北京市2019版高考物理 專題八 機(jī)械振動和機(jī)械波課件.ppt

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專題八機(jī)械振動和機(jī)械波 高考物理 北京市專用 1 2017北京理綜 15 6分 某彈簧振子沿x軸的簡諧運(yùn)動圖像如圖所示 下列描述正確的是 考點(diǎn)一機(jī)械振動自主命題 北京卷題組 五年高考 A t 1s時(shí) 振子的速度為零 加速度為負(fù)的最大值B t 2s時(shí) 振子的速度為負(fù) 加速度為正的最大值C t 3s時(shí) 振子的速度為負(fù)的最大值 加速度為零D t 4s時(shí) 振子的速度為正 加速度為負(fù)的最大值 答案A本題考查簡諧運(yùn)動圖像 由圖像可知 t 1s和t 3s時(shí)振子在最大位移處 速度為零 加速度分別為負(fù)向最大值 正向最大值 而t 2s和t 4s時(shí)振子在平衡位置 加速度為零 而速度分別為負(fù)向最大 正向最大 綜上所述 A項(xiàng)說法正確 解題關(guān)鍵簡諧運(yùn)動圖像與運(yùn)動情景的關(guān)聯(lián)通過圖像 不僅要提取出圖像中的相關(guān)信息 更需與振子運(yùn)動情景相關(guān)聯(lián) 細(xì)致分析出各物理量的大小和方向 這是解答本題的關(guān)鍵 2 2016北京理綜 15 6分 0 91 如圖所示 彈簧振子在M N之間做簡諧運(yùn)動 以平衡位置O為原點(diǎn) 建立Ox軸 向右為x軸正方向 若振子位于N點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí) 則其振動圖像為 答案A振子在N點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí) 其位移為正向最大 并按正弦規(guī)律變化 故選項(xiàng)A正確 疑難突破簡諧運(yùn)動是以平衡位置O為位移的起點(diǎn) 確定正方向是突破點(diǎn) 評析本題考查簡諧運(yùn)動的規(guī)律 計(jì)時(shí)時(shí)振子的位移具有最大值 且位移方向向右 是解決該題的關(guān)鍵 3 2012北京理綜 17 6分 一個彈簧振子沿x軸做簡諧運(yùn)動 取平衡位置O為x軸坐標(biāo)原點(diǎn) 從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí) 經(jīng)過四分之一周期 振子具有沿x軸正方向的最大加速度 能正確反映振子位移x與時(shí)間t關(guān)系的圖像是 答案A如圖所示 O為平衡位置 由題意知t 時(shí) 振子具有正向最大加速度 故此時(shí)振子應(yīng)在A處 位移x為負(fù)的最大值 分析各圖像知 只有A項(xiàng)正確 1 2018北京理綜 16 6分 如圖所示 一列簡諧橫波向右傳播 P Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0 15m 當(dāng)P運(yùn)動到上方最大位移處時(shí) Q剛好運(yùn)動到下方最大位移處 則這列波的波長可能是 A 0 60mB 0 30mC 0 20mD 0 15m 考點(diǎn)二機(jī)械波A組自主命題 北京卷題組 答案B本題考查機(jī)械波的相關(guān)知識 由題意知 P位于波峰時(shí) Q位于波谷 故兩點(diǎn)平衡位置間距0 15m n n 0 1 2 所以波長 m n 0 1 2 當(dāng)n 0時(shí) 0 30m 故選項(xiàng)B正確 規(guī)律總結(jié)機(jī)械波傳播方向上兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間距與波長的關(guān)系平衡位置間距 x 2 2015北京理綜 15 6分 0 95 周期為2 0s的簡諧橫波沿x軸傳播 該波在某時(shí)刻的圖像如圖所示 此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動 則該波 A 沿x軸正方向傳播 波速v 20m sB 沿x軸正方向傳播 波速v 10m sC 沿x軸負(fù)方向傳播 波速v 20m sD 沿x軸負(fù)方向傳播 波速v 10m s 答案B由質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動 可知波沿x軸正方向傳播 波速v 10m s B項(xiàng)正確 考查點(diǎn)波的圖像 解題關(guān)鍵掌握質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向的關(guān)系是本題的解題關(guān)鍵 3 2014北京理綜 17 6分 0 93 一簡諧機(jī)械橫波沿x軸正方向傳播 波長為 周期為T t 0時(shí)刻的波形如圖1所示 a b是波上的兩個質(zhì)點(diǎn) 圖2是波上某一質(zhì)點(diǎn)的振動圖像 下列說法中正確的是 A t 0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的速度比質(zhì)點(diǎn)b的大B t 0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的小C 圖2可以表示質(zhì)點(diǎn)a的振動D 圖2可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動 答案D由圖1可知 t 0時(shí) a在正向最大位移處 v 0 加速度最大 b在平衡位置 速度最大 加速度為0 且振動方向沿y軸負(fù)向 圖2可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動 選項(xiàng)A B C都錯誤 選項(xiàng)D正確 考查點(diǎn)振動圖像 波的圖像 方法技巧處于波峰的質(zhì)點(diǎn)的速度為零 加速度最大且指向平衡位置 4 2013北京理綜 15 6分 0 93 一列沿x軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波 波速為4m s 某時(shí)刻波形如圖所示 下列說法正確的是 A 這列波的振幅為4cmB 這列波的周期為1sC 此時(shí)x 4m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動D 此時(shí)x 4m處質(zhì)點(diǎn)的加速度為0 答案D由波動圖像知 波的振幅為2cm A選項(xiàng)錯誤 波長 8m 周期T s 2s B選項(xiàng)錯誤 由于波沿x軸正向傳播 由波傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動方向的關(guān)系知 x 4m處質(zhì)點(diǎn)此時(shí)沿y軸正方向運(yùn)動 C選項(xiàng)錯誤 此時(shí)x 4m處的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置 其加速度為0 D選項(xiàng)正確 考查點(diǎn)波的圖像 思路點(diǎn)撥由圖像提取到振幅 波長和傳播方向的信息 再利用波長 周期和波速的關(guān)系可求出周期 處于平衡位置的質(zhì)點(diǎn)的速度最大 加速度為零 5 2018課標(biāo) 34 1 5分 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播 在t 0和t 0 20s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示 已知該波的周期T 0 20s 下列說法正確的是 填正確答案標(biāo)號 選對1個得2分 選對2個得4分 選對3個得5分 每選錯1個扣3分 最低得分為0分 A 波速為0 40m sB 波長為0 08mC x 0 08m的質(zhì)點(diǎn)在t 0 70s時(shí)位于波谷D x 0 08m的質(zhì)點(diǎn)在t 0 12s時(shí)位于波谷E 若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)? 80m s 則它在該介質(zhì)中的波長為0 32m B組統(tǒng)一命題 課標(biāo)卷題組 解析本題考查機(jī)械振動和機(jī)械波的綜合應(yīng)用 由圖像可知 該波的波長 16cm 0 16m 選項(xiàng)B錯誤 t nT T n 0 1 2 可得T 0 20s 即 0 20s 解得n 0 T 0 40s 波速v m s 0 40m s 選項(xiàng)A正確 t1 0 70s T T 即從t 0時(shí)刻開始到t 0 70s時(shí)刻 x 0 08m的質(zhì)點(diǎn)振動了T T 則可知t 0 70s時(shí) 該質(zhì)點(diǎn)位于波谷 選項(xiàng)C正確 t2 0 12s T T 則x 0 08m的質(zhì)點(diǎn)在t 0 12s時(shí)位于平衡位置和波峰之間的某一位置 選項(xiàng)D錯誤 機(jī)械波傳入另一介質(zhì)中 其周期不變 則波長 v T 0 32m 選項(xiàng)E正確 答案ACE 6 2017課標(biāo) 34 1 5分 如圖 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播 實(shí)線為t 0時(shí)的波形圖 虛線為t 0 5s時(shí)的波形圖 已知該簡諧波的周期大于0 5s 關(guān)于該簡諧波 下列說法正確的是 A 波長為2mB 波速為6m sC 頻率為1 5HzD t 1s時(shí) x 1m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰E t 2s時(shí) x 2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置 解析本題考查機(jī)械波圖像 由題圖可知 該波波長 4m 選項(xiàng)A錯誤 T 0 5s 則由題圖知波在0 5s內(nèi)沿x軸正方向傳播的距離為 傳播時(shí)間t T 0 5s T s 頻率f 1 5Hz 選項(xiàng)C正確 波速v 6m s 選項(xiàng)B正確 1s T t 1s時(shí) x 1m處的質(zhì)點(diǎn)處于波谷 選項(xiàng)D錯誤 2s 3T t 2s時(shí) x 2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置 選項(xiàng)E正確 答案BCE 關(guān)聯(lián)知識 1 波長 波速 周期間的關(guān)系 2 由波形圖和波的傳播方向確定一段時(shí)間內(nèi)波的傳播距離與波長的關(guān)系 進(jìn)而求出波的周期 7 2016課標(biāo) 34 1 5分 某同學(xué)漂浮在海面上 雖然水面波正平穩(wěn)地以1 8m s的速率向著海灘傳播 但他并不向海灘靠近 該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個波峰到第10個波峰通過身下的時(shí)間間隔為15s 下列說法正確的是 A 水面波是一種機(jī)械波B 該水面波的頻率為6HzC 該水面波的波長為3mD 水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊 是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會傳遞出去E 水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊 是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移 解析水面波是一種機(jī)械波 傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置上下往復(fù)運(yùn)動 不隨波的傳播而遷移 因此水面波不會將該同學(xué)推向岸邊 故D錯 A E均正確 由題意可知該波的周期T s s 頻率f 0 6Hz 波長 vT 1 8 m 3m 故B錯 C正確 答案ACE 易錯點(diǎn)撥第1個波峰到第10個波峰之間經(jīng)歷了9個周期的時(shí)間 而不是10個周期 8 2014課標(biāo) 34 1 6分 0 571 圖 a 為一列簡諧橫波在t 2s時(shí)的波形圖 圖 b 為媒質(zhì)中平衡位置在x 1 5m處的質(zhì)點(diǎn)的振動圖像 P是平衡位置為x 2m的質(zhì)點(diǎn) 下列說法正確的是 A 波速為0 5m sB 波的傳播方向向右C 0 2s時(shí)間內(nèi) P運(yùn)動的路程為8cmD 0 2s時(shí)間內(nèi) P向y軸正方向運(yùn)動E 當(dāng)t 7s時(shí) P恰好回到平衡位置 解析由圖 a 可知 波長 2m 由圖 b 可知周期T 4s 則波速v 0 5m s A正確 t 2s時(shí) x 1 5m處的質(zhì)點(diǎn)振動方向向下 則波向左傳播 B錯 0 2s時(shí)間內(nèi)P質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的路程sP 4A 8cm C項(xiàng)正確 0 2s內(nèi)P質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動 D項(xiàng)錯 t 0時(shí)P質(zhì)點(diǎn)位于正向最大位移處 故P質(zhì)點(diǎn)達(dá)到平衡位置的時(shí)刻為t 2n 1 n 0 1 2 則n 3時(shí) t 7s P恰好回到平衡位置 E項(xiàng)正確 答案ACE 9 2018課標(biāo) 34 2 10分 一列簡諧橫波在t s時(shí)的波形圖如圖 a 所示 P Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點(diǎn) 圖 b 是質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖像 求 波速及波的傳播方向 質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo) 解析本題考查機(jī)械振動 機(jī)械波 由圖 a 可以看出 該波的波長為 36cm 由圖 b 可以看出 周期為T 2s 波速為v 18cm s 由圖 b 知 當(dāng)t s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)Q向上運(yùn)動 結(jié)合圖 a 可得 波沿x軸負(fù)方向傳播 設(shè)質(zhì)點(diǎn)P Q平衡位置的x坐標(biāo)分別為xP xQ 由圖 a 知 x 0處y Asin 30 因此xP 3cm 由圖 b 知 在t 0時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q處于平衡位置 經(jīng) t s 其振動狀態(tài)向x軸負(fù)方向傳播至P點(diǎn)處 由此及 式有xQ xP v t 6cm 答案 18cm s沿x軸負(fù)方向傳播 xQ 9cm 由 式得 質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo)為xQ 9cm 疑難解析振動圖像與波動圖像的綜合 由振動圖像確定Q質(zhì)點(diǎn)s時(shí)的振動方向 再由 帶動法 判斷波的傳播方向 經(jīng)過時(shí)間 t s 波傳播的距離 x vt 說明Q點(diǎn)的振動狀態(tài)向x軸負(fù)方向傳播到P點(diǎn)處 由振動方程y Asin 且y 得 30 由v 得出 x 10 2016課標(biāo) 34 2 10分 一列簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播 波長不小于10cm O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x 0和x 5cm處的兩個質(zhì)點(diǎn) t 0時(shí)開始觀測 此時(shí)質(zhì)點(diǎn)O的位移為y 4cm 質(zhì)點(diǎn)A處于波峰位置 t s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置 t 1s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)A第一次回到平衡位置 求 簡諧波的周期 波速和波長 質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式 解析 設(shè)振動周期為T 由于質(zhì)點(diǎn)A在0到1s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置 經(jīng)歷的是個周期 由此可知T 4s 由于質(zhì)點(diǎn)O與A的距離5cm小于半個波長 且波沿x軸正向傳播 O在t s時(shí)回到平衡位置 而A在t 1s時(shí)回到平衡位置 時(shí)間相差s 兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的距離除以傳播時(shí)間 可得波的速度v 7 5cm s 利用波長 波速和周期的關(guān)系得 簡諧波的波長 30cm 設(shè)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系為y Acos 將 式及題給條件代入上式得 答案見解析 解得 0 A 8cm 質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為y 0 08cos 國際單位制 或y 0 08sin 國際單位制 解題方法機(jī)械波中的各質(zhì)點(diǎn)都在做簡諧運(yùn)動 簡諧運(yùn)動位移與時(shí)間的關(guān)系式為y Asin t 或者是y Acos t 式中 把數(shù)學(xué)中的三角函數(shù)知識與物理中的簡諧運(yùn)動結(jié)合起來 就能夠順利得出結(jié)果 11 2010北京理綜 17 6分 一列橫波沿x軸正向傳播 a b c d為介質(zhì)中沿波傳播方向上四個質(zhì)點(diǎn)的平衡位置 某時(shí)刻的波形如圖甲所示 此后 若經(jīng)過周期開始計(jì)時(shí) 則圖乙描述的是 A a處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像B b處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像C c處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像D d處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像 答案B波向右傳播 可以確定經(jīng)過周期后 b質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置且向下運(yùn)動 從此時(shí)開始計(jì)時(shí) b質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如題圖乙所示 故選B項(xiàng) C組教師專用題組 12 2009北京理綜 17 6分 一簡諧機(jī)械波沿x軸正方向傳播 周期為T 波長為 若在x 0處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖所示 則該波在t 時(shí)刻的波形曲線為 答案A從振動圖像上可以看出x 0處的質(zhì)點(diǎn)在t 時(shí)刻處于平衡位置 且正在向下振動 四個選項(xiàng)中只有A圖符合要求 故A項(xiàng)正確 13 2016課標(biāo) 34 1 5分 由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中向左 右傳播 波源振動的頻率為20Hz 波速為16m s 已知介質(zhì)中P Q兩質(zhì)點(diǎn)位于波源S的兩側(cè) 且P Q和S的平衡位置在一條直線上 P Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15 8m 14 6m P Q開始振動后 下列判斷正確的是 A P Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的方向始終相同B P Q兩質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動的方向始終相反C 當(dāng)S恰好通過平衡位置時(shí) P Q兩點(diǎn)也正好通過平衡位置D 當(dāng)S恰好通過平衡位置向上運(yùn)動時(shí) P在波峰E 當(dāng)S恰好通過平衡位置向下運(yùn)動時(shí) Q在波峰 解析由波速公式 v f得 0 8m LSP 19 LSQ 18 由波動的周期性 采用 去整留零 的方法 可在波形圖上標(biāo)出S P Q三點(diǎn)的位置 如圖所示 由圖可知 P Q兩點(diǎn)的運(yùn)動方向始終相反 A項(xiàng)錯誤 B項(xiàng)正確 S在平衡位置時(shí) P Q一個在波峰 一個在波谷 C項(xiàng)錯誤 當(dāng)S恰通過平衡位置向上運(yùn)動時(shí) P在波峰 Q在波谷 反之則相反 故D E項(xiàng)正確 答案BDE 14 2015課標(biāo) 34 2 10分 0 253 甲 乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播 波速均為v 25cm s 兩列波在t 0時(shí)的波形曲線如圖所示 求 t 0時(shí) 介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16cm的所有質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo) 從t 0開始 介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為 16cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間 解析 t 0時(shí) 在x 50cm處兩列波的波峰相遇 該處質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移為16cm 兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移均為16cm 從圖線可以看出 甲 乙兩列波的波長分別為 1 50cm 2 60cm 甲 乙兩列波波峰的x坐標(biāo)分別為x1 50 k1 1 k1 0 1 2 x2 50 k2 2 k2 0 1 2 由 式得 介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16cm的所有質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)為x 50 300n cm n 0 1 2 只有兩列波的波谷相遇處的質(zhì)點(diǎn)的位移為 16cm t 0時(shí) 兩波波谷間的x坐標(biāo)之差為 x 50 2m2 1 50 2m1 1 式中 m1和m2均為整數(shù) 將 式代入 式得 x 10 6m2 5m1 5 由于m1 m2均為整數(shù) 相向傳播的波谷間的距離最小為 答案 50 300n cm n 0 1 2 0 1s x0 5cm 從t 0開始 介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為 16cm的質(zhì)點(diǎn)的時(shí)間為t 代入數(shù)據(jù)得t 0 1s 評分細(xì)則第 問6分 式2分 式各1分 式2分 第 問4分 式各1分 解后反思該題難度較大 解答過程中要注意數(shù)學(xué)知識在物理學(xué)中的應(yīng)用 尤其是對于通式的表達(dá) 同時(shí)該題要求學(xué)生具有較強(qiáng)的計(jì)算能力 1 2018北京海淀零模 17 如圖甲所示 上端固定的彈簧振子在豎直方向上做簡諧運(yùn)動 規(guī)定向上為正方向 彈簧振子的振動圖像如圖乙所示 則 A 彈簧振子的振動頻率f 2 0HzB 彈簧振子的振幅為0 4mC 在0 0 5s內(nèi) 彈簧振子的動能逐漸減小D 在1 0 1 5s內(nèi) 彈簧振子的彈性勢能逐漸減小 考點(diǎn)一機(jī)械振動 五年考 A組2016 2018年高考模擬 基礎(chǔ)題組 三年模擬 答案C由圖乙可知T 2s 振幅A 0 2m 則頻率f 0 5Hz A B錯誤 0 0 5s內(nèi) 位移向上增大 彈性勢能增加 重力勢能增加 由能量守恒知 動能減小 C正確 1 0 1 5s內(nèi) 位移增大 彈性勢能增大 D錯誤 解題關(guān)鍵會通過振動圖像找有用信息 2 2018北京朝陽二模 15 一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的圖像如圖所示 下列說法正確的是 A t 1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)的速度最大B t 2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)所受的回復(fù)力為0C 質(zhì)點(diǎn)振動的振幅為8cmD 質(zhì)點(diǎn)振動的頻率為4Hz 答案B由圖可知A 4cm T 4s 則f 0 25Hz C D錯誤 t 1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)位于負(fù)向最大位移處 速度為0 A錯誤 t 2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置 回復(fù)力為0 B正確 解題關(guān)鍵理解振動圖像描述振動的方法 能通過振動圖像讀取相關(guān)信息 3 2018北京師大附中月考 11 一個水平放置的彈簧振子在A B兩點(diǎn)間做簡諧運(yùn)動 O為平衡位置 如圖所示 設(shè)水平向右方向?yàn)檎较?以某一時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn) t 0 經(jīng)周期 振子具有正方向最大加速度 那么 在圖所示的幾個振動圖像中 x表示振子離開平衡位置的位移 能正確反映該振子振動情況的是 答案D以某一時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn) t 0 經(jīng)周期 振子具有正方向最大加速度 則位移為負(fù)方向最大 即振子在A點(diǎn) 說明t 0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向左運(yùn)動 在周期內(nèi)位移向負(fù)方向最大變化 故選D 4 2017北京海淀期中 5 多選 如圖所示 物體A放置在物體B上 B與一輕彈簧相連 它們一起在光滑水平面上以O(shè)點(diǎn)為平衡位置做簡諧運(yùn)動 所能到達(dá)相對于O點(diǎn)的最大位移處分別為P點(diǎn)和Q點(diǎn) 運(yùn)動過程中A B之間無相對運(yùn)動 已知彈簧的勁度系數(shù)為k 系統(tǒng)的振動周期為T 彈簧始終處于彈性限度內(nèi) 下列說法中正確的是 A 物體B從P向O運(yùn)動的過程中 彈簧的彈性勢能逐漸變小B 物體B處于PO之間某位置時(shí)開始計(jì)時(shí) 經(jīng)T 2時(shí)間 物體B一定運(yùn)動到OQ之間C 物體B的速度為v時(shí)開始計(jì)時(shí) 每經(jīng)過T時(shí)間 物體B的速度仍為vD 當(dāng)物體B相對平衡位置的位移為x時(shí) A B間摩擦力的大小等于kx 答案ABC由已知條件可知物體在O點(diǎn)時(shí) 彈簧為原長 物體從P向O運(yùn)動的過程中 彈簧的彈性勢能逐漸變小 選項(xiàng)A正確 根據(jù)簡諧運(yùn)動周期性規(guī)律可知當(dāng)物體B處于PO之間某位置時(shí)開始計(jì)時(shí) 經(jīng)T 2時(shí)間 物體B一定運(yùn)動到OQ之間 選項(xiàng)B正確 根據(jù)簡諧運(yùn)動周期性規(guī)律可知當(dāng)物體B的速度為v時(shí)開始計(jì)時(shí) 每經(jīng)過T時(shí)間 物體B的速度仍為v 選項(xiàng)C正確 當(dāng)物體B相對平衡位置的位移為x時(shí) 根據(jù)胡克定律和回復(fù)力公式可得彈簧的彈力為 F kx 設(shè)A的質(zhì)量為mA B的質(zhì)量為mB 根據(jù)牛頓第二定律可得 此時(shí)A和B整體的加速度為 a 對A受力分析 根據(jù)牛頓第二定律可得 A受到的摩擦力為f mAa kx 所以A B間的摩擦力大小為kx 選項(xiàng)D錯誤 5 2018北京西城二模 24 2 如圖所示 把一個有孔的小球A裝在輕質(zhì)彈簧的一端 彈簧的另一端固定 小球穿在沿水平x軸的光滑桿上 能夠在桿上自由滑動 把小球沿x軸拉開一段距離 小球?qū)⒆稣穹鶠镽的振動 O為振動的平衡位置 另一小球B在豎直平面內(nèi)以O(shè) 為圓心 在電動機(jī)的帶動下 沿順時(shí)針方向做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動 O與O 在同一豎直線上 用豎直向下的平行光照射小球B 適當(dāng)調(diào)整B的轉(zhuǎn)速 可以觀察到 小球B在x方向上的 影子 和小球A在任何瞬間都重合 已知彈簧勁度系數(shù)為k 小球A的質(zhì)量為m 彈簧的彈性勢能表達(dá)式為Ep kx2 其中k是彈簧的勁度系數(shù) x是彈簧的形變量 a 請結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)證明 小球A振動的周期T 2 b 簡諧運(yùn)動的一種定義是 如果質(zhì)點(diǎn)的位移x與時(shí)間t的關(guān)系遵從正弦函數(shù)的規(guī)律 即它的振動圖像 x t圖像 是一條正弦曲線 這樣的振動叫做簡諧運(yùn)動 請根據(jù)這個定義并結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)證明 小球A在彈簧作用下的振動是簡諧運(yùn)動 并寫出用已知量表示的位移x與時(shí)間t關(guān)系的表達(dá)式 解析a 6分 以小球A為研究對象 設(shè)它經(jīng)過平衡位置O時(shí)的速度為v 它從O運(yùn)動到最大位移處的過程 根據(jù)機(jī)械能守恒有mv2 kR2 由此得v R由題中實(shí)驗(yàn)可知 小球B在x方向上 影子 的速度時(shí)刻與小球A的相等 A經(jīng)過O點(diǎn)的速度v與B經(jīng)過最低點(diǎn)的速度相等 即小球B做勻速圓周運(yùn)動的線速度也為v 小球A振動的周期與小球B做圓周運(yùn)動的周期相等 根據(jù)圓周運(yùn)動周期公式 小球B的運(yùn)動周期T 解得小球B的運(yùn)動周期T 2 所以小球A的振動周期也為T 2 b 7分 設(shè)小球B做圓周運(yùn)動的角速度為 答案見解析 解題關(guān)鍵運(yùn)動的分解 機(jī)械能守恒 周期 簡諧運(yùn)動 6 2017北京西城二模 24 簡諧運(yùn)動是我們研究過的一種典型運(yùn)動形式 1 一個質(zhì)點(diǎn)做機(jī)械振動 如果它的回復(fù)力與偏離平衡位置的位移大小成正比 而且方向與位移方向相反 就能判定它是簡諧運(yùn)動 如圖1所示 將兩個勁度系數(shù)分別為k1和k2的輕質(zhì)彈簧套在光滑的水平桿上 彈簧的兩端固定 中間接一質(zhì)量為m的小球 此時(shí)兩彈簧均處于原長 現(xiàn)將小球沿桿拉開一段距離后松開 小球以O(shè)為平衡位置往復(fù)運(yùn)動 請你據(jù)此證明 小球所做的運(yùn)動是簡諧運(yùn)動 圖1 2 以上我們是以回復(fù)力與偏離平衡位置的位移關(guān)系來判斷一個運(yùn)動是否為簡諧運(yùn)動 但其實(shí)簡諧運(yùn)動也具有一些其他特征 如簡諧運(yùn)動質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動速度v與其偏離平衡位置的位移x之間的關(guān)系就都可以表示為v2 ax2 其中v0為振動質(zhì)點(diǎn)通過平衡位置時(shí)的瞬時(shí)速度 a為由系統(tǒng)本身和初始條件所決定的不變的常數(shù) 請你證明 圖1中小球的運(yùn)動也滿足上述關(guān)系 并說明 其關(guān)系式中的a與哪些物理量有關(guān) 已知彈簧的彈性勢能可以表達(dá)為kx2 其中k是彈簧的勁度系數(shù) x是彈簧的形變量 3 一質(zhì)點(diǎn)以速度v0做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動 如圖2所示 請結(jié)合第 2 問中的信息 分析論證質(zhì)點(diǎn)在x方向上的分運(yùn)動是否符合簡諧運(yùn)動這一特征 圖2 解析 1 當(dāng)小球向右運(yùn)動到任意位置C 離開O的位移為x時(shí) 小球受到兩個彈力F1 F2作用 方向沿x軸負(fù)方向 如圖所示 兩個力的合力即小球的回復(fù)力 即F F1 F2 k1x k2x k1 k2 x其中k1 k2為常數(shù) 所以F與x成正比 回復(fù)力F沿x軸負(fù)方向 位移x沿x軸正方向 F與x方向相反 由此證明小球所做的運(yùn)動是簡諧運(yùn)動 2 當(dāng)小球從平衡位置O運(yùn)動到任意位置C時(shí) 設(shè)此時(shí)小球的速度為v根據(jù)能量守恒有m mv2 k1x2 k2x2 答案見解析 整理后得v2 x2其中常數(shù)a 與兩個彈簧的勁度系數(shù)和小球的質(zhì)量有關(guān) 3 質(zhì)點(diǎn)從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn) 在B點(diǎn)將速度分解 如圖所示 A點(diǎn)速度v0沿x正方向 所以v0即x方向上經(jīng)過平衡位置O點(diǎn)的速度B點(diǎn)速度沿x方向的分量為vx v0sin B點(diǎn)在x方向的投影x Rcos 將以上兩式兩邊平方并相加sin2 cos2 整理后得 x2 因v0和R均不變 所以式中為一常數(shù) 該常數(shù)與質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動的速度和半徑有關(guān) 所以質(zhì)點(diǎn)在x方向上的分運(yùn)動符合簡諧運(yùn)動這一特征 7 2018北京朝陽一模 15 一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播 圖1是該橫波t 0時(shí)的波形圖 圖2是介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)的振動圖像 則圖2描述的可能是 A x 3m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像B x 2m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像C x 1m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像D x 0處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像 考點(diǎn)二機(jī)械波 圖1 圖2 答案A在圖2所示質(zhì)點(diǎn)的振動圖像中 t 0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)在平衡位置向下振動 圖1為t 0時(shí)刻的波形圖 在圖1中只有x 3m處質(zhì)點(diǎn)在波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)向下振動 故圖2描述的可能是x 3m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像 解題關(guān)鍵質(zhì)點(diǎn)振動圖像中的時(shí)刻與波形圖像的時(shí)刻統(tǒng)一是分析本題的關(guān)鍵 8 2018北京海淀一模 15 圖甲為一列簡諧橫波在t 0時(shí)刻的波形圖 圖乙為x 2m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖像 下列判斷正確的是 A 波沿x軸負(fù)方向傳播B 傳播速度為20m sC t 0 1s時(shí) x 2m處質(zhì)點(diǎn)的加速度最大D 波源在一個周期內(nèi)走過的路程為4m 答案B由圖乙可知 x 2m處的質(zhì)點(diǎn)在t 0時(shí)刻振動方向沿y軸負(fù)方向 由波源帶動法可知 波沿x軸正方向傳播 A錯誤 波速v 20m s B正確 t 0 1s時(shí) x 2m處質(zhì)點(diǎn)的位移為0 由F回 kx得F回 0 即加速度為0 C錯誤 波源一個周期走過的路程為4倍的振幅 為0 8m D錯誤 易錯警示波源不隨波遷移 9 2018北京豐臺一模 15 P Q是簡諧橫波傳播方向上的兩個質(zhì)點(diǎn) 它們的平衡位置間的距離為0 2m 此波波速為1m s 振幅為4cm 周期為0 4s 在t 0時(shí)刻 P點(diǎn)位于平衡位置上方最大位移處 則Q點(diǎn) A 在0 3s時(shí)的速度最大B 在0 3s時(shí)的加速度最大C 在0 3s時(shí)的位移為4cmD 在0 3s時(shí)的位移為 4cm 答案A波長 vT 1 0 4m 0 4m P Q平衡位置間距離0 2m 這兩個質(zhì)點(diǎn)振動反相 因此t 0時(shí)刻 Q點(diǎn)位于平衡位置下方最大位移處 經(jīng)0 3s Q點(diǎn)振動到平衡位置且振動方向向下 速度最大 加速度為0 位移為0 因此A正確 B C D錯誤 解題關(guān)鍵橫波中的各質(zhì)點(diǎn)均在各自平衡位置附近做垂直于傳播方向的簡諧運(yùn)動 振動周期與波的周期相同 10 2018北京海淀二模 15 圖所示為一列沿著x軸正方向傳播的簡諧橫波在t 0時(shí)刻的波形圖 已知這列波的波速v 5 0m s 下列說法正確的是 A 這列波的頻率f 1 0HzB 經(jīng)過一個周期 x 0 5m處的質(zhì)點(diǎn)沿著x軸正向運(yùn)動的距離為1 0mC 在t 0到t1 0 4s時(shí)間內(nèi) x 0 5m處的質(zhì)點(diǎn)通過的路程是20cmD 在t 0時(shí)刻 x 0 5m處的質(zhì)點(diǎn)正在沿著y軸負(fù)方向運(yùn)動 答案D由t 0時(shí)刻的波形圖可知波長 1m 由v f得f Hz 5 0Hz 故選項(xiàng)A錯誤 質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近沿y軸方向振動 不隨波遷移 故選項(xiàng)B錯誤 在t 0到t1 0 4s時(shí)間內(nèi) x 0 5m處質(zhì)點(diǎn)振動了兩個周期的時(shí)間 通過的路程為8倍振幅 故s 8A 40cm 故選項(xiàng)C錯誤 由質(zhì)點(diǎn)振動方向與波傳播方向的關(guān)系可判定 t 0時(shí)刻 x 0 5m處質(zhì)點(diǎn)正在沿y軸負(fù)方向運(yùn)動 故選項(xiàng)D正確 解題關(guān)鍵掌握質(zhì)點(diǎn)振動規(guī)律與波傳播規(guī)律的關(guān)系 并能將質(zhì)點(diǎn)振動的時(shí)間與振動周期比對 是解本題的關(guān)鍵 11 2018北京豐臺二模 15 如圖甲所示為一列簡諧橫波在t 2s時(shí)的波形圖 圖乙為這列波上P點(diǎn)的振動圖像 下列說法正確的是 甲 乙 A 該橫波向右傳播 波速為0 4m sB t 2s時(shí) Q點(diǎn)的振動方向?yàn)閥軸負(fù)方向C 從t 2s到t 7s內(nèi) P質(zhì)點(diǎn)沿x軸向右平移2 0mD 從t 2s到t 7s內(nèi) Q質(zhì)點(diǎn)通過的路程為30cm 答案A由圖甲可以得到波長 1 6m 由圖乙可以得到周期T 4 0s 因此波速v 0 4m s 由圖乙可知t 2s時(shí)刻P點(diǎn)振動方向沿y軸負(fù)方向 可知圖甲中P點(diǎn)此時(shí)振動方向沿y軸負(fù)方向 則可以判斷出波向右傳播 此時(shí) Q點(diǎn)振動方向?yàn)閥軸正方向 A項(xiàng)正確 B項(xiàng)錯誤 波傳播過程中 各質(zhì)點(diǎn)并不沿波的傳播方向發(fā)生位置移動 只是在各自平衡位置附近做上下振動 t 2s至t 7s的5s 1T時(shí)間內(nèi) Q質(zhì)點(diǎn)通過的路程為5A 25cm C D項(xiàng)錯誤 解題關(guān)鍵利用波動圖像和振動圖像同一時(shí)刻 同一質(zhì)點(diǎn)的振動情況相同 可以判斷出波的傳播方向 波在傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)并不隨波逐流 只是在各自平衡位置附近振動 做的是變速運(yùn)動 12 2018北京海淀期中 8 多選 如圖是某繩波形成過程的示意圖 質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運(yùn)動 帶動2 3 4 各個質(zhì)點(diǎn)依次上下振動 把振動從繩的左端傳到右端 t 時(shí) 質(zhì)點(diǎn)5剛要開始運(yùn)動 下列說法正確的是 A t 時(shí) 質(zhì)點(diǎn)5開始向下運(yùn)動B t 時(shí) 質(zhì)點(diǎn)3的加速度方向向下C 從t 開始的一小段時(shí)間內(nèi) 質(zhì)點(diǎn)8的速度正在減小D 從t 開始的一小段時(shí)間內(nèi) 質(zhì)點(diǎn)8的加速度正在減小 答案BC根據(jù) 上下坡 法可知t 時(shí) 質(zhì)點(diǎn)5開始向上運(yùn)動 選項(xiàng)A錯誤 t 時(shí)質(zhì)點(diǎn)3具有向下的加速度 選項(xiàng)B正確 t 時(shí)的波形如圖所示 質(zhì)點(diǎn)8位于正向某一位移處 且向上運(yùn)動 因此在之后的一小段時(shí)間內(nèi) 它的速度逐漸減小 加速度逐漸增大 選項(xiàng)C正確 選項(xiàng)D錯誤 13 2017北京海淀一模 16 一列簡諧橫波在t 0時(shí)刻波的圖像如圖所示 其中a b c d為介質(zhì)中的四個質(zhì)點(diǎn) 在該時(shí)刻 A 質(zhì)點(diǎn)a的速度最大B 質(zhì)點(diǎn)b的加速度最大C 若質(zhì)點(diǎn)c向下運(yùn)動 則波沿x軸正方向傳播D 若質(zhì)點(diǎn)d向上運(yùn)動 則波沿x軸正方向傳播 答案Ca處于波峰 速度為0 加速度最大 b處于平衡位置 加速度為0 由波的傳播規(guī)律可知c向下運(yùn)動 則波沿x軸正方向傳播 d向上運(yùn)動 則波沿x軸負(fù)方向傳播 14 2016北京豐臺一模 16 一根彈性長繩沿x軸放置 左端點(diǎn)位于坐標(biāo)原點(diǎn) A和B分別是繩上x1 2m x2 5m處的質(zhì)點(diǎn) 用手握住繩的左端 當(dāng)t 0時(shí)使手開始沿y軸做簡諧運(yùn)動 在t 0 5s時(shí) 繩上形成如圖所示的波形 下列說法中正確的是 A 此列波的波長為1m 波速為4m sB 此列波為橫波 左端點(diǎn)開始時(shí)先向上運(yùn)動C 當(dāng)t 2 5s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)B開始振動D 在t 3 5s后 A B兩質(zhì)點(diǎn)的振動情況總相同 答案C由已知條件可推知 波長 2m 周期T 1s 所以波速v 2m s A選項(xiàng)錯誤 此列波振動方向與傳播方向垂直 為橫波 由波形圖可知 左端點(diǎn)開始時(shí)先向下運(yùn)動 B選項(xiàng)錯誤 經(jīng)時(shí)間t0 2 5s 質(zhì)點(diǎn)B開始振動 即當(dāng)t 2 5s時(shí) 質(zhì)點(diǎn)B開始振動 C選項(xiàng)正確 A B兩質(zhì)點(diǎn)相距 在t 3 5s后 振動情況不相同 D選項(xiàng)錯誤 考查點(diǎn)機(jī)械波的形成與傳播規(guī)律 思路分析傳播機(jī)械波的介質(zhì)中每個質(zhì)點(diǎn)起振方向都相同 與波源起振方向一致 1 2016北京東城一模 20 物理學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展推動了醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)的進(jìn)步 彩色超聲波檢測儀 簡稱彩超 工作時(shí)向人體發(fā)射頻率已知的超聲波 當(dāng)超聲波遇到流向遠(yuǎn)離探頭的血流時(shí)探頭接收的回波信號頻率會降低 當(dāng)超聲波遇到流向靠近探頭的血流時(shí)探頭接收的回波信號頻率會升高 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)給這些信號加上色彩 顯示在屏幕上 可以幫助醫(yī)生判定血流的方向 流速的大小和性質(zhì) 計(jì)算機(jī)輔助X射線斷層攝影 簡稱CT 工作時(shí)X射線束對人體的某一部分按一定厚度的層面進(jìn)行掃描 部分射線穿透人體被檢測器接收 由于人體各種組織的疏密程度不同 檢測器接收到的射線就有了差異 從而可以幫助醫(yī)生診斷病變 根據(jù)以上信息 可以判斷下列說法中正確的是 A 彩超工作時(shí)利用了多普勒效應(yīng)B CT工作時(shí)利用了波的衍射現(xiàn)象C 彩超和CT工作時(shí)向人體發(fā)射的波都是縱波D 彩超和CT工作時(shí)向人體發(fā)射的波都是電磁波 B組2016 2018年高考模擬 綜合題組時(shí)間 45分鐘分值 80分 一 選擇題 每題6分 共48分 答案A根據(jù)題目描述可以判斷 彩超工作時(shí)利用的是超聲波的多普勒效應(yīng) A正確 CT工作時(shí)利用的是X射線穿透不同組織后的強(qiáng)度不同 與衍射無關(guān) B錯誤 彩超發(fā)射的是超聲波 超聲波是機(jī)械波 CT發(fā)射的是X射線 X射線是電磁波 電磁波是橫波 C D錯誤 2 2016北京海淀一模 15 關(guān)于機(jī)械波 下列說法中正確的是 A 機(jī)械波的振幅與波源振動的振幅不相等B 在波的傳播過程中 介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動頻率等于波源的振動頻率C 在波的傳播過程中 介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動速度等于波的傳播速度D 在機(jī)械波的傳播過程中 離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動的周期越大 答案B機(jī)械波的振幅即各質(zhì)點(diǎn)的振幅 等于波源的振幅 A錯誤 在波的傳播過程中 波源之后各質(zhì)點(diǎn)均受前一質(zhì)點(diǎn)作用做受迫振動 振動頻率都等于波源的振動頻率 B正確 波的傳播速度在同種均勻介質(zhì)中不變 與質(zhì)點(diǎn)的振動速度不同 C錯誤 波傳播過程中 所有質(zhì)點(diǎn)的周期 頻率都與波源相同 D錯誤 3 2018北京西城一模 15 如圖所示為某一單擺的振動圖像 下列說法正確的是 A 單擺的振幅為2cmB 單擺的周期為2sC t 1s時(shí)擺球所受的回復(fù)力最大D t 2s時(shí)擺球的速度為0 答案C由圖可知振幅A 1cm 周期T 4s A B錯 t 1s時(shí)擺球處于正向最大位移處 回復(fù)力最大 C對 t 2s時(shí) 擺球處于平衡位置 速度最大 D錯 解題關(guān)鍵能將擺球的運(yùn)動過程與圖像結(jié)合 4 2016北京順義一模 16 有一個在光滑水平面內(nèi)的彈簧振子 第一次推動彈簧振子 使彈簧由原長壓縮x后由靜止釋放讓它振動 第二次彈簧由原長壓縮2x后由靜止釋放讓它振動 則先后兩次振動的周期之比和振幅之比分別為 A 1 11 1B 1 11 2C 1 41 4D 1 21 2 答案B彈簧振子的周期只與振子的質(zhì)量和彈簧的勁度系數(shù)有關(guān) 與振幅無關(guān) C D錯誤 振子兩次偏離平衡位置的最大距離之比為1 2 所以振幅之比為1 2 B正確 A錯誤 5 2017北京海淀零模 16 如圖所示 一輕質(zhì)彈簧上端固定在天花板上 下端連接一物塊 物塊沿豎直方向以O(shè)點(diǎn)為中心點(diǎn) 在C D之間做周期為T的簡諧運(yùn)動 已知在t1時(shí)刻物塊的動量為p 動能為Ek 下列說法中正確的是 A 如果在t2時(shí)刻物塊的動量也為p 則t2 t1的最小值為TB 如果在t2時(shí)刻物塊的動能也為Ek 則t2 t1的最小值為TC 當(dāng)物塊通過O點(diǎn)時(shí) 其加速度最小D 當(dāng)物塊運(yùn)動至C點(diǎn)時(shí) 其加速度最小 答案Ct1 t2時(shí)刻動量相同 則兩時(shí)刻物塊的位置關(guān)于平衡位置對稱且運(yùn)動方向相同或處于同一位置且運(yùn)動方向相同 A錯誤 t1 t2時(shí)刻動能相等 則兩時(shí)刻物塊的位置關(guān)于平衡位置對稱或處于同一位置 B錯誤 物塊運(yùn)動至C點(diǎn)時(shí)加速度最大 D錯誤 考查點(diǎn)簡諧運(yùn)動 牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用 動量 動能 解題關(guān)鍵弄清運(yùn)動的細(xì)節(jié)是解本題的關(guān)鍵 6 2017北京豐臺二模 16 如圖所示 1 2 3 4 是某繩 可認(rèn)為是均勻介質(zhì) 上一系列等間距的質(zhì)點(diǎn) 開始時(shí)繩處于水平方向 質(zhì)點(diǎn)1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運(yùn)動 帶動2 3 4 各個質(zhì)點(diǎn)依次上下振動 把振動從繩的左端傳到右端 已知t 0時(shí) 質(zhì)點(diǎn)1開始向下運(yùn)動 經(jīng)過二分之一周期 質(zhì)點(diǎn)9開始運(yùn)動 則在二分之一周期時(shí) 下列說法正確的是 A 質(zhì)點(diǎn)3向上運(yùn)動B 質(zhì)點(diǎn)5所受回復(fù)力為零C 質(zhì)點(diǎn)6的加速度向下D 質(zhì)點(diǎn)9的振幅為零 答案A經(jīng)周期波形如圖所示 質(zhì)點(diǎn)5所受回復(fù)力最大 B錯 質(zhì)點(diǎn)6的加速度向上 C錯 振幅是振動質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的最大距離 D錯 考查點(diǎn)機(jī)械振動 機(jī)械波 解題關(guān)鍵根據(jù)特殊點(diǎn)1 5 9所在位置畫出時(shí)刻的波形 7 2017北京西城一模 15 一列沿x軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波 波速為2 0m s 某時(shí)刻的波形如圖所示 下列說法正確的是 A 這列波的周期為2 0sB 這列波的振幅為10cmC 此時(shí)x 4m處的質(zhì)點(diǎn)加速度最大D 此時(shí)x 6m處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動 答案C由圖可知波長 8m 由公式v 知T 4s A錯誤 振幅A 5cm B錯誤 x 4m處質(zhì)點(diǎn)此刻位移為 5cm 由F回 kx ma知加速度最大 C正確 波沿x軸正方向傳播 此時(shí)x 6m處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動 D錯誤 8 2016北京朝陽一模 17 圖1為一列簡諧橫波在t 0時(shí)刻的波形圖 P是平衡位置在x 1 0m處的質(zhì)點(diǎn) Q是平衡位置在x 4 0m處的質(zhì)點(diǎn) 圖2為質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖像 下列說法正確的是 A t 0時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q向y軸負(fù)方向運(yùn)動B 從t 0時(shí)起 質(zhì)點(diǎn)Q比質(zhì)點(diǎn)P先到達(dá)波谷C 在0 0 1s內(nèi) 該波沿x軸正方向傳播了4mD 在0 0 2s內(nèi) 質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程為8m 答案C由振動圖像可以看出t 0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸正方向運(yùn)動 A錯誤 結(jié)合波動圖像可以判斷 波沿x軸正方向傳播 因此 t 0時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)正在沿y軸負(fù)方向運(yùn)動 故P比Q先到達(dá)波谷 B錯誤 由波動圖像可得 波長 8m 由振動圖像可得T 0 2s 故v 40m s 在0 0 1s內(nèi) 波沿x軸正方向傳播的距離為4m C正確 在0 0 2s內(nèi) 質(zhì)點(diǎn)Q完成一次全振動 通過的路程為40cm D錯誤 考查點(diǎn)波的圖像 振動圖像 思路分析由于波的圖像對應(yīng)t 0時(shí)刻 則在振動圖像中觀察t 0時(shí)刻Q的振動方向 根據(jù) 同側(cè)法 等判斷波的傳播方向 9 14分 2015北京理工附中月考 15 在某介質(zhì)中形成一列簡諧波 t 0時(shí)刻的波形如圖中的實(shí)線所示 1 若波向右傳播 零時(shí)刻剛好傳到B點(diǎn) 且再經(jīng)過0 6s P點(diǎn)也開始起振 求 該列波的周期T 從t 0時(shí)刻起到P點(diǎn)第一次達(dá)到波峰時(shí)止 O點(diǎn)相對平衡位置的位移y0及其所經(jīng)過的路程s0各為多少 2 若該列波的傳播速度大小為20m s 且波形中由實(shí)線變成虛線需要經(jīng)歷0 525s時(shí)間 則該列波的傳播方向如何 二 非選擇題 共32分 解析由圖像可知 2m A 2cm 1 當(dāng)波向右傳播時(shí) 點(diǎn)B的起振方向豎直向下 包括P點(diǎn)在內(nèi)的各質(zhì)點(diǎn)的起振方向均為豎直向下 波速v m s 10m s 由v 得T 0 2s 由t 0至P點(diǎn)第一次到達(dá)波峰止 經(jīng)歷的時(shí)間 t2 t1 T 0 75s 3 T 而t 0時(shí)O點(diǎn)的振動方向豎直向上 沿y軸正方向 故經(jīng) t2時(shí)間 O點(diǎn)振動到波谷 即y0 2cm s0 n 4A 3 4A 0 3m 2 當(dāng)波速v 20m s時(shí) 經(jīng)歷0 525s時(shí)間 波沿x軸方向傳播的距離x vt 10 5m 即x 5 實(shí)線波形變?yōu)樘摼€波形經(jīng)歷了 5 T 故波沿x軸負(fù)方向傳播 答案 1 0 2s y0 2cms0 0 3m 2 波沿x軸負(fù)方向傳播 10 18分 2017北京豐臺一模 23 簡諧運(yùn)動是一種理想化的運(yùn)動模型 是機(jī)械振動中最簡單 最基本的振動 它具有如下特點(diǎn) 簡諧運(yùn)動的物體受到回復(fù)力的作用 回復(fù)力F回的大小與物體偏離平衡位置的位移x成正比 回復(fù)力的方向與物體偏離平衡位置的位移方向相反 即 F回 kx 其中k為振動系數(shù) 其值由振動系統(tǒng)決定 簡諧運(yùn)動是一種周期性運(yùn)動 其周期與振動物體的質(zhì)量的平方根成正比 與振動系統(tǒng)的振動系數(shù)的平方根成反比 而與振幅無關(guān) 即 T 2 試論證分析如下問題 1 如圖甲 擺長為L 擺球質(zhì)量為m的單擺在A B間做小角度的自由擺動 當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間 a 當(dāng)擺球運(yùn)動到P點(diǎn)時(shí) 擺角為 畫出擺球受力的示意圖 并寫出此時(shí)刻擺球受到的回復(fù)力F回的大小 b 請結(jié)合簡諧運(yùn)動的特點(diǎn) 證明單擺在小角度擺動時(shí)周期為T 2 提示 用弧度制表示角度 當(dāng)角 很小時(shí) sin 角對應(yīng)的弧長與它所對的弦長也近似相等 2 類比法 等效法等都是研究和學(xué)習(xí)物理過程中常用的重要方法 長為L的輕質(zhì)絕緣細(xì)線下端系著一個帶電荷量為 q 質(zhì)量為m的小球 將該裝置處于場強(qiáng)大小為E的豎直向下的勻強(qiáng)電場中 如圖乙所示 將該裝置處于磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B 方向垂直于紙面向里的勻強(qiáng)磁場中 如圖丙所示 帶電小球在乙 丙圖中均做小角度的簡諧運(yùn)動 請分析求出帶電小球在乙 丙兩圖中振動的周期 3 場是物理學(xué)中重要的概念 除了電場和磁場 還有引力場 物體之間的萬有引力就是通過引 力場發(fā)生作用的 地球附近的引力場叫做重力場 a 類比電場強(qiáng)度的定義方法 定義 重力場強(qiáng)度 并說明兩種場的共同點(diǎn) 至少寫出兩條 b 類比電場中的電場線 在圖丁所示地球周圍描繪出 重力場線 圖丁 解析 1 a 對擺球受力分析如圖所示 1分 F回 G1 mgsin 2分 b F回 G1 mgsin 當(dāng) 很小時(shí) sin 等于 角對應(yīng)的弧長與半徑的比值F回 mg當(dāng) 很小時(shí) 弧長近似等于弦長 即擺球偏離平衡位置的位移xF回 mg振動系數(shù)k 將k代入簡諧運(yùn)動周期公式T 2 得 答案見解析 單擺周期公式 T 2 3分 2 圖乙中 擺球受到重力G 電場力F電和擺線拉力T 與重力場中的單擺類比 等效的 重力 G G F電 g g 代入單擺周期公式得 T乙 2 3分 圖丙中 擺球受到重力G 洛倫茲力F洛和擺線拉力T 與重力場中的單擺類比 洛倫茲力始終沿?cái)[線方向 不產(chǎn)生回復(fù)力的效果單擺周期與重力場中相同 T丙 2 3分 3 a 處在重力場中某點(diǎn)的物體所受的重力與物體質(zhì)量的比值 叫做該點(diǎn)的重力場強(qiáng)度 用g表示 定義式 g 2分 兩種場的共同點(diǎn) 都是一種看不見的特殊物質(zhì) 場強(qiáng)都是矢量 既有大小 又有方向 兩種場力做功都與路徑無關(guān) 可以引入 勢 的概念 保守力做功的過程 都伴隨著一種勢能的變化 都可以借 助電場線 重力場線 等勢面 等高線 來形象描述場 2分 b 如圖為重力場線分布情況 2分 考查點(diǎn)簡諧運(yùn)動 單擺 電場力 洛倫茲力 電場強(qiáng)度 萬有引力 解題關(guān)鍵解答 1 問時(shí) 準(zhǔn)確地分析出擺球的回復(fù)力并能熟練運(yùn)用數(shù)學(xué)知識找到回復(fù)力和位移間的關(guān)系是重要的步驟 在解答 2 問和 3 問時(shí) 要求考生具備較高的推理能力 運(yùn)用類比和等效的思想得出結(jié)論 在北京近年的高考試題中 屢次出現(xiàn)對物理規(guī)律的推理內(nèi)容 考生須特別注意搜集和整理 1 2016北京西城一模 14 一列沿x軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波 波的周期為2s 某時(shí)刻波形如圖所示 下列說法正確的是 A 這列波的振幅為4cmB 這列波的波速為6m sC x 4m處的質(zhì)點(diǎn)振動周期為4sD 此時(shí)x 8m處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動 C組教師專用題組 答案D根據(jù)題圖可知 振幅A 2cm 故A錯誤 根據(jù)題圖可知 波長 8m 由題干可知周期T 2s 則波速v 4m s 故B錯誤 各處質(zhì)點(diǎn)的振動周期與機(jī)械波周期相同 均為2s 故C錯誤 機(jī)械波的傳播方向向右 根據(jù) 上坡下 可知 此時(shí)x 8m處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動 故D正確 2 2017北京朝陽一模 16 圖甲為一列橫波在t 0時(shí)刻的波動圖像 圖乙為圖甲中P質(zhì)點(diǎn)的振動圖像 則 A 該波沿x軸正方向傳播B 該波的周期為4 0sC 該波的波速為40m sD P質(zhì)點(diǎn)在0 5s時(shí)的速度最大 答案D由甲圖可知該波的波長為4m 由乙圖可知該波的周期為1 0s 由v 可得該波的波速為4m s 故B C均錯誤 由乙圖可知t 0時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置且沿y軸負(fù)方向振動 故可判斷波是沿x軸負(fù)方向傳播的 A錯誤 0 5s時(shí) P質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置 故此時(shí)速度最大 D正確 考查點(diǎn)波動圖像 振動圖像 波長 周期 波速 解題關(guān)鍵正確識讀波動和振動兩種圖像 明確兩種圖像的物理意義 會從質(zhì)點(diǎn)振動方向判斷波的傳播方向 3 2017北京石景山一模 17 如圖所示 一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播 在t1 0時(shí)刻波傳播到x 2 0m處的質(zhì)點(diǎn)C 在t2 0 1s時(shí)刻 x 1 0m處的質(zhì)點(diǎn)B第一次運(yùn)動到負(fù)方向最大位移處 則 A 質(zhì)點(diǎn)C開始振動時(shí)的運(yùn)動方向沿y軸負(fù)方向B 該簡諧橫波的波速等于5m sC 在t1 t2時(shí)間內(nèi) 質(zhì)點(diǎn)B通過的路程為4 0cmD 在t2時(shí)刻 這列波剛好傳播到位于x 3 0m處的質(zhì)點(diǎn)D 答案B由圖可知t1 0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)C將沿y軸正方向開始振動 A錯 此時(shí)質(zhì)點(diǎn)B沿y軸負(fù)方向運(yùn)動 經(jīng)0 1s第一次到達(dá)負(fù)向最大位移處 則T 0 4s v 5m s B正確 t1 t2時(shí)間內(nèi) B通過的路程為2cm C錯誤 t2 0 1s時(shí)刻波傳播到x 2 5m處 D錯誤 考查點(diǎn)機(jī)械波的傳播規(guī)律 波形圖分析 解題關(guān)鍵從圖中準(zhǔn)確判斷B C的振動方向 結(jié)合題干求周期 4 2018北京二中期中 7 一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的位移 時(shí)間圖線如圖所示 關(guān)于此質(zhì)點(diǎn)的振動 下列說法中正確的是 A 質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為x 10sin t cmB 在0 5 1 0s時(shí)間內(nèi) 質(zhì)點(diǎn)向x軸正向運(yùn)動C 在1 0 1 5s時(shí)間內(nèi) 質(zhì)點(diǎn)的動能在增大D 在1 0 1 5s時(shí)間內(nèi) 質(zhì)點(diǎn)的加速度在增大 答案D由圖像可知振幅A 5 0cm A錯誤 0 5 1 0s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)向x軸負(fù)向運(yùn)動 B錯誤 1 0 1 5s時(shí)間內(nèi) 質(zhì)點(diǎn)遠(yuǎn)離平衡位置 速度減小 加速度增大 C錯誤 D正確 5 2016北京東城零模 15 如圖是一質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動的振動圖像 關(guān)于該質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動 下列說法正確的是 A 0 025s和0 075s兩個時(shí)刻的速度大小和方向都相同B 0 025s和0 075s兩個時(shí)刻的加速度大小和方向都相同C 0 025s時(shí)刻速度和加速度方向相同D 從0 025s算起的四分之一個周期內(nèi)該質(zhì)點(diǎn)的路程為0 5cm 答案B從圖像可知0 025s和0 075s兩個時(shí)刻的速度大小相同但方向不同 故A錯誤 這兩個時(shí)刻的加速度大小和方向均相同 B正確 0 025s時(shí)刻 速度方向?yàn)閥軸負(fù)方向 而加速度方向?yàn)閥軸正方向 故C錯誤 從0 025s算起的四分之一周期內(nèi)該質(zhì)點(diǎn)的路程小于0 5cm 故D錯誤 6 2016北京海淀期中 2 多選 如圖所示 在光滑水平面上有一輕質(zhì)彈簧左端固定 右端與一質(zhì)量為m的小球相連 構(gòu)成一個水平彈簧振子 彈簧處于原長時(shí)小球位于O點(diǎn) 現(xiàn)使小球以O(shè)點(diǎn)為平衡位置 在A B兩點(diǎn)間沿光滑水平面做簡諧運(yùn)動 關(guān)于這個彈簧振子做簡諧運(yùn)動的過程 下列說法中正確的是 A 小球從O位置向B位置運(yùn)動過程中做減速運(yùn)動B 小球每次通過同一位置時(shí)的加速度一定相同C 小球從A位置向B位置運(yùn)動過程中 彈簧振子所具有的勢能持續(xù)增加D 小球在A位置彈簧振子所具有的勢能與在B位置彈簧振子所具有的勢能相等 答案ABD小球從O位置向B位置運(yùn)動過程中受彈力方向與速度方向相反 做減速運(yùn)動 A正確 小球每次通過相同的位置 彈簧形變量相同 小球所受彈力相同 故其加速度也一定相同 B正確 小球從A位置向B位置運(yùn)動過程中 彈簧從壓縮狀態(tài)恢復(fù)原長再到變?yōu)槔鞝顟B(tài) 彈簧振子的勢能先減少后增加 C錯誤 由于A B關(guān)于O點(diǎn)對稱 處于兩個位置時(shí)彈簧形變量相同 故彈簧振子在兩個位置時(shí)的勢能相等 D正確 7 2017北京順義二模 16 一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧機(jī)械橫波 波速為2m s 某時(shí)刻波形如圖所示 下列說法中正確的是 A 這列波的周期為2sB 這列波的振幅為4cmC 此時(shí)x 4m處質(zhì)點(diǎn)的速度為零D 此時(shí)x 4m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動 答案A由圖像知波長 4m 周期T 2s 波的振幅是2cm 此時(shí)x 4m處質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置 速度最大 前一質(zhì)點(diǎn)在其右方下側(cè) 因此其振動方向沿y軸負(fù)方向 8 2016北京東城一模 17 如圖所示為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t 0時(shí)的波形圖 當(dāng)x 4cm處質(zhì)點(diǎn)在t 0時(shí)的運(yùn)動狀態(tài)傳播到x 10cm處質(zhì)點(diǎn)時(shí) 下列說法正確的是 A x 2cm處質(zhì)點(diǎn)的位移最大B x 4cm處質(zhì)點(diǎn)的速度最大C x 6cm處質(zhì)點(diǎn)沿x軸正方向運(yùn)動到x 12cm處D 4cm x 6cm的質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動 答案D當(dāng)x 4cm處質(zhì)點(diǎn)在t 0時(shí)的運(yùn)動狀態(tài)傳播到x 10cm處質(zhì)點(diǎn)時(shí) 波形如圖 由圖可知 x 2cm處的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置 位移為零 A錯誤 x 4cm處的質(zhì)點(diǎn)處于負(fù)的最大位移位置 速度為零 B錯誤 波傳播的是能量和振動形式 質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動 不隨波遷移 C錯誤 波沿x軸正方向傳播 先振動的質(zhì)點(diǎn)帶動后振動的質(zhì)點(diǎn) 故4cm x 6cm的質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動 D正確 考查點(diǎn)波的圖像 解題技巧x 4cm處質(zhì)點(diǎn)在t 0時(shí)的運(yùn)動狀態(tài)傳到x 10cm處 即波沿傳播方向運(yùn)動了6cm 則根據(jù)波形平移可畫出傳到x 10cm時(shí)的波形圖再進(jìn)行分析 9 2017北京海淀二模 16 如圖甲所示為一列簡諧橫波在t 10s時(shí)的波動圖像 P為介質(zhì)中的一個質(zhì)點(diǎn) 圖乙是質(zhì)點(diǎn)P的振動圖像 那么該波的傳播速度v和傳播方向是 A v 1 0m s 沿x軸負(fù)方向B v 0 5m s 沿x軸負(fù)方向C v 0 5m s 沿x軸正方向D v 1 0m s 沿x軸正方向 答案C由質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向的關(guān)系知 該波沿x軸正方向傳播 v m s 0 5m s 所以選C 考查點(diǎn)振動圖像和波動圖像的結(jié)合 思路分析由某一質(zhì)點(diǎn)的起振方向判斷波的傳播方向 兩箭頭方向不能夾著波形