2023高考二輪復(fù)習(xí)二十五專題專題七、機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波第一部分織網(wǎng)點(diǎn)睛，綱舉目張一、機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波1．建構(gòu)知識(shí)體系2．弄明三個(gè)問(wèn)題(1)波的傳播問(wèn)題①沿波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向一致。②介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)隨波振動(dòng)，但并不隨波遷移。③沿波的傳播方向上波每個(gè)周期傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離。④在波的傳播過(guò)程中，同一時(shí)刻如果一個(gè)質(zhì)點(diǎn)處于波峰，而另一質(zhì)點(diǎn)處于波谷，則這兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)一定是反相點(diǎn)。(2)波的疊加問(wèn)題①兩個(gè)振動(dòng)情況相同的波源形成的波，在空間某點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)的條件為Δx＝nλ，振動(dòng)減弱的條件為Δx＝nλ＋eq\f(λ,2)。兩個(gè)振動(dòng)情況相反的波源形成的波，在空間某點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)的條件為Δx＝nλ＋eq\f(λ,2)，振動(dòng)減弱的條件為Δx＝nλ。②振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的位移隨時(shí)間而改變，振幅最大。(3)波的多解問(wèn)題由于波的周期性、波傳播方向的雙向性，波的傳播問(wèn)題易出現(xiàn)多解現(xiàn)象。第二部分實(shí)戰(zhàn)訓(xùn)練，高考真題演練1.（2022高考遼寧物理）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻的波形如圖所示，關(guān)于質(zhì)點(diǎn)P的說(shuō)法正確的是（）

A.該時(shí)刻速度沿y軸正方向 B.該時(shí)刻加速度沿y軸正方向C.此后周期內(nèi)通過(guò)的路程為A D.此后周期內(nèi)沿x軸正方向遷移為2．（2022新高考海南卷）在同一地方，甲乙兩個(gè)單擺做振幅不同的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)圖像如圖，由此可知甲乙兩個(gè)單擺的擺長(zhǎng)之比為A.2?3B.3?2C.4?9D.9??4?43.（2022高考上海）在同一介質(zhì)中有a、b兩列機(jī)械波，它們的波形如圖所示，兩列波的頻率分別為fa和fb，波長(zhǎng)分別為λa和λb，則（）A.λa＞λb,，fa＞fb，B.λa＞λb,，fa＜fb，C.λa＜λb,，fa＞fb，D.λa＜λb,，fa＜fb，4.（2022高考湖北物理）如圖所示，質(zhì)量分別為m和2m的小物塊Р和Q，用輕質(zhì)彈簧連接后放在水平地面上，Р通過(guò)一根水平輕繩連接到墻上。P的下表面光滑，Q與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。用水平拉力將Q向右緩慢拉開一段距離，撤去拉力后，Q恰好能保持靜止。彈簧形變始終在彈性限度內(nèi)，彈簧的勁度系數(shù)為k，重力加速度大小為g。若剪斷輕繩，Р在隨后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中相對(duì)于其初始位置的最大位移大小為（）A. B. C. D.5.（2022山東物理）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標(biāo)原點(diǎn)O的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像如右圖所示。當(dāng)時(shí)，簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)圖像可能正確的是（）

A. B.C. D.6.（2022高考河北）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播。波速為10m/s。在傳播方向上有P、Q兩質(zhì)點(diǎn)，坐標(biāo)分別為xP=1m，xQ=6m。波傳播到P點(diǎn)開始計(jì)時(shí)，該點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖所示，則簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)為______m，經(jīng)過(guò)______s，Q點(diǎn)第一次到達(dá)正向最大位移處。

7.（1）（2022·全國(guó)理綜甲卷·34（1））（5分）一平面簡(jiǎn)諧橫波以速度沿x軸正方向傳播，時(shí)刻的波形圖如圖所示。介質(zhì)中平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)A在時(shí)刻的位移。該波的波長(zhǎng)為_______m，頻率為______。時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)A_______（填“向上運(yùn)動(dòng)”“速度為零”或“向下運(yùn)動(dòng)”）。8（2022·高考廣東物理）（6分）如圖15所示，某同學(xué)握住軟繩的一端周期性上下抖動(dòng)，在繩上激發(fā)了一列簡(jiǎn)諧波。從圖示時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，繩上M處的質(zhì)點(diǎn)將運(yùn)動(dòng)至__________（選填“N”“P”或“Q”）處。加快抖動(dòng)，波的頻率增大，波速__________（選填“增大”“減小”或“不變”）。9.（2022·全國(guó)理綜乙卷·34）（1）介質(zhì)中平衡位置在同一水平面上的兩個(gè)點(diǎn)波源和，二者做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅相等，周期均為，當(dāng)過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，也過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)．若波速為，則由和發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)均為______m。P為波源平衡位置所在水平面上的一點(diǎn)，與、平衡位置的距離均為，則兩波在P點(diǎn)引起的振動(dòng)總是相互______（填“加強(qiáng)”或“削弱”）的；當(dāng)恰好在平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，平衡位置在P處的質(zhì)點(diǎn)______（填“向上”或“向下”）運(yùn)動(dòng)。10.（2022年1月浙江選考）兩列振幅相等、波長(zhǎng)均為、周期均為T的簡(jiǎn)諧橫波沿同一繩子相向傳播，若兩列波均由一次全振動(dòng)產(chǎn)生，t=0時(shí)刻的波形如圖1所示，此時(shí)兩列波相距，則（）

A.時(shí)，波形如圖2甲所示B.時(shí)，波形如圖2乙所示C.時(shí)，波形如圖2丙所示D.時(shí)，波形如圖2丁所示11.（2022年1月浙江選考）圖甲中的裝置水平放置，將小球從平衡位置O拉到A后釋放，小球在O點(diǎn)附近來(lái)回振動(dòng)；圖乙中被細(xì)繩拴著的小球由靜止釋放后可繞固定點(diǎn)來(lái)回?cái)[動(dòng)。若將上述裝置安裝在太空中的我國(guó)空間站內(nèi)進(jìn)行同樣操作，下列說(shuō)法正確的是（）A.甲圖中的小球?qū)⒈３朱o止B.甲圖中的小球仍將來(lái)回振動(dòng)C.乙圖中的小球仍將來(lái)回?cái)[動(dòng)D.乙圖中的小球?qū)⒆鰟蛩賵A周運(yùn)動(dòng)12．（2022年6月浙江選考）如圖所示，一根固定在墻上的水平光滑桿，兩端分別固定著相同的輕彈簧，兩彈簧自由端相距x。套在桿上的小球從中點(diǎn)以初速度v向右運(yùn)動(dòng)，小球?qū)⒆鲋芷跒門的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則A．小球做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)B．小球動(dòng)能的變化周期為C．兩根彈簧的總彈性勢(shì)能的變化周期為TD．小球的初速度為v2時(shí)，其運(yùn)動(dòng)周期為213.（2021重慶高考）（4分）簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，題圖為某時(shí)刻波形圖。波源位于x=0處，其位移隨時(shí)間變化的關(guān)系為y=sin（2πt）cm，則（在給出的4個(gè)選項(xiàng)中。只有一個(gè)符合要求的）A.此波的波長(zhǎng)為9cmB。此波的頻率為2HzC.此波的波速為0.1m/sD。此時(shí)波源沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)14．（2022年6月浙江選考）位于x=0.25m的波源P從t=0時(shí)刻開始振動(dòng)，形成的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正負(fù)方向傳播，在t=2.0s時(shí)波源停止振動(dòng)，t=2.1s時(shí)的部分波形如圖所示，其中質(zhì)點(diǎn)a的平衡位置xa=1.75m，質(zhì)點(diǎn)b的平衡位置xb=－0.5m。下列說(shuō)法正確的是A．沿x軸正負(fù)方向傳播的波發(fā)生干涉B．t=0.42s時(shí)，波源的位移為正C．t=2.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a沿y軸負(fù)方向振動(dòng)D．在0到2s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動(dòng)總路程是2.55m15（4分）（2022重慶高考）某同學(xué)為了研究水波的傳播特點(diǎn)，在水面上放置波源和浮標(biāo)，兩者的間距為L(zhǎng)。時(shí)刻，波源開始從平衡位置沿y軸在豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的水波沿水平方向傳播（視為簡(jiǎn)諧波），時(shí)刻傳到浮標(biāo)處使浮標(biāo)開始振動(dòng)，此時(shí)波源剛好位于正向最大位移處，波源和浮標(biāo)的振動(dòng)圖像分別如圖中的實(shí)線和虛線所示，則（）A．浮標(biāo)的振動(dòng)周期為B．水波的傳播速度大小為C．時(shí)刻浮標(biāo)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D．水波的波長(zhǎng)為16．(2020·全國(guó)卷Ⅰ)(1)在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋的有________。(填正確答案標(biāo)號(hào))A．雷雨天看到閃電后，稍過(guò)一會(huì)兒才能聽到雷聲B．超聲波被血管中的血流反射后，探測(cè)器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化C．觀察者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會(huì)變低D．同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同E．天文學(xué)上觀察到雙星(相距較近、均繞它們連線上某點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的兩顆恒星)光譜隨時(shí)間的周期性變化17.(2020·全國(guó)卷Ⅰ)一振動(dòng)片以頻率f做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，固定在振動(dòng)片上的兩根細(xì)桿同步周期性地觸動(dòng)水面上a、b兩點(diǎn)，兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。c是水面上的一點(diǎn)，a、b、c間的距離均為l，如圖所示。已知除c點(diǎn)外，在ac連線上還有其他振幅極大的點(diǎn)，其中距c最近的點(diǎn)到c的距離為eq\f(3,8)l。求(ⅰ)波的波長(zhǎng)；(ⅱ)波的傳播速度。18．(2020·全國(guó)卷Ⅱ)(1)用一個(gè)擺長(zhǎng)為80.0cm的單擺做實(shí)驗(yàn)，要求擺動(dòng)的最大角度小于5°，則開始時(shí)將擺球拉離平衡位置的距離應(yīng)不超過(guò)__________cm(保留1位小數(shù))。(提示：?jiǎn)螖[被拉開小角度的情況下，所求的距離約等于擺球沿圓弧移動(dòng)的路程。)某同學(xué)想設(shè)計(jì)一個(gè)新單擺，要求新單擺擺動(dòng)10個(gè)周期的時(shí)間與原單擺擺動(dòng)11個(gè)周期的時(shí)間相等。新單擺的擺長(zhǎng)應(yīng)該取為________cm。19．(2019·全國(guó)卷Ⅱ)如圖，長(zhǎng)為l的細(xì)繩下方懸掛一小球a，繩的另一端固定在天花板上O點(diǎn)處，在O點(diǎn)正下方eq\f(3,4)l的O′處有一固定細(xì)鐵釘。將小球向右拉開，使細(xì)繩與豎直方向成一小角度(約為2°)后由靜止釋放，并從釋放時(shí)開始計(jì)時(shí)。當(dāng)小球a擺至最低位置時(shí)，細(xì)繩會(huì)受到鐵釘?shù)淖钃?。設(shè)小球相對(duì)于其平衡位置的水平位移為x，向右為正。下列圖像中，能描述小球在開始一個(gè)周期內(nèi)的x-t關(guān)系的是()20．[多選](2019·全國(guó)卷Ⅲ)水槽中，與水面接觸的兩根相同細(xì)桿固定在同一個(gè)振動(dòng)片上。振動(dòng)片做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，兩根細(xì)桿周期性觸動(dòng)水面形成兩個(gè)波源。兩波源發(fā)出的波在水面上相遇，在重疊區(qū)域發(fā)生干涉并形成了干涉圖樣。關(guān)于兩列波重疊區(qū)域內(nèi)水面上振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是()A．不同質(zhì)點(diǎn)的振幅都相同B．不同質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率都相同C．不同質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的相位都相同D．不同質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期都與振動(dòng)片的周期相同E．同一質(zhì)點(diǎn)處，兩列波的相位差不隨時(shí)間變化第三部分思路歸納，內(nèi)化方法1.分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化情況的技巧(1)分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中各物理量的變化情況時(shí)，一定要以位移為橋梁，位移增大時(shí)，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的回復(fù)力、加速度、勢(shì)能均增大，速度、動(dòng)能均減?。环粗?，則產(chǎn)生相反的變化，另外，各矢量均在其值為零時(shí)改變方向。(2)分析過(guò)程中要特別注意簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對(duì)稱性。位移相同時(shí)，回復(fù)力、加速度、動(dòng)能、勢(shì)能可以確定，但速度可能有兩個(gè)方向，由于周期性，運(yùn)動(dòng)時(shí)間也不確定。(3)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的物體經(jīng)過(guò)平衡位置時(shí)，回復(fù)力一定為零，但所受合外力不一定為零。2.“一分、一看、二找”巧解波的圖像與振動(dòng)圖像問(wèn)題(1)分清振動(dòng)圖像與波的圖像。只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x，則為波的圖像，橫坐標(biāo)為t，則為振動(dòng)圖像。(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí)。(3)找準(zhǔn)波的圖像對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。(4)找準(zhǔn)振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)。3.波動(dòng)干涉、衍射與多普勒效應(yīng)(1)兩列波發(fā)生干涉時(shí)，兩列波的頻率一定相同。(2)波的衍射是無(wú)條件的，但波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象是有條件的，即障礙物或孔的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)小。(3)多普勒效應(yīng)發(fā)生的條件是波源與觀察者之間的距離發(fā)生變化，二者相互靠近時(shí)，觀察者接收的頻率變大，反之變小。4.實(shí)驗(yàn)：用單擺測(cè)重力加速度處理數(shù)據(jù)的兩種方法(1)公式法：測(cè)出30次或50次全振動(dòng)的時(shí)間t，利用T＝eq\f(t,N)求出周期；不改變擺長(zhǎng)，反復(fù)測(cè)量三次，算出三次測(cè)得的周期的平均值eq\x\to(T)，然后利用公式g＝eq\f(4π2l,T2)求重力加速度。(2)圖像法：由單擺周期公式不難推出：l＝eq\f(g,4π2)T2，因此，分別測(cè)出一系列擺長(zhǎng)l對(duì)應(yīng)的周期T，作l-T2的圖像，圖像應(yīng)是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，如圖所示，求出圖線的斜率k＝eq\f(Δl,ΔT2)，即可利用g＝4π2k求重力加速度。第四部分最新模擬集萃，提升應(yīng)試能力1．（1）（4分）（2022年9月河北示范性高中調(diào)研）在x＝－0.2m處有一簡(jiǎn)諧橫波的波源，形成的簡(jiǎn)諧波沿x軸傳播，如圖所示是t＝0時(shí)的波形圖，t＝0.02s時(shí)，位于x＝－0.3m處的質(zhì)點(diǎn)A第一次到達(dá)波峰處，由此可知，該簡(jiǎn)諧波的傳播速度大小為______m/s；質(zhì)點(diǎn)B的平衡位置位于x＝0.1m處，則質(zhì)點(diǎn)B的振動(dòng)方程為______。2.（2023江蘇南通第一次質(zhì)檢）如圖所示，在x軸上坐標(biāo)原點(diǎn)O左右兩側(cè)對(duì)稱固定安放等量的同種電荷+Q，t=0時(shí)刻在原點(diǎn)O左側(cè)離O較近的A點(diǎn)（）靜止釋放+q點(diǎn)電荷，以下關(guān)于點(diǎn)電荷的加速度a、速度v隨時(shí)間t以及點(diǎn)電荷所經(jīng)過(guò)位置的電勢(shì)電勢(shì)能隨坐標(biāo)x變化的關(guān)系圖像中，可能正確的是（）A. B.C. D.3.（2023湖北新高考協(xié)作體高三起點(diǎn)考試）一單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在偏角減小的過(guò)程中，擺球的（）A.向心加速度減小 B.速度減小 C.回復(fù)力減小 D.機(jī)械能減小4.（2023四川內(nèi)江一中入學(xué)考試）圖1為醫(yī)生正在為病人做B超檢查，B超成像的基本原理是探頭向人體發(fā)射一組超聲波，遇到人體組織會(huì)產(chǎn)生不同程度的反射，探頭接收到的超聲波信號(hào)由計(jì)算機(jī)處理，從而形成B超圖像。圖2為血管探頭沿x軸正方向發(fā)送的簡(jiǎn)諧超聲波圖像，t＝0時(shí)刻波恰好傳到質(zhì)點(diǎn)M。已知此超聲波的頻率為1×107Hz。下列說(shuō)法正確的是（）A.血管探頭發(fā)出的超聲波在血管中的傳播速度為1.4×103m/sB.質(zhì)點(diǎn)M開始振動(dòng)的方向沿y軸正方向C.t＝1.25×10－7s時(shí)質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)到橫坐標(biāo)x＝3.5×10－4m處D.0~1.25×10－7s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M的路程為2mmE.t＝1.25s時(shí)質(zhì)點(diǎn)N開始振動(dòng)，振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向8.（2023湖南永州一模）如圖所示，甲圖為一列簡(jiǎn)諧橫波在時(shí)波形圖，圖中P、M、N三個(gè)質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為、和，其中質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像如圖乙所示。下列正確的是（）A.該簡(jiǎn)諧波向x軸負(fù)方向傳播B.波速大小為C.從時(shí)起到質(zhì)點(diǎn)M第一次到達(dá)波峰所用的時(shí)間等于D.從時(shí)起到質(zhì)點(diǎn)N通過(guò)的路程為時(shí)所用的時(shí)間小于9.（2023湖南三湘創(chuàng)新發(fā)展聯(lián)考）某簡(jiǎn)諧橫波在同一均勻介質(zhì)中由左向右傳播，A、B兩質(zhì)點(diǎn)的平衡位置相距3m，如圖甲所示。質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖像如圖乙所示，已知t=0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)A在平衡位置，質(zhì)點(diǎn)B在波谷，且A、B之間只有一個(gè)波峰，則下列說(shuō)法正確的是（）

A.該波的周期為0.2sB.該波的波長(zhǎng)為6mC.t=0.03s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D.該波在此介質(zhì)中的傳播速度大小為10m/s10.（2023浙江舟山質(zhì)檢）如圖所示，均勻介質(zhì)中有兩個(gè)振源和，它們的頻率、振幅、振動(dòng)方向均相同且振動(dòng)的步調(diào)完全一致，產(chǎn)生的兩列波的波長(zhǎng)均為，與之間距離為，O點(diǎn)為、連線中點(diǎn)。現(xiàn)以O(shè)點(diǎn)為中心畫一個(gè)正方形，正方形的兩邊與、的連線平行，且正方形邊長(zhǎng)遠(yuǎn)大于，虛線過(guò)、與正方形的交點(diǎn)分別為P、Q，下列說(shuō)法正確的是（）A.O點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的位移始終最大 B.P、Q兩點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為零C.正方形四邊上振動(dòng)減弱點(diǎn)的數(shù)目為6個(gè) D.P、Q連線上振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的數(shù)目為6個(gè)11.（2023湖北新高考協(xié)作體高三起點(diǎn)考試）甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同種均勻介質(zhì)中傳播，如圖所示為t=0時(shí)刻兩列波恰好在坐標(biāo)原點(diǎn)相遇時(shí)的波形圖，甲波的頻率為2Hz，沿x軸正方向傳播，乙波沿x軸負(fù)方向傳播，則（）A.乙波的傳播速度大小為4m/sB.t=0至t=1s時(shí)間內(nèi)x=1m處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)路程為2.2mC.兩列波疊加后，?3m＜x＜3m內(nèi)振幅為0的質(zhì)點(diǎn)共有6處D.兩列波疊加后，?3m＜x＜3m內(nèi)振幅為10cm的質(zhì)點(diǎn)比振幅為30cm的質(zhì)點(diǎn)多12（5分）（2023江西紅色十校第一次聯(lián)考）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，時(shí)的波形圖如圖甲所示。平衡位置在處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是______。（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得