新高考专用备战2024年高考物理易错题精选易错点08振动和波3大陷阱学生版

这是一份新高考专用备战2024年高考物理易错题精选易错点08振动和波3大陷阱学生版，共17页。试卷主要包含了由简谐运动图像可获取的信息，单摆模型，5s时点在平衡位置且向下振动等内容，欢迎下载使用。


易错点一：理解简谐运动图像和单摆周期问题时出现错误
1.由简谐运动图像可获取的信息
（1）判定振动的振幅A和周期T。(如图所示)
（2）判定振动物体在某一时刻的位移。
（3）判定某时刻质点的振动方向：
①下一时刻位移若增加，质点的振动方向是远离平衡位置；
②下一时刻位移如果减小，质点的振动方向指向平衡位置。
（4）判定某时刻质点的加速度(回复力)的大小和方向。
eq \x(\a\al(从图像读,取x大小,及方向))eq \(――→,\s\up7(F＝－kx))eq \x(\a\al(F的大小,及方向))eq \(――→,\s\up7(F＝ma))eq \x(\a\al(a的大小,及方向))
（5）比较不同时刻质点的势能和动能的大小。质点的位移越大，它所具有的势能越大，动能则越小。
2.单摆模型
（1）单摆是一个理想有物理模型；单摆的周期公式为T=2π由公式可知：单摆 的周期与摆球的质量和振幅无关；
（2）等效摆长：摆长是指摆动的质点到轨迹圆心的距离
（3）等效重力加速度：单摆公式中的g不仅与单摆所在的空间位置有关，还与单摆所处的物理环境和单摆系统的运动状态有关，因此对于不是教材上的理想情况，必须确定等效重力加速度，其步骤是：找等效平衡位置， 求摆球在等效平衡位置处于静止状态时悬线拉力得等效重力加速度
易错点二：理解波的传播图像问题时出现错误
1．机械波的传播特点
(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，任一质点的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，由于介质不同，波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变。
(4)波源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离。
2．波的图像的特点
(1)时间间隔Δt＝nT(波传播nλ，n＝0,1,2,3，…)时，波形不变。
(2)在波的传播方向上：①当两质点平衡位置间的距离Δx＝nλ (n＝1,2,3，…)时，它们的振动步调总相同，在波形图上的对应位移一定相同；②当两质点平衡位置间的距离Δx＝(2n＋1)eq \f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)时，它们的振动步调总相反，在波形图上的对应位移一定等值反向。
(3)波源质点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。
3．根据波的图像、波的传播方向判定质点的振动方向的方法
注意：波的图像、波的传播方向与质点振动方向三者之间可以互相判定。
4．求解波的图像与振动图像综合问题的三关键：“一分、一看、二找”
易错点三：理解波的干涉现象
波的干涉现象中振动加强点、减弱点的两种判断方法
1.公式法
某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr。
①当两波源振动步调一致时
若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动加强；
若Δr＝(2n＋1)eq \f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，则振动减弱。
②当两波源振动步调相反时
若Δr＝(2n＋1)eq \f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，则振动加强；
若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动减弱。
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【易错点提醒一】不理解振动图像的意义和物理量之间的关系
【例1】．如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（ ）
A．在t=0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大
B．在t=0.1s与t=0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同
C．从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动
D．在t=0.6s时，弹簧振子有最小的位移
【变式1-1】（2023浙江1月卷）主动降噪耳机能收集周围环境中的噪声信号，并产生相应的抵消声波．，某一噪声信号传到耳膜的振动图像如图所示，取得最好降噪效果的抵消声波（声音在空气中的传播速度为）（ ）
A．振幅为2A B．频率为
C．波长应为的奇数倍 D．在耳膜中产生的振动与图中所示的振动同相
【变式1-2】如图1所示，水平地面上固定一轻质弹簧，弹簧竖直放置，其上端连接一轻质薄板。时刻，一可视为质点的物块从弹簧正上方某处由静止下落，落至薄板上后和薄板始终粘连，其位置随时间变化的图像（图像）如图2所示，其中时物块刚接触薄板。弹簧形变始终在弹性限度内，空气阻力不计，以竖直向下为正方向，则（ ）
A．，物块的加速度逐渐增大B．后物块做简谐运动
C．，物块的加速度先减小后增大D．，物块的加速度先增大后减
【变式1-3】（2022·浙江6月卷·T11）如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距。套在杆上的小球从中点以初速度向右运动，小球将做周期为的往复运动，则（ ）
A. 小球做简谐运动
B. 小球动能变化周期为
C. 两根弹簧的总弹性势能的变化周期为
D. 小球的初速度为时，其运动周期为
【易错点提醒二】不理解单摆模型和单摆的周期公式
【例2】惠更斯利用摆的等时性发明了带摆的计时器，叫摆钟，如图甲所示，摆钟运行时克服摩擦所需的能量由重锤的势能提供，运动的速率由钟摆控制，旋转钟摆下端的螺母可以使摆上的圆盘沿摆杆上下移动，简化图如图乙所示．下列说法正确的是（ ）

A．摆钟慢了，应使圆盘沿摆杆下移
B．摆钟快了，应使圆盘沿摆杆下移
C．把摆钟从北京移到上海，应使圆盘沿摆杆上移
D．把摆钟从山顶移到山脚，应使圆盘沿摆杆上移
【变式1-1】做简谐振动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的1/2，则单摆振动的（ ）
A．频率、振幅都不变B．频率、振幅都改变
C．频率不变、振幅改变D．频率改变、振幅不变
【变式1-2】如图所示，三根长度均为L的轻细绳α、b、c组合系住一质量分布均匀且带正电的小球m，球的直径为，绳b、c与天花板的夹角，空间中存在平行于纸面竖直向下的匀强电场，电场强度，重力加速度为g，现将小球拉开小角度后由静止释放，则（ ）
A．若小球在纸面内做小角度的左右摆动，则周期为
B．若小球做垂直于纸面的小角度摆动，则周期为
C．摆球经过平衡位置时合力为零
D．无论小球如何摆动，电场力都不做功
【易错点提醒三】误认为波的传播过程中质点随波迁移和不理解波的图像
【例3】.某波源在时刻发出一列简谐横波，时波传播到距波源处，此时的波形图及质点P、Q的位置如图所示，则下列判断正确的是（ ）

A．时，波源向轴正方向运动
B．时，质点的速度正在减小
C．时，质点的加速度正在增大
D．经过时间，质点沿波的传播方向移动的距离为
【变式1-1】8. （2023湖南卷）如图（a），在均匀介质中有和四点，其中三点位于同一直线上，垂直．时，位于处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图（b）所示，振动方向与平面垂直，已知波长为．下列说法正确的是（ ）
A. 这三列波的波速均为
B. 时，处的质点开始振动
C. 时，处的质点向轴负方向运动
D. 时，处的质点与平衡位置的距离是
【变式1-2】一列简谐横波沿x轴正向传播，波长为，振幅为。介质中有a和b两个质点，其平衡位置分别位于和处。某时刻b质点的位移为，且向y轴正方向运动。从该时刻开始计时，a质点的振动图像为（ ）
A. B.
C. D.
.【变式1-3】一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t时刻的波形图如图所示。已知该波的周期时为T，a、b、c、d是波的传播方向上的四个质点，则在时刻（ ）

A．质点a正在向y轴正方向运动
B．质点b的速度正在增大
C．质点c的速度最大
D．质点c迁移到了质点d的位置
【易错点提醒四 】分析振动图像与波的图像综合问题出现错误
【例4】.（2023全国乙卷）一列简谐横波沿x轴传播，图（a）是时刻的波形图；P是介质中位于处的质点，其振动图像如图（b）所示。下列说法正确的是（ ）
A. 波速为
B. 波向左传播
C. 波的振幅是
D. 处的质点在时位于平衡位置
E. 质点P在0~7s时间内运动的路程为
【变式1-1】（2023海南卷）下面上下两图分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点P、Q的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. 该波的周期是5sB. 该波的波速是3m/s
C. 4s时P质点向上振动D. 4s时Q质点向上振动
【变式1-2】.如图（a）所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为时刻和时刻的波形图，其中，P、Q分别是平衡位置为和的两质点。图（b）为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A．可能等于
B．时刻质点Q的加速度达到最大
C．简谐横波沿x轴传播的速度大小为
D．到时间内，质点P随波向右移动了
E．到时间内，P运动的路程可能大于Q运动的路程
【变式1-3】．战绳运动是健身房设计用来减脂的一项爆发性运动，人们在做战绳运动时，用手抓紧绳子，做出用绳子的动作，使得绳子呈波浪状向前推进，形成横波（可视为简谐横波）。时波形图如图1所示，图2是绳上某质点的振动图像，下列说法中正确的是（ ）
A．该波的波速为B．波源开始振动的方向向下
C．该质点与波源的距离为D．时间内该质点通过的路程为
【易错点提醒五 】不会分析波的干涉现象，不理解其中的加强与减弱的含意
【例5】（2023浙江6月卷）如图所示，置于管口T前的声源发出一列单一频率声波，分成两列强度不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O。先调节A、B两管等长，O处探测到声波强度为400个单位，然后将A管拉长，在O处第一次探测到声波强度最小，其强度为100个单位。已知声波强度与声波振幅平方成正比，不计声波在管道中传播的能量损失，则（ ）
A. 声波的波长B. 声波的波长
C. 两声波的振幅之比为D. 两声波的振幅之比为
【变式1-1】如图甲所示，、和是同一水平面内的三个点，沿竖直方向振动的横波Ⅰ在介质中沿方向传播，与相距40cm，点的振动图像如图乙所示；沿竖直方向振动的横波Ⅱ在同一介质中沿方向传播，与相距50cm，点的振动图像如图丙所示。在时刻，两列波同时分别经过、两点，两列波的波速都为20cm/s，两列波在点相遇，则以下说法不正确的是（ ）
A．两列波的波长均为20cm
B．点是振幅是为10cm
C．4.5s时点在平衡位置且向下振动
D．波遇到20cm的障碍物将发生明显衍射现象
【变式1-2】如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-2m和x=12m处，两列波的传播周期均为1s，两波源的振幅均为A=4cm。图示为t=0时刻两列波的图像，此时刻平衡位置处于x=2m和x=8m的两质点P、Q刚开始振动，质点M的平衡位置处于x=5m处。下列说法正确的是（ ）

A．t=0.75s时刻，两列波刚好在M点相遇
B．t=0.75s时刻，质点P运动的路程12cm
C．质点P、Q的起振方向相反
D．t=1s时刻，质点Q加速度最大
E．t=1s时刻，质点M的位移为-8cm
1．（2023年天津卷高考真题）一列机械波的波源是坐标轴原点，从时波源开始振动，时波形如图，则下列说法正确的有（ ）

A．在这种介质中波速
B．处质点在时位于波谷
C．波源振动方程
D．处质点半个周期内向左位移半个波长
2.（2022·山东卷·T9）一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如右图所示。当时，简谐波的波动图像可能正确的是（）
A. B. C. D.
3.（2022·浙江6月卷·T16）位于的波源P从时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在时波源停止振动，时的部分波形如图所示，其中质点a的平衡位置，质点b的平衡位置。下列说法正确的是（ ）
A. 沿x轴正负方向传播的波发生干涉
B. 时，波源的位移为正
C. 时，质点a沿y轴负方向振动
D. 在0到2s内，质点b运动总路程是2.55m
4．（2023·江苏·模拟预测）劲度系数相同的两根弹簧分别与甲、乙两个小钢球组成弹簧振子，让两弹簧振子各自在水平面内做简谐运动，某时刻开始计时，两者的振动图像如图所示。已知弹簧振子的振动周期，其中m为振子质量、k为弹簧劲度系数，下列说法正确的是（ ）
A．甲球质量小于乙球质量
B．甲球的加速度始终大于乙球的加速度
C．时，甲弹簧对小球的作用力大于乙弹簧对小球的作用力
D．若用两根相同的无弹性细长绳分别系住两个小球制成单摆，甲球做成的单摆周期大于乙球做成的单摆
5．（2023·河北·校联考模拟预测）游客在海边欲乘坐游船，当日风浪很大，游船上下浮动，游船浮动可简化为竖直方向的简谐运动，振幅为，周期为，当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过时，游客能舒服地登船。假设风浪较小时，游船振幅为，游船上升到最高点时依然刚好与码头地面平齐，舒服登船的高度不变，振动周期不变，则在一个周期内，风浪较小时舒服地登船时间比风浪大时增加（ ）
A．B．C．D．
6．（2023·广东广州·广东实验中学校考模拟预测）如图（a）所示，轻质弹簧上端固定，下端连接质量为m的小球，构成竖直方向的弹簧振子。取小球平衡位置为x轴原点，竖直向下为x轴正方向，设法让小球在竖直方向振动起来后，小球在一个周期内的振动曲线如图（b）所示，若时刻弹簧弹力为0，重力加速度为g，则有（ ）
A．0时刻弹簧弹力大小为
B．弹簧劲度系数为
C．时间段，回复力冲量为0
D．时间段，小球动能与重力势能之和减小
7．（2022·湖南·统考高考真题）下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为的简谐运动：与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图（a）所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图（b）所示。已知河水密度为，木棒横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法正确的是（ ）
A．x从到的过程中，木棒的动能先增大后减小
B．x从到的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小
C．和时，木棒的速度大小相等，方向相反
D．木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为
E．木棒的运动为向x轴正方向传播的机械横波，波速为
8. （2023·广东惠州三模）一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示，已知图中质点 b 的起振时刻比质点 a 延迟了0.5s，b和c之间的距离是5m，下列说法正确的是（ ）
A. 此列波的波长为2.5m
B. 此列波波速为5m/s
C. 此列波的频率为2 Hz
D. 此时质点N正沿x轴正方向运动
9. （2023·广东惠州一模）（多选）图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0s时刻的波形图，图乙为参与波动的某一质点的振动图像，下列说法正确的是（ ）
A. 该简谐横波的波长为4m
B. 图乙可能是图甲中质点M的振动图像
C. 从此刻起，质点Q比P先回到平衡位置
D. t=0~1s，质点P运动路程为0.8cm
10.（2023·福建福州2月检测）（多选）某介质中两持续振动的振源P、Q分别位于x轴上x1＝-3cm和x2＝9cm处，t＝0时刻两振源同时开始振动，t＝3s时刻在x轴上第一次形成如图所示的波形。则下列说法正确的是（ ）
A. 振源Q的这列波波长为3cm
B. 振源P起振方向沿y轴正方向
C. 振源为Q的振动方程为y＝-2sin（πt）cm
D. 两列波在x＝3 cm处相遇后，该质点的振动始终加强
11. （2023·广东茂名一模）主动降噪功能的耳机可以拾取噪声信号，经智能降噪处理器对不同的噪声精准运算，通过Hi-Fi扬声器播放与噪声频率相同、相位相反、振幅相同的降噪声波，从而起到抵消噪声的作用。如图为噪声在某时刻的简谐波图像，则（ ）
A. 降噪声波的振幅为10cm
B. 降噪声波和噪声叠加后，波的振幅变为20cm
C. 质点P此时刻一定正从平衡位置向上振动
D. 质点P再经过一个周期水平移动一个波长
12. （2023·福建厦门二模）（多选）如图甲所示，在同种均匀介质中有两个质点P和Q，其振动图像分别如图乙中实线、虚线所示，它们形成的波沿两者之间的连线相向传播，则（ ）
A. P、Q 形成的两列波的波速之比为
B. P、Q 形成的两列波的波长之比为
C. 时，P和Q振动的加速度方向相反
D. 两列简谐波相遇时会发生干涉现象
13. （2023·广东湛江二模）如图所示，小鸭A（视为质点）在平静的河道内靠近岸边戏水，在水面上引起一列稳定的水波，B为岸边的一点，已知P点为小鸭A和B点连线的中点，则下列说法正确的是（ ）
A. P处质点比B处质点的振动频率大
B. P处质点将随水波运动到B点
C. P点与B点的振动方向一定相反
D. 小鸭A与质点P（已经振动）的振动周期相等
14. （2023·河北石家庄一模）O、P、Q为软绳上的三点，t=0时刻手持O点由平衡位置开始在竖直方向做简谐运动，至时刻恰好完成两次全振动，此时绳上OQ间形成的波形如图所示，下列四幅位移-时间图像中能反映P点在时间内运动情况的是（ ）
A. B.
C. D.
15. （2023·湖南彬州三模）有一列简谐横波的波源在O处，某时刻沿x轴正方向传播的振动形式传到20cm处，此时x轴上10cm处的质点已振动0.2s，质点P离O处80cm，如图所示，取该时刻为，下列说法正确的是（ ）
A. 质点P开始振动时的速度方向沿y轴正方向
B. 波的传播速度为1m/s
C. 经过1.5s，质点P第一次到达波峰
D. 在时间内，处的质点振动的速度逐渐增大
16. （2023·湖南第五次大联考）（多选）均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为和。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速，波长大于20cm，振幅，且传播时无衰减。时刻A、B偏离平衡位置的位移相同、运动方向相反，时刻两者再次偏离平衡位置的位移相同、运动方向相反。则下列说法正确的是（ ）
A. 这列波的周期为0.6s
B. 这列波的周期为1.2s
C. 已知在时刻（），质点A位于波峰，该时刻B的位移一定为
D. 已知在时刻（），质点A位于波峰，该时刻B的位移一定为
17. （2023·辽宁大连一模）一列简谐横波在时的波形如图甲所示，P是介质中的质点，图乙是质点P的振动图像。已知波在介质中的波长为12m，则下列说法正确的是（ ）
A. 波的周期为0.6sB. 波的波速为20m/s
C. 波沿x轴负方向传播D. 质点P的平衡位置坐标为内容
图像
“上下坡”法
沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动
“同侧”法
波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧
“微平移”法
将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向