2023高考物理二轮专题复习与测试第一部分专题一第6讲机械振动机械波课件

这是一份2023高考物理二轮专题复习与测试第一部分专题一第6讲机械振动机械波课件，共37页。PPT课件主要包含了专题一力与运动，知识归纳素养奠基，细研命题点提升素养，答案P不变，答案A，答案B，续上表，答案4加强向下等内容，欢迎下载使用。
第6讲　机械振动　机械波
1．简谐运动的对称性．振动质点在关于平衡位置对称的两点，x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等，其中回复力F、加速度a与位移x的方向相反，而v与x的方向可能相同，也可能相反．振动质点来回通过相同的两点间的时间相等，即tBC＝tCB.振动质点通过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，即tBC＝tB′C′.如图所示．
2．简谐运动的周期性．做简谐运动的物体，其位移、回复力、加速度、速度都随时间按“正弦”或“余弦”规律变化，它们的周期均相同．其位移随时间变化的表达式为：x＝Asin(ωt＋φ)或x＝Acs(ωt＋φ)．3．振动图像和波动图像的物理意义不同．振动图像反映的是一个质点在各个时刻的位移，而波动图像反映的是某时刻各质点的位移．振动图像随时间推移图像延续，但是已有的形状不变，而波动图像随时间推移图像沿传播方向平移．
4．波的现象．(1)波的叠加、干涉、衍射、多普勒效应．(2)波的干涉．①必要条件：频率相同．②设两列波到某一点的波程差为Δr.若两波源振动情况完全相同，
③加强区始终加强，减弱区始终减弱．加强区的振幅A＝A1＋A2，减弱区的振幅A＝|A1－A2|.④若两波源的振动情况相反，则加强区、减弱区的条件与上述相反．
命题点一　机械振动及其规律一、简谐运动的图像的应用某质点的振动图像如图所示，通过图像可以确定以下各量：
1．确定振动物体在任意时刻的位移．2．确定振动的振幅．3．确定振动的周期和频率．振动图像上一个完整的正弦(余弦)图形在时间轴上拉开的“长度”表示周期．4．确定质点在各时刻的振动方向．5．比较各时刻质点加速度的大小和方向．
二、受迫振动和共振 1．自由振动、受迫振动和共振的关系比较．
2.对共振的理解．(1)共振曲线：如图所示，横坐标为驱动力频率f，纵坐标为振幅A.它直观地反映了驱动力频率对某振动系统受迫振动振幅的影响，由图可知，f与f0越接近，振幅A越大；当f＝f0时，振幅A最大．(2)受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换．
3．(1)无论发生共振与否，受迫振动的频率都等于驱动力的频率，但只有发生共振现象时振幅才能达到最大．(2)受迫振动系统中的能量转化不再只有系统内部动能和势能的转化，还有驱动力对系统做正功补偿系统因克服阻力而损失的机械能．
(2022·广东卷)如图所示，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”)．
解析：经过半个周期，波向右传播半个波长，而M点只在平衡位置附近上下振动，恰好运动到最低点P点．波速是由介质决定的，与频率无关，波的频率增大，而波速度仍保持不变．
1．如图(a)所示，用手握住长绳的一端，t＝0时刻在手的带动下A点开始上下振动，其振动图像如图(b)所示，则下列图中能正确反映t1时刻绳上形成的波形的是(　　)
解析：波在一个周期内传播的距离为一个波长，从t＝0时刻到t1时刻绳上形成的波传播了1个周期的时间，形成一个波长的波形．由振动图像可知t＝0时刻A点起振方向向上，则介质中各个质点的起振方向都向上，结合波形平移法判断可知，只有A图符合题意，故A正确，B、C、D错误．故选A.从t＝0时刻到t1时刻绳上形成的波传播1个周期的时间，形成1个波长的波形．由振动图像读出A点起振方向，从而知道介质中各个质点的起振方向，再确定波形图．解决本题时，要抓住波的基本特点：介质中各个质点的起振方向与波源的起振方向相同．要知道波在一个周期内传播的距离为一个波长．
2．如图所示为某质点做简谐运动的图像，若t＝0时，质点正经过O点向b运动，则下列说法正确的是(　　)A．质点在0.7 s时，正在远离平衡位置运动B．质点在1.5 s时的位移最大C．1.2～1.6 s，质点的位移在增大D．1.6～1.8 s，质点的位移在增大
解析：A项，根据图像可知，质点在0.7 s时的位移方向向右，且向平衡位置运动，A错误；B项，质点在1.5 s时达到波谷，也就是运动到最左的位置，位移最大，B正确；C项，1.2～1.6 s，质点的位移方向向左，其中在1.5 s时质点的位移达到波谷，也就是运动到最左的位置，则质点在1.2～1.5 s远离平衡位置运动，在1.5～1.6 s向平衡位置运动，质点的位移先增大后减小，C错误；D项，1.6～1.8 s，质点的位移方向向左，且质点一直向平衡位置运动，位移减小，D错误．故选B.
3．用如图实验装置研究单摆的振动图像，图中的摆球是质量分布均匀的空心球，给球中灌满墨水．摆动中，墨水可以从球体正下方小孔中缓缓流出，到墨水全部流完，摆球的振动周期(　　)A．逐渐变大 B．先变大后变小C．逐渐变小 D．先变小后变大
命题点二　机械振动与机械波1．振动图与波形图的对比．
(2)多普勒效应的成因分析．①接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．②波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大．③波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率减小．④波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率．
(2022·全国乙卷)介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源S1和S2，二者做简谐运动的振幅相等，周期均为0.8 s，当S1过平衡位置向上运动时，S2也过平衡位置向上运动．若波速为5 m/s，则由S1和S2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S1、S2平衡位置的距离均为10 m，则两波在P点引起的振动总是相互________(填“加强”或“削弱”)的；当S1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．
解析：因周期T＝0.8 s，波速为v＝5 m/s，则波长为λ＝vT＝4 m.因两波源到P点的距离之差为零，且两振源振动方向相同，则P点的振动是加强的；因S1P＝10 m＝2.5λ，则当S1恰好的平衡位置向上运动时，平衡位置在P点的质点向下振动．
1．图甲为一列简谐横波在某时刻的波形图，M是平衡位置为x＝0.5 m处的质点，N是平衡位置为x＝2 m处的质点，图乙为质点N由该时刻计时的振动图像，该波的传播速度是__________ m/s，传播方向沿x轴__________(填“正方向”或“负方向”)．
2．图甲表示一列简谐横波在t＝20 s时的波形图，图乙是该列波中的质点P的振动图像，由甲、乙两图中所提供的信息可知该波的传播速度为________m/s，该列波的传播方向为________，质点P在任意1 s内的路程________(选填“都是”或“不一定是”或“都不是”)0.2 m.
3．如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知该时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，且从该时刻起P质点经过0.05 s第一次回到平衡位置．则该波的波速是_________m/s，从该时刻起经过0.1 s，Q质点通过的路程是__________m.
4．(2022·深圳二调)如图是两列水波相遇后形成的稳定干涉图样，形成该图样需要满足的条件是两个波源的________(填“频率”或“振幅”)一定相同，题图表示振幅均为A的两列相干波叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷，OM连线的中点为振动________(选填“加强”或“减弱”)点，此时O处质点相对平衡位置的位移大小为________．
解析：两列水波相遇后形成的稳定干涉图样时，两个波源的频率一定相同；因O点和M点都是振动加强点，则OM连线的中点为振动加强点，此时O处质点处于谷谷相遇点，则相对平衡位置的位移大小为2A.
答案：频率　加强　2A
5．(多选)如图为某一种声波消音器的原理示意图．噪声由D1管道输入，经过空气腔室S，由D2管道输出．当某一频率为f的声波从声源传到空气腔室左侧的S1面时，恰好与右侧S2面反射回来的同频率的声波相消时，消音的效果最好．已知声波在空气腔室中传播的速度为v，下列说法正确的是(　　)
A．该消音器是根据波的干涉原理设计的B．该消音器是根据波的多普勒效应设计的