专题15机械振动-2022年高考物理一轮复习讲重点（人教版2019）

学科网（北京）股份有限公司 专题15机械振动 1.振动的振幅、周期、频率及相位. 2.简谐运动的数学表达式，描述简谐运动的基本物理量. 3.振子的平衡位置和位移的概念. 4单摆振动时回复力的来源. 5.掌握用单摆测定重力加速度的原理和方法.学习目标 知识链接 简谐运动的表达式 简谐运动的一般表达式为x＝Asin(ωt＋φ). 1.x表示振动物体相对于平衡位置的位移；t表示时间. 2.A表示简谐运动的振幅. 3.ω叫做简谐运动的“圆频率”，表示简谐运动的快慢，ω＝＝2πf(与周期T和频率f的关系). 单摆及单摆的回复力 单摆 (1)如果细线的质量与小球相比可以忽略，球的直径与线的长度相比也可以忽略，这样的装置就叫做单摆.单摆是实际摆的理想化模型. (2)单摆的平衡位置：摆球静止时所在的位置. 简谐运动的能量 1.能量转化 弹簧振子运动的过程就是动能和势能互相转化的过程. (1)在最大位移处，势能最大，动能为零. (2)在平衡位置处，动能最大，势能最小. 2.能量特点 在简谐运动中，振动系统的机械能守恒，而在实际运动中都有一定的能量损耗，因此简谐运动是一种理想化的模型. 专项训练 1．部队经过桥梁时，规定不许齐步走，登山运动员登雪山时，不许高声叫喊，主要原因是（　　） A．减轻对桥的压力，避免产生回声 B．减少对桥、雪山的冲击力 C．避免使桥发生共振和使雪山发生共振 D．使桥受到的压力更不均匀，使登山运动员耗散能量 【答案】C 【解析】部队过桥时如齐步走，给桥梁施加周期性外力，容易使桥的振动幅度增加，即发生共振，造成桥梁倒塌；登山运动员登高山时高声叫喊，声波容易引发雪山共振而发生雪崩，所以C正确；ABD错误； 故选C。 2．如图甲所示，在弹簧振子的小球上安装了一支记录用的笔P，在下面放一条纸带。当小球做简谐运动时，沿垂直于振动方向拉动纸带，笔P在纸带上画出了一条振动曲线。已知在某次实验中如图方向拉动纸带，且在某段时间内得到如图乙所示的曲线，根据曲线可知这段时间内（　　） A．纸带在加速运动 B．纸带在减速运动 C．振子的振动周期在逐渐增加 D．振子的振动周期在逐渐减小 【答案】A 【解析】CD．振子做简谐运动，其周期不发生变化，CD错误。 AB．由纸带上的轨迹可以看出，知道由A向B运动，则相等时间内的位移在增大，所以纸带在加速运动，A正确，B错误。 故选A。 3．质点作简谐振动时，它的（　　） A．振幅会随时间变化 B．所受合外力始终不为零 C．加速度方向一定与位移方向相反 D．合外力方向与加速度方向一定相反 【答案】C 【解析】A．质点做简谐运动时，振幅保持不变；故A错误； B．简谐运动的物体的受到的合力 F=﹣kx 故合外力并不是始终为零，在平衡位置时合外力为零；故B错误； C．做简谐运动的弹簧振子，加速度为 a=﹣ 靠近平衡位置时，做变加速运动，速度增大，离开平衡位置时，做变减速运动，速度减小，故加速度一定与位移方向相反；故C正确； D．由牛顿第二定律可知，合外力的方向与加速度的方向一定相同；故D错误； 故选C。 4．如图所示，弹簧振子以点为平衡位置在、两点之间做简谐运动，、相距。小球运动到点时开始计时，时振子第一次到达点。若弹簧振子偏离平衡位置的位移随时间的变化规律满足，则下列说法正确的是（　　） A．周期 B．振幅 C． D．时，小球的位移为 【答案】C 【解析】A．小球运动到点时开始计时，时振子第一次到达点历时半个周期，故周期为 A错误； B．振幅为偏离平衡位置的最大距离，故振幅为 B错误； C．t=0时刻，x=A，代入题中位移表达式可得 C正确； D．位移表达式为 时，代入数据可得，小球的位移为，D错误。 故选C。 5．弹簧振子在光滑水平面上振动，其位移—时间图像如图所示，则下列说法正确的是（　　） A．10秒内振子的路程为1m B．动能变化的周期为2.0s C．在时，振子的速度反向 D．振动方程是（m） 【答案】D 【解析】A．根据振动图象可知周期T=2.0s，振幅A=10cm，t=10s=5T，一个周期通过的路程为4A，则10s内通过的路程为 故A错误； B．每次经过平衡位置动能最大，在最大位移处动能为0，在振子完成一个周期的时间内，动能完成2个周期的变化，故动能变化的周期为1s，故B错误； C．在t=0.5s到t=1.5s时间内振子沿x负方向运动，在t=1.0s时，振子的速度未反向，故C错误； D．由振动图象知T=2.0s，角速度 振动方程 故D正确； 故选D。 6．如图所示，弹簧振子B上放一个物块A，在A与B一起做简谐运动的过程中，下列关于A受力的说法中正确的是（　　） A．物块A受重力、支持力及弹簧对它的恒定的弹力 B．物块A受重力、支持力及弹簧对它的大小和方向都随时间变化的弹力 C．物块A受重力、