专题复习十四 机械振动和机械波

专题14机械振动和机械波

考纲解读

1. 考试大纲

2．分析解读本专题综合运用运动学、动力学和能的转化等方面的知识，讨论了两种常见的运动形式——机械振动和机械波的特点和规律，以及它们之间的联系和区别．对于这两种运动，既要认识到它们的共同点——运动的周期性，如振动物体的位移、速度、加速度、回复力、能量等都呈周期性变化；更重要的是搞清它们的区别——振动研究的是一个孤立质点的运动规律，而波动研究的是波的传播方向上参与波动的一系列质点的运动规律．其中振动的周期、能量、波速、波长与频率的关系及机械波的干涉、衍射等知识对后面电磁振荡及电磁波的干涉、衍射等内容的复习都具有较大的帮助，

命题规律

1．考查内容：2011年，本专题内容在全国各地的高考试题中出现了10次，其中对机械振动的考查有3次，对机械波的考查有7次．例如：2011重庆理综17题、2011北京理综16题等． 2．题型赋分：对本部分的考查以选择题为主，2011年共出现7次，每题分值为4分或6分；另外实验和计算题出现了3次，分值在4-6分．

3．能力层级：高考试题对本专题知识点的考查多以图象的信息获取和空间想象为主，试题难度中等． 4．考查形式：高考试题的考查形式主要有两种，一种是借助振动图象、波的图象或两者组合，一种是通过实验和计算，考查公式、规律的运用.

命题趋势

1．热点预测：2012年高考对本专题的考查仍会以图象为主考查简谐运动的特点和波传播时的空间关系，题型以选择题形式居多，分值约为6分． 2．趋势分析：预计在2012年高考中会加大数形结合力度，复习中要多加关注．考点一机械振动1．（2011重庆理综，17，6分）介质中坐原点O处的波源在t=0时刻开始振动，产生的简谐

波沿x轴正向传播，t0时刻传到L处，波形如图所示．下列能描述x0处质点振动的图象是( )

2．（ 2011上海单科，5，2分）两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速度

v l>、 v 2（v l > v 2）在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为f l 、f 2 和A 1 ，A 2 ，则 ( )

A.f l >f 2,A 1=A 2

B.f l

C.f l =f 2,A 1>A 2

D.f 1=f 2,A 1

3．（2009天津理综，8，6分）某质点做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为t A x 4

sin

π

=,

则质点 ( )

A ．第1s 末与第3s 末的位移相同

B ．第1s 末与第3s 末的速度相同

C ．3s 末至5s 末的位移方向都相同

D ．3s 末至5s 末的速度方向都相同 4．（2009上海单科，4，4分）做简谐振动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍， 摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2，则单摆振动的 ( ) A ．频率、振幅都不变 B ．频率、振幅都改变 C ．频率不变，振幅改变 D ．频率改变，振幅不变 5．（2010全国I ，21，6分）一简谐振子沿x 轴振动，平衡位置在坐标原点．T =0时刻振子的 位移x = -O.lm ；t =3

4

s 时刻x =0.1 m, t =4s 时刻,x =0.1 m,该振子的振幅和周期可能为 ( ) A. 0.1m ,

38s B.O.1m, 8s C ．0.2 m ，3

8

s D ．0.2m, 8s 6．[2011福建理综，19 (1)，6分]某实验小组在利用单摆

测定当地重力加速度的实验中：

①用游标卡尺测定摆球的直径，测量结果如图所示，则该摆球的直径为 cm ．

②小组成员在实验过程中有如下说法，其中正确的是 （填选项前的字母）

A ．把单摆从平衡位置拉开300

的摆角，并在释放摆球的同时开始计时 B ．测量摆球通过最低点100次的时间t ，则单摆周期为

100

t C ．用悬线的长度加摆球的直径作为摆长，代入单摆周期公式计算得到的重力加速度 值偏大

D ．选择密度较小的摆球，测得的重力加速度值误差较小 7．[2011江苏单科，12B(3)，4分]（选修模块3-4）

将一劲度系数为k 的轻质弹簧竖直悬挂，下端系上质量为m 的物块．将物块向下拉

离平衡位置后松开，物块上下做简谐运动，其振动周期恰好等于以物块平衡时弹簧的伸长量为摆长的单摆周期．请由单摆的周期公式推算出该物块做简谐运动的周期T 考点二 机械波 1．（2011全国，21，6分）一列简谐横波沿x 轴传播，波长为1.2 m ，振幅为A ．当坐标为

x =O 处质元的位移为-

A 2

3

且向y 轴负方向运动时，坐标为x =0.4 m 处质元的位移为A 2

3

．当坐标为x =0.2 m 处的质元位于平衡位置且向y 轴正方向运动时，x =0.4 m 处质元的位移和运动方向分别为 ( ) A. -

A 21．、沿y 轴正方向

B ．-A 21

、沿y 轴负方向 C. -

A 23、沿y 轴正方向 D ．-A 2

3、沿y 轴负方向

2．（2011北京理综，16，6分）介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点 ( )

A ．它的振动速度等于波的传播速度

B ．它的振动方向一定垂直于波的传播方向

C ．它在一个周期内走过的路程等于一个波长

D ．它的振动频率等于波源的振动频率 3．（2011浙江理综，17，6分）“B 超”可用于探测人体内脏的病变状况．下图是超声波以肝脏表面入射，经折射与反射，最后从肝脏表面射出的示意图．超声波在进入肝脏发生折射时遵循的规律与光的折射规律类似，可表述为

2

1

21sin sin v v =θθ（式中1θ是入射角，2θ是折射角，v l 、v 2分别是超声波在肝外和肝内的传播速度），超声波在肿瘤表面发生反射时遵循的规律与光的反射规律相同．已知v 2 =0.9v 1，，入射点与出射点之间的距离是d ，入射角为i ，肿瘤的反射面恰好与肝脏表面平行，则肿瘤离肝脏表面的深度h 为 ( )

A. i

i

d 2sin 811002sin 9- B. i i

d sin 10sin 100812-

C. i i d sin 20sin 100812-

D. i

i

d sin 18sin 100812-

4．（2011四川理综，16，6分）如图为一列沿x 轴负方向传

播的简谐横波在t =O 时的波形图，当Q 点在t =O 时的振动状态传到P 点时，则 ( )

A ．1cm< x <3cm 范围内的质点正在向y 轴的负方向运动

B ．Q 处的质点此时的加速度沿y 轴的正方向

C ．Q 处的质点此时正在波峰位置

D ．Q 处的质点此时运动到P 处 5．（2011上海单科，10，3分）两波源S l 、S 2 在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则 ( )