高考物理大二輪總復習與增分策略 專題十九 機械振動 機械波（加試）

專題十九 機械振動 機械波（加試）考綱解讀章內(nèi)容考試要求說明必考加試機械振動簡諧運動b1.不要求理解“相位”的概念2不要求定量討論速度、加速度的變化3不要求根據(jù)簡諧運動回復力的表達式證明物體做簡諧運動4不要求掌握證明單擺在擺角很小的情況下做簡諧運動的方法5不要求解決鐘表快慢的調(diào)整問題簡諧運動的描述c簡諧運動的回復力和能量b單擺c外力作用下的振動b機械波波的形成和傳播b1.不要求研究縱波的形成過程2不要求掌握振動圖象與波的圖象之間的相互轉(zhuǎn)換3不要求定量計算有關波的干涉問題4不要求推導接收頻率與波源頻率的關系式5不要求用惠更斯原理證明波的反射定律和波的折射定律波的圖象b波長、頻率和波速c波的衍射和干涉b多普勒效應b惠更斯原理b一、簡諧運動1定義如果質(zhì)點的位移與時間的關系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律即它的振動圖象(xt圖象)是一條正弦曲線，這樣的振動叫做簡諧運動2平衡位置物體在振動過程中回復力為零的位置3回復力(1)定義：使物體返回到平衡位置的力(2)公式：Fkx.(3)方向：總是指向平衡位置(4)來源：屬于效果力，可以是某一個力，也可以是幾個力的合力或某個力的分力4描述簡諧運動的物理量：物理量定義意義位移由平衡位置指向質(zhì)點所在位置的有向線段描述質(zhì)點振動中某時刻的位置相對于平衡位置的位移振幅振動物體離開平衡位置的最大距離描述振動的強弱和能量周期振動物體完成一次全振動所需時間描述振動的快慢，兩者互為倒數(shù)：T頻率振動物體單位時間內(nèi)完成全振動的次數(shù)相位t描述周期性運動在各個時刻所處的不同狀態(tài)二、簡諧運動的公式和圖象1表達式：(1)動力學表達式：Fkx，其中“”表示回復力與位移的方向相反(2)運動學表達式：xAsin(t)，其中A代表振幅，2f表示簡諧運動的快慢，(t)代表簡諧運動的相位，叫做初相2圖象：(1)從平衡位置開始計時，函數(shù)表達式為xAsin t，圖象如圖1甲所示(2)從最大位移處開始計時，函數(shù)表達式為xAcos t，圖象如圖乙所示圖1三、單擺1單擺在一條不可伸長的輕質(zhì)細線下端拴一可看做質(zhì)點的物體，上端固定，這樣的裝置就叫單擺；單擺振動在偏角很小(<5)的情況下，才可以看成是簡諧運動單擺做簡諧運動的回復力為重力在垂直于擺線方向上的分力2單擺周期公式T2，f .(1)只要測出單擺的擺長l和周期T，就可以根據(jù)g求出當?shù)氐闹亓铀俣萭.(2)l為等效擺長，表示從懸點到擺球重心的距離，要區(qū)分擺長和擺線長，懸點實質(zhì)為擺球擺動所在圓弧的圓心(3)g為當?shù)氐闹亓铀俣人?、自由振動、受迫振動和共振的關系比較振動項目自由振動受迫振動共振受力情況振動系統(tǒng)不受外力作用受驅(qū)動力作用受驅(qū)動力作用振動周期或頻率由系統(tǒng)本身性質(zhì)決定，即固有周期T0或固有頻率f0由驅(qū)動力的周期或頻率決定，即TT驅(qū)或ff驅(qū)T驅(qū)T0或f驅(qū)f0振動能量振動物體的機械能不變由產(chǎn)生驅(qū)動力的物體提供振動物體獲得的能量最大常見例子彈簧振子、單擺(5)機器運轉(zhuǎn)時底座發(fā)生的振動共振篩、聲音的共鳴五、機械波、橫波和縱波1機械波的形成和傳播：(1)產(chǎn)生條件有波源有介質(zhì)，如空氣、水、繩子等(2)傳播特點傳播振動形式、能量和信息質(zhì)點不隨波遷移介質(zhì)中各質(zhì)點振動頻率、振幅、起振方向等都與波源相同2機械波的分類：分類質(zhì)點振動方向和波的傳播方向的關系形狀舉例橫波垂直凹凸相間；有波峰、波谷繩波等縱波在同一條直線上疏密相間；有密部、疏部彈簧波、聲波等六、橫波的圖象1坐標軸橫軸表示各質(zhì)點的平衡位置，縱軸表示該時刻各質(zhì)點的位移如圖2.圖22物理意義表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點離開平衡位置的位移3圖象應用：(1)直接讀取振幅A和波長，以及該時刻各質(zhì)點的位移(2)確定某時刻各質(zhì)點加速度和速度的方向，并能比較大小(3)由波的傳播方向確定各質(zhì)點的振動方向或由各質(zhì)點的振動方向確定波的傳播方向七、波速、波長和頻率(周期)的關系1波長在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離2波速v波在介質(zhì)中的傳播速度，機械波的波速僅由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定波速的計算方法為vf或v.3頻率f由波源決定，等于波源的振動頻率4波長、波速和頻率(周期)的關系：(1)vf.(2)v.八、波的干涉和衍射現(xiàn)象、多普勒效應1波的干涉和衍射：波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須相同發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多現(xiàn)象加強區(qū)和減弱區(qū)相互隔開，形成穩(wěn)定的干涉圖樣波能夠繞過障礙物或孔繼續(xù)向前傳播2.多普勒效應：(1)定義：當波源與觀察者互相靠近或者互相遠離時，觀察者接收到的波的頻率會發(fā)生變化(2)規(guī)律波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的頻率增大；波源與觀察者如果相互遠離，觀察者接收到的頻率減?。徊ㄔ春陀^察者如果相對靜止，觀察者接收到的頻率等于波源的頻率(3)實質(zhì)：聲源頻率不變，觀察者接收到的頻率變化加試基礎練1在簡諧運動中，振子每次經(jīng)過同一位置時，下列各組描述振動的物理量總是相同的是()A速度、加速度、動能 B動能、回復力、位移C加速度、速度、勢能 D速度、動能、回復力答案B解析通過對簡諧運動過程的分析可知，在同一位置，位移、加速度、回復力、動能、勢能一定相同，由于通過同一位置具有往復性，所以速度方向可能相同，也可能相反，故選項B正確2(多選)下列關于機械波的說法中，正確的是()A各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動B相鄰質(zhì)點間必有相互作用力C前一質(zhì)點的振動帶動相鄰的后一質(zhì)點的振動，后一質(zhì)點的振動必定落后于前一質(zhì)點D各質(zhì)點隨波的傳播而遷移答案ABC解析振源依靠介質(zhì)中各相鄰質(zhì)點間的相互作用力使周圍的質(zhì)點依次振動起來，且后一質(zhì)點的振動必定落后于前一質(zhì)點，選項B、C正確；質(zhì)點只在它們各自的平衡位置附近做受迫振動，它們振動的頻率均與波源的振動頻率相同，選項A正確；質(zhì)點不隨波遷移，故選項D錯誤3(多選)某振動系統(tǒng)的固有頻率為f0，在周期性驅(qū)動力的作用下做受迫振動，驅(qū)動力的頻率為f.若驅(qū)動力的振幅保持不變，下列說法正確的是()A當f<f0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f增大而減小B當f>f0時，該振動系統(tǒng)的振幅隨f減小而增大C該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f0D該振動系統(tǒng)的振動穩(wěn)定后，振動的頻率等于f答案BD解析由共振條件及共振曲線可知：驅(qū)動力頻率f越接近振動系統(tǒng)的固有頻率f0，振幅越大，故知當f<f0時，振幅隨f的增大而增大，選項A錯誤；當f>f0時，振幅隨f的減小而增大，選項B正確；系統(tǒng)振動穩(wěn)定時，振動頻率等于驅(qū)動力的頻率f，與固有頻率f0無關，選項C錯誤，D正確4“隔墻有耳”現(xiàn)象是指隔著墻，也能聽到墻另一側(cè)傳來的聲音，因為聲波()A發(fā)生了干涉，聽者處于振動加強處B發(fā)生了干涉，聽者處于振動減弱處C波長較短，無法發(fā)生明顯衍射D波長較長，發(fā)生了明顯衍射答案D解析“隔墻有耳”現(xiàn)象是指隔著墻也能聽到墻另一側(cè)傳來的聲音，因為聲波波長較長，發(fā)生了明顯衍射，選項D正確5(多選)(2016嘉興市模擬)位于原點的波源在t0時開始沿y軸做簡諧運動，它激起橫波沿x軸傳播，當t0.15 s時，波的圖象如圖3所示，此時波恰好傳到P點，則()圖3A該波源的頻率是0.2 HzB波長是0.4 mCP點將向下運動DP點將向上運動答案BD解析根據(jù)波形圖可判斷0.3 m，即0.4 m，選項B對對應的傳播時間t0.15 sT，周期T0.2 s，頻率f5 Hz，選項A錯根據(jù)傳播方向和振動方向在波形圖同一側(cè)，質(zhì)點P沿y軸正方向振動，選項C錯，D正確.機械振動簡諧運動的五個特征(1)受力特征簡諧運動的回復力滿足Fkx，位移x與回復力的方向相反由牛頓第二定律知，加速度a與位移的大小成正比，方向相反(2)運動特征當v、a同向(即v、F同向，也就是v、x反向)時，v一定增大；當v、a反向(即v、F反向，也就是v、x同向)時，v一定減小當物體靠近平衡位置時，a、F、x都減小，v增大；當物體遠離平衡位置時，a、F、x都增大，v減小(3)能量特征對彈簧振子和單擺來說，振幅越大，能量越大，在振動過程中，動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能守恒(4)周期性特征物體做簡諧運動時，其位移、回復力、加速度、速度等矢量都隨時間做周期性的變化，它們的周期就是簡諧運動的周期T.物體的動能和勢能也隨時間做周期性的變化，其周期為.(5)對稱性特征速率的對稱性：物體在關于平衡位置對稱的兩位置具有相等的速率時間的對稱性：物體通過關于平衡位置對稱的兩段位移的時間相等在振動過程中，物體通過任意兩點A、B的時間與逆向通過這兩點的時間相等加速度的對稱性：物體在關于平衡位置對稱的兩位置具有等大、反向的加速度例1如圖4所示為某彈簧振子在05 s內(nèi)的振動圖象，由圖可知，下列說法中正確的是()圖4A振動周期為5 s，振幅為8 cmB第2 s末振子的速度為零，加速度為負向的最大值C第3 s末振子的速度為正向的最大值D從第1 s末到第2 s末振子在做加速運動答案C解析根據(jù)題圖可知，彈簧振子的振動周期T4 s，振幅A8 cm，選項A錯誤；第2 s末振子到達負向最大位移處，速度為零，加速度最大，且沿x軸正方向，選項B錯誤；第3 s末振子經(jīng)過平衡位置，速度達到最大，且向x軸正方向運動，選項C正確；從第1 s末到第2 s末振子經(jīng)過平衡位置向下運動到達負向最大位移處，速度逐漸減小，選項D錯誤振動圖象提供的信息(1)由圖象可以看出質(zhì)點振動的振幅、周期(2)可以確定某時刻質(zhì)點離開平衡位置的位移(3)可以確定各時刻質(zhì)點的振動方向(4)可以確定某時刻質(zhì)點的回復力、加速度和速度的方向(5)能夠比較不同時刻質(zhì)點的速度、加速度的大小變式題組1把一個小球套在光滑細桿上，球與輕彈簧相連組成彈簧振子，小球沿桿在水平方向做簡諧運動，它圍繞平衡位置O在A、B間振動，如圖5所示，下列結(jié)論正確的是()圖5A小球在O位置時，動能最大，加速度最小B小球在A、B位置時，動能最大，加速度最大C小球從A經(jīng)O到B的過程中，回復力一直做正功D小球從B到O的過程中，振動的能量不斷增加答案A解析小球在平衡位置時動能最大，加速度為零，因此A選項正確；小球靠近平衡位置時，回復力做正功；遠離平衡位置時，回復力做負功振動過程中總能量不變，因此B、C、D選項錯誤2(2016杭州市月考)如圖6所示，一單擺懸于O點，擺長為L，若在O點的正下方的O點釘一個光滑釘子，使OO，將單擺拉至A處釋放，小球?qū)⒃贏、B、C間來回擺動，若擺動中擺線與豎直方向夾角小于5，則此擺的周期是()圖6A2 B2 C2( ) D( )答案D解析根據(jù)T2，該單擺有周期擺長為L，周期擺長為L，故T ( )，故D正確機械波的傳播與圖象1波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法內(nèi)容圖象“上下坡”法沿波的傳播方向、“上坡”時質(zhì)點向下振動，“下坡”時質(zhì)點向上振動“同側(cè)”法波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進行微小的平移，再由對應同一x坐標的兩波形曲線上的點來判斷振動方向2.對波速、波長和頻率(周期)的理解(1)周期和頻率：只取決于波源，波的周期和頻率就是指波源的周期和頻率，與v、無任何關系(2)速度v：決定于介質(zhì)的物理性質(zhì)，同一種均勻介質(zhì)，物理性質(zhì)相同，波在其中傳播的速度恒定(3)波長：對于一列波，其波長、波速、周期的關系不會變化，始終是vf，既然v、T都由相關因素決定，所以這些因素同時又共同決定了波長，即波長由波源和介質(zhì)共同決定例2(多選)(2015浙江10月選考15)沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，振幅為5 cm，質(zhì)點A、B的平衡位置離O點的距離分別為1.8 m和3.0 mt0時的波形如圖7所示，t0.6 s時質(zhì)點A恰好第二次到達波峰下列說法正確的是()圖7A波速為3 m/sB頻率為2 HzC質(zhì)點B在00.6 s內(nèi)的路程為25 cmD質(zhì)點B在t0.6 s時沿y軸正方向運動答案BD解析由波的圖象可知，波長4 m，波向右平移，由平移法可知，0.6 s波平移了1.2或者說質(zhì)點振動了1.2T，所以周期T0.5 s，頻率f2 Hz，波速v8 m/s，故A錯，B正確質(zhì)點B振動了1.2T，路程小于25 cm，C錯誤；由平移后的波形可知D正確波的圖象特點：(1)質(zhì)點振動nT(波傳播n)時，波形不變(2)在波的傳播方向上，當兩質(zhì)點平衡位置的距離為n(n1,2,3)時，它們的振動步調(diào)總相同；當兩質(zhì)點平衡位置間的距離為(2n1)(n0,1,2,3)時，它們的振動步調(diào)總相反(3)波源的起振方向決定了它后面的質(zhì)點的起振方向，各質(zhì)點的起振方向與波源的起振方向相同變式題組3平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波)，在波的傳播方向上有相距3 m的甲、乙兩小木塊隨波上下運動，測得兩小木塊每分鐘都上下30次，甲在波谷時，乙在波峰，且兩木塊之間有一個波峰這列水面波()A頻率是30 Hz B波長是3 mC波速是1 m/s D周期是0.1 s答案C解析由題意知T s2 s，f0.5 Hz，A、D錯誤；3 m，則2 m，B錯誤；v m/s1 m/s，所以C正確4(2015浙江9月選考模擬16)(多選)如圖8所示為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在某時刻的波形圖，B、C兩質(zhì)點沿x軸方向的距離為0.5 m，質(zhì)點B的平衡位置離O點的距離為(為波長)經(jīng)過3 s(T>3 s)，質(zhì)點B到達平衡位置，同時C到達波峰位置，則()圖8A周期為4.8 s B波長為2 mC波速為 m/s D此時質(zhì)點A到達波谷位置答案ABC解析由簡諧橫波沿x軸正方向傳播，可知圖示時刻質(zhì)點B沿y軸正向振動，質(zhì)點C沿y軸負向振動，經(jīng)過時間t3 s(T>3 s)，質(zhì)點C到達波峰位置，可知波傳播經(jīng)歷的時間t滿足T<t<T，質(zhì)點B經(jīng)過時間t3 s到達平衡位置，相當于波形沿x軸正向由O位置傳播到了B位置，波的位移xB，同理，經(jīng)過相同時間t，質(zhì)點C到達波峰位置，相當于波形沿x軸正向由A位置傳播到了C位置，波的位移xC0.5 m，顯然xBxC，故可求得波長2 m，選項B正確；由波速定義式v可得，v m/s，選項C正確；由波速公式v得，周期T4.8 s，選項A正確；由于時間t滿足T<t<T，故質(zhì)點A經(jīng)時間t到達的位置不是波谷，選項D錯誤振動圖象與波動圖象兩種圖象的比較振動圖象波動圖象研究對象某一振動質(zhì)點沿波傳播方向的所有質(zhì)點研究內(nèi)容某一質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律圖象物理意義表示同一質(zhì)點在各時刻的位移表示某時刻各質(zhì)點的位移圖象信息(1)質(zhì)點振動周期(2)質(zhì)點振幅(3)某一質(zhì)點在各時刻的位移(4)各時刻速度、加速度的方向(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點在該時刻的位移(3)任意一質(zhì)點在該時刻的加速度方向(4)傳播方向、振動方向的互判圖象變化隨著時間推移，圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨著時間推移，波形沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標的距離表示一個周期表示一個波長例3(多選)圖9甲為一列簡諧橫波在t0.10 s時刻的波形圖，P是平衡位置在x1.0 m處的質(zhì)點，Q是平衡位置在x4.0 m處的質(zhì)點；圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象下列說法正確的是()圖9A在t0.10 s時，質(zhì)點Q向y軸正方向運動B在t0.25 s時，質(zhì)點P的加速度方向與y軸正方向相同C從t0.10 s到t0.25 s，該波沿x軸負方向傳播了6 mD從t0.10 s到t0.25 s，質(zhì)點P通過的路程為30 cm答案BC解析由Q點的振動圖象可知，t0.10 s時質(zhì)點Q向y軸負方向振動，選項A錯誤；由波動圖象可知，波向左傳播，t0.10 s時質(zhì)點P向上振動，再經(jīng)過0.15 s，即t0.25 s時，質(zhì)點P振動到x軸的下方，加速度沿y軸正方向，選項B正確；波速v m/s40 m/s，所以從t0.10 s到t0.25 s時間內(nèi)，該波沿x軸負方向傳播的距離x400.15 m6 m，選項C正確；由于在t0.10 s時，質(zhì)點P既不在波峰、波谷，也不在平衡位置，因此在T的時間內(nèi)通過的路程不等于3A30 cm，選項D錯誤“一分、一看、二找”巧解波的圖象與振動圖象綜合類問題1分清振動圖象與波的圖象只要看清橫坐標即可，橫坐標為x則為波的圖象，橫坐標為t則為振動圖象2看清橫、縱坐標的單位尤其要注意單位前的數(shù)量級3找準波的圖象對應的時刻4找準振動圖象對應的質(zhì)點變式題組5(多選)一簡諧機械橫波沿x軸正方向傳播，波長為，周期為T.t0時刻的波形如圖10甲所示，a、b是波上的兩個質(zhì)點圖乙是波上某一質(zhì)點的振動圖象下列說法中正確的是()圖10At0時刻質(zhì)點a的速度比質(zhì)點b的小Bt0時刻質(zhì)點a的加速度比質(zhì)點b的小C圖乙可以表示質(zhì)點a的振動D圖乙可以表示質(zhì)點b的振動答案AD解析質(zhì)點在平衡位置處的振動速度是最大的，所以在t0時刻a的速度小于b的速度，A正確；而質(zhì)點偏離平衡位置越遠加速度越大，a的加速度大于b的加速度，B錯誤；根據(jù)波的圖象可以判斷在t0時刻，b在平衡位置且向下振動，D正確，C錯誤6圖11甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，a、b兩質(zhì)點的橫坐標分別為xa2 m和xb6 m，圖乙為質(zhì)點b從該時刻開始計時的振動圖象下列說法正確的是()圖11A該波沿x方向傳播，波速為1 m/sB質(zhì)點a經(jīng)過4 s振動的路程為4 mC此時刻質(zhì)點a的速度沿y方向D質(zhì)點a在t2 s時速度為零答案D解析由題圖可知，該簡諧橫波波長為8 m，周期T8 s，所以波速為v1 m/s，該時刻開始質(zhì)點b向上運動，所以該波沿x方向傳播，A錯誤；經(jīng)過4 s(半個周期)質(zhì)點a振動的路程為2A1 m，B錯誤；此刻質(zhì)點a運動方向與質(zhì)點b相反，沿y方向，C錯誤；在t2 s時質(zhì)點a在波谷處，速度為0，D正確波的傳播的多解問題1造成波動問題多解的主要因素(1)周期性時間周期性：時間間隔t與周期T的關系不明確空間周期性：波傳播的距離x與波長的關系不明確(2)雙向性傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定2解決波的多解問題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關系t或x，若此關系為時間，則tnTt(n0,1,2，)；若此關系為距離，則xnx(n0,1,2，)例4(多選)一列簡諧橫波在t0時刻的波形如圖12中的實線所示，t0.02 s時刻的波形如圖中虛線所示若該波的周期大于0.02 s，則該波的傳播速度可能是()圖12A1 m/s B3 m/sC4 m/s D5 m/s答案AB解析由于該波的周期大于0.02 s，則波沿傳播方向傳播的距離小于一個波長，即x<8 cm.若波向右傳播，則x12 cm，v11 m/s；若波向左傳播，則x26 cm，v23 m/s.故選A、B.求解波的多解問題的一般步驟1根據(jù)初、末兩時刻的波形圖確定傳播距離與波長的關系通式2根據(jù)題設條件判斷是唯一解還是多解3根據(jù)波速公式v或vf求波速變式題組7(多選)(2014海南高考16(1)一列簡諧橫波沿x軸傳播，a、b為x軸上的兩質(zhì)點，平衡位置分別為x0，xxb(xb>0)a點的振動規(guī)律如圖13所示已知波速為v10 m/s，在t0.1 s時b的位移為0.05 m，則下列判斷可能正確的是()圖13A波沿x軸正向傳播，xb0.5 mB波沿x軸正向傳播，xb1.5 mC波沿x軸負向傳播，xb2.5 mD波沿x軸負向傳播，xb3.5 m答案BC解析由振動圖象可知，振動周期T0.2 s，所以vT100.2 m2 m；由題意可知在t0.1 s時，a在平衡位置且正向上振動，b在最大位移處，這時如果波沿x軸正向傳播，根據(jù)“同側(cè)法”，a、b之間的距離為(n)(n0,1,2,3)，所以xb(n)(2n1.5) m(n0,1,2,3)；這時如果波沿x軸負向傳播，根據(jù)“同側(cè)法”，a、b之間的距離為(n)(n0,1,2,3)，所以xb(n)(2n0.5) m(n0,1,2,3)，故選B、C.8如圖14甲所示，一列機械橫波沿ab直線向右傳播已知a、b兩點間的距離為1 m，a、b兩點的振動情況如圖乙所示，下列說法中正確的是()圖14A波速可能是 m/sB波速可能大于1 m/sC波長可能是 mD波長可能大于4 m答案C解析由振動圖象可知，T4 s，由題意結(jié)合a、b兩點的振動情況可得，(n)1 m解得 m(n0,1,2)，選項C正確，D錯誤；波速可能值v m/s(n0,1,2)，選項A、B錯誤.1利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖1甲、乙所示，則()圖1A圖甲、乙均顯示了波的干涉現(xiàn)象B圖甲、乙均顯示了波的衍射現(xiàn)象C圖甲顯示了波的干涉現(xiàn)象，圖乙顯示了波的衍射現(xiàn)象D圖甲顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖乙顯示了波的干涉現(xiàn)象答案D2(2014浙江1月學考)如圖2所示，小明將一個蜂鳴器固定在長竹竿的一端，接通電源后，用竹竿把蜂鳴器舉起并在頭頂快速轉(zhuǎn)動站在旁邊的小楊聽到蜂鳴器發(fā)出的聲音音調(diào)忽高忽低，這種現(xiàn)象是()圖2A多普勒效應B波的反射C波的折射D波的衍射答案A解析聲音忽高忽低說明接收到的聲波頻率發(fā)生變化，由此特征判斷這種現(xiàn)象是多普勒效應，故A項正確3一個單擺在地面上做受迫振動，其共振曲線(振幅A與驅(qū)動力頻率f的關系)如圖3所示，則()圖3A此單擺的固有周期約為0.5 sB此單擺的擺長約為1 mC若擺長增大，單擺的固有頻率增大D若擺長增大，共振曲線的峰將向右移動答案B解析由共振曲線知此單擺的固有頻率為0.5 Hz，固有周期為2 s；再由T2，得此單擺的擺長約為1 m；若擺長增大，單擺的固有周期增大，固有頻率減小，則共振曲線的峰將向左移動4(多選)下列說法正確的是()A一彈簧連接一物體沿水平方向做簡諧運動，則該物體做的是勻變速直線運動B若單擺的擺長不變，擺球的質(zhì)量增加為原來的4倍，擺球經(jīng)過平衡位置時的速度減小為原來的，則單擺振動的頻率將不變，振幅變小C做簡諧運動的物體，當它每次經(jīng)過同一位置時，速度不一定相同D單擺在周期性外力作用下做簡諧運動，則外力的頻率越大，單擺的振幅越大答案BC解析做簡諧運動的物體所受的合力隨時間做周期性變化，故物體做的是非勻變速直線運動，選項A錯誤；由單擺的周期公式T2可知，其頻率f，與擺長l和重力加速度g有關，因此頻率不變，由能量守恒定律可知，擺球在平衡位置的動能等于其振幅處的勢能，又mv2mgl(1cos )，即振幅減小，選項B正確；做簡諧運動的物體，當它每次經(jīng)過同一位置時，速度大小相等，方向可以不同，選項C正確；當外力作用的頻率等于單擺做簡諧運動的固有頻率時，單擺的振幅最大，選項D錯誤5(2016麗水模擬)如圖4所示，將彈簧振子從平衡位置拉下一段距離x，釋放后振子在A、B間振動，且AB20 cm，振子由A到B的時間為0.1 s，則下列說法中正確的是()圖4A振子在A、B兩點時，彈簧彈力大小相等B振子由A到O的時間比振子由O到B的時間短C振子從AOBOA通過的路程為40 cmD振子從AOBOA通過的路程為20 cm答案C解析在A、B兩點，彈力大小并不相等，選項A錯誤；據(jù)對稱性，振子從A到O和從O到B時間相同，選項B錯誤；振子從AOBOA通過的路程即振子運動軌跡的長度為40 cm，選項C正確，D錯誤6(多選)(2016紹興市9月選考)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，在t0時刻的波形如圖5所示已知波的傳播速度為1 m/s，下列說法正確的是()圖5A此時P質(zhì)點正向y軸正方向運動B經(jīng)過0.1 s，P、Q兩質(zhì)點的位移可能相同C經(jīng)過0.2 s，Q質(zhì)點運動的路程為30 cmD經(jīng)過0.4 s，P質(zhì)點向x軸正方向移動了40 cm答案AC解析由波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的關系知：質(zhì)點P向y軸正方向運動，A正確；由波形圖知40 cm，又v，所以T0.4 s，因振幅A15 cm，所以C正確，B錯誤；質(zhì)點不合隨波遷移，D錯誤所以應選A、C.7(多選)一個質(zhì)點做簡諧運動的圖象如圖6所示，下列說法正確的是()圖6A質(zhì)點振動的頻率為4 HzB在10 s內(nèi)質(zhì)點經(jīng)過的路程是20 cmC在5 s末，質(zhì)點的速度為零，加速度最大Dt1.5 s和t4.5 s兩時刻質(zhì)點的位移大小相等，都是 cm答案BCD解析由圖象可知，質(zhì)點振動的周期為4 s，故頻率為0.25 Hz，選項A錯誤；在10 s內(nèi)質(zhì)點振動了2.5個周期，經(jīng)過的路程是10A20 cm，選項B正確；在5 s末，質(zhì)點處于正向最大位移處，速度為零，加速度最大，選項C正確；由圖象可得振動方程是x2sin(t) cm，將t1.5 s和t4.5 s代入振動方程得x cm，選項D正確8(2015北京理綜15)周期為2.0 s的簡諧橫波沿x軸傳播，該波在某時刻的圖象如圖7所示，此時質(zhì)點P沿y軸負方向運動則該波()圖7A沿x軸正方向傳播，波速v20 m/sB沿x軸正方向傳播，波速v10 m/sC沿x軸負方向傳播，波速v20 m/sD沿x軸負方向傳播，波速v10 m/s答案B解析由質(zhì)點P沿y軸負方向運動，可知波沿x軸正方向傳播，波速v10 m/s，B項正確9一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波，波速為4 m/s.某時刻波形如圖8所示，下列說法正確的是()圖8A這列波的振幅為4 cmB這列波的周期為1 sC此時x4 m處質(zhì)點沿y軸負方向運動D此時x4 m處質(zhì)點的加速度為0答案D解析由圖象可知波的振幅為2 cm，波長為8 m，故A錯誤；根據(jù)v可得該波的周期為2 s，故B錯誤；根據(jù)波的形狀和波的傳播方向的關系或“同側(cè)法”可知，此時x4 m處的質(zhì)點沿y軸正方向運動，C錯誤；由于x4 m處的質(zhì)點的位移為零，說明回復力為零，即加速度為零，D正確10(2016杭州市調(diào)研)一列簡諧橫波在某時刻的波形圖如圖9所示，已知圖中質(zhì)點b的起振時刻比質(zhì)點a延遲了0.5 s，b和c之間的距離是5 m，以下說法正確的是()圖9A此列波的波長為2.5 mB此列波的頻率為2 HzC此列波的波速為2.5 m/sD此列波的傳播方向為沿x軸正方向傳播答案D解析相鄰兩個波峰或者波谷之間的距離就是一個波長，b和c之間的距離就是一個波長即5 m，A項錯；而a和b之間的距離為半個波長，波從a傳到b所用時間為半個周期即0.5 s，所以周期為1 s，頻率f1 Hz，B項錯；波速v5 m/s，C項錯；質(zhì)點b的起振時刻比質(zhì)點a延遲，說明波是從a向b傳播，即沿x軸正向傳播，D項對11(多選)(2014浙江1月學考)如圖10為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t0時刻的波動圖象若t0.2 s時C點開始振動，則()圖10At0時刻質(zhì)點A運動方向沿y軸正方向Bt0.2 s時刻質(zhì)點B的速度最大C質(zhì)點C開始運動的方向沿y軸正方向D在0到0.4 s內(nèi)質(zhì)點C通過的路程為2 m答案AD解析根據(jù)波向右傳播知t0時刻質(zhì)點A沿y軸正方向運動，x4 m處的質(zhì)點沿y軸負方向運動，則振動傳到C點后，C點開始運動的方向沿y軸負方向，故A項正確，C項錯誤；v m/s10 m/s，由圖知4 m，則T s0.4 s，t0.2 s時，質(zhì)點B在波峰，速度最小，B項錯誤；0到0.4 s內(nèi)，前0.2 s質(zhì)點C不動，后0.2 s質(zhì)點C振動半個周期，通過的路程為2 m，故D項正確12(多選)(2016杭州市調(diào)研)如圖11甲所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t0時刻的波形圖，P是離原點x12 m的一個介質(zhì)質(zhì)點，Q是離原點x24 m的一個介質(zhì)質(zhì)點，此時離原點x36 m的介質(zhì)質(zhì)點剛剛要開始振動圖乙是該簡諧波傳播方向上的某一質(zhì)點的振動圖象(計時起點相同)由此可知()圖11A這列波的周期T3 sB這列波的傳播速度v2 m/sC這列波的波源起振方向為向上D乙圖可能是圖甲中質(zhì)點Q的振動圖象答案BD解析由圖象可知波長4 m，周期T2 s，傳播速度v2 m/s，選項B正確，A錯誤由波動圖象可知質(zhì)點起振方向向下，結(jié)合波動圖象與振動圖象的關系可知，t0時刻Q質(zhì)點振動方向向上，形式與振動圖象完全一致，選項C錯誤，D正確13(多選)圖12甲為某一列沿x軸正向傳播的簡諧橫波在t1 s時刻的波形圖，圖乙為參與波動的某一質(zhì)點的振動圖象，則下列說法正確的是()圖12A該簡諧橫波的傳播速度為4 m/sB從此時刻起，經(jīng)過2 s，P質(zhì)點運動了8 m的路程C從此時刻起，P質(zhì)點比Q質(zhì)點先回到平衡位置D圖乙可能是圖甲x2 m處質(zhì)點的振動圖象答案ACD解析由題圖甲可得4 m，由題圖乙可得T1 s，所以該簡諧橫波的傳播速度為v4 m/s，故A正確t2 s2T，則從此時刻起，經(jīng)過2 s，P質(zhì)點運動的路程為s8A80.2 m1.6 m，故B錯誤簡諧橫波沿x軸正向傳播，此時刻Q點向上運動，而P點直接向下運動，所以P質(zhì)點比Q質(zhì)點先回到平衡位置，故C正確由題圖乙知t1 s時刻質(zhì)點的位移為0，振動方向沿y軸負方向，與題圖甲x2 m處t1 s時刻的狀態(tài)相同，所以題圖乙可能是題圖甲x2 m處質(zhì)點的振動圖象，故D正確14一列簡諧橫波沿直線傳播，某時刻該列波上正好經(jīng)過平衡位置的兩質(zhì)點相距6 m，且這兩質(zhì)點之間的波峰只有一個，則該簡諧橫波可能的波長為()A4 m、6 m和8 m B6 m、8 m和12 mC4 m、6 m和12 m D4 m、8 m和12 m答案C15(多選)(2016臺州模擬)一列橫波在t0時刻的波形如圖13中實線所示，在t1 s時的波形如圖中虛線所示由此可以判定此波的()圖13A波長一定是4 cmB周期一定是4 sC振幅一定是2 cmD傳播速度一定是1 cm/s答案AC解析解波的圖象的題目，一般可分為兩類：一類是讀圖，可以直接從圖上讀出振幅和波長，此題便可讀出波長是4 cm，振幅是2 cm，故選項A、C正確；另一類是根據(jù)圖象給定的條件，去計算波速、周期，判定波傳播的方向，判定某一質(zhì)點的運動情況及判定某一時刻的波形圖由題可知nTT1 s(n0,1,2,3，)，周期有不確定解，因此選項B錯誤；同理傳播速度v也不確定，選項D錯誤16(多選)如圖14為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波，實線為t0時刻的波形圖，虛線為t0.6 s時的波形圖，波的周期T>0.6 s，則()圖14A波的周期為0.8 sB在t0.9 s時，P點沿y軸正方向運動C經(jīng)過0.4 s，P點經(jīng)過的路程為0.4 mD在t0.5 s時，Q點到達波峰位置答案ACD解析根據(jù)題意應用平移法可知由實線得到虛線需要將圖象沿x軸負方向平移(n)，其中n0、1、2、3、4，故由實線傳播到虛線這種狀態(tài)需要(n)T，即(n)T0.6 s，解得T s，其中n0、1、2、3、4，又T>0.6 s，故周期為0.8 s，故A正確由于波沿x軸負方向傳播，故t0時刻P點沿y軸負方向運動，而周期T0.8 s，故t0.8 s時P點沿y軸負方向運動，1.0 s時P點到達波谷，故0.9 s時P點沿y軸負方向運動，故B錯誤在一個周期內(nèi)P點完成一個全振動，即其運動路程為4A，而0.4 sT，故P點的運動路程為2A0.4 m，C正確由題意可知波長8 m，則波速v10 m/s，在t0時刻Q點的橫坐標為x05 m由于波沿x軸負方向運動，故在t0.5 s的時間內(nèi)波沿x軸負方向傳播的距離為xvt100.5 m5 m，故在t0.5 s時，Q點振動情況和t0時刻距離坐標原點10 m處的質(zhì)點的振動情況相同，而t0時刻距離坐標原點10 m處的質(zhì)點在波峰，故在t0.5 s時，Q點到達波峰位置故D正確故選A、C、D.17如圖15所示，位于原點O處的波源在t0時刻，從平衡位置(在x軸上)開始沿y軸正方向做周期T0.4 s、振幅A3 cm的簡諧運動，該波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，當平衡位置坐標為(6 m,0)的質(zhì)點P剛開始振動時波源剛好位于波谷圖15(1)質(zhì)點P在開始振動后的t2.5 s內(nèi)通過的路程是多少？(2)該簡諧橫波的最大波速是多少？答案(1)75 cm(2)20 m/s解析(1)由于質(zhì)點P從平衡位置開始振動，并且t2.5 s6TT質(zhì)點P在開始振動后的t2.5 s內(nèi)通過的路程s64AA25A75 cm(2)設該簡諧橫波的波速為v，OP間的距離為x，由題意可得x(n)6 m(n0,1,2，)所以v m/s(n0,1,2，)當n0時，波速最大為vm20 m/s.