热点07 简谐振动与简谐波-2022年高考物理【热点•重点•难点】专练（新高考新题型）

热点07 简谐振动与简谐波 简谐振动通常以多选题的形式出题，偶尔以单选题形式出题，极少数以实验形式出题。对高中的我们而言，简谐振动只学了很皮毛的一部分，了解了什么是简谐振动以及简谐振动的产生条件，同时了解了一下简谐波的由来。高考对于我们的要求，只在于了解其产生的原因，同时能理解共振等现象的产生，并且能够简单的应用即可，难度一般不高。 1. 简谐运动的规律 （1）运动学特征：简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比，而方向相反，简谐运动为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠近平衡位置时则相反． （2）对称性特征： 如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′(OP＝OP′)时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等． 振子由P到O所用时间等于由O到P′所用时间，即tOP＝tOP′. （3）能量特征：振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转化，系统的机械能守恒． 2. 简谐运动的图象 （1）振动图象提供的信息 由图象可以看出质点振动的振幅、周期． 可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移． 可以确定各时刻质点的振动方向． 可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向． 能够比较不同时刻质点的速度、加速度的大小． （2）振动图象的分析方法 首先，要理解位移—时间图象的意义，明确切线斜率的大小等于速度的大小，切线斜率的正负表示速度的方向． 其次，要把位移—时间图象与质点的实际振动过程联系起来，图象上的一个点表示振动中的一个状态(位置、振动方向等)，图象上的一段对应振动的一个过程． 解题关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向，读出振幅、周期，算出简谐运动的路程和位移． 3.波的图象特点 (1)质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变. (2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ(n＝1,2,3…)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)(n＝0,1,2,3…)时，它们的振动步调总相反. (3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振方向相同. 4.判断波的传播方向与质点的振动方向的三种常见方法 (1)上下坡法：沿波的传播方向，上坡时质点向下振动，下坡时质点向上振动，如图甲所示. (2)同侧法：波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧，如图乙所示. (3)微平移法：将波形图沿传播方向平移Δx(Δx≤)，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定，如图所示. 1．如图所示，半径为R的圆盘边缘有一钉子B，在水平光线下，圆盘的转轴A和钉子B在右侧墙壁上形成影子O和P，以O为原点在竖直方向上建立x坐标系。t＝0时从图示位置沿逆时针方向匀速转动圆盘，角速度为ω，则P做简谐运动的表达式为（　　） A．x＝Rsin（ωt﹣） B．x＝Rsin（ωt+） C．x＝2Rsin（ωt﹣） D．x＝2Rsin（ωt+） 2．如图，一弹簧振子沿x轴做简谐运动，振子零时刻向右经过A点，2s时第一次经过B点，已知振子经过A、B两点时的速度大小相等，2s内经过的路程为6m，则该简谐运动的周期为 　 　s，振幅为 　 　m。 3．如图所示，一个轻质弹簧下端挂一小球，小球静止。现将小球向下拉动距离A后由静止释放，并开始计时，小球在竖直方向做简谐运动，周期为T。经时间，小球从最低点向上运动的距离 　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）；在时刻，小球的动能 　 　（选填“最大”或“最小”）。 4．为了提高松树上松果的采摘率和工作效率，工程技术人员利用松果的惯性发明了用打击杆、振动器使松果落下的两种装置，如图甲、乙所示。则（　　） A．针对不同树木，落果效果最好的振动频率可能不同 B．随着振动器频率的增加，树干振动的幅度一定增大 C．打击杆对不同粗细树干打击结束后，树干的振动频率相同 D．稳定后，不同粗细树干的振动频率始终与振动器的振动频率相同 5．一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t＝2s时的波形如图（a）所示，x＝2m处质点的振动图像如图（b）所示，则波速可能是（　　） A．m/s B．m/s C．m/s D．m/s 6．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，传播速度v＝10m/s，t＝0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，下列图形中哪个是t＝0.6s时的波形（　　） A． B． C． D． 7．一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质点比L质点先回到平衡位置。下列判断正确的是（　　） A．该简谐横波沿x轴负方向传播 B．此时K质点沿y轴正方向运动 C．此时K质点的速度比L质点的小 D．此时K质点的加速度比L质点的小 8．将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同