（全國通用）2018年高考物理總復(fù)習(xí)《機械振動和機械波》專項突破.doc

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《機械振動和機械波》專項突破 【考點定位】 近年來對機械振動的考查著重放在簡諧運動的運動學(xué)特征和動力學(xué)特征和振動圖象上；同時也通過簡諧運動的規(guī)律考查力學(xué)的主干知識.對機械波的考查著重放在波的形成過程、傳播規(guī)律、波長和波動圖象及波的多解上；對波的疊加、干涉和衍射、多普勒效應(yīng)也有涉及.實際上許多考題是振動與波的綜合，考查振動圖象與波動圖象的聯(lián)系和區(qū)別；同時也加強了對振動和波的聯(lián)系實際的問題的考查。 考點一、簡諧運動 1. 概念：質(zhì)點的位移和時間關(guān)系遵守正弦函數(shù)規(guī)律，即它的振動圖像也就是位移時間圖像是一條正弦曲線。相關(guān)物理量：使質(zhì)點回到平衡位置的力即為回復(fù)力，回復(fù)力的方向總是指向平衡位置，大小與偏離平衡位置的位移成正比即，質(zhì)點偏離平衡位置的最大位移即振幅，質(zhì)點振動過程偏離平衡位置的位移滿足，代表質(zhì)點振動的初相位，代表振動的相位。 2. 振動圖像如下：從振動圖像中可以找到質(zhì)點振動的振幅，振動的周期，偏離平衡位置的位移中的，從振動圖像中可以看到質(zhì)點在任一時刻所在的位置，當(dāng)質(zhì)點位置在時間軸以上，表示位移為正方向，那么回復(fù)力即為負(fù)方向，加速度也是負(fù)方向，而且隨位移增大，回復(fù)力增大加速度增大，但是速度逐漸減小，圖像斜率表示速度大小和方向，平衡位置速度最大，偏離平衡位置位移最大時速度最小等于0，質(zhì)點的運動方向根據(jù)圖像斜率判斷，斜率位置及運動方向為正方向，斜率為負(fù)極運動方向為負(fù)方向。 3. 單擺：單擺擺角小于即可看做簡諧運動，單擺周期，即單擺擺動的周期與振幅無關(guān)，與擺球質(zhì)量無關(guān)，擺長是指從擺球球心到懸點的距離，為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?。秒擺周期為。 4. 受迫振動和共振：質(zhì)點在周期性外力驅(qū)動下的振動為受迫振動，受迫振動的頻率等于驅(qū)動力頻率，與固有頻率無關(guān)。當(dāng)驅(qū)動力頻率等于質(zhì)點固有頻率時，質(zhì)點的振幅最大，此時即為共振。 考點二、機械波 1. 機械波的形成和傳播：質(zhì)點的簡諧運動在介質(zhì)中把振動的形式和能量向后傳播即形成機械波，機械波在傳播過程中，各個質(zhì)點都在重復(fù)波源的振動，但是各個質(zhì)點并不會重復(fù)隨波遷移，質(zhì)點向后傳遞的只是振動的形式振動的能量和信息。各個質(zhì)點的振動周期振幅和起振方向都與波源相同。機械波分為橫波和縱波，傳播方向和振動方向垂直的即為橫波，波形為凹凸相間，有波峰和波谷；傳播方向和振動方向同向的機械波為縱波，波形為疏密相間，有密部和疏部。 2. 橫波的波形圖如下： 橫坐標(biāo)：傳播方向上各個質(zhì)點的平衡位置 縱坐標(biāo)：各個質(zhì)點離開平衡位置的位移 從波形圖上可以看出某一時刻，各個質(zhì)點所處的位置。從圖像上可以直接讀出機械波的波長，質(zhì)點振動的振幅，以及該時刻各個質(zhì)點的位移。根據(jù)位移大小可以判斷質(zhì)點的回復(fù)力、加速度以及速度大小。 傳播方向和振動方向的關(guān)系：在波形圖中，任一質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向都在波形圖線的同一側(cè)。因此根據(jù)某一個質(zhì)點的振動方向可以判斷機械波的傳播方向，根據(jù)波的傳播方向可以判斷質(zhì)點的振動方向。 波長即沿波的傳播方向兩個相鄰的位移和振動方向總相同的兩個質(zhì)點間的距離，波速的大小由介質(zhì)決定，頻率和周期由波源決定。；。 3. 波的干涉和衍射：干涉條件兩列波的頻率相同振動步調(diào)相同，到兩個波源的距離差時，質(zhì)點為振動減弱點，到兩個波源的距離差時，質(zhì)點為振動加強點，形成加強區(qū)和減弱區(qū)相互間隔的穩(wěn)定的干涉圖樣。波的衍射，條件是當(dāng)障礙物或者孔的尺寸比波長小或者與波長相差不多時才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。 4. 多普勒效應(yīng)：波源和觀察者之間有相對運動時，波源頻率不變，觀察者接收到的頻率變化，如果波源和觀察者之間相互靠近，接收到的頻率增大，波源和觀察者之間相互遠(yuǎn)離，接收到頻率減小。 【例題演練】 1．如圖，P為橋墩，A為靠近橋墩浮出水面的葉片，波源S連續(xù)振動，形成水波，此時葉片A靜止不動。為使水波能帶動葉片振動，可用的方法是（ ） A．提高波源頻率 B．降低波源頻率 C．增加波源距橋墩的距離 D．減小波源距橋墩的距離 【答案】B 2．周期為2.0s的簡諧橫波沿x軸傳播，該波在某時刻的圖像如圖所示，此時質(zhì)點P沿y軸負(fù)方向運動，則該波（ ） A．沿x軸正方向傳播，波速v=20m/s B．沿x軸正方向傳播，波速v=10m/s C．沿x軸負(fù)方向傳播，波速v=20m/s D．沿x軸負(fù)方向傳播，波速v=10m/s 【答案】B 3．如圖所示，為一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波某時刻的波形圖，質(zhì)點P的振動周期為0.4s.求該波的波速并判斷P點此時的振動方向。 【答案】；P點沿y軸正向振動 4．【2017天津卷】手持較長軟繩端點O以周期T在豎直方向上做簡諧運動，帶動繩上的其他質(zhì)點振動形成簡諧波沿繩水平傳播，示意如圖。繩上有另一質(zhì)點P，且O、P的平衡位置間距為L。t=0時，O位于最高點，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列判斷正確的是（ ） A．該簡諧波是縱波 B．該簡諧波的最大波長為2L C．時，P在平衡位置上方 D．時，P的速度方向豎直向上 【答案】C 5．【2017新課標(biāo)Ⅲ卷】（5分）如圖，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，實線為t=0時的波形圖，虛線為t=0.5 s時的波形圖。已知該簡諧波的周期大于0.5 s。關(guān)于該簡諧波，下列說法正確的是_______。 A．波長為2 m B．波速為6 m/s C．頻率為1.5 Hz D．t=1 s時，x=1 m處的質(zhì)點處于波峰 E．t=2 s時，x=2 m處的質(zhì)點經(jīng)過平衡位置 【答案】BCE 6．【2017江蘇卷】野生大象群也有自己的“語言”．研究人員錄下象群“語言”交流時發(fā)出的聲音，發(fā)現(xiàn)以2倍速度快速播放時，能聽到比正常播放時更多的聲音．播放速度變?yōu)樵瓉淼?倍時，播出聲波的___________（選填“周期”或“頻率”）也變?yōu)樵瓉淼?倍，聲波的傳播速度____________（選填“變大”、“變小”或“不變”） 【答案】頻率 不變 7．【2017北京卷】某彈簧振子沿x軸的簡諧運動圖象如圖所示，下列描述正確的是（ ） A．t=1 s時，振子的速度為零，加速度為負(fù)的最大值 B．t=2 s時，振子的速度為負(fù)，加速度為正的最大值 C．t=3 s時，振子的速度為負(fù)的最大值，加速度為零 D．t=4 s時，振子的速度為正，加速度為負(fù)的最大值 【答案】A 8．【2017新課標(biāo)Ⅰ卷】（5分）如圖（a），在xy平面內(nèi)有兩個沿z方向做簡諧振動的點波源S1(0，4)和S2(0，–2)。兩波源的振動圖線分別如圖（b）和圖（c）所示，兩列波的波速均為1.00 m/s。兩列波從波源傳播到點A(8，–2)的路程差為________m，兩列波引起的點B(4，1)處質(zhì)點的振動相互__________（填“加強”或“減弱”），點C(0，0.5)處質(zhì)點的振動相互__________（填“加強”或“減弱”）。 【答案】2 減弱 加強