微专题1 机械振动和机械波 (专题微讲Word)-【赢在微点·考前顶层设计】2024新高考物理大二轮专题复习（Word版）

专题五　机械振动和机械波　光学　电磁波 微专题一　机械振动和机械波 感悟高考真题 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.(2023·新课标卷)船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中传播时的 (　　) A.波速和波长均不同 B.频率和波速均不同 C.波长和周期均不同 D.周期和频率均不同 【点拨】机械波的波速由介质决定，波的周期由波源决定。 解析　由于声波从一种介质进入另一种介质时频率不变、波速改变，又T=，故周期也不变，结合λ=vT可知波长发生改变，即声波在空气中和在水中传播时的波速和波长均不同，周期和频率均相同，A项正确，B、C、D三项错误。 答案　A 2.(2023·湖北卷)一列简谐横波沿x轴正向传播，波长为100 cm，振幅为8 cm。介质中有a和b两个质点，其平衡位置分别位于x=- cm和x=120 cm处。某时刻b质点的位移为y=4 cm，且向y轴正方向运动。从该时刻开始计时，a质点的振动图像为 (　　) A　　B C　　D 【点拨】a、b间距离满足Δx=(n+k)λ(k<1，n=0，1，2…)时，振动初相位之差φa-φb=2πk。 解析　ab之间的距离为Δx= cm=λ，此时b点的位移4 cm且向y轴正方向运动，令此时b点的相位为φ，则有4=8sin φ，解得φ=或φ=(舍去，向下振动)。由ab之间的距离关系可知φa-φ=·2π=π，则φa=π，可知a点此时的位移为y=8sin φa=4 cm，且向下振动，即此时的波形图如图所示，A项正确。 答案　A 3.(2022·浙江卷)如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距x。套在杆上的小球从中点以初速度v向右运动，小球将做周期为T的往复运动，则 (　　) A.小球做简谐运动 B.小球动能的变化周期为 C.两根弹簧的总弹性势能的变化周期为T D.小球的初速度为时，其运动周期为2T 解析　物体做简谐运动的条件是它在运动中所受回复力与位移成正比，且方向总是指向平衡位置，而小球在两弹簧的自由端之间运动时所受合力为零，此过程做匀速直线运动，故小球的运动不是简谐运动，A项错误;小球在一个周期T内要经历两次动能从最大到零再到最大的过程，经历两次弹性势能从零到最大再到零的过程，故小球动能和弹簧总弹性势能变化的周期均为，B项正确，C项错误;小球与弹簧接触的运动过程可看成弹簧振子的运动，弹簧振子的周期与小球的初速度大小无关，小球在两弹簧自由端之间做匀速直线运动，当小球的初速度为时，小球匀速阶段的时间变为原来的2倍，所以小球的初速度为时，其运动周期应小于2T，D项错误。 答案　B 4.(多选)(2022·浙江卷)位于x=0.25 m的波源p从t=0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在t=2.0 s时波源停止振动，t=2.1 s时的部分波形如图所示，其中质点a的平衡位置xa=1.75 m，质点b的平衡位置xb=-0.5 m。下列说法正确的是 (　　) A.沿x轴正负方向传播的波发生干涉 B.t=0.42 s时，波源的位移为正 C.t=2.25 s时，质点a沿y轴负方向振动 D.在0到2 s内，质点b运动总路程是2.55 m 【关键点】由波的图像判断某时刻的振动情况是解题的关键。 解析　波从波源发出后，向x轴正负方向传播，向相反方向传播的波不会相遇，不会发生干涉，A项错误;由题图可知，波的波长λ=1 m，由题意可知0.1 s内波传播四分之一波长，可得=0.1 s，解得T=0.4 s，根据同侧法可知，波源的振动方向向上，t=0.42 s即T<t<时，波源向上振动，位移为正，B项正确;波的波速v==2.5 m/s，波源停止振动，到质点a停止振动的时间t1= s=0.6 s>0.25 s，即t=2.25 s时质点a还在继续振动，t=2.1 s到t=2.25 s经过时间t2=0.15 s即<t2<，结合题图可知质点a位移为正且向y轴正方向运动，C项错误;波传到b点所需的时间t3= s=0.3 s。在0到2 s内，质点b振动的时间为t4=2 s-0.3 s=1.7 s=T，质点b运动总路程s=17A=17×0.15 m=2.55 m，故D项正确。 答案　BD 突破核心考点 考点1　简谐运动 【链·核心必备】 1.掌握分析简谐运动的技巧 (1)分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，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。另外，各矢量均在其值为零时改变方向。 (2)分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性。 2.熟悉简谐运动图像问题的两种分析方法 (1)图像—情境结合法。 解此类题时，首先要理解x-t图像的意义，其次要把x-t图像与质点的实际振动过程