1<0随坐标x变化的关系图像中，可能正确的是（）A. B.C. D.3.（2023湖北新高考协作体高三起点考试）一单摆做简谐运动，在偏角减小的过程中，摆球的（）A.向心加速度减小 B.速度减小 C.回复力减小 D.机械能减小4.（2023四川内江一中入学考试）图1为医生正在为病人做B超检查，B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B超图像。图2为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t＝0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107Hz。下列说法正确的是（）A.血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.4×103m/sB.质点M开始振动的方向沿y轴正方向C.t＝1.25×10－7s时质点M运动到横坐标x＝3.5×10－4m处D.0~1.25×10－7s内质点M的路程为2mmE.t＝1.25s时质点N开始振动，振动方向沿y轴负方向8.（2023湖南永州一模）如图所示，甲图为一列简谐横波在SKIPIF1<0时波形图，图中P、M、N三个质点的横坐标分别为SKIPIF1<0、SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，其中质点P的振动图像如图乙所示。下列正确的是（）A.该简谐波向x轴负方向传播B.波速大小为SKIPIF1<0C.从SKIPIF1<0时起到质点M第一次到达波峰所用的时间等于SKIPIF1<0D.从SKIPIF1<0时起到质点N通过的路程为SKIPIF1<0时所用的时间小于SKIPIF1<09.（2023湖南三湘创新发展联考）某简谐横波在同一均匀介质中由左向右传播，A、B两质点的平衡位置相距3m，如图甲所示。质点A的振动图像如图乙所示，已知t=0时刻，质点A在平衡位置，质点B在波谷，且A、B之间只有一个波峰，则下列说法正确的是（）

A.该波的周期为0.2sB.该波的波长为6mC.t=0.03s时，质点A沿y轴负方向运动D.该波在此介质中的传播速度大小为10m/s10.（2023浙江舟山质检）如图所示，均匀介质中有两个振源SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，它们的频率、振幅、振动方向均相同且振动的步调完全一致，产生的两列波的波长均为SKIPIF1<0，SKIPIF1<0与SKIPIF1<0之间距离为SKIPIF1<0，O点为SKIPIF1<0、SKIPIF1<0连线中点。现以O点为中心画一个正方形，正方形的两边与SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的连线平行，且正方形边长远大于SKIPIF1<0，虚线过SKIPIF1<0、SKIPIF1<0与正方形的交点分别为P、Q，下列说法正确的是（）A.O点处质点的位移始终最大 B.P、Q两点处质点的位移始终为零C.正方形四边上振动减弱点的数目为6个 D.P、Q连线上振动加强点的数目为6个11.（2023湖北新高考协作体高三起点考试）甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中传播，如图所示为t=0时刻两列波恰好在坐标原点相遇时的波形图，甲波的频率为2Hz，沿x轴正方向传播，乙波沿x轴负方向传播，则（）A.乙波的传播速度大小为4m/sB.t=0至t=1s时间内x=1m处质点振动路程为2.2mC.两列波叠加后，−3m＜x＜3m内振幅为0的质点共有6处D.两列波叠加后，−3m＜x＜3m内振幅为10cm的质点比振幅为30cm的质点多12（5分）（2023江西红色十校第一次联考）一列简谐横波沿x轴传播，SKIPIF1<0时的波形图如图甲所示。平衡位置在SKIPIF1<0处质点的