专题7 第20课时 机械振动和机械波-（配套word）2022老高考物理【步步高】大二轮专题复习与增分策略（皖黑吉陕新蒙晋赣青甘豫宁桂贵云川藏）

第20课时　机械振动和机械波 命题规律　1.命题角度：(1)机械振动；(2)机械波；(3)振动图象与波的图象的综合应用.2.常考题型：选择题． 高考题型1　机械振动 1．简谐运动的规律 规律 x＝Asin(ωt＋φ) 图象 反映同一质点在各个时刻的位移 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，动能和势能相互转化，系统的机械能守恒 周期性特征 质点的位移、回复力、加速度和速度均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，加速度的大小、速度的大小、动能、势能相等，相对平衡位置的位移大小相等 2.简谐运动的应用——单摆 单摆周期表达式：T＝2π. 考向一　描述简谐运动的物理量 例1　(多选)(2019·江苏卷·13B(1))一单摆做简谐运动，在偏角增大的过程中，摆球的(　　) A．位移增大 B．速度增大 C．回复力增大 D．机械能增大 答案　AC 解析　摆球做简谐运动，在平衡位置处位移为零，在摆角增大的过程中，摆球的位移增大，速度减小，选项A正确，B错误；在摆角增大的过程中，摆球受到的回复力增大，选项C正确；单摆做简谐运动，机械能守恒，所以在摆角增大的过程中，摆球机械能保持不变，选项D错误． 考向二　简谐运动图象 例2　(多选)如图1甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是(　　) 图1 A．在t＝0.2 s时，弹簧振子的加速度为正向最大 B．从t＝0到t＝0.2 s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动 C．在t＝0.6 s时，弹簧振子有最小的弹性势能 D．在t＝0.2 s与t＝0.6 s两个时刻，振子的速度都为零 答案　BD 解析　在t＝0.2 s时，弹簧振子的位移为正向最大值，而弹簧振子的加速度大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反，A错误；从t＝0到t＝0.2 s时间内，弹簧振子从平衡位置向正向最大位移处运动，位移逐渐增大，加速度逐渐增大，加速度方向与速度方向相反，弹簧振子做加速度增大的减速运动，B正确；在t＝0.6 s时，弹簧振子的位移为负向最大值，即弹簧的形变量最大，弹簧振子的弹性势能最大，C错误；在t＝0.2 s与t＝0.6 s两个时刻，振子在最大位移处，速度为零，D正确． 考向三　振动方程 例3　(多选)如图2所示，水平弹簧振子沿x轴在M、N间做简谐运动，坐标原点O为振子的平衡位置，其振动方程为x＝5sin (10πt＋) cm.下列说法正确的是(　　) 图2 A．MN间距离为5 cm B．振子的运动周期是0.2 s C．t＝0时，振子位于N点 D．t＝0.05 s时，振子具有最大加速度 答案　BC 解析　MN间距离为2A＝10 cm，选项A错误；因ω＝10π rad/s，可知振子的运动周期是T＝＝ s＝0.2 s，选项B正确；由x＝5sin (10πt＋) cm可知，t＝0时，x＝5 cm，即振子位于N点，选项C正确；由x＝5sin(10πt＋) cm可知，t＝0.05 s时，x＝0，此时振子在O点，振子加速度为零，选项D错误． 高考题型2　机械波 形成条件 (1)波源；(2)传播介质，如空气、水等． 传播特点 (1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移． (2)介质中各质点振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同． (3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零． (4)一个周期内，波向前传播一个波长． 波的图象 (1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移． (2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移． 波长、波速和频率的关系 (1)v＝λf；(2)v＝. 波的叠加 (1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx＝nλ(n＝0,1,2…)，振动减弱的条件为Δx＝(2n＋1)(n＝0,1,2…)． (2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅为两波振幅的和A1＋A2. 波的多解问题 由于波的周期性、波传播方向的双向性，波的传播易出现多解问题. 考向一　波的图象 例4　(多选)(2021·河南焦作市高三三模)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形图如图3所示，已知此时A质点偏离平衡位置的位移为30 cm，B质点刚要开始振动，质点振动的周期T＝0.4 s．下列说法正确的是(　　) 图3