专题19 机械振动与机械波-2022年高考二轮复习高中物理专项突破练（2019人教版）

【专题19】 机械振动与机械波 【要点归纳】 1分：分清振动图象与波动图象，此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象． 1看：看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级． 1.机械振动和机械波 2.波的叠加规律 (1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ，振动减弱的条件为Δx＝nλ＋。两个振动情况相反的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ＋，振动减弱的条件为Δx＝nλ。 (2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅最大。 【方法归纳】 1.分析简谐运动的技巧 (1)物理量变化分析：以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化。 (2)矢量方向分析：矢量均在其值为零时改变方向。 2.波的传播方向与质点的振动方向判断方法 (1)“上下坡”法：沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动。 (2)“同侧”法：波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧。 (3)“微平移”法：将波形沿传播方向进行微小的平移，再通过因波形平移引起质点的运动方向来确定。 【考点归纳】 【考点一】 机械振动 【典型例题1】 (2022届安徽省六校第二次联考)如图所示为同一地点两单摆甲、乙的振动图象，则下列说法正确的是(　　) A．甲摆的振幅比乙摆振幅大 B．甲摆的机械能比乙摆的大 C．甲、乙两单摆的摆长相等 D．由图象可以求出当地的重力加速度 E．在t=1.0s时刻乙摆具有最大速度 【解析】 A．甲摆的振幅为10 cm，乙摆的振幅为7 cm，则甲摆的振幅比乙摆大，故A正确； B．虽然甲摆的振幅比乙摆大，但由于两单摆的质量未知，所以无法比较机械能的大小，故B错误； C．由题图看出，两单摆的周期相同，同一地点g相同，由单摆的周期公式T＝2π，知甲、乙两单摆的摆长l相等，故C正确； D．由单摆的周期公式，得，由于单摆的摆长不知道，所以不能求得当地的重力加速度，故D错误； E．在t=1.0s时刻乙摆经过平衡位置，具有最大速度，故E正确。故选ACE。 【答案】 ACE (对应训练)(2022届华南师范大学附中、广东实验中学等四校联考)如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在M、N两点之间做简谐运动。振子的位移x随时间t的变化图像如图乙所示。则t=0.8s时，振子的速度沿_______方向(填“+x”或“”)，振子做简谐运动的位移的表达式为____________________________。 【解析】 [1]由图乙可知，t=0.8s时振子处于平衡位置，速度最大，下一个时刻位移为负，则速度方向为负方向，即振子的速度沿方向； [2]由图乙可知振子的周期为1.6s，振幅为12cm，则振子做简谐运动的表达式为 【答案】 ① ② 【考点二】 机械波 【典型例题2】 (2022届北京市北师大实验中学高三(下)摸底考试)如图是某绳波形成过程的示意图，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端，t=时，质点5刚要开始运动，下列说法正确的是(　　) A．t=时，质点5开始向下运动 B．t=时，质点3的加速度方向向上 C．从t=开始的一小段时间内，质点8的加速度正在减小 D．从t=开始的一小段时间内，质点8的速度正在减小 【解析】 AB．质点1为波源，波向右传播，t=时，由同侧法可知，质点5开始振动，振动方向向上，质点3的位移为正，故回复力向下，那么，加速度方向向下，故AB错误； CD．在t=时，质点8的振动和t=时，质点4的振动一致，故质点8向上振动，那么，速度减小，位移增大、加速度正在增大，故C错误，D正确。故选D。 【答案】 D (对应训练)(2022届北京市中央民族大学附属中学高三(下)2月检测)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，时的波形如图所示。时( ) A．质点a速度方向沿y轴负方向 B．质点b沿x轴正方向迁移了1m C．质点c的加速度为零 D．质点d的位移为-5cm 【解析】 经过周期，波向右传播了，波形如图所示 A．由图可知，质点a点恰好运动到平衡位置且沿着y轴正方向运动，A错误； B．质点b点只在竖直方向上运动不会随波迁移，B错误； C．质点c恰好运动到平衡，速度最大，加速度为零，C正确； D．质点d的位移为5cm，D错误。故选C。 【答案】 C 【考点三】 波速的求解问题 【典型例题3】 (2022届福建师范大学附属中学高三(下)开学考试)如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形如图所示，P、Q两质点的平衡位置分别位于和处，时刻，P、Q两质点离开平衡位置的位移相同，质点P比质点