33 机械振动 机械波——【冲刺2023】高考物理考试易错题（全国通用）（原卷版+解析版）

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例题1. (多选)如图甲所示，以O点为平衡位置，弹簧振子在A、B两点间做简谐运动，图乙为这个弹簧振子的振动图像．下列说法中正确的是( )
A．在t＝0.2 s时，小球的加速度为正向最大
B．在t＝0.1 s与t＝0.3 s两个时刻，小球在同一位置
C．从t＝0到t＝0.2 s时间内，小球做加速度增大的减速运动
D．在t＝0.6 s时，弹簧振子有最小的弹性势能
例题2. (多选)一简谐横波沿x轴传播，在某时刻的波形如图所示，已知此时质点F的运动方向向下，则( )
A．此波沿x轴负方向传播
B．质点D此时向下运动
C．质点B将比质点C先回到平衡位置
D．质点E的振幅为零
一、横波和纵波
二、机械波
1.介质
(1)定义：波借以传播的物质.
(2)特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动.
2.机械波
机械振动在介质中传播，形成了机械波.
3.机械波的特点
(1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是振动这种运动形式.
(2)波是传递能量的一种方式.
(3)波可以传递信息.
三、振动图象和波的图象的比较
1.振动图象和波的图象的比较
2.说明：(1)简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同.
(2)判断波的图象中质点的振动方向可根据带动法、上下坡法、微平移法；判断振动图象中质点的振动方向根据质点下一时刻的位置.
四、振动与波的关系
1.区别
(1)研究对象不同——振动是单个质点在平衡位置附近的往复运动，是单个质点的“个体行为”；波动是振动在介质中的传播，是介质中彼此相连的大量质点将波源的振动传播的“群体行为”.
(2)力的来源不同——产生振动的回复力，可以由作用在物体上的各种性质的力提供；而引起波动的力，则总是联系介质中各质点的弹力.
(3)运动性质不同——振动是质点的变加速运动；而波动是匀速直线运动，传播距离与时间成正比.
2.联系
(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动.
(2)波动的性质、频率和振幅与振源相同.
易混点：
1．简谐运动的回复力不可以是恒力．
2．简谐运动的平衡位置不一定是质点所受合力为零的位置，例如单摆的最低点合力不为零．
3．做简谐运动的质点先后通过同一点，回复力、加速度、位移都是相同的，速度大小相同，方向不同。
4．做简谐运动的质点，速度增大时，其加速度一定减小．
5．简谐运动的图像描述的不是振动质点的轨迹．
6．简谐运动的振动图像一定是正弦曲线．
7．单摆在任何情况下的运动不一定都是简谐运动．
8．单摆的振动周期由摆球的质量和摆长和重力加速度共同决定．
9．当单摆的摆球运动到最低点时，回复力为零，所受合力不为零．
10．在机械波传播过程中，介质中的质点不沿着波的传播而移动．
11．机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同．
12．机械波在一个周期内传播的距离不是振幅的4倍．
13．一切波都能发生衍射现象．
14．发生多普勒效应时，波源的真实频率没有发生变化．
1. 如图所示为两列沿绳传播的(虚线表示甲波，实线表示乙波)简谐横波在某时刻的波形图，M为绳上x＝0.2 m处的质点，则下列说法中正确的是( )
A．甲波的传播速度小于乙波的传播速度
B．甲波的频率小于乙波的频率
C．质点M的振动减弱
D．质点M此时正向y轴负方向振动
2. (多选)下列说法正确的是( )
A．在干涉现象中，振动加强点的位移总比减弱点的位移要大
B．单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关
C．火车鸣笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高
D．当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长大的多时，将发生明显的衍射现象
3. 如图所示，一单摆悬于O点，摆长为L，若在O点正下方的O′点钉一个光滑小钉子，使OO′＝eq \f(L,2)，将单摆拉至A处无初速度释放，小球将在A、B、C间来回振动，若振动中摆线与竖直方向夹角小于5°，重力加速度为g，小球可看成质点，则此摆的周期是( )
A．2πeq \r(\f(L,g)) B．2πeq \r(\f(L,2g))
C．2π(eq \r(\f(L,g))＋eq \r(\f(L,2g))) D．π(eq \r(\f(L,g))＋eq \r(\f(L,2g)))
1. (多选)如图所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图像，则下列说法中正确的是( )
A．甲、乙两单摆的摆长相等
B．甲摆的振幅比乙摆大
C．甲摆的机械能比乙摆大
D．在t＝0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆
2.(多选)如图所示，弹簧振子在C、B间做简谐运动，O点为其平衡位置，则( )
A．物块在由C点运动到O点的过程中，回复力逐渐增大
B．物块在由O点运动到B点的过程中，速度不断增大
C．物块在O点加速度最小，在B点加速度最大
D．物块通过平衡位置O点时，动能最大，势能最小
3．(多选)关于单摆，下列说法正确的是( )
A．将单摆由沈阳移至广州，单摆周期变大
B．将单摆的摆角从4°改为2°，单摆的周期变小
C．当单摆的摆球运动到平衡位置时，摆球的速度最大
D．当单摆的摆球运动到平衡位置时，受到的合力为零
4．(多选)一个单摆在地面附近做受迫振动，其共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)如图所示，则( )
A．此单摆的固有周期为2 s
B．此单摆的摆长约为1 m
C．若摆长增大，单摆的固有频率增大
D．若摆长增大，共振曲线的峰将向左移动
5.(多选)如图所示为受迫振动的演示装置，在一根张紧的绳子上悬挂几个摆球，可以用一个单摆(称为“驱动摆”)驱动另外几个单摆．下列说法正确的是( )
A．某个单摆摆动过程中多次通过同一位置时，速度可能不同但加速度一定相同
B．如果驱动摆的摆长为L，则其他单摆的振动周期都等于2πeq \r(\f(L,g))
C．驱动摆只把振动形式传播给其他单摆，不传播能量
D．如果某个单摆的摆长等于驱动摆的摆长，则这个单摆的振幅最大
6．(多选)(2020·全国卷Ⅰ·34(1)改编)在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有( )
A．天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间的周期性变化
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
7．一根同种材料粗细均匀的弹性绳，右端固定在墙上，抓着绳子左端S点上下振动，产生向右传播的绳波，某时刻的波形如图所示．下列说法中正确的是( )
A．此时刻质点P在做减速运动
B．波源的起振方向向上
C．波的传播速度逐渐减小
D．波源振动的频率逐渐减小
8.青岛濒临黄海，是国内著名的滨海旅游城市，长达800多公里的海岸线，拥有众多优良海水浴场．在石老人海水浴场，某同学漂浮在海面上；水波以3 m/s的速率向着海滩传播，该同学记录了第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间为18 s．下列说法正确的是( )
A．该同学很快就会漂流到沙滩上
B．该水波的周期为1.8 s
C．该水波的波长为6 m
D．该水波可以绕过石老人继续传播属于波的干涉现象
9.(2020·天津卷·4)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t＝0时的波形如图所示．t＝eq \f(T,4)时( )
A．质点a速度方向沿y轴负方向
B．质点b沿x轴正方向迁移了1 m
C．质点c的加速度为零
D．质点d的位移为－5 cm
10．(2021·浙江6月选考·9)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
定义
标志性物理量
实物波形
横波
质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波
(1)波峰：凸起的最高处
(2)波谷：凹下的最低处
纵波
质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波
(1)密部：质点分布最密的位置
(2)疏部：质点分布最疏的位置
振动图象
波的图象
图象
坐
标
横坐标
时间
各质点的平衡位置
纵坐标
某一质点在不同时刻的振动位移
各质点在同一时刻的振动位移
研究对象
一个质点
沿波传播方向上的各质点
物理意义
一个质点在不同时刻的振动位移
介质中各质点在同一时刻的振动位移