01-第10讲 机械振动和机械波、电磁振荡和电磁波-2025年高考物理二轮复习课件（含讲义）

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题型1 机械振动与机械波综合
题型2 波的叠加、干涉、衍射、多普勒效应
题型3 电磁振荡与电磁波
其中，波的叠加和干涉是高频考点，而振动方程虽然考频较低，但近些年高考卷中偶有出现，需要引起重视.
机械振动综合
(1)研究简谐运动时所说的位移的起点都必须在平衡位置处.“平衡位置”不等于“平衡状态”,如单摆摆到最低点时,正处在平衡位置,但在指向悬点方向上的合力却不等于零,所以并不处于平衡状态.(2)回复力是一种效果力,是振动物体在沿振动方向上所受的合力.
机械波综合
1.[2024·福建泉州模拟] 枣园里有很多粗细不同、形状不同的枣树，在枣子成熟的季节，某同学想摇动自家枣园中细高枣树的树干，把枣子摇下来，下列说法正确的是( )
A.摇动同一棵树的频率增大，树干振动的幅度一定增大B.摇动同一棵树的频率增大，树干振动的幅度一定减小C.用不同的频率摇相同的树干，树干的振动频率一定相同D.用相同的频率摇不同的树干，树干的振动频率一定相同
[解析] 对于受迫振动，只有当驱动频率越接近固有频率时，振动的幅度才越大，故A、B错误；摇动树干，树干做受迫振动，树干的振动频率取决于驱动频率，用不同的频率摇相同的树干，树干的振动频率一定不同，用相同的频率摇不同的树干，树干的振动频率一定相同，故C错误，D正确.
(1) 这列波的传播速度大小；
1.波的叠加在波的叠加中,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和.
3.多普勒效应(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)当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率变小.
1.(多选)[2023·辽宁卷] “球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置，当轮船以设计的标准速度航行时，球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示，两列波的叠加可以大幅度减小水
A.插入水中的筷子，看起来折断了B.阳光下的肥皂膜，呈现彩色条纹C.驶近站台的火车，汽笛音调变高D.振动音叉的周围，声音忽高忽低
对轮船的阻力.下列现象的物理原理与之相同的是( )
[解析] 题述现象的物理原理是波的叠加.插入水中的筷子看起来折断了是光的折射造成的，与题述的物理原理不相同，A错误；阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，是由于光在薄膜上下表面的反射光叠加造成的干涉现象，与题述的物理原理相同，B正确；驶近站台的火车汽笛音调变高是多普勒现象造成的，与题述的物理原理不相同，C错误；振动音叉的周围声音忽高忽低，是声音的叠加造成的干涉现象，与题述的物理原理相同，D正确.
2.[2024·山东济南模拟] 手机上一般会有两个麦克风，一个比较大的位于手机下方，另一个位于手机顶部，如图甲所示.小明同学查阅手机说明书后知道手机顶部的麦克风为降噪麦克风.该同学进一步查阅资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果.理想情况下的降噪过程如图乙所示，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波.下列说法正确的是( )
1.电磁波与机械波的比较
A. B. C. D.
[解析] 根据麦克斯韦的电磁场理论，可知周期性变化的磁场产生周期性变化的电场，周期性变化的电场激发周期性变化的磁场，由近及远传播开来，形成电磁波，故A正确；根据麦克斯韦的电磁场理论，可知均匀变化的磁场周围产生恒定电场，所以不会产生电磁波，故B错误；C选项图第一段磁场恒定，周围不会产生电场，第二段没有磁场，第三段磁场恒定，周围不会产生电场，故不能产生电磁波，故C错误；根据麦克斯韦的电磁场理论，恒定磁场周围不会产生电场，故D错误.
例8 (多选)[2024·河南郑州模拟] 电磁波在科学研究和日常生活中有着广泛的应用.如图所示，关于电磁波的应用，以下说法正确的是( )
[技法点拨]本题考查电磁波的应用，解题要求熟记各种电磁波的特点和对比.
1.[2024·浙江金华模拟] 关于电磁波的特性和应用，下列说法中正确的是( )
A.两种无线电波的频率相同B.两种无线电波在真空中传播速度相同C.两种无线电波在真空中的波长相同D.两种无线电波的频率与传播介质有关
1. (多选)摆钟是一种较有年代的计时钟表,其基本原理是利用了单摆的周期性,结合巧妙的擒纵器设计,实现计时的功能.如图所示为其内部的结构简图.设原先摆钟走时准确,则(　　)A.摆动过程中,金属圆盘所受合力为其回复力B.摆钟在太空实验室内是无法正常使用的C.将该摆钟从北京带到汕头,为使走时准确,需旋转微调螺母使金属圆盘沿摆杆向上移动D.该摆钟在冬季走时准确,到夏季为了准时,考虑热胀冷缩需旋转微调螺母使金属圆盘沿摆杆向上移动
题型1　机械振动与机械波
3.如图甲所示是一列简谐横波在某时刻的波形图,质点M、N、P、Q分别位于介质中x=3 m、x=4 m、x=5 m、x=10 m处.该时刻横波恰好传播至P点,图乙为质点M从该时刻开始的振动图像,下列说法正确的是(　　)A.此波在该介质中的传播速度为1.25 m/sB.波源起振方向沿y轴正方向C.此波传播至Q点的过程中,质点P经过的路程为5 mD.质点Q起振后,与质点N振动步调完全一致
5.两列振幅相同的横波在同一介质中相向传播,波速为4 m/s.甲从P点沿x轴正方向传播,乙从Q点沿x轴负方向传播.t=0时刻的波形如图所示,则(　)A.甲、乙两列波的频率之比为3∶2B.两列波的起振方向相同C.t=3 s时刻,平衡位置在x=6 m处的质点位移为2 cmD.t=3 s时刻,平衡位置在x=3 m处的质点位移为2 cm
6.一列简谐横波在t1=0.2 s的波形图如图甲所示,平衡位置在x=2 m处的质点M的振动图像如图乙所示.已知质点N的平衡位置在x=3.5 m处,下列说法正确的是(　　)A.N点在t1时刻偏离平衡位置的位移为0.1 mB.t2=0.3 s时,质点N的运动方向沿y轴负方向C.质点N从t=0时刻起每经过0.05 s所通过的路程都是0.2 mD.如果该波源沿波的传播方向移动,则在x轴正半轴较远处的观测仪器接收到该波的频率小于5 Hz
1.如图所示,甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中传播,t=0时刻两列波恰好在坐标原点相遇,已知甲波沿x轴正方向传播,频率为5 Hz;乙波沿x轴负方向传播,则(　　)A.乙波在该介质中的波速为20 m/sB.甲、乙两波相遇后将产生干涉现象C.甲、乙两波相遇后x=0处质点始终位于平衡位置D.甲、乙两波均传播到x=2 m处时,该处质点的振幅为10 cm
题型2　波的叠加、干涉、衍射、多普勒效应
[解析]甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中传播,波速相同,甲的波长为λ甲=2 m,所以甲、乙两列简谐横波的波速均为v=λ甲f=10 m/s,故A错误;甲、乙两列简横波的波长相同、波速相同,所以频率相同,相遇后将产生干涉现象,故B正确;两列波相遇时,引起x=0处质点的振动方向相同,所以x=0处质点振动加强,将在平衡位置附近振动,不可能始终位于平衡位置,故C错误;根据波形可知甲波经过一个周期传播到x=0.2 m处,此时两列波引起该处质点的振动方向相同,所以该处质点振动加强,振幅为A=A甲+A乙=30 cm,故D错误.
2. (多选)如图甲所示,A、B、C是介质中的三个点,A、C间距为3.25 m,B、C间距为1 m.两个波源分别位于A、B两点,且同时从t=0时刻开始振动,振动图像如图乙所示.已知A点波源振动形成的波长为2 m,则(　　)A.A点波源振动形成的波在此介质中波速为5 m/sB.B点波源振动形成的波长为3 mC.AB中点是振动加强点D.t=2.15 s时C点位移为7 cm
6.如图所示,某均匀介质中一列沿x轴正方向传播的简谐横波(图中未画出),波速为6 m/s,两质点P、Q位于x轴上.以该波传到质点P为计时起点,质点P的振动方程为y=-2sin 5πt(cm),经过时间Δt该波传到质点Q时,质点P位于x轴上方距其平衡位置1 cm处且向上振动.由此可知　　(　　)A.该波的波长为2 mB.质点Q开始振动的方向是向上C.质点P、Q平衡位置的间距可能为3.8 mD.Δt=0.25 s
7. (多选)如图甲所示,在同一介质中,S1、S2两波源在t=0时刻同时起振,形成频率相同的两列机械波,波源S1的振动图像如图乙所示,波源S2产生的机械波在t=0.15 s时的波形图如图丙所示.P为介质中的一点,P点与波源S1与S2的距离分别是7 m、10 m.下列说法正确的是(　　)A.质点P的起振方向沿y轴正方向B.两列波不能形成稳定干涉图样C.1 s后质点P的振幅为1 cmD.t=1.25 s时,质点P处于波谷
[解析]由图丙可知,此时刚开始振动的质点的振动方向沿y轴正方向,因此波源S2的起振方向沿y轴正方向,由图乙可知,波源S1的起振方向沿y轴正方向,因为两波源同时起振且PS1