专题08 机械振动和机械波-2022年高考物理一轮复习综合练（沪教版）

专题08 机械振动和机械波（原卷版） ( 一、简谐振动及图像的理解和应用 ) 1. 简谐运动的质点处于平衡位置时，位移、回复力、加速度都为零，而速度为最大值。 2. 简谐运动的速度、时间、位移和加速度等物理量具有一定的对称性。要善于利用这种对称性分析问题 受力特征 回复力F＝－kx，F(或a)的大小与x的大小成正比，方向相反 运动特征 靠近平衡位置时，a、F、x都减小，v增大；远离平衡位置时，a、F、x都增大，v减小 能量特征 振幅越大，能量越大。在运动过程中，系统的动能和势能相互转化，机械能守恒 周期性特征 质点的位移、回复力、加速度和速度随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为 对称性特征 关于平衡位置O对称的两点，速度的大小、动能、势能相等，相对平衡位置的位移大小相等 3. 图象：反映同一质点在各个时刻的位移 【例题解析】 例1. 一弹簧振子做简谐运动，周期为T。下列判断中正确的是(　　) A．若t时刻和(t＋Δt)时刻振子位移的大小相等、方向相同，则Δt一定等于T的整数倍 B．若t时刻和(t＋Δt)时刻振子速度的大小相等、方向相反，则Δt一定等于的整数倍 C．若Δt＝T，则在t时刻和(t＋Δt)时刻振子的加速度一定相等 D．若Δt＝，则在t时刻和(t＋Δt)时刻弹簧长度一定相等 例2. 下列关于简谐运动的说法错误的是(　　) A．速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程为一次全振动 B．位移的方向总跟加速度的方向相反，跟速度的方向相同 C．位移减小时，加速度减小，速度增大 D．物体运动方向指向平衡位置时，速度的方向与位移的方向相反；背离平衡位置时，速度方向与位移方向相同 例3. 一个质点做简谐运动的图象如图6所示，下列叙述错误的是(　　) A．在10 s内质点经过的路程是20 cm B．在5 s末，速度为零，加速度最大 C．在t＝1.5 s和t＝4.5 s两时刻质点的位移大小相等 D．在t＝1.5 s和t＝4.5 s两时刻质点的速度相同 例4. 如图所示，用橡胶锤敲击音叉，关于音叉的振动及其发出的声波，下列说法正确的有　　 A．在空气中传播的声波是横波 B．声波在空气中传播的速度随波频率增大而增大 C．音叉周围空间声音强弱的区域相互间隔 D．换用木锤敲击，音叉发出声音的音调变高 例5. 如图所示，A、B两个简谐运动的位移时间图象．质点A简谐运动的位移随时间变化的关系式 ；质点 在 内通过的路程是　 　． 例6. 如右图所示，固定着的钢条上端有一小球，在竖直平面内围绕虚线位置发生振动，图中是小球振动到的最左侧，振动周期为0.3s．在周期为0.1s的频闪光源照射下见到图像可能是（ ） A. B. C. D. 例7. 以下质点所做的运动中，位移的大小等于路程的是（ ） A 匀加速直线运动 B. 简谐运动 C. 竖直上抛运动 D. 匀速圆周运动 【课堂练习】 1. 质点做简谐运动，在其加速度减小的过程中，该质点（　　） A. 正向平衡位置运动，速度增大 B. 正向平衡位置运动，速度减小 C. 正远离平衡位置运动，速度增大 D. 正远离平衡位置运动，速度减小 2. 某弹簧振子简谐运动图像如图所示，下列说法正确的是（　　） A. t=1s时，振子的加速度为零 B. t=2s时，振子的速度最大 C. t=3s时，振子的位移最小 D. t=4s时，振子的振幅为零 3. 弹簧振子的振动图像如图所示。在t=2s~3s的时间内，振子的动能Ek和势能Ep的变化情况是（　　） A. Ek变小，Ep变大 B. Ek变大，Ep变小 C. Ek、Ep均变小 D. Ek、Ep均变大 ( 二、单摆周期公式及共振的理解和应用 ) 1. 单摆周期表达式：T＝2π 2.单摆在平衡位置时，回复力为零，但合外力不为零。单摆的周期和频率只由摆长和重力加速度决定，与摆球的质量、振动的能量大小无关 3. 共振曲线：如图所示，横坐标为驱动力频率f，纵坐标为振幅A。它直观地反映了驱动力频率对某固有频率为f0的振动系统受迫振动振幅的影响，由图可知，f与f0越接近，振幅A越大；当f＝f0时，振幅A最大。 【例题解析】 例1. 若单摆的摆长不变，摆球的质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置的速度减为原来的，则单摆振动的物理量变化的情况是(　　) A．频率不变，振幅不变 B．频率不变，振幅改变 C．频率改变，振幅改变 D．频率改变，振幅不变 例2. 有两个同学利用假期分别去参观北大和南大的物理实验室，各自在那里利用先进的系统较准确地探究了“