2021年高考一轮复习考点集训 物理(湖南省专用)专题十六　机械振动与机械波（含答案）

专题十六　机械振动与机械波【考情点睛】课标解读考情分析备考指导考点内容机械振动1.通过实验,认识简谐运动的特征。能用公式和图像描述简谐运动。2.通过实验,探究单摆的周期与摆长的定量关系。知道单摆周期与摆长、重力加速度的关系。会用单摆测量重力加速度的大小。3.通过实验,认识受迫振动的特点。了解产生共振的条件及其应用。考查内容:1.描述简谐运动的物理量,简谐运动的图像和振动规律。2.波的形成特点;从波的图像中分析波的传播特点与质点的振动特点。3.波的叠加。4.波的传播的多解性与不确定性问题。命题趋势:考查形式既可以是选择题,也可以为计算题,多以振动图像和波动图像为载体综合考查机械振动和机械波,命题取向的大方向保持稳定,具体细节、考向会有一定变化。本专题为课标卷中的选考模块,难度适中,因此在复习备考中应保证记牢、练熟,力争满分。1.熟练掌握波动图像和振动图像。2.注意运动时间和空间的周期性的多解问题。机械波1.通过观察,认识波的特征。能区别横波和纵波。能用图像描述横波。理解波速、波长和频率的关系。2.知道波的反射和折射现象。通过实验,了解波的干涉与衍射现象。3. 通过实验,认识多普勒效应。能解释多普勒效应产生的原因。能列举多普勒效应的应用实例。 【基础训练】考点一　机械振动1.关于简谐运动,下列说法正确的是(　　)A.在平衡位置所受的合外力一定为零B.在平衡位置时势能一定为零C.单摆的回复力是重力和悬线拉力的合力D.振幅与最大位移不相同答案　D2.(多选)如图甲所示,水平的光滑杆上有一弹簧振子,振子以O点为平衡位置,在a、b两点之间做简谐运动,以向右为位移正方向,其振动图像如图乙所示。由振动图像可以得知(　　)A.振子的振动周期等于2t1B.在t=0时刻,振子的位置在a点C.在t=t1时刻,振子的速度为零D.在t=t1时刻,振子的速度最大E.从t1到t2,振子正从O点向b点运动答案　ADE3.(多选)某振动系统的固有频率为f0,在周期性驱动力的作用下做受迫振动,驱动力的频率为f,若驱动力的振幅保持不变,下列说法正确的是(　　)A.当f<f0时,该振动系统的振幅随f增大而减小B.当f>f0时,该振动系统的振幅随f减小而增大C.该振动系统的振动稳定后,振动的频率等于f0D.该振动系统的振动稳定后,振动的频率等于f答案　BD4.(多选)如图所示为同一实验室中甲、乙两个单摆的振动图像,从图像可知(　　)A.两摆球质量相等B.两单摆的摆长相等C.两单摆相位相差D.在相同的时间内,两摆球通过的路程总有s甲=2s乙答案　BC考点二　机械波5.(多选)关于机械振动和机械波,下列说法正确的是(　　)A.弹簧振子做简谐运动时,若某两个时刻位移相等,则这两个时刻的加速度也一定相等B.单摆运动到平衡位置时,速度达到最大,加速度为零C.做受迫振动的物体,当驱动力的频率等于物体固有频率时,物体振幅最大D.机械波传播时,质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动,并不随波迁移E.在两列波的叠加区域,若质点到两列波源的距离相等,该质点的振动一定加强答案　ACD6.(多选)关于多普勒效应,下列说法中正确的是(　　)A.设波源相对介质不动,观察者远离波源,则接收到机械波的频率减小B.设波源相对介质不动,观察者靠近波源,则接收到的机械波频率增大C.设观察者相对介质不动,波源接近观察者时,观察者接收到的频率减小D.设观察者相对介质不动,波源远离观察者时,观察者接收到的频率增大答案　AB7.(多选)以下关于波的衍射的说法,正确的是(　　)A.波遇到障碍物时,一定会发生明显的衍射现象B.当障碍物的尺寸比波长大得多时,会发生明显的衍射现象C.当孔的大小比波长小时,会发生明显的衍射现象D.通常讲话产生的声波,经过尺寸为1 m左右的障碍物时会发生明显的衍射现象答案　CD8.(多选)如图,A、B为振幅相同的相干波源,且向外传播过程中振幅衰减不计,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,则下列叙述正确的是(　　)A.Q点始终处于波峰位置B.R、S两点始终处于静止状态C.P、Q连线上各点振动始终最强D.P点在图中所示的时刻处于波谷,再过周期处于平衡位置E.如果A、B两波源频率不同,也能产生类似的稳定的干涉现象答案　BCD9.如图中实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形,虚线是这列波在t2=0.5 s时刻的波形。(1)写出这列波的波速表达式;(2)若波速大小为74 m/s,波速方向如何?答案　(1)由题图图像可知λ=8 m当波向右传播时,波传播距离为s=nλ+λ=(8n+3) m　(n=0,1,2…)波速v== m/s=(16n+6) m/s　(n=0,1,2…)当波向左传播时,波传播距离为s'=nλ+λ=(8n+5) m　(n=0,1,2…)波速为v'== m/s=(16n+10) m/s　(n=0,1,2…)(2)若波速大小为74 m/s,在Δt=t2-t1时间内波传播的距离为s=v·Δt=74×0.5 m=37 m因为37 m=4λ+λ,所以波向左传播。【综合训练】拓展一　简谐运动的理解与应用1.[2018雅礼中学月考八,34(1),5分](多选)如图甲所示为以O点为平衡位置、在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子,图乙为这个弹簧振子的振动图像,由图可知下列说法中正确的是(　　)A.在t=0.2 s时,弹簧振子的加速度为正向最大B.在t=0.1 s与t=0.3 s两个时刻,弹簧振子在同一位置C.从t=0到t=0.2 s时间内,弹簧振子做加速度增大的减速运动D.在t=0.6 s时,弹簧振子有最小的弹性势能E.在t=0.2 s与t=0.6 s两个时刻,振子速度都为零答案　BCE2.[2019长郡中学等四校联考,34(1),5分](多选)如图1所示为一单摆在驱动力作用下摆动,若以摆球经过最低点开始计时,向右为正方向。图2为单摆在不同频率f驱动下摆球的振幅A的图像。重力加速度g取10 m/s2。下列说法正确的是(　　)图1图2A.摆球共振时的振动方程为x=0.08 sin πt(m)B.单摆的摆长约为1 mC.摆球的摆长增大,共振曲线的最大值将向右移D.摆球共振时,摆球的最大速度约为0.25 m/sE.驱动力的频率增大,单摆的振幅增大答案　ABD拓展二　机械波的理解与应用3.[2018湖南十四校联考一,19(1),5分](多选)两列简谐波的振幅都是20 cm,传播速度大小相同,实线波的频率为2 Hz,沿x轴正方向传播,虚线波沿x轴负方向传播,某时刻两列波在如图所示区域相遇,则(　　)A.虚线波的频率为 HzB.平衡位置为x=6 cm的质点始终是振动加强点C.平衡位置为x=6 cm的质点此刻速度方向向上D.从图示时刻起再经过0.25 s,平衡位置为x=4 cm处的质点的位移y=0E.随着波的传播,在相遇区域会出现某质点的振动位移达到y=40 cm答案　CDE4.[2018雅礼中学、河南实验中学联考,34(1),5分](多选)如图,一列简谐横波沿x轴方向传播。实线为t=0时的波形图,此时x=4 m的质点M速度方向沿y轴正方向,虚线为t=0.6 s时的波形图。关于该简谐波,下列说法正确的是(　　)A.这列波的波长是10 mB.这列波沿着x轴正方向传播C.该简谐波的最小频率为1.25 HzD.该简谐波的最小传播速度为10 m/sE.t=0.8 s时,质点M可能会到达x=0的位置答案　BCD5.[2019湖南师大附中模拟三,34(1),5分](多选)如图甲所示,B、C和P是同一水平面内的三个点,沿竖直方向振动的横波Ⅰ在介质中沿BP方向传播,P与B相距40 cm,B点的振动图像如图乙所示;沿竖直方向振动的横波Ⅱ在同一介质中沿CP方向传播,P与C相距50 cm,C点的振动图像如图丙所示。在t=0时刻,两列波同时分别经过B、C两点,两列波的波速都为20 cm/s,两列波在P点相遇,则以下说法正确的是(　　)甲乙丙A.两列波的波长均为20 cmB.P点的振幅为10 cmC.4.5 s时P点在平衡位置且向下振动D.这两列波遇到40 cm的障碍物将发生明显衍射现象E.P点为振动加强的点,且振幅为70 cm答案　ACE拓展三　振动图像和波动图像的比较6.[2018湖南三湘名校联考三,34(1),5分](多选)一列沿x轴传播的横波在t=0.05 s时刻的波形图如图甲所示,P、Q为两质点,质点P的振动图像如图乙所示,下列说法中正确的是(　　)A.该波的波速为20 m/sB.该波沿x轴负方向传播C.t=0.1 s时刻质点Q的运动方向沿y轴正方向D.t=0.2 s时刻质点Q的速度大于质点P的速度E.t=0.3 s时刻质点Q距平衡位置的距离大于质点P距平衡位置的距离答案　ACD7.[2019岳阳一中模拟二,34(1),6分](多选)如图甲所示为一列沿水平方向传播的简谐横波在时刻t的波形图,如图乙所示为质点b从时刻t开始计时的振动图像,则下列说法中正确的是(　　)A.该简谐横波沿x轴正方向传播B.该简谐横波波速为0.4 m/sC.再经过12.5 s质点a通过的路程为0.5 mD.再经过12.5 s质点a通过的路程为10 cmE.当该波传播中遇到尺寸为3 m的障碍物,能发生明显的衍射现象答案　ABE【专题训练】小专题一　判断波的传播方向和质点的振动方向的方法　[2019长郡中学等四校5月联考,34(1),6分](多选)一列波沿x轴传播,某一时刻的波形如图所示。质点A与坐标原点O的水平距离为0.6 m,波长λ=1.6 m,此时质点A沿y轴正方向振动,经过0.1 s第一次到达波峰处,则下列说法中正确的是(　　)A.这列波沿x轴正方向传播B.这列波的周期T=0.8 sC.波速v=14 m/sD.从图示时刻开始,质点A经过Δt=1.6 s运动的路程为0.4 mE.从图示时刻开始,质点A经过Δt'=0.5 s第一次到达波谷答案　ABE 小专题二　利用波传播的周期性、双向性解题1.[2019湖南师大附中考前演练六,34(1),5分](多选)如图所示,一列简谐横波沿x轴的负方向传播,振幅为4 cm,周期为T。已知在t=0时刻平衡位置相距40 cm的两质点a、b的位移都是2 cm,但运动方向相反,其中质点a沿y轴正方向运动,下列说法正确的是(　　)A.该列简谐横波的波长可能为120 cmB.该列简谐横波的波长可能为3 cmC.质点a的振动周期是1.2 sD.当质点a的位移为+4 cm时,质点b的位移为0E.在t=时刻质点b的位移是-4 cm答案　ABE2.(2019永州模拟三,15,5分)一列简谐横波沿x轴传播,t=1 s时与t=1.5 s时在x轴上-3 m~3 m区间内的波形,为同一条图线,如图所示,则该波的最小传播速度为　　　m/s;在t=2 s时,原点处的质点偏离平衡位置的位移为　　　cm。 答案　8　-103.[2018长郡中学考试三,34(1),5分]如图,虚线和实线分别表示在同一绳上传播的甲、乙两列简谐横波某时刻的波形图,波速均为v=4 m/s,则绳上位于x=0.2 m处的质点M的振动是　　　的(选填“加强”、“减弱”)。从图示时刻开始,再经过　　　s,M将位于波峰。 答案　加强　0.025(4k+3),k=0,1,2,…