（全國(guó)通用）2018年高考物理總復(fù)習(xí)《機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波》專項(xiàng)突破.doc

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《機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波》專項(xiàng)突破 【考點(diǎn)定位】 近年來(lái)對(duì)機(jī)械振動(dòng)的考查著重放在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征和動(dòng)力學(xué)特征和振動(dòng)圖象上；同時(shí)也通過(guò)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律考查力學(xué)的主干知識(shí).對(duì)機(jī)械波的考查著重放在波的形成過(guò)程、傳播規(guī)律、波長(zhǎng)和波動(dòng)圖象及波的多解上；對(duì)波的疊加、干涉和衍射、多普勒效應(yīng)也有涉及.實(shí)際上許多考題是振動(dòng)與波的綜合，考查振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的聯(lián)系和區(qū)別；同時(shí)也加強(qiáng)了對(duì)振動(dòng)和波的聯(lián)系實(shí)際的問(wèn)題的考查。 考點(diǎn)一、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng) 1. 概念：質(zhì)點(diǎn)的位移和時(shí)間關(guān)系遵守正弦函數(shù)規(guī)律，即它的振動(dòng)圖像也就是位移時(shí)間圖像是一條正弦曲線。相關(guān)物理量：使質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置的力即為回復(fù)力，回復(fù)力的方向總是指向平衡位置，大小與偏離平衡位置的位移成正比即，質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的最大位移即振幅，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)過(guò)程偏離平衡位置的位移滿足，代表質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的初相位，代表振動(dòng)的相位。 2. 振動(dòng)圖像如下：從振動(dòng)圖像中可以找到質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅，振動(dòng)的周期，偏離平衡位置的位移中的，從振動(dòng)圖像中可以看到質(zhì)點(diǎn)在任一時(shí)刻所在的位置，當(dāng)質(zhì)點(diǎn)位置在時(shí)間軸以上，表示位移為正方向，那么回復(fù)力即為負(fù)方向，加速度也是負(fù)方向，而且隨位移增大，回復(fù)力增大加速度增大，但是速度逐漸減小，圖像斜率表示速度大小和方向，平衡位置速度最大，偏離平衡位置位移最大時(shí)速度最小等于0，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向根據(jù)圖像斜率判斷，斜率位置及運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较?，斜率為?fù)極運(yùn)動(dòng)方向?yàn)樨?fù)方向。 3. 單擺：?jiǎn)螖[擺角小于即可看做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，單擺周期，即單擺擺動(dòng)的周期與振幅無(wú)關(guān)，與擺球質(zhì)量無(wú)關(guān)，擺長(zhǎng)是指從擺球球心到懸點(diǎn)的距離，為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?。秒擺周期為。 4. 受迫振動(dòng)和共振：質(zhì)點(diǎn)在周期性外力驅(qū)動(dòng)下的振動(dòng)為受迫振動(dòng)，受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力頻率，與固有頻率無(wú)關(guān)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)力頻率等于質(zhì)點(diǎn)固有頻率時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振幅最大，此時(shí)即為共振。 考點(diǎn)二、機(jī)械波 1. 機(jī)械波的形成和傳播：質(zhì)點(diǎn)的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)在介質(zhì)中把振動(dòng)的形式和能量向后傳播即形成機(jī)械波，機(jī)械波在傳播過(guò)程中，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)都在重復(fù)波源的振動(dòng)，但是各個(gè)質(zhì)點(diǎn)并不會(huì)重復(fù)隨波遷移，質(zhì)點(diǎn)向后傳遞的只是振動(dòng)的形式振動(dòng)的能量和信息。各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期振幅和起振方向都與波源相同。機(jī)械波分為橫波和縱波，傳播方向和振動(dòng)方向垂直的即為橫波，波形為凹凸相間，有波峰和波谷；傳播方向和振動(dòng)方向同向的機(jī)械波為縱波，波形為疏密相間，有密部和疏部。 2. 橫波的波形圖如下： 橫坐標(biāo)：傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置 縱坐標(biāo)：各個(gè)質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移 從波形圖上可以看出某一時(shí)刻，各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所處的位置。從圖像上可以直接讀出機(jī)械波的波長(zhǎng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅，以及該時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移。根據(jù)位移大小可以判斷質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力、加速度以及速度大小。 傳播方向和振動(dòng)方向的關(guān)系：在波形圖中，任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向都在波形圖線的同一側(cè)。因此根據(jù)某一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向可以判斷機(jī)械波的傳播方向，根據(jù)波的傳播方向可以判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。 波長(zhǎng)即沿波的傳播方向兩個(gè)相鄰的位移和振動(dòng)方向總相同的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離，波速的大小由介質(zhì)決定，頻率和周期由波源決定。；。 3. 波的干涉和衍射：干涉條件兩列波的頻率相同振動(dòng)步調(diào)相同，到兩個(gè)波源的距離差時(shí)，質(zhì)點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)，到兩個(gè)波源的距離差時(shí)，質(zhì)點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，形成加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互間隔的穩(wěn)定的干涉圖樣。波的衍射，條件是當(dāng)障礙物或者孔的尺寸比波長(zhǎng)小或者與波長(zhǎng)相差不多時(shí)才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。 4. 多普勒效應(yīng)：波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，波源頻率不變，觀察者接收到的頻率變化，如果波源和觀察者之間相互靠近，接收到的頻率增大，波源和觀察者之間相互遠(yuǎn)離，接收到頻率減小。 【例題演練】 1．如圖，P為橋墩，A為靠近橋墩浮出水面的葉片，波源S連續(xù)振動(dòng)，形成水波，此時(shí)葉片A靜止不動(dòng)。為使水波能帶動(dòng)葉片振動(dòng)，可用的方法是（ ） A．提高波源頻率 B．降低波源頻率 C．增加波源距橋墩的距離 D．減小波源距橋墩的距離 【答案】B 2．周期為2.0s的簡(jiǎn)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(dòng)，則該波（ ） A．沿x軸正方向傳播，波速v=20m/s B．沿x軸正方向傳播，波速v=10m/s C．沿x軸負(fù)方向傳播，波速v=20m/s D．沿x軸負(fù)方向傳播，波速v=10m/s 【答案】B 3．如圖所示，為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形圖，質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)周期為0.4s.求該波的波速并判斷P點(diǎn)此時(shí)的振動(dòng)方向。 【答案】；P點(diǎn)沿y軸正向振動(dòng) 4．【2017天津卷】手持較長(zhǎng)軟繩端點(diǎn)O以周期T在豎直方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)繩上的其他質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成簡(jiǎn)諧波沿繩水平傳播，示意如圖。繩上有另一質(zhì)點(diǎn)P，且O、P的平衡位置間距為L(zhǎng)。t=0時(shí)，O位于最高點(diǎn)，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列判斷正確的是（ ） A．該簡(jiǎn)諧波是縱波 B．該簡(jiǎn)諧波的最大波長(zhǎng)為2L C．時(shí)，P在平衡位置上方 D．時(shí)，P的速度方向豎直向上 【答案】C 5．【2017新課標(biāo)Ⅲ卷】（5分）如圖，一列簡(jiǎn)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=0.5 s時(shí)的波形圖。已知該簡(jiǎn)諧波的周期大于0.5 s。關(guān)于該簡(jiǎn)諧波，下列說(shuō)法正確的是_______。 A．波長(zhǎng)為2 m B．波速為6 m/s C．頻率為1.5 Hz D．t=1 s時(shí)，x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰 E．t=2 s時(shí)，x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置 【答案】BCE 6．【2017江蘇卷】野生大象群也有自己的“語(yǔ)言”．研究人員錄下象群“語(yǔ)言”交流時(shí)發(fā)出的聲音，發(fā)現(xiàn)以2倍速度快速播放時(shí)，能聽(tīng)到比正常播放時(shí)更多的聲音．播放速度變?yōu)樵瓉?lái)的2倍時(shí)，播出聲波的___________（選填“周期”或“頻率”）也變?yōu)樵瓉?lái)的2倍，聲波的傳播速度____________（選填“變大”、“變小”或“不變”） 【答案】頻率 不變 7．【2017北京卷】某彈簧振子沿x軸的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖象如圖所示，下列描述正確的是（ ） A．t=1 s時(shí)，振子的速度為零，加速度為負(fù)的最大值 B．t=2 s時(shí)，振子的速度為負(fù)，加速度為正的最大值 C．t=3 s時(shí)，振子的速度為負(fù)的最大值，加速度為零 D．t=4 s時(shí)，振子的速度為正，加速度為負(fù)的最大值 【答案】A 8．【2017新課標(biāo)Ⅰ卷】（5分）如圖（a），在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的點(diǎn)波源S1(0，4)和S2(0，–2)。兩波源的振動(dòng)圖線分別如圖（b）和圖（c）所示，兩列波的波速均為1.00 m/s。兩列波從波源傳播到點(diǎn)A(8，–2)的路程差為_(kāi)_______m，兩列波引起的點(diǎn)B(4，1)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互__________（填“加強(qiáng)”或“減弱”），點(diǎn)C(0，0.5)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互__________（填“加強(qiáng)”或“減弱”）。 【答案】2 減弱 加強(qiáng)