高三高考物理《振動和波》知識復習資料
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人教版高三高考物理《振動和波》知識復習資料
【樣題1】2004年，在印度尼西亞的蘇門答臘島近海，地震引發(fā)了海嘯，造成了重大的人員傷亡，海嘯實際上是一種波浪運動，也可稱為地震海浪，下列說法中正確是
A.地震波和海嘯都是由機械振動引起的機械波
B.波源停止振動時，海嘯和地震波的傳播立即停止
C.地震波和海嘯都有縱波
D.從這個事件中可以看出機械波能將能量從振源向外傳播
[分析] 地震波是地球內(nèi)部的劇烈振動從地球內(nèi)部到地表傳播形成的機械波，海嘯是海底或地球內(nèi)部的劇烈振動通過海水傳播形成的機械波，A項正確;波源停止振動時，原來形成的海嘯和地震波仍然向遠處傳播，不會立即停止，B項錯誤;地震波和海嘯比較復雜，既有橫波，又有縱波，C項正確;從地震和海嘯造成了重大的人員傷亡可以看出機械波能將能量從振源向外傳播，D項正確。
[答案] ACD
[解讀] 本題涉及到波的傳播、橫波、縱波等知識點，重點考查考生的理解能力，體現(xiàn)了《考試大綱》中對“理解物理概念、物理規(guī)律的確切含義，理解物理規(guī)律的適用條件，能夠鑒別關(guān)于概念和規(guī)律的似是而非的說法”的能力要求。地震和海嘯都比較復雜，所以此類題一般只是高中物理所學知識的簡單應(yīng)用，必要時還要結(jié)合題中所給的信息進行分析。
【樣題2】(改編題)如圖5-1所示，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓環(huán)軌道與水平面相切于M點，與豎直墻相切于A點，豎直墻上另一點B與M的連線和水平面的夾角為600，C是圓環(huán)軌道的圓心，D是圓環(huán)上與M靠得很近的一點(DM遠小于CM)。已知在同一時刻：a、b兩球分別由A、B兩點從靜止開始沿光滑傾斜直軌道運動到M點;c球由C點自由下落到M點;d球從D點靜止出發(fā)沿圓環(huán)運動到M點。則
A.a球最先到達M點 B.b球最先到達M點
C.c球最先到達M點 D.d球最先到達M點
[分析] 設(shè)圓環(huán)的半徑為R，光滑軌道的傾角為，小球沿光滑軌道下滑的加速度a=gsin，由運動學公式 ，得 ，=45時t最小， ，且 。c球做自由落體運動 ，得 。d球的運動等效為繩長為R的小角度單擺， ，由于 ， ，所以 最小，C項正確。
[答案] C
[解讀] 本題涉及到牛頓第二定律、勻變速運動規(guī)律、自由落體運動、單擺在小振幅條件下做簡諧運動，單擺周期公式等知識點，考查推理能力、分析綜合能力和應(yīng)用數(shù)學處理物理問題的能力，體現(xiàn)了《考試大綱》中對“能夠把一個復雜問題分解為若干較簡單的問題，找出它們之間的聯(lián)系”和“必要時能運用幾何圖形、函數(shù)圖像進行表達、分析”的能力要求。本題中四個小球的運動涉及到三種運動形式：a、b兩球沿等底光滑斜面下滑，c球做自由落體運動，d是等效單擺，因此本題綜合性很強，同時要求較高的數(shù)學處理技巧。
【樣題3】(2011屆河南省高三復習試卷)如圖5-2所示，兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播，兩波源分別位于x=-0.2 m和x=1.2 m處，兩列波的速度均為v=0.4 m/s，兩波源的振幅均為A=2 cm。圖示為t=0時刻兩列波的圖像(傳播方向如圖5-所示)，此刻平衡位置處于x=0.2 m和x=0.8 m的P、Q兩質(zhì)點剛開始振動.質(zhì)點M的平衡位置處于x=0.5 m處，關(guān)于各質(zhì)點運動情況判斷正確的是
A.t=1 s時刻，質(zhì)點M的位移為-4 cm
B.t=1 s時刻，質(zhì)點M的位移為+4 cm
C.t=0.75 s時刻，質(zhì)點P、Q都運動到M點
D.質(zhì)點P、Q的起振方向都沿y軸正方向
[分析] 波的周期都為 s=1 s。波傳到M用時 s=0.75 s，剩下時間t-Δt=1s-0.75 s=0.25 s= ，是M點振動時間，由于兩波都使M點向下運動到最低點，位移為-2A=-2×2 cm=-4 cm，所以A項正確，B項錯誤;由于質(zhì)點不隨波遷移，所以C項錯誤;P、Q質(zhì)點起振方向都向y軸負方向，所以D項錯誤。
[答案] A
[解讀] 本題涉及到波的圖像、波長、波速、頻率(周期)、波的疊加等知識點，考查理解能力、推理能力和分析綜合能力，體現(xiàn)了《考試大綱》中對“能夠根據(jù)已知的知識和物理事實、條件，對物理問題進行邏輯推理和論證，得出正確的結(jié)論或作出正確的判斷” 和“能夠獨立地對所遇到的問題進行具體分析，弄清其中的物理狀態(tài)、物理過程和物理情境，找出其中起重要作用的因素及有關(guān)條件”的能力要求。波的圖像的分析與應(yīng)用是歷年高考考查的熱點。解題的關(guān)鍵在于理解波的圖像，注意每一個質(zhì)點是上下振動而不隨波向前運動。
預測
1.(容易題)洗滌劑會污染環(huán)境，有人設(shè)計了一種利用超聲波使水振動，令污垢脫離衣物的不用洗衣粉的洗衣機。超聲波
A.屬于機械波 B.屬于電磁波
C.可以在真空中傳播 D.比人耳能聽到的聲波更容易發(fā)生衍射
2.(容易題)(湖北省孝感一中2007屆高三測試)如圖5-5所示，S為固定在x坐標軸上的聲源，觀察者P在坐標軸上勻速運動，則下列判斷中正確的是
A.若觀察者沿x軸正向運動，則在a點聽到的聲波頻率比聲源發(fā)出的聲波頻率低
B.若觀察者沿x軸正向運動，則在b點聽到的聲波頻率比在a點聽到的聲波頻率低
C.若觀察者沿x軸負向運動，則在b點聽到的聲波頻率比聲源發(fā)出的聲波頻率高
D.若觀察者沿x軸負向運動，則在b點聽到的聲波頻率與在a點聽到的聲波頻率相同
3.(容易題)在實驗室可以做“聲波碎杯”的實驗。在某次實驗中先用手指輕彈一只酒杯，在聽到清脆聲音的同時，測出該聲音的頻率為600Hz。接著將這只酒杯放在兩只大功率的聲波發(fā)生器之間，通過調(diào)整其發(fā)出的聲波，就能使酒杯破碎。要成功完成上述實驗，以下操作正確的是
A.只需調(diào)整聲波發(fā)生器使其輸出功率足夠大
B.在輸出功率足夠大的條件下，調(diào)整聲波發(fā)生器使其發(fā)出頻率很高的超聲波
C.在輸出功率足夠大的條件下，調(diào)整聲波發(fā)生器使其發(fā)出頻率很低的次聲波
D.在輸出功率足夠大的條件下，調(diào)整聲波發(fā)生器使其發(fā)出的聲波頻率盡量接近600Hz
4.(中檔題)一列橫波t時刻的圖像用實線表示，又經(jīng)△t=0.2s時的圖像用虛線表示。已知波長為2m，則以下說法正確的是
A.若波向右傳播，則最大周期是2s
B.若波向左傳播，則最大周期是2s
C.若波向左傳播，則最小波速是9m/s
D.若波速是19m/s，則傳播方向向左
5.(中檔題)一質(zhì)量為50kg的男孩在距離河流40m高的橋上作“蹦極跳”，未拉伸前長度AB為15m的彈性繩一端縛著他的雙腳。另一端則固定在橋上的A點，如圖5-7(a)，然后男孩從橋面下墜直至貼近水面的最低點D，假定繩在整個運動過程中遵守胡克定律，不考慮空氣阻力、男孩的大小和繩的質(zhì)量(g取10m/s2)，且男孩的速率 跟下墜的距離 的變化如圖5-7(b)所示。男孩在C點時的速率最大。
(1)當男孩在D點時，求繩儲存的彈性勢能
(2)繩的勁度系數(shù)是多少?
(3)就男孩在AB、BC和CD期間的運動，試討論作用于男孩的力
(4)從繩剛開始拉伸，直至男孩到達最低點D，男孩的運動可視為簡諧運動，他的平衡位置離橋墩有多遠?求他的振幅
(5)求男孩由C下墜至D所需時間(簡諧運動的周期公式為 )
[參考答案]
1.A 解析：超聲波是頻率高于20000Hz的聲波，屬于機械波，A項正確，B項錯誤;機械波的傳播需要介質(zhì)，不能在真空中傳播，C項錯誤;超聲波比人耳能聽到的聲波頻率高，波長短，不易發(fā)生衍射，D項錯誤。
2.ACD 解析：觀察者沿x軸正向運動時，遠離聲源S，由于多普勒效應(yīng)，聽到的聲波頻率比聲源發(fā)出的聲波頻率低，A項正確;由于觀察者做勻速運動，所以在b點聽到的聲波頻率與在a點聽到的聲波頻率相同，B項錯誤;觀察者沿x軸負向運動時，靠近聲源S，在b點聽到的聲波頻率比聲源發(fā)出的聲波頻率高，且與在a點聽到的聲波頻率相同，C項、D項都正確。
3.D 解析： “聲波碎杯”利用了共振原理，當驅(qū)動力的頻率等于或接近酒杯的固有頻率600Hz時，發(fā)生共振，使酒杯破碎，D項正確。
4.ACD 解析：如題圖， ，
若波向右傳播， ，所以 ，當 時，周期有最大值 s，A項正確。
若波向左傳播， ，所以， ，當 時，周期有最大值 s，B項錯誤。
波速 ，當 時，波速最小值為 m/s，C項正確。當 ， ，D項正確。
5.(1)2104J (2)62.5N/m (3)見解析 (4)23m ，17m (5)1.4s
解析：(1)由A到D過程，男孩和彈性繩組成的系統(tǒng)機械能守恒，在D點繩儲存的彈性勢能等于AD過程中減少的重力勢能 。
(2)男孩在C點時的速率最大，此時重力和彈力二力平衡， ，繩的勁度系數(shù) 。
(3)AB段，僅受重力作用;BC段，受重力和彈力作用，且重力大于彈力;CD段，受重力和彈力作用，且重力小于彈力。
(4)C為簡諧運動的平衡位置，AC=23m，振幅CD=17m。
(5)由給出的簡諧運動周期公式得
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