专题15机械振动与机械波（讲义）（解析版）.docx

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1、专题15机械振动与机械波目录考点一机械振动及振动图像4真题研析规陋寻4一核，1提炼考向探究51.振动图像及其应用5ZS型特训命题顼球5考向一简谐运动的表达式及图像5考点二机械波的传播及波的图像8k真Ia研析规律探寻.8核，匕凝炼_功机线io1 .波的图像及应用102 .波动问题多解的主要因素及解决思路103 .机械振动与机械波的关联应用11一题型特训命题僚L12考向一波的传播与图像12考向二波的图像与振动图像的关联应用13考向三波的衍射、干涉和多普勒效应14考点要求考题统计机械振动及振动图像考向一简谐运动的表达式及图像：2023山西高考真题、2023浙江高考真题、2022浙江高考真题（2题）、

2、2022海南高考真题、2021江苏高考真题、2021广东高考真题、2021河北高考真题机械波的传播及波的图像考向一波的传播与图像：2023全国高考真题、2023北京高考真题、2023海南高考真题、2023重庆高考真题、2023天津高考真题（2题）、2023山东高考真题、2022福建高考真题、2022广东高考真题、2022河北高考真题、2022全国高考真题、2022浙江高考真题、2022山东高考真题、2022北京高考真题、2022辽宁高考真题、2021重庆高考真题、2021天津高考真题、2021北京高考真题、2021湖北高考真题、2021全国高考真题（2题）考向二波的图像与振动图像的关联应用：2

3、023全国高考真题、2023湖北高考真题、2023湖南高考真题、2022湖南高考真题、2022重庆高考真题、2021辽宁高考真题、2021山东高考真题、2021湖南高考真题、2021海南高考真题、考向三波的衍射、干涉和多普勒效应：2023广东高考真题、2023天津高考真题、2023浙江高考真题（3题）、2023辽宁富考真题、2022全国高考真题、2022浙江高考真题、2021浙江高考真题（3题）【命题规律及方法指导】1 .命题重点：本专题就是高考的热点问题，往往将振动和波动一起综合考察，对振动与波动的关系，振动图像与波的图像关系考察，此外也会单独考察波的传播及传播中的现象（干涉、衍射、多普勒效

4、应）2 .常用方法：图像法、平移法、解析法。考情分析3.常考题型：选择题，填空题，计算题.【命题预测】1 .本专题属于热点内容；2 .高考命题考察方向机械振动及振动图像：简谐运动（单摆），简谐运动的表达式，振动图像机械波的传播及波的图像：机械波的波长、波速和频率（周期）的关系，波的图像，波的传播规律（干涉、衍射、多普勒效应）霰动照像及其应用T机械振动与机械波机械振动及 振动图像机械波的传播 及波的图像广波的图像及应用H -波动问吩多解9主要因素及解决思路、机械豳动与机械波的关联应用考点一机械振动及振动图像真题研析规律探寻1.（2021江苏高考真题）如图所示，半径为R的圆盘边缘有一钉子8,在水平

5、光线下，圆盘的转轴A和钉子B在右侧墙壁上形成影子。和P,以。为原点在竖直方向上建立X坐标系。f=0时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为G,则P做简谐运动的表达式为（）AXPO-A. X=sin(y-y)B. X=RSin(&+,)C. X=2RSin（初一马D.x=2/?sin（6M+）22【考向】简谐运动【答案】B【详解】由图可知，影子P做简谐运动的振幅为R,以向上为止方向，设P的振动方程为X=RSin（+。）,由图可知，当1=0时，P的位移为R,代入振动方程解得8=5,则P做简谐运动的表达式为X=RSin（胡+9,故B正确，ACD错误。故选B。2.（2021广东高考真题）如图所示

6、，一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距离A后由静止释放，并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，周期为兀经1时间，小球从最低点向上运动8的距离Y（选填“大于”、“小于”或“等于“）;在:时刻，小球的动能（选填“最大”或“最小”）。【考向】简谐运动的表达式及图像【答案】小于最大【详解】I根据简谐振动的位移公式y=-4cosT则，=一时有y=-Acos8A,所以小球从最低点向上运动的距离为Ay=A-孝A=W巨AA,则小球从最低点向上运动的距离小于。2在，4时，小球归国平衡位置，具有最大的振动速%所以小球的动能最兀.核心坤普老向将纯1.振动图像及其应用通过图像可知：1）振幅A、周期7

7、（或频率力和初相位仰（如图所示）.2）某时刻振动质点离开平衡位置的位移.3）某时刻质点速度的大小和方向：曲线上各点切线的斜率的大小和正负分别表示各时刻质点的速度大小和方向，速度的方向也可根据下一相邻时刻质点的位移的变化来确定.4）某时刻质点的回复力和加速度的方向：回复力总是指向平衡位置，回复力和加速度的方向相同.5）某段时间内质点的位移、回复力、加速度、速度、动能和势能的变化情况.题型特训命题预测考向一简谐运动的表达式及图像1. （2024四川雅安统考一模）如图，轻弹簧左端固定，右端连接一滑块，F=O时刻，将滑块无初速放在向右匀速运动的水平传送带上，此时弹簧水平且为原长。若弹簧形变始终在弹性限

8、度内，滑块最后静止，选地面为参考系，以向右方向为正方向，则在下列滑块速度-与时间f的关系曲线中，可能正确的是（）【详解】已知滑块最后静止，必然存在空气阻力（可类比竖直悬挂的弹簧振子模型，若不存在空气阻力必然做简谐运动），且最终静止于弹力与滑动摩擦力相等的位置。初始时刻向右的滑动摩擦力大于向左的弹力，则滑块向右加速运动，随着弹簧变长，向左的弹力增大，且存在向左的空气阻力，则滑块向右的加速度减小（UT斜率减小）；当滑动摩擦力与弹力及空气阻力的合力平衡时，滑块速度最大，滑块继续向右运动，弹力和空气阻力大于滑动摩擦力，加速度向左，滑块向右减速；随着弹力的增大，向左的加速度增大，当滑块速度减到零后，弹力

9、大于滑动摩擦力，向左加速，此时空气阻力变为向右，当弹力等于滑动摩擦力及空气阻力合力时向左的速度最大，然后又向左减速直到速度为零；由于空气阻力的存在，滑块向右的最大速度大于向左的最大速度。故选C。2. （2023河北校联考模拟预测）如图所示，在光滑杆下面铺一张白纸，一带有铅笔的弹簧振子在A、8两点间做简谐运动，白纸沿垂直杆方向以0.4ms的速度移动，铅笔在白纸上留下的痕迹如图所示。已知弹簧的劲度系数Z=IONm,振子（小球与铅笔）的质量为02kg,不考虑一切摩擦，弹簧的质量忽略不计，弹簧的弹性势能与=；丘2,彳为弹簧的形变量。下列说法正确的是（）A,图线为铅笔的运动轨迹B.弹簧振子的周期为0.2

10、5SC.铅笔在x=5Cm的位置留下痕迹时，振子的加速度为-4ms2D.铅笔在X=IOCm的位置留下痕迹时，振子的动能为0.32J【答案】C【详解】A.铅笔在一条直线上往复运动，图线不是铅笔的运动轨迹，故A错误；B.一个周期内白纸移动距离=20cm,白纸移动速度为y=0.4ms,该弹簧振子的周期为了=0.5s,故B错误；C.振幅A=8cm,V铅笔在x=5Cm的位置留下痕迹时，弹簧弹力尸=MA=-0.8N,振广的加速度为a=C=-4ms2,故C正确；mD.根据能量守恒，铅笔在X=IOCm的位置留下痕迹时，振子的动能为线=4=3乂2=。.032v故口借误。故选c。3. （2023安徽校联考模拟预测）

11、（多选）科技文化节中，“果壳”社团做了如下一个沙摆实验。如图甲所示,薄木板被沿箭头方向水平拉出的过程中，漏斗漏出的沙在板上形成的一段曲线如图乙所示，当沙摆摆动经过最低点时开始计时（记为第1次），当它第20次经过最低点时测得所需的时间为19s（忽略摆长的变化）,取当地重力加速度g=0ms2,下列说法中正确的是（）B.该沙摆的摆长约为ImC.由图乙可知薄木板做的是匀加速运动，且加速度大小约为75xl0-3ms2D.当图乙中的。点通过沙摆正下方时，薄木板的速率约为0126ms【答案】BD【详解】A.沙摆摆动的周期、频率与质量无关，A错误；B.由f=lr,得T=2s,由单摆周期公式可得L=雪。1m,故

12、B正确；C.由图乙中数据可知，木板在连续且相等的时间段内的位移差恒定，约为=3.10cm,由匀变速直线运动的规律可知木板做匀加速运动，加速度大小为叱入3.10Cm_3lxl0-2m7s2（rj（1s）2,C错误：d.匀变速直线运动在一段时间间隔的中间时刻的瞬时速度，等于这段时间内的平均速度，有；;=旦（14K）+（K）XI（FJo%6ms,故D正确。T2s故选BDo考点二机械波的传播及波的图像真题研析规律探寻1. （2023山东高考真题）（多选）如图所示，沿水平方向做简谐振动的质点，依次通过相距L的A、B两点。已知质点在A点的位移大小为振幅的一半，B点位移大小是A点的6倍，质点经过A点时开始计

13、时，时刻第二次经过B点，该振动的振幅和周期可能是（）Z一BILo2LA.-F=一，3fB.-F=At3-l3-l【考向】波的传播【答案】BC2L122L12瓦TMrD.诉B【详解】AB.当AB两点在平衡位置的同侧时有LA=ASinoJ,立A=ASin低，可得丸=?;%=?或者2263（Pb=，因此可知第二次经过B点时见记二耳解得7=41,此时位移关系为34A=L,332-22解得A=丁故A错误，B正确；CD,当AB两点在平衡位置两侧时有-3A=Asing,等A=Asin%，解得仍=J或者G=（由图中运动方向舍去），=g或者仍,=，当第二次经过B点时处=,66333则针十看L,解得T=当，此时位

14、移关系为3A+，A=L,解得A=毋7,C正确D错误；-T=t5223+l2故选BCo2. （2（）23全国高考真题）（多选）一列简谐横波沿X轴传播，图（0）是0时刻的波形图；P是介质中A.波速为2msB.波向左传播C.波的振幅是IOCmD.工=301处的质点在，=75时位于平衡位置E.质点P在07s时间内运动的路程为70Cm【考向】波的图像与振动图像的关联应用【答案】ABE【详解】A.由图a可知波长为4m,由图b可知波的周期为2s,则波速为y=4=m/s=2m/s,故A正确；B.由图b可知I=O时，P点向下运动，根据“上下坡”法可知波向左传播，故BlE确；C.由图a可知波的振幅为5cm,故C错误；DE.根据图a可知1=0时x=3m处的质点位于波谷处，由于，=7s=37+gr,可知在仁7S时质点位于波峰处：质点P运动的路程为s=34A+g4A=70cm,1D错误，E正确；故选ABE。3. (2023全国高考真题)分别沿X轴正向和负向传播的两列简谐横波P、。的振动方向相同,振幅均为5cm,波长均为8m,波速均为4m/s。f=0时刻，P波刚好传播到坐标原点,该处的质点将自平衡