2025精品高考物理作业课件专题十三 机械振动与机械波 附解析

1、考点1,机械振动,考点2,机械波,热考题型,振动图像与波动图像的综合应用,考点1,机械振动,经典3+2,1.2023广东佛山模拟将一台智能手机水平粘在秋千的座椅上，使手机边缘与座椅边缘平行（图甲），让秋千以小,摆角（小于,）自由摆动，此时秋千可看作一个理想的单摆，摆长为,。从手机传感器中得到的其垂直手机平面方,向的,关系图如图乙所示。则以下说法正确的是(,),图甲,图乙,A.秋千从摆动到停下的过程可看作受迫振动,B.当秋千摆至最低点时，秋千对手机的支持力小于手机所受的重力,C.秋千摆动过程中连续两次以相同速度方向通过最低点的时间间隔为,D.该地的重力加速度,【解析】,秋千从摆动到停下的过程受空气阻力，振幅不断减小，为阻尼振动，故A错误；在最低点，根据牛顿第二,定律有,，可得秋千对手机的支持力,，则秋千对手机的支持力大于手机所受的重力，,故B错误；秋千通过最低点时向心加速度最大，所以两次以相同的速度方向经过最低点的时间间隔为,，,故C错误；结合单摆周期公式有,，可得当地重力加速度,，故D正确。,2.2024江苏南京考试如图甲所示，,点为单摆的固定悬点，在其正下方的,处有一个钉子，现将小球

2、拉开一定的角,度后由静止释放，小球在摆动过程中的偏角不超过,。从某时刻开始计时,轻绳中的拉力大小,随时间,变化的关系,如图乙所示，重力加速度,取,，忽略一切阻力。下列说法正确的是(,),D,图甲,图乙,A.,时小球位于,点,B.,时小球位于,点,C.,之间的距离为,D.,之间的距离为,【解析】,小球经过最低点,时速率不变，做圆周运动的半径突变，轻绳的拉力发生突变，故在,、,时，,小球经过,点，A错误。小球在,点或,点时，速度为零，设轻绳与竖直方向的夹角为,，则,，可见,角,越大，拉力越小，故,时,小球位于,点，B错误。摆长较长时其周期较大，故由题图乙可知,，,，解得,，所以,之间的距离,C错误，,D正确。,3.,多选,2024河北张家口联考如图所示，质量为,的物块,放置在光滑水平桌面上，,右侧连接一固定于墙面的水平轻绳，左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻,弹簧相连。现将质量为,的钩码,挂于弹簧下端，当弹簧处于原长时，将,由静止释,放，当,下降到最低点时（未着地），,对水平桌面的压力刚好为零。轻绳不可伸长，,弹簧始终在弹性限度内，物块,始终处于静止状态。以下判断正确的是(,),A

3、CD,A.,B.,C.在,从释放位置运动到最低点的过程中，,所受合力对,先做正功后做负功,D.在,从释放位置运动到速度最大的过程中，,克服弹簧弹力做的功等于,机械能的减少量.,【解析】,钩码,释放后做简谐运动，根据简谐运动的对称性，物块,在最高点加速度大小为,，所以在最低点加速,度大小也为,。在最低点对,由牛顿第二定律有,，得,，而,在最低点时物块,对水平桌面的压,力刚好为零，可知,左侧轻绳上拉力的竖直分力等于,，故,A项正确，B项错误；,从释放位置到最低点,的过程中，速度先增大后减小，由动能定理可知，合力对,先做正功后做负功，C项正确；由功能关系可知，,从,释放到速度最大过程中,克服弹簧弹力做的功等于,机械能的减少量，D项正确。,如图所示，轻弹簧一端连接质量为,的物体,另一端固定在光滑的固定斜面底端,轻绳一端连接物体,，另一端跨过,光滑的定滑轮与质量为,的物体,连接，定滑轮右侧的绳、弹簧与斜面平行。将,从弹簧原长处由静止释放,已知,轻绳始终处于紧绷状态，重力加速度为,则下列关于,的位移,、速度,和弹簧弹力,、绳子张力,与时间,或位移,的关系图像可能正确的是(,),D,A.,&1&,B

4、.,&2&,C.,&3&,D.,&4&,【解析】,将,由弹簧原长处静止释放，对,、,整体，由牛顿第二定律有,，可知,先沿,斜面向上做加速度逐渐减小的加速运动，加速度减小到零后向上做加速度反向增大的减速运动，,运动到最高点时,速度为零；然后,沿斜面向下先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，由系统机械能守恒可知，,运动到释放位置时速度刚好减小到零。由于加速度,与,呈线性关系，故,在斜面上做以某点（速度最大且加速度,为零位置）为中心的简谐运动。,图像切线的斜率表示瞬时速度，,等于0时物体,的速度为0，与A项中,图,像的不符，A错误；由上述分析可知，,做简谐运动，其,图像应是正弦函数图像，与B中的,图像不符，B,错误；,刚释放时，弹簧弹力等于零，此时,的加速度,，,运动到最高点时，根据简谐运动,的对称性可知，加速度,与,等大反向，即,，则,，解得,，C错,误；对,物体，由牛顿第二定律有,，得,，可知,上滑过,程中，,随,均匀增加，最小值是,，最大值是,，D正确。,创新1+1,1.,新情境减震器,2023浙江温州适应性考试匀速运行的列车经过钢轨接缝处时，,车轮就会受到一次冲击。由于

5、每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性,的，列车受到周期性的冲击做受迫振动。如图所示，为某同学设计的“减震器”,原理示意图，他用弹簧连接一金属球组成“弹簧振子”悬挂在车厢内，金属球下,方固定一块强磁铁（不考虑磁铁对金属球振动周期的影响）。当列车上下剧烈,振动时，该“减震器”会使列车振幅减小。下列说法正确的是(,),B,A.“弹簧振子”的金属球振动幅度与车速无关,B.“弹簧振子”的振动频率与列车的振动频率相同,C.“弹簧振子”固有频率越大，对列车的减振效果越好,D.若将金属球换成大小和质量均相同的绝缘球，能起到相同的减振效果,【解析】,“弹簧振子”的振幅与驱动力的频率有关，列车受到冲击的频率与车速有关，A错误；受迫振动稳定时的振动频率和驱动力的频率一致，可知“弹簧振子”的振动频率与列车的振动频率相同，B正确；当“弹簧振子”的固有频率等于受迫振动的频率时，金属球振动幅度最大，能对列车起到更好的减振效果，C错误；若将金属球换成大小和质量均相同的绝缘球，绝缘球在振动时不会产生电磁阻尼，达不到相同的减震效果，D错误。,振子能量的瞬时性问题,2022湖北卷T5变式如图，一端固定于天花板上的一轻

6、弹簧，下端悬挂了质量,均为,的,、,两物体,两物体在竖直方向做振幅为,的简谐运动，当到达最高点时弹簧恰好为原长。当系统振动到,某个位置时，剪断,、,间绳子，此后,继续做简谐运动。则下列说法正确的是(,),B,A.如果在平衡位置剪断绳子，,依然可以到达原来的最低位置,B.如果在最高点剪断绳子，做简谐运动的系统损失的能量最多,C.无论在什么地方剪断绳子，此后,振动的振幅一定增大，周期一定减小,D.如果在最低点剪断绳子，此后,振动过程中，振幅为,【解析】,如果在平衡位置剪断绳子，由于振子质量减小，从能量角度分析，假设,依然可以到达剪断绳子前的最低,点，则弹簧弹性势能的增加量大于振子动能和重力势能的减小量，故假设不成立，,到不了原来的最低点，A错误；,由于在最高点时，弹簧恰好为原长，弹簧的弹性势能最小，故,、,的机械能最大，又,、,质量相等，所以到达最,高点时，,的机械能最大，则如果在最高点剪断绳子，做简谐运动的系统损失的能量最多，B正确；设弹簧的劲度,系数为,，剪断绳子前，,、,处于最高点时，,、,只受重力的作用，加速度大小为,，方向竖直向下，则,、,运,动到最低点时加速度大小也为,，方向竖

7、直向上，此时由牛顿第二定律有,，解得此时弹簧的弹力,，则弹簧的劲度系数,，如果在最低点剪断绳子，剪断绳子的瞬间，,的加速度大小,满,足,，解得,，方向竖直向上，此时弹簧的伸长量为,，当,运动到最高点时，,的加速度大,小也为,，方向向下，此时有,，解得,，此时弹簧的压缩量为,，故,振动的振幅,满足,，解得,的振幅,，同理当在最高点剪断绳子时，此后,的振幅为,，故,错误。,2.,新角度简谐运动的多样性,多选,2023山东卷如图所示，沿水平方向做简谐振动的质点，依次通过相距,的,、,两点。已知质点在,点的位移大小为振幅的一半，,点位移大小是,点的,倍，质点经过,点时开始计时，,时,刻第二次经过,点，该振动的振幅和周期可能是(,),BC,A.,B.,C.,D.,【解析】,3.,新角度木棒在水中的沉浮,多选,2024江苏南京六校联考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,为纵轴，木棒水平位移,为横轴建立直角坐标系，浮力,随水平位移,的变化如图,（b）所示。已知

8、河水密度为,，木棒横截面积为,，重力加速度大小为,。下列说法正确的是(,),AC,图（a）,图（b）,A.,从,到,的过程中，木棒的动能先增大后减小,B.,和,时，木棒的速度大小相等，方向相反,C.木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为,D.木棒的运动为向,轴正方向传播的机械横波，波速为,【解析】,木棒在竖直方向做简谐运动，浮力恰好等于重力时木棒速度最大，动能最大。根据浮力等于排开液体的,重力、浮力随水平位移,变化的图像可知，,从,到,的过程中，木棒的速度先增大后减小，木棒的动能,先增大后减小，选项A正确。,时，木棒向下运动，,时木棒在同一位置向上运动，,和,时，木棒在竖直方向的速度大小相等，方向相反，而两时刻木棒水平方向速度相同，所以合速度大小,相等，方向不是相反，选项B错误。木棒底端处于水面下最大位移时，,，木棒底端处于水面下最小位移,时，,，木棒在竖直方向做简谐运动的振幅,选项C正确。木棒的运动为沿,轴方向的匀,速直线运动和竖直方向的简谐运动的合运动，选项D错误。,考点2,机械波,经典3+2,1.2022北京卷在如图所示的,坐标系中，一条弹性绳沿,轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻

9、质点的间距,为,。,时，,处的质点,开始沿,轴做周期为,、振幅为,的简谐运动。,时的波形如图所示。下列说,法正确的是(,),D,A.,时，质点,沿,轴负方向运动,B.,时,质点,的速度最大,C.,时，质点,和,相位相同,D.该列绳波的波速为,【解析】,2.2024重庆调研如图，,轴上,、,为波源，先后起振分别沿,轴正向和负,向激发甲、乙两列简谐横波，经过一段时间后，甲、乙两列简谐波各自传,播了1.5个波长，此时的波形曲线如图，两波在该介质中的传播速度均为,。下列说法正确的是(,),D,A.甲波的周期为,B.平衡位置在,处的质点振动始终加强,C.若乙波单独传播，遇到尺寸为,的障碍物不能发生明显的衍射现象,D.从图示时刻起（不包含该时刻），再经过,时间质点在,轴方向的位移,为,【解析】,由波的图像可知，甲波的波长,，乙波的波长,，已知波速,所以甲波的周,期,，A错误；甲、乙两波的波长不同，但波速相同，则频率不同，不会产生稳定的干涉，B错误；障,碍物尺寸为,，小于乙波的波长，故可以发生明显的衍射现象，C错误；经过,，甲、乙两列波分别向右、向,左传播,，故乙波在,处的波峰恰好传到,处，甲波在,

10、处的波峰也恰好传到,处，,由波的叠加原理可知，此时,处的质点在,轴方向上的位移为,，D正确。,3.2023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(,),C,图（a）,图（b）,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,【解析】,波的基本信息,波速,A错,各波源传至,点用时,错,4.2024浙江联考在匀质轻绳上有两个相距,的波源,、,，两波源上下振动产生两列绳波，可将其看作简谐波。,两波源的连线上有两质点,、,，,距波源,，,距波源,，如图甲所示。,时波源,开始向上振动，其,振动方程为,，而波源,的振动图像如图乙所示。,时质点,开始振动，则下列说法不正确,的是(,),A,图甲,图乙,A.,后,、,两波源之间有7个振动加强点,B.波源,产生的波的波长为,C.波源,产生的波的波速为,D.,内质点,通过的路程

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