备战2025年高考物理(浙江专用)抢分秘籍08机械振动机械波电磁波(四大题型)(学生版+解析)练习

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【解密高考】
【题型一】机械振动及其图像
【题型二】机械波及其图像 波的干涉
【题型三】振动图像与波的图像结合
【题型四】电磁振荡 电磁波
【误区点拨】
易错点：机械振动 机械波 电磁波分析

注重基础概念理解：强调对机械振动、机械波、电磁波基础概念的准确把握。
联系实际生活与科技：以生活中的机械振动、机械波现象及电磁波应用为背景，考查知识迁移和解决实际问题的能力。
突出综合能力考查：融合机械振动、机械波、电磁波与其他物理知识，考查综合分析、逻辑思维和数学运算，计算题常结合力学、电磁学知识，运用数学方法处理问题。
1、梳理知识框架：以机械振动（简谐运动、受迫振动与共振）、机械波（产生与传播、波的图象、干涉衍射和多普勒效应）、电磁波（产生与传播、电磁波谱）为核心构建框架，用思维导图串联知识点，明确逻辑联系，方便解题时选规律。
2、深化概念理解：通过实际模型理解简谐运动，直观演示理解机械波，结合理论理解电磁波，对比机械波和电磁波传播特点等，避免概念混淆。
3、强化公式应用：牢记单摆周期公式、波速公式、电磁波传播公式等，通过练习掌握不同情境下公式应用，注意单位统一和适用范围。
【题型一】机械振动及其图像
1．简谐运动的特征
(1)受力特征：回复力满足F＝－kx.
(2)运动特征：当物体靠近平衡位置时，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、加速度等关于平衡位置对称．
2．振动图象提供的信息
(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、加速度的大小．
3．单摆eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(条件：最大偏角小于5°,周期公式：T＝2π\r(\f(L,g))))
4.受迫振动与共振eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(受迫振动——受迫振动的频率等于驱动力的频率，, 与系统固有频率无关.,共振——当驱动力频率等于固有频率时，振幅最大.))
如图所示，一弹簧振子在竖直方向做简谐运动，以竖直向上为正方向建立x轴，坐标原点O为弹簧振子的平衡位置。弹簧振子经过O点时开始计时，经0.1s第一次经过M点，OM=5cm，再经0.4s第二次经过M点，则（ ）
A．弹簧振子的周期为1.2s
B．弹簧振子的振幅为15cm
C．t=6.6s时，弹簧振子向上振动，加速度为零
D．t=0.5s和t=6.7s时，弹簧振子的速度相同
如图（a）所示，两组同学在光滑水平面上做弹簧振子实验，以水平向右为正方向，得到甲、乙两弹簧振子的x-t图像如图（b），下列说法正确的是（ ）
A．甲、乙的频率之比为1:2
B．t=3s时甲的振动方向向右
C．t=1s时甲的位移为1.5cm
D．t=4s时，甲、乙的加速度均为零
如图所示，劲度系数为k的轻质弹簧悬挂在天花板上的O点，质量为m的物块（视为质点）悬挂在弹簧的下端，系统静止时物块停在M，现把物块竖直向下拉到N点，然后由静止释放。已知P点在M点的正上方，P、N两点到M点的距离相等，重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A．物块由N运动到P，弹簧的弹力先减小后增大
B．把此装置放在光滑的斜面上，振动周期小于2πmk
C．把此装置移动到月球上，其振动周期大于2πmk
D．物块由N到P，重力的冲量大小为πmgmk
如图甲所示，质量m1=2.0kg的箱子P放置在水平地面上，两根相同的轻质弹簧连着一质量m2=1.0kg的小球Q，两弹簧另一端与箱子P固定。取竖直向上为正方向，小球相对平衡位置的位移y随时间t的变化如图乙所示，已知两弹簧的劲度系数k=50N/m，重力加速度g=10m/s2，则（ ）
A．t1=0.1πs时刻小球的加速度最大
B．t2=0.15πs时刻箱子P对地面的压力大小为30N
C．0.1πs~0.15πs时间内箱子P对地面的压力逐渐减小
D．t3=0.2πs时刻小球的速度为0.4m/s
图甲为共振筛基本结构图，由四根弹簧和一个电动偏心轮组成，当偏心轮每转一周，就给筛子一个周期性变化的驱动力。若增大电压，可使偏心轮转速提高；增加筛子质量，可增大筛子固有周期。图乙是该共振筛的共振曲线。现在某电压下偏心轮的转速是54 r/min，下列说法正确的是（ ）
A．质量不变时，增大电压，图中振幅的峰值会往右移
B．电压不变，适当增加共振筛的质量，可以增大其振幅
C．质量不变时，适当减小电压，可以增大共振筛的振幅
D．突然断电，共振筛不会立即停下来，频率立即变为0.8 Hz
【题型二】机械波及其图像 波的干涉
1．波的传播问题
(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)介质中各质点随波振动，但并不随波迁移．
(3)沿波的传播方向上，波每个周期传播一个波长的距离．
(4)在波的传播方向上，平衡位置之间的距离为nλ，n＝1,2,3…的质点，振动步调总相同；平衡位置间的距离为(2n＋1)eq \f(λ,2)，n＝0,1,2,3…的质点，振动步调总相反．
2．波的叠加问题
(1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为该点到两波源的路程差Δx＝nλ，振动减弱的条件为Δx＝nλ＋eq \f(λ,2).两个振动情况相反的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ＋eq \f(λ,2)，振动减弱的条件为Δx＝nλ，以上各式中n取0,1,2…. 小技巧：形成稳定干涉后，向前或向后eq \f(λ,2)都是加强点。
(2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅最大．
3．波的多解问题
(1)波的图象的周期性：相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同，从而使题目的解答出现多解的可能．
(2)波传播方向的双向性：在题目未给出波的传播方向时，要考虑到波可沿正向或负向传播两种可能性．
虎跑泉与西湖龙井并称双绝，“西湖龙井虎跑水”的美誉。如图甲所示，假设某处泉眼泉水喷出处可看成简谐波源O，附近水面上有一树叶，树叶在O到池边的垂线上，取波源开始振动时为t=0时刻，树叶的振动图像如图乙所示。树叶到池边的距离为1.5m，波反射时质点振动方向不变，传播方向遵守波的反射规律（类似光的反射规律）。则（ ）
A．水波的传播速度为1.5m/s
B．水波的波长为2m
C．树叶到O的距离为2m
D．O与池边任意一点连线间（不含端点）均有3个振动加强点
一列简谐横波沿x轴正方向传播，传播速度为10m/s，振幅为4cm。已知在t=0时刻平衡位置相距30m的两质点a、b的位移大小都是2cm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴负方向运动，如图所示，则（ ）
A．该波的波长可能为60m
B．该波的周期可能为8s
C．t=0时刻，质点a、b的回复力大小相等、方向相反
D．当质点b的位移为+4cm时，质点a的位移为负
一列简谐横波沿x轴的正方向传播，t=0时刻部分波形图如图所示，A、B两质点到x轴的距离相等，A质点回到平衡位置所需的最短时间为16s，B质点达到负向最大位移处所需的最短时间为13s，已知C、D两点间的距离为3m，下列说法正确的是（ ）
A．t=0时B质点向y轴负方向振动
B．此波的振动周期为2s
C．此波的波速为6m/s
D．O处质点的振动方程为y=-30sinπtcm
如图甲所示，在均匀介质中，两个波源S1、S2分别位于x=0和x=10m处。已知t=0时刻，S1开始自平衡位置向下振动，t=1.75s时，S1第二次处于波峰位置，t=2s时，波源S2也开始自平衡位置向下振动，产生的两列简谐横波恰好于P点相遇。经足够长时间后，x轴上质点的振幅随x变化的部分图像如图乙所示。若PQ=0.25m，则下列说法正确的是（ ）
A．波源S1、S2的振幅相同
B．当t=4s时，两列波开始相遇
C．S1P间（除S1、P外）有12个振动加强点
D．在0~10s内质点Q的路程为2cm
如图所示，在均匀介质中，坐标系xOy位于水平面内。O点处的波源1从t=0时刻开始沿垂直于xOy水平面的z轴做简谐运动，其位移随时间变化关系z=2sin5πt(cm)，产生的机械波在xOy平面内传播。实线圆、虚线圆分别表示t0时刻相邻的波峰和波谷，且此时刻平面内只有一圈波谷。t1=0.8s时，在B点处的波源2也开始垂直于xOy水平面沿z轴负方向开始做简谐运动，其振动的周期、振幅与波源1相同，下列说法正确的是（ ）
A．该机械波的传播速度为5m/s
B．t0=0.4s
C．振动稳定后，C处质点为振动的减弱点
D．t=0.8s至t=1.6s时间内，C处质点运动的路程为16cm
【题型三】振动图像与波的图像结合
(24-25高三上·浙江杭州高级中学·模拟)如图甲、乙分别为两列横波Ⅰ、Ⅱ的振动图像，t=0时刻分别同时从图丙的A、B两点开始向四周传播，并在t=2s时恰好相遇，已知A、B相距0.8m，C为AB中点，D距A点0.15m，则（ ）
A．直线上A、B外侧均为振动加强点
B．直线上A、B间（不包括A、B点）共有6个振动加强点
C．4s内C点通过的路程为零
D．t=3.75s时D点经平衡位置向下振动
如图甲所示，在竖直平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，M、N两点间的距离为2m。取竖直向上为正方向，从t=0时刻开始计时，平衡位置分别为M、N的两个质点的速度-时间图像如乙、丙所示，已知该波的振幅为4cm，关于该波，下列说法正确的是（ ）
A．该波的速度可能为2m/s
B．该波的波长可能为1m
C．在t=0.5s时，两质点间的距离为8cm
D．从t=16s到t=0.5s，平衡位置为M的质点运动的路程为6cm
水面上ABCD长方形区域如图所示，AB边的长度为4λ，BC边的长度为3λ，两振源S1和S2分别置于A处和B处，同时起振且波源的振幅相同均为A，水波的波长为λ，其中振源S1的振动图像如甲图所示，O为AB边的中点，该处的振动图像如乙图所示，不考虑波传播时的能量损失，下列说法正确的是（ ）
A．振源S2的起振方向向上B．C点是振动减弱点
C．D点是振动加强点D．BC连线上共有2个振动加强点
如图甲水面上有一列浮球。图乙为简化俯视图，所有浮球等间距排成一条直线，水面上的O点垂直于水面xOy持续沿z轴振动，形成了沿水面传播波长λ=24m的水波。当所有浮球全部振动后某时刻开始计时，以竖直向上为z轴正方向，其中浮球A、B的振动图像如图丙所示，已知OB=18m，OA>OB，OA-OB