机械振动和机械波压轴题（全国乙卷和Ⅱ卷）-2023年高考物理十年压轴真题题型解读与模拟预测

机械振动和机械波压轴题（全国乙卷和Ⅱ卷） 高考物理机械振动和机械波的考题是考查学生物理学科素养高低的试金石，表现为综合性强、求解难度适中、对考生的综合分析能力和应用数学知识解决物理问题的能力要求高等特点。 1、 命题范围 1.机械振动（压轴指数★★★★） ①简谐运动的特征，回复力和偏离平衡位置的位移的关系，简谐运动的对称性和周期性。 ②单摆的周期。 ③外力作用下的振动的特点。 2、机械波（压轴指数★★★★） 机械波的概念和描述。波的衍射和干涉，多普勒效应，惠更斯原理 3、机械振动图像和波的图像（压轴指数★★★★★） 机械振动图像和波的图像的相结合的综合问题。 二、命题类型 1.综合型。包含机械振动和机械波的各个知识点的综合题目。物理情境选自生活生产情境或学习探究情境，已知条件情境化、隐秘化、需要仔细挖掘题目信息。求解方法技巧性强、灵活性高、应用数学知识解决问题的能力要求高的特点。 2. 单一情境，对某一知识点的深度考查。通过某一情境，考查本知识点所在章节的多个知识点，知识点间有的相互联系，有的独立的。需要全面掌握各知识点及它们之间的联系。 一、抓住主干知识重点复习 在易题与中档题之间从命题涉及知识点来看:简谐运动、简谐运动的特例、简谐运动的图像、外力作用下的振动、机械波、横波的图像其中对横波的图像考查次数最多，其次是机械波和简谐运动的特例，经常在简谐运动的规律和振动图象方面命题。 二、机械振动和机械波 1.对简谐运动的理解 受力特点 回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反 运动特点 靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小 能量 振幅越大，能量越大．在运动过程中，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒 周期性 做简谐运动的物体的位移、回复力、加速度和速度均随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为 对称性 (1)如图所示，做简谐运动的物体经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等 (2)物体由P到O所用的时间等于由O到P′所用时间，即tPO＝tOP′ (3)物体往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等，即tOP＝tPO (4)相隔或(n为正整数)的两个时刻，物体位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反 2．波的周期性 (1)质点振动nT(n＝1,2,3，…)时，波形不变． (2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ(n＝1,2,3，…)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)时，它们的振动步调总相反． 3．波的传播方向与质点振动方向的互判 “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 “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 “微平移”法 将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断质点振动方向 一、单选题 1．（2019·全国·高考真题）如图，长为l的细绳下方悬挂一小球a。绳的另一端固定在天花板上O点处，在O点正下方的O′处有一固定细铁钉。将小球向右拉开，使细绳与竖直方向成一小角度（约为2°）后由静止释放，并从释放时开始计时。当小球a摆至最低位置时，细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x，向右为正。下列图像中，能描述小球在开始一个周期内的x—t关系的是（   ） A． B． C． D． 二、多选题 2．（2014·全国·高考真题）图（a）为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.0m处的质点，Q是平衡位置在x=4.0m处的质点；图（b）为质点Q的振动图象，下列说法正确的是（  ） A．在t=0.10s时，质点Q向y轴正方向运动 B．在t=0.25s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同 C．从t=0.10s到t=0.25s，该波沿x轴负方向传播了6m D．从t=0.10s到t=0.25s，质点P通过的路程为30cm E．质点Q简谐运动的表达式为（国际单位） 三、填空题 3．（2022·全国·统考高考真题）介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源和，二者做简谐运动的振幅相等，周期均为。当过平衡位置向上运动时，也过平衡位置向上运动。若波速为，则由和发出的简谐横波的波长均为______m。P为波源平衡位置所在水平面上的一点，与、平衡位置的距离均为，则两波在P点引起的振动总是相互______（填“加强”或“削弱”）的；当恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点______（填“向上”或“