(全國通用)2018年高考物理總復(fù)習(xí)《機(jī)械振動和機(jī)械波》專項突破.doc
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《機(jī)械振動和機(jī)械波》專項突破 【考點(diǎn)定位】 近年來對機(jī)械振動的考查著重放在簡諧運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)特征和動力學(xué)特征和振動圖象上;同時也通過簡諧運(yùn)動的規(guī)律考查力學(xué)的主干知識.對機(jī)械波的考查著重放在波的形成過程、傳播規(guī)律、波長和波動圖象及波的多解上;對波的疊加、干涉和衍射、多普勒效應(yīng)也有涉及.實際上許多考題是振動與波的綜合,考查振動圖象與波動圖象的聯(lián)系和區(qū)別;同時也加強(qiáng)了對振動和波的聯(lián)系實際的問題的考查。 考點(diǎn)一、簡諧運(yùn)動 1. 概念:質(zhì)點(diǎn)的位移和時間關(guān)系遵守正弦函數(shù)規(guī)律,即它的振動圖像也就是位移時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)振動過程偏離平衡位置的位移滿足,代表質(zhì)點(diǎn)振動的初相位,代表振動的相位。 2. 振動圖像如下:從振動圖像中可以找到質(zhì)點(diǎn)振動的振幅,振動的周期,偏離平衡位置的位移中的,從振動圖像中可以看到質(zhì)點(diǎn)在任一時刻所在的位置,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)位置在時間軸以上,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速度最小等于0,質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向根據(jù)圖像斜率判斷,斜率位置及運(yùn)動方向為正方向,斜率為負(fù)極運(yùn)動方向為負(fù)方向。 3. 單擺:單擺擺角小于即可看做簡諧運(yùn)動,單擺周期,即單擺擺動的周期與振幅無關(guān),與擺球質(zhì)量無關(guān),擺長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. 受迫振動和共振:質(zhì)點(diǎn)在周期性外力驅(qū)動下的振動為受迫振動,受迫振動的頻率等于驅(qū)動力頻率,與固有頻率無關(guān)。當(dāng)驅(qū)動力頻率等于質(zhì)點(diǎn)固有頻率時,質(zhì)點(diǎn)的振幅最大,此時即為共振。 考點(diǎn)二、機(jī)械波 1. 機(jī)械波的形成和傳播:質(zhì)點(diǎn)的簡諧運(yùn)動在介質(zhì)中把振動的形式和能量向后傳播即形成機(jī)械波,機(jī)械波在傳播過程中,各個質(zhì)點(diǎn)都在重復(fù)波源的振動,但是各個質(zhì)點(diǎn)并不會重復(fù)隨波遷移,質(zhì)點(diǎn)向后傳遞的只是振動的形式振動的能量和信息。各個質(zhì)點(diǎn)的振動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):傳播方向上各個質(zhì)點(diǎn)的平衡位置 縱坐標(biāo):各個質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移 從波形圖上可以看出某一時刻,各個質(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,質(zhì)點(diǎn)振動的振幅,以及該時刻各個質(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。 傳播方向和振動方向的關(guān)系:在波形圖中,任一質(zhì)點(diǎn)的振動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)某一個質(zhì)點(diǎn)的振動方向可以判斷機(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)的振動方向。 波長即沿波的傳播方向兩個相鄰的位移和振動方向總相同的兩個質(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步調(diào)相同,到兩個波源的距離差時,質(zhì)點(diǎn)為振動減弱點(diǎn),到兩個波源的距離差時,質(zhì)點(diǎn)為振動加強(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小或者與波長相差不多時才能發(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運(yùn)動時,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,形成水波,此時葉片A靜止不動。為使水波能帶動葉片振動,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的簡諧橫波沿x軸傳播,該波在某時刻的圖像如圖所示,此時質(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/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軸正方向傳播的簡諧機(jī)械橫波某時刻的波形圖,質(zhì)點(diǎn)P的振動周期為0.4s.求該波的波速并判斷P點(diǎn)此時的振動方向。 【答案】;P點(diǎn)沿y軸正向振動 4.【2017天津卷】手持較長軟繩端點(diǎn)O以周期T在豎直方向上做簡諧運(yùn)動,帶動繩上的其他質(zhì)點(diǎn)振動形成簡諧波沿繩水平傳播,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。t=0時,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.該簡諧波是縱波 B.該簡諧波的最大波長為2L C.時,P在平衡位置上方 D.時,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,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,實線為t=0時的波形圖,虛線為t=0.5 s時的波形圖。已知該簡諧波的周期大于0.5 s。關(guān)于該簡諧波,下列說法正確的是_______。 A.波長為2 m B.波速為6 m/s C.頻率為1.5 Hz D.t=1 s時,x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰 E.t=2 s時,x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置 【答案】BCE 6.【2017江蘇卷】野生大象群也有自己的“語言”.研究人員錄下象群“語言”交流時發(fā)出的聲音,發(fā)現(xiàn)以2倍速度快速播放時,能聽到比正常播放時更多的聲音.播放速度變?yōu)樵瓉淼?倍時,播出聲波的___________(選填“周期”或“頻率”)也變?yōu)樵瓉淼?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軸的簡諧運(yùn)動圖象如圖所示,下列描述正確的是( ) A.t=1 s時,振子的速度為零,加速度為負(fù)的最大值 B.t=2 s時,振子的速度為負(fù),加速度為正的最大值 C.t=3 s時,振子的速度為負(fù)的最大值,加速度為零 D.t=4 s時,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)有兩個沿z方向做簡諧振動的點(diǎn)波源S1(0,4)和S2(0,–2)。兩波源的振動圖線分別如圖(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________m,兩列波引起的點(diǎn)B(4,1)處質(zhì)點(diǎn)的振動相互__________(填“加強(qiáng)”或“減弱”),點(diǎn)C(0,0.5)處質(zhì)點(diǎn)的振動相互__________(填“加強(qiáng)”或“減弱”)。 【答案】2 減弱 加強(qiáng)- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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