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专题17 机械振动机械波 光学(解析版).docx

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),则t2-,则t2-,,其加速度最小【答案】C【解析】:.物块做简谐运动,物块同向经过关于平衡位置对称的两点时动量相等,所以如果在t2时刻物块的动量也为p,t2-t1的最小值小于等于,故A错误;物块经过同一位置或关于平衡位置对称的位置时动能相等,如果在t2时刻物块的动能也为Ek,则t2-t1的最小值可以小于T,故B错误;图中O点是平衡位置,根据a=-知,物块经过O点时位移最小,则其加速度最小,故C正确;物块运动至C点时,位移最大,其加速度最大,故D错误.【典例分析3】(2020·湖北宜昌高三模拟)如图所示为两个单摆的受迫振动的共振曲线,则下列说法正确的是( ),且摆长相同,则图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线3/25原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!,则两个摆长之比LⅠ∶LⅡ=25∶Ⅱ若是在地面上完成的,,则图线Ⅰ,图线Ⅱ表示的单摆的能量一定大于图线Ⅰ表示的单摆的能量【答案】ABC.【解析】:图线中振幅最大处对应的频率应与做受迫振动的单摆的固有频率相等,从图线上可以看出,两摆的固有频率fⅠ=,fⅡ=,根据公式f=可知,g越大,f越大,所以gⅡ>gⅠ,又因为g地>g月,因此可推知图线Ⅰ表示月球上单摆的共振曲线,A正确;若在地球上同一地点进行两次受迫振动,g相同,摆长长的f小,且有=,所以=,B正确;fⅡ=,若图线Ⅱ是在地面上完成的,根据g=,可计算出LⅡ约为1m,C正确,D错误;单摆的能量除与振幅有关,还与摆球质量有关,故E错误.【提分秘籍】(1)受力特征:回复力满足F=-kx.(2)运动特征:当物体靠***衡位置时,a、F、x都减小,v增大;当物体远离平衡位置时,a、F、x都增大,v减小.(3)能量特征:对同一弹簧振子或单摆来说,振幅越大,能量越大,在振动过程中,动能和势能相互转化,机械能守恒.(4)周期性特征:物体做简谐运动时,其位移、回复力、加速度、速度等矢量都随时间做周期性的变化.(5)对称性特征:速率、(1)由图象可以看出质点振动的振幅、周期.(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移.(3)可以确定各时刻质点的振动方向.(4)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向.(5)能够比较不同时刻质点的速度、(1)条件:最大偏角小于5°;(2)周期公式:T=(1)受迫振动——受迫振动的频率等于驱动力的频率,,侵权必究!(2)共振——当驱动力频率等于固有频率时,振幅最大.【强化训练】1.(2020·浙江杭十四中选考模拟)悬挂在竖直方向上的弹簧振子,周期为2s,从最低点的位置向上运动时开始计时,它的振动图象如图所示,由图可知( )=,=,=,=,加速度为负的最大值【答案】 C【解析】 t=,位移为正,加速度a=-为负;x-t图象上某点切线的斜率表示速度,故速度为负,故A错误;t=,位移为负,加速度a=-为正,速度为负,故B错误;t=,位移为正向最大,加速度a=-为负向最大,速度为零,故C正确;t=,位移为零,故加速度为零,速度为负,.(多选)(2020·浙江金华市十校联考)如图所示为一个单摆在地面上做受迫振动的共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系),则( ),,共振曲线的峰将右移【答案】 AB【解析】单摆做受迫振动,振动频率与驱动力频率相等;当驱动力频率等于固有频率时,发生共振,振幅最大,,固有周期为2s,故A正确;单摆的固有周期为2s,由公式T=2π,可得L≈1m,故B正确;若摆长增大,单摆的固有周期增大,则固有频率减小,共振曲线的峰将向左移动,故C、,侵权必究!3.(多选)一根不可伸长的细线,上端悬挂在O点,下端系一个小球,如图甲所示,,用游标卡尺测量小球的直径,二者相加为l,通过改变细线的长度,测得对应的周期T,得到该装置的l-,选择下列说法正确的选项(取π2=)( )==【答案】 BC【解析】设摆长为l′,由单摆的周期公式得T=2π,且l=l′+r结合题图乙推导得:l=+T2,可知摆球半径r=,为l-T2图象的斜率,所以有:==m/s2,解得:g≈,故C正确,D错误;由单摆的周期公式有:l′=T2=×22m≈,故B正确,A错误.【题型二】波的形成、传播与图象【典例分析1】(2020·全国卷Ⅲ·34(1))如图,一列简谐横波平行于x轴传播,图中的实线和虚线分别为t=0和t==6m处的质点,,波速为________m/s,传播方向沿x轴________(填“正方向”或“负方向”).【答案】 10 负方向【解析】根据x=,可知波沿x轴负方向传播,且=,得T=,由题图知波长λ=4m,则波速v==10m/s.【典例分析2】.(2020·烟台模拟)如图甲所示,O、P为介质中的两点,O为波源,=0时刻O点由平衡位置开始向上振动,向右产生沿直线传播的简谐横波,图乙表示t=( )6/25原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!.从开始振动到t=10s,【答案】B.【解析】:由图乙所示的P点振动的图象可知波动周期为T=4s,选项C正确;波动从O传播到P点需要时间为2s(半个周期),OP=,该波的波长λ=12m,该波的波速为v==3m/s,选项A正确,B错误;从开始振动到t=10s,质点P振动了8s,两个周期,经过的路程为s=2×4A=2×4×=,选项D正确.【提分秘籍】(1)波传到任意一点,该点的起振方向都和波源的起振方向相同.(2)介质中每个质点都做受迫振动,因此,任一质点振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同.(3)波从一种介质进入另一种介质,由于介质的情况不同,它的波长和波速可能改变,但频率和周期都不会改变.(4)波经过一个周期T完成一次全振动,波恰好向前传播一个波长的距离,所以v==(1)质点振动nT(波传播nλ)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)波源的起振方向决定了它后面的质点的起振方向,各质点的起振方向与波源的起振方向相同.【强化训练】=0时刻的波形如图所示,,下列说法正确的是( ).25Hz8/25原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!==,x坐标为17m的质点恰好位于波谷【答案】BDE.【解析】:,则T=,解得T=,f==,B正确;由题图知:该波的波长λ=4m,波速v==5m/s,故A错误;画出t=,因15m=3λ+λ,故x坐标为15m的质点与x=3m处的质点振动情况一样,即在平衡位置向下振动,C错误;画出t=,因22m=5λ+λ,故x=22m处的质点与x=2m处的质点振动情况一样,即在波峰位置,D正确;因质点P与x=17m处质点平衡位置间距离Δx=14m=3λ+λ,故两质点振动步调相反,.(多选)(2020·湖南3月模拟)关于机械振动、机械波,下列说法正确的是( ),,其质量越大,,【答案】 ADE【解析】在竖直方向上做受迫振动的弹簧振子,稳定后其振动频率等于驱动力的频率,与固有频率无关,故A正确;根据f==知,做简谐运动的单摆的振动频率与质量无关,故B错误;在简谐运动中,介质中的质点在周期内的路程不一定是一个振幅,与质点的起始位置有关,只有起点在平衡位置或最大位移处时,质点在周期内的路程才一定是一个振幅,故C错误;根据形成稳定干涉的条件知,只有频率相同的两列波在相遇区域才可能形成稳定的干涉图样,故D正确;简谐横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定,与波的频率无关,故E正确.【题型三】振动与波两种图象综合问题【典例分析1】(多选)(2020·河南濮阳市高三下学期4月摸底)图甲为一列简谐横波在t=,此时质点8/25原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!P的位置横坐标为x=1m,此时质点Q的位置横坐标为x=( ).t=,=,=,质点P通过的路程不一定等于20cm【答案】 ABD【解析】由题图甲知波长λ=8m,,则波速为v==m/s=40m/s,=,由题图乙知质点Q正向下运动,根据“上下坡法”可知该波沿x轴负方向传播,=8m,所以在t=,与P相距10m处的质点的振动情况相当于与P相距2m处的质点振动情况,由题意可知当该点在P右边2m处时与P点振动方向不同;当该点在P左边2m处时与P点振动方向相同,====,则P在半个周期内通过的路程为2A=20cm,故D正确,E错误.【提分秘籍】(1)振动与波两种图象综合问题的处理思路①定位:依据已知条件明确波的图象对应的时刻,依据质点振动图象找出该时刻质点振动的位移及振动方向。再根据此位移及振动方向,在波的图象中找出该质点,则所有问题将解决。②定时:依据已知条件找到波的图象中对应的质点,读出该质点的位移并判断其振动方向,依据位移在振动图象中确定该质点处在此位移对应的时刻。(2)巧解波动图象与振动图象综合问题的基本方法求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法:9/25原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!【强化训练】1.(多选)(2019·全国卷Ⅰ·34)一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=时刻,该波的波形图如图2(a)所示,P、(b)( )(b)=0时刻,=0时刻,(b)=0时刻,质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大【答案】 CDE【解析】 t=时刻,题图(b)表示介质中的某质点从平衡位置向下振动,而题图(a)中质点Q在t=时刻从平衡位置向上振动,平衡位置在坐标原点的质点从平衡位置向下振动,所以质点Q的振动图象与题图(b)不同,平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如题图(b)所示,选项A错误,D正确;在t=0时刻,质点P处在波谷位置,速率为零,与其平衡位置的距离最大,加速度最大,而质点Q运动到平衡位置,速率最大,加速度为零,即在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的小,质点P的加速度比质点Q的大,质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大,选项B错误,C、.(多选)(2019·浙江4月选考·16)图甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P、Q为介质中的两个质点,图乙为质点P的振动图象,则( )11/25原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!=,~,=,=,质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离【答案】 CD【解析】根据题图甲、乙可知,此列波沿x轴负方向传播,周期T=,经过半个周期,质点Q沿y轴正方向运动,故A错误;根据简谐运动特点,,故B错误;t=,质点P运动至y轴正方向最大位移处,又回复力F=-kx和a=,故质点Q的加速度小于质点P的加速度,故C正确;t=,质点P运动至y轴负方向最大位移处,故质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离,.(多选)图(a)为一列简谐横波在t=,P是平衡位置在x=,Q是平衡位置在x=;图(b)为质点Q的振动图象,下列说法正确的是( )=,=,==,=(国际单位)【答案】 BD【解析】题图(b)为质点Q的振动图象,则知在t=,质点Q正从平衡位置向波谷运动,所以质点Q向y轴负方向运动,故A错误;在t=,质点Q沿y轴负方向运动,根据波形平移法可知该波沿x轴负方向传播,(b)可知周期T=,从t====T,则在t=,质点P位于x轴下方,加速度方向与y轴正方向相同,故B正确;从t====T,由于t=、波谷处,所以质点P通过的路程不是3A=30cm,故C错误;质点Q简谐运动的表达式为y=Asin?t=?tm=,故D正确.【题型四】波的特有现象和电磁波【典例分析1】(多选)(2020·福建厦门市线上检测)抗击新冠肺炎疫情的战斗中,***携手“学****强国”推出了武汉实景24小时直播,通过5G超高清技术向广大用户进行九路信号同时直播武汉城市实况,全方位展现镜头之下的武汉风光,共期武汉