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2022届新高考二轮复习 振动和波 课件（59张）
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这是一份2022届新高考二轮复习 振动和波 课件（59张），共59页。PPT课件主要包含了答案B，答案小于最大，答案D，答案CDE，答案CD，答案BC等内容，欢迎下载使用。
解析：不同树木的固有频率不同，因此针对不同树木，要使之发生共振需要的振动频率不同，选项A正确；根据共振曲线，小于固有频率时，逐渐增加驱动力频率，振动的幅度会增大，而在大于固有频率时增加驱动力频率，振动的幅度会减小，选项B错误；稳定后，不同粗细的树干的振动为受迫振动，因此与振动器的振动频率相同，选项D正确；打击杆打击树干后，树干做阻尼振动，阻尼振动频率取决于固有频率，粗细不同的树干固有振动频率不同，选项C错误。答案：AD
2．(2021·烟台模拟)如图甲所示，细线下端悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。将摆线拉开一较小幅度，当注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向以速度v匀速拖动木板，得到喷在木板上的墨汁图样如图乙所示，若测得木板长度为L，墨汁图样与木板边缘交点P、Q恰好是振动最大位置处，已知重力加速度为g，则该单摆的等效摆长为( )
3．(2021·河北高考)如图，一弹簧振子沿x轴做简谐运动，振子零时刻向右经过A点，2 s后第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，2 s内经过的路程为5.6 m。该弹簧振子的周期为________s，振幅为________m。
解析：根据简谐运动对称性可知，振子零时刻向右经过A点，2 s后第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，则A、B两点关于平衡位置对称，而振动经过了半个周期的运动，则周期为T＝2t＝4 s。从A到B经过了半个周期的振动，路程为s＝5.6 m，而一个完整的周期路程为2s，为4个振幅的路程，有4A＝2s，解得振幅为A＝2.8 m。答案：4 2.8
[关键点拨]分析简谐运动的技巧(1)物理量变化分析：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。(2)矢量方向分析：矢量均在其值为零时改变方向。
考查点(二) 机械波[题点全训]1．(2021·浙江6月选考)将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时用相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是( )
A．甲图中两手开始振动时的方向并不相同B．甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置C．乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形D．乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形解析：题图甲中两手开始振动时的方向相同，则题图甲中分叉点是振动加强的位置，所以A、B错误；题图乙中两手开始振动时的方向恰好相反，则题图乙中分叉点是振动减弱的位置，则在分叉点的右侧始终见不到明显的波形，所以C正确，D错误。答案：C
2．(2021·福州模拟)如图所示为海洋生态自动监测浮标，可用于监测水质和气象等参数。一列水波(视为横波)沿海而传播，在波的传播方向上相距4.5 m的两处分别有甲、乙两浮标，两浮标随波上下运动。当甲运动到波峰时，乙恰好运动到波谷，此时甲、乙之间只有一个波峰。观察到甲从第1次到达波峰与第11次到达波峰的时间间隔为20 s，则该水波( )
A．振幅为4.5 m B．波长为3 mC．频率为2 Hz D．波速为2.25 m/s
4．(2021·全国乙卷)图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线。经过0.3 s后，其波形图曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3 s，若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为________m/s，周期为________s；若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为________s。
答案：0.5 0.4 1.2
[关键点拨]波的传播问题中的四个注意点(1)沿波的传播方向上各质点的起振方向与波源的起振方向一致。(2)波传播中各质点在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。(3)沿波的传播方向上每个周期传播一个波长的距离。(4)在波的传播过程中，同一时刻如果一个质点处于波峰，而另一质点处于波谷，则这两个质点一定是反相点。
考查点(三) 振动图像与波动图像三步巧解波动图像与振动图像综合类问题
A．质点Q的振动图像与图(b)相同B．在t＝0时刻，质点P的速率比质点Q的大C．在t＝0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大D．平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图(b)所示E．在t＝0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大
[易错提醒]振动图像与波动图像的易错点(1)不理解振动图像与波动图像的区别。(2)误将振动图像看作波动图像或将波动图像看作振动图像。(3)不知道波传播过程中任意质点的起振方向就是波源的起振方向。(4)不会区分波的传播位移和质点的振动位移。(5)误认为质点随波迁移。
2．(2021·湖北恩施一模)图1所示为一列简谐横波在某时刻的波动图像，图2所示为该波中x＝1.5 m处质点P的振动图像，下列说法正确的是( )
A．该波的波速为2 m/sB．该波一定沿x轴负方向传播C．t＝1.0 s时，质点P的加速度最小，速度最大D．图1所对应的时刻可能是t＝0.5 s
3．一列沿x轴方向传播的简谐横波，在t＝0时波形如图甲所示，a、b、c、d为介质中的四个质点，图乙为质点b的振动图像，下述说法中正确的是( )
A．该波的波速为8 m/sB．该波沿x轴正方向传播C．t＝0.5 s时，质点a具有最大加速度D．质点c在t＝1 s时处于平衡位置，并沿y轴负方向运动
考查点(四) 波的干涉、衍射、多普勒效应[题点全训]1．(多选)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有( )A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同
解析：雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声，这是光的传播速度比声波的传播速度大引起的，选项A错误；超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化，是由于血液发生流动，探测器与血液的观测点的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，选项B正确；观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低，是由于列车与观察者的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，选项C正确；同一声源发出的声波，在空气和水中的传播速度不同，是因为声速与介质有关，不是多普勒效应，选项D错误。答案：BC
2．(2021·浙江1月选考) 两列频率、振幅均相同的简谐波Ⅰ和Ⅱ分别从绳子的两端持续相向传播，在相遇区域发生了干涉，在相距0.48 m的A、B间用频闪相机连续拍摄，依次获得1、2、3、4、5五个波形，如图所示，且1和5是同一振动周期内绳上各点位移都达到最大值时拍摄的波形。已知频闪时间间隔为0.12 s，下列说法正确的是( )A．简谐波Ⅰ和Ⅱ的波长均为0.24 mB．简谐波Ⅰ和Ⅱ的周期均为0.48 sC．绳上各点均做振幅相同的简谐运动D．两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是0.48 m
3．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时的波形图为图中实线，此时波刚好传到c点，经过0.6 s波刚好传到e点，波形图为图中虚线，a、b、c、d、e是不同位置的质点，下列说法正确的是( )
A．当t＝0.5 s时质点a运动到波谷位置B．在0～0.6 s时间内质点c沿x轴正方向移动了3 mC．在0～0.6 s时间内质点d通过的路程为20 cmD．这列简谐横波遇到尺寸为3 m的障碍物，能够发生明显的衍射现象
[关键点拨]1．两列波发生干涉时，两列波的频率一定相同。2．波的衍射是无条件的，但波发生明显衍射现象是有条件的，即障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长小。3．多普勒效应发生的条件是波源与观察者之间的距离发生变化，二者相互靠近时，观察者接收的频率变大，反之变小。
2．(2021·泰安模拟)一列简谐横波在t＝0.4 s时的波形图如图(a)所示，P是介质中的质点，图(b)是质点P的振动图像。已知该波在该介质中的传播速度为 20 m/s，求：
(1)波长和波的传播方向；(2)质点P的平衡位置的x坐标。
答案：(1)24 m，沿x轴负方向传播 (2)6 m
常考点(二) 波的多解问题[典例] 一列简谐横波沿x轴正向传播，t＝0时刻恰好传播到x＝6.0 cm处，波形如图所示。t＝0.6 s时，平衡位置为x＝6.0 cm的质点第一次到达波峰。
(1)写出平衡位置为x＝3.0 cm的质点离开平衡位置的位移随时间变化的函数表达式；(2)自t＝0时刻起经过多长时间平衡位置x＝9.0 cm的质点处于波谷？
[规律方法]1．造成波动问题多解的主要因素(1)周期性①时间的周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。②空间的周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。(2)双向性①传播方向双向性：波的传播方向不确定。②振动方向双向性：质点振动方向不确定。
[集训过关]1．(2019·天津高考)(多选)一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上x1＝1 m和x2＝7 m处质点的振动图像分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是( )
A．7 m/s B．2 m/sC．1.2 m/s D．1 m/s
当n＝0时，v＝6 m/s，当n＝1时，v＝1.2 m/s，C正确。
2．(2021·衡阳模拟)如图所示，位于原点O处的波源从某时刻开始振动，振动方程为y＝－0.04sin(20πt) m。该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播，当坐标为(2 m,0)的质点P刚开始振动时，波源刚好位于波谷。(1)该简谐波的最大波速是多少？(2)当波速为16 m/s时，求波源从开始起振0.375 s内质点P通过的路程是多少？
答案：(1)80 m/s (2)0.4 m
[题点练清]实验原理与操作的考查1．(2020·全国卷Ⅱ)用一个摆长为80.0 cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过__________cm(保留1位小数)。(提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。)某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等。新单摆的摆长应该取为________cm。
答案：6.9 96.8
(1)在上述步骤中，错误的是________(写出该步骤的字母)；改正后正确的应该是____________。(2)该同学利用上述未改正错误测量中的多组实验数据做出了l-T2图像，该图像对应图中的________图。
(3)在“用单摆测定重力加速度”的正确实验中，下列做法有利于减小实验误差的是________。A．适当加长摆线B．质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较大的C．单摆偏离平衡位置的角度不能太大D．当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间 隔作为单摆振动的周期
解析：不同树木的固有频率不同，因此针对不同树木，要使之发生共振需要的振动频率不同，选项A正确；根据共振曲线，小于固有频率时，逐渐增加驱动力频率，振动的幅度会增大，而在大于固有频率时增加驱动力频率，振动的幅度会减小，选项B错误；稳定后，不同粗细的树干的振动为受迫振动，因此与振动器的振动频率相同，选项D正确；打击杆打击树干后，树干做阻尼振动，阻尼振动频率取决于固有频率，粗细不同的树干固有振动频率不同，选项C错误。答案：AD
2．(2021·烟台模拟)如图甲所示，细线下端悬挂一个除去了柱塞的注射器，注射器内装上墨汁。将摆线拉开一较小幅度，当注射器摆动时，沿着垂直于摆动的方向以速度v匀速拖动木板，得到喷在木板上的墨汁图样如图乙所示，若测得木板长度为L，墨汁图样与木板边缘交点P、Q恰好是振动最大位置处，已知重力加速度为g，则该单摆的等效摆长为( )
3．(2021·河北高考)如图，一弹簧振子沿x轴做简谐运动，振子零时刻向右经过A点，2 s后第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，2 s内经过的路程为5.6 m。该弹簧振子的周期为________s，振幅为________m。
解析：根据简谐运动对称性可知，振子零时刻向右经过A点，2 s后第一次到达B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，则A、B两点关于平衡位置对称，而振动经过了半个周期的运动，则周期为T＝2t＝4 s。从A到B经过了半个周期的振动，路程为s＝5.6 m，而一个完整的周期路程为2s，为4个振幅的路程，有4A＝2s，解得振幅为A＝2.8 m。答案：4 2.8
[关键点拨]分析简谐运动的技巧(1)物理量变化分析：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。(2)矢量方向分析：矢量均在其值为零时改变方向。
考查点(二) 机械波[题点全训]1．(2021·浙江6月选考)将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时用相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是( )
A．甲图中两手开始振动时的方向并不相同B．甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置C．乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形D．乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形解析：题图甲中两手开始振动时的方向相同，则题图甲中分叉点是振动加强的位置，所以A、B错误；题图乙中两手开始振动时的方向恰好相反，则题图乙中分叉点是振动减弱的位置，则在分叉点的右侧始终见不到明显的波形，所以C正确，D错误。答案：C
2．(2021·福州模拟)如图所示为海洋生态自动监测浮标，可用于监测水质和气象等参数。一列水波(视为横波)沿海而传播，在波的传播方向上相距4.5 m的两处分别有甲、乙两浮标，两浮标随波上下运动。当甲运动到波峰时，乙恰好运动到波谷，此时甲、乙之间只有一个波峰。观察到甲从第1次到达波峰与第11次到达波峰的时间间隔为20 s，则该水波( )
A．振幅为4.5 m B．波长为3 mC．频率为2 Hz D．波速为2.25 m/s
4．(2021·全国乙卷)图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线。经过0.3 s后，其波形图曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3 s，若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为________m/s，周期为________s；若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为________s。
答案：0.5 0.4 1.2
[关键点拨]波的传播问题中的四个注意点(1)沿波的传播方向上各质点的起振方向与波源的起振方向一致。(2)波传播中各质点在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移。(3)沿波的传播方向上每个周期传播一个波长的距离。(4)在波的传播过程中，同一时刻如果一个质点处于波峰，而另一质点处于波谷，则这两个质点一定是反相点。
考查点(三) 振动图像与波动图像三步巧解波动图像与振动图像综合类问题
A．质点Q的振动图像与图(b)相同B．在t＝0时刻，质点P的速率比质点Q的大C．在t＝0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大D．平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图(b)所示E．在t＝0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大
[易错提醒]振动图像与波动图像的易错点(1)不理解振动图像与波动图像的区别。(2)误将振动图像看作波动图像或将波动图像看作振动图像。(3)不知道波传播过程中任意质点的起振方向就是波源的起振方向。(4)不会区分波的传播位移和质点的振动位移。(5)误认为质点随波迁移。
2．(2021·湖北恩施一模)图1所示为一列简谐横波在某时刻的波动图像，图2所示为该波中x＝1.5 m处质点P的振动图像，下列说法正确的是( )
A．该波的波速为2 m/sB．该波一定沿x轴负方向传播C．t＝1.0 s时，质点P的加速度最小，速度最大D．图1所对应的时刻可能是t＝0.5 s
3．一列沿x轴方向传播的简谐横波，在t＝0时波形如图甲所示，a、b、c、d为介质中的四个质点，图乙为质点b的振动图像，下述说法中正确的是( )
A．该波的波速为8 m/sB．该波沿x轴正方向传播C．t＝0.5 s时，质点a具有最大加速度D．质点c在t＝1 s时处于平衡位置，并沿y轴负方向运动
考查点(四) 波的干涉、衍射、多普勒效应[题点全训]1．(多选)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有( )A．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声B．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化C．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低D．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同
解析：雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声，这是光的传播速度比声波的传播速度大引起的，选项A错误；超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化，是由于血液发生流动，探测器与血液的观测点的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，选项B正确；观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低，是由于列车与观察者的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，选项C正确；同一声源发出的声波，在空气和水中的传播速度不同，是因为声速与介质有关，不是多普勒效应，选项D错误。答案：BC
2．(2021·浙江1月选考) 两列频率、振幅均相同的简谐波Ⅰ和Ⅱ分别从绳子的两端持续相向传播，在相遇区域发生了干涉，在相距0.48 m的A、B间用频闪相机连续拍摄，依次获得1、2、3、4、5五个波形，如图所示，且1和5是同一振动周期内绳上各点位移都达到最大值时拍摄的波形。已知频闪时间间隔为0.12 s，下列说法正确的是( )A．简谐波Ⅰ和Ⅱ的波长均为0.24 mB．简谐波Ⅰ和Ⅱ的周期均为0.48 sC．绳上各点均做振幅相同的简谐运动D．两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是0.48 m
3．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时的波形图为图中实线，此时波刚好传到c点，经过0.6 s波刚好传到e点，波形图为图中虚线，a、b、c、d、e是不同位置的质点，下列说法正确的是( )
A．当t＝0.5 s时质点a运动到波谷位置B．在0～0.6 s时间内质点c沿x轴正方向移动了3 mC．在0～0.6 s时间内质点d通过的路程为20 cmD．这列简谐横波遇到尺寸为3 m的障碍物，能够发生明显的衍射现象
[关键点拨]1．两列波发生干涉时，两列波的频率一定相同。2．波的衍射是无条件的，但波发生明显衍射现象是有条件的，即障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长小。3．多普勒效应发生的条件是波源与观察者之间的距离发生变化，二者相互靠近时，观察者接收的频率变大，反之变小。
2．(2021·泰安模拟)一列简谐横波在t＝0.4 s时的波形图如图(a)所示，P是介质中的质点，图(b)是质点P的振动图像。已知该波在该介质中的传播速度为 20 m/s，求：
(1)波长和波的传播方向；(2)质点P的平衡位置的x坐标。
答案：(1)24 m，沿x轴负方向传播 (2)6 m
常考点(二) 波的多解问题[典例] 一列简谐横波沿x轴正向传播，t＝0时刻恰好传播到x＝6.0 cm处，波形如图所示。t＝0.6 s时，平衡位置为x＝6.0 cm的质点第一次到达波峰。
(1)写出平衡位置为x＝3.0 cm的质点离开平衡位置的位移随时间变化的函数表达式；(2)自t＝0时刻起经过多长时间平衡位置x＝9.0 cm的质点处于波谷？
[规律方法]1．造成波动问题多解的主要因素(1)周期性①时间的周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确。②空间的周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。(2)双向性①传播方向双向性：波的传播方向不确定。②振动方向双向性：质点振动方向不确定。
[集训过关]1．(2019·天津高考)(多选)一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上x1＝1 m和x2＝7 m处质点的振动图像分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是( )
A．7 m/s B．2 m/sC．1.2 m/s D．1 m/s
当n＝0时，v＝6 m/s，当n＝1时，v＝1.2 m/s，C正确。
2．(2021·衡阳模拟)如图所示，位于原点O处的波源从某时刻开始振动，振动方程为y＝－0.04sin(20πt) m。该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播，当坐标为(2 m,0)的质点P刚开始振动时，波源刚好位于波谷。(1)该简谐波的最大波速是多少？(2)当波速为16 m/s时，求波源从开始起振0.375 s内质点P通过的路程是多少？
答案：(1)80 m/s (2)0.4 m
[题点练清]实验原理与操作的考查1．(2020·全国卷Ⅱ)用一个摆长为80.0 cm的单摆做实验，要求摆动的最大角度小于5°，则开始时将摆球拉离平衡位置的距离应不超过__________cm(保留1位小数)。(提示：单摆被拉开小角度的情况下，所求的距离约等于摆球沿圆弧移动的路程。)某同学想设计一个新单摆，要求新单摆摆动10个周期的时间与原单摆摆动11个周期的时间相等。新单摆的摆长应该取为________cm。
答案：6.9 96.8
(1)在上述步骤中，错误的是________(写出该步骤的字母)；改正后正确的应该是____________。(2)该同学利用上述未改正错误测量中的多组实验数据做出了l-T2图像，该图像对应图中的________图。
(3)在“用单摆测定重力加速度”的正确实验中，下列做法有利于减小实验误差的是________。A．适当加长摆线B．质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较大的C．单摆偏离平衡位置的角度不能太大D．当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间 隔作为单摆振动的周期
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