第12講振動(dòng)與波貫通?知識(shí)脈絡(luò)研學(xué)?核心考點(diǎn)目錄索引

微專題1貫通?知識(shí)脈絡(luò)研學(xué)?核心考點(diǎn)考點(diǎn)一機(jī)械振動(dòng)命題角度1簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的規(guī)律1.回復(fù)力F=-kx,F(或a)的大小與x的大小成正比,方向相反。2.物理量變化特點(diǎn)靠近平衡位置時(shí),速度v、動(dòng)能Ek都增大,位移x、回復(fù)力F、加速度a、勢(shì)能Ep都減小;遠(yuǎn)離平衡位置時(shí),速度v、動(dòng)能Ek都減小,位移x、回復(fù)力F、加速度a、勢(shì)能Ep都增大。3.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期性和對(duì)稱性

周期性特征對(duì)稱性特征在關(guān)于平衡位置O對(duì)稱的兩點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)速度的大小、動(dòng)能、勢(shì)能相等,相對(duì)平衡位置的位移大小相等、方向相反例1

(2024河北卷)如圖所示,一電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)輕桿在豎直框架平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),輕桿一端固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上,另一端懸掛一紫外光筆,轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)紫外光始終豎直投射至水平鋪開(kāi)的感光紙上,沿垂直于框架的方向勻速拖動(dòng)感光紙,感光紙上就畫(huà)出了描述光點(diǎn)振動(dòng)的x-t圖像,已知輕桿在豎直面內(nèi)長(zhǎng)0.1m,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為12r/min,該振動(dòng)的角速度和光點(diǎn)在12.5s內(nèi)通過(guò)的路程分別為(

)A.0.2rad/s,1.0mB.0.2rad/s,1.25mC.1.26rad/s,1.0mD.1.26rad/s,1.25mC

B

多題歸一

單擺的拓展模型

偏角很小時(shí)等效為單擺等效重力加速度為g0=gsinθ命題角度2簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)圖像的理解與應(yīng)用例3

(2024福建卷)某簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的y-t圖像如圖所示,則以下說(shuō)法正確的是(

)A.振幅為2cmB.頻率為2.5HzC.0.1s時(shí)速度為0D.0.2s時(shí)加速度方向豎直向下B

例4

(2024浙江1月選考)如圖甲所示,質(zhì)量相等的小球和點(diǎn)光源,分別用相同的彈簧豎直懸掛于同一水平桿上,間距為l,豎直懸掛的觀測(cè)屏與小球水平間距為2l,小球和光源做小振幅運(yùn)動(dòng)時(shí),在觀測(cè)屏上可觀測(cè)小球影子的運(yùn)動(dòng)。以豎直向上為正方向,小球和光源的振動(dòng)圖像如圖乙所示,則(

)A.t1時(shí)刻小球向上運(yùn)動(dòng)B.t2時(shí)刻光源的加速度向上C.t2時(shí)刻小球與影子相位差為πD.t3時(shí)刻影子的位移為5AD

考點(diǎn)二機(jī)械波

溫馨提示①介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)隨波振動(dòng),但并不隨波遷移;②質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(n=0,1,2,3,…)時(shí),波形不變;③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。2.波的圖像的周期性:相隔時(shí)間為周期整數(shù)倍的兩個(gè)時(shí)刻的波形相同,從而使題目的解答出現(xiàn)多解的可能。3.波傳播方向的雙向性:在題目未給出波的傳播方向時(shí),要考慮到波可沿x軸正向或負(fù)向傳播的兩種可能性。例5

(多選)(2025廣東模擬)如圖所示,S為波源,t=0時(shí)刻開(kāi)始向上振動(dòng),產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波向右傳播。在t=2.4s時(shí)刻波傳播到P點(diǎn),t=3.2s時(shí)刻Q處質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)最低點(diǎn),運(yùn)動(dòng)的路程為6cm,P、Q間的距離為1m,波速為2m/s,下列說(shuō)法正確的是(

)A.P處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率為2.5HzB.該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)為0.8mC.波源處質(zhì)點(diǎn)振幅為3cmD.P處質(zhì)點(diǎn)與波源處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向總是相反AB

例6

(多選)(2025陜晉青寧卷)一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中沿直線傳播,其波長(zhǎng)大于1m,a、b為介質(zhì)中平衡位置相距2m的兩質(zhì)點(diǎn),其振動(dòng)圖像如圖所示。則t=0時(shí)的波形圖可能為(

)CD

命題角度2波的圖像與振動(dòng)圖像1.解決波的圖像與振動(dòng)圖像的方法技巧

例7

(多選)(2025山東卷)均勻介質(zhì)中分別沿x軸負(fù)向和正向傳播的甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波,振幅均為2cm,波速均為1m/s,M、N為介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)。t=0時(shí)刻的波形圖如圖所示,M、N的位移均為1cm。下列說(shuō)法正確的是(

)A.甲波的周期為6sB.乙波的波長(zhǎng)為6mC.t=6s時(shí),M向y軸正方向運(yùn)動(dòng)D.t=6s時(shí),N向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)BD

BD

溫馨提示波的干涉和衍射是波特有的性質(zhì),波的干涉實(shí)質(zhì)是波的疊加,同時(shí)要理解波的獨(dú)立傳播性原理。發(fā)生干涉時(shí),加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng),減弱點(diǎn)始終減弱;不同時(shí)刻加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位移大小關(guān)系不確定。例9

(2023廣東卷)漁船常用回聲探測(cè)器發(fā)射的聲波探測(cè)水下魚(yú)群與障礙物。聲波在水中的傳播速度為1500m/s,若探測(cè)器發(fā)出頻率為1.5×106Hz的聲波,下列說(shuō)法正確的是(

)A.兩列聲波相遇時(shí)一定會(huì)發(fā)生干涉B.聲波由水中傳播到空氣中,波長(zhǎng)會(huì)改變C.該聲波遇到尺寸約為1m的被探測(cè)物時(shí)會(huì)發(fā)生明顯衍射D.探測(cè)器接收到的回聲頻率與被探測(cè)物相對(duì)探測(cè)器運(yùn)動(dòng)的速度無(wú)關(guān)

B

例10如圖甲所示,人們聽(tīng)音樂(lè)時(shí)外界噪聲容易傳入人耳中,其中A、C、E、F均位于平衡位置,如圖乙所示,戴上降噪耳塞后可有效降低外界噪聲的影響,則下列說(shuō)法正確的是(

)A.圖甲中AF之間的距離為一個(gè)波長(zhǎng)B.圖甲中A點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度比B點(diǎn)快C.圖乙中利用了聲波的衍射D.圖乙中若環(huán)境噪聲的頻率增加,降噪聲波的頻率可以保持不變

B解析

由圖甲可知,AF之間的距離為兩個(gè)波長(zhǎng),A錯(cuò)誤;振動(dòng)中,質(zhì)點(diǎn)離平衡位置越近速度越快,A比B離平衡位置近,則A速度更快,B正確;降噪過(guò)程應(yīng)用了波的干涉原理,主動(dòng)降噪利用的是聲波干涉(兩列波疊加抵消)而非衍射,C錯(cuò)誤;降噪聲波需要與環(huán)境噪聲波的頻率相同才能干涉相消,若環(huán)境噪聲頻率增加,降噪聲波頻率必須改變,D錯(cuò)誤。例11

(多選)(2024山東卷)甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸相向傳播,波速均為2m/s。t=0時(shí)刻二者在x=2m處相遇,波形圖如圖所示。關(guān)于平衡位置在x=2m處的質(zhì)點(diǎn)