专题1.4 机械振动、机械波-2023届高考物理二、三轮复习总攻略

第一部分 保分模块前置 专题1.4 机械振动、机械波 目录 【专题知识网络构建】 1 【专题高考定位】 2 【突破高考题型】 2 题型一　机械振动及其图像 2 题型二　机械波及其图像 6 题型三 振动图像和波动图像的综合应用 10 【专题突破练】 11 【专题知识网络构建】 【专题高考定位】 1．考查重点：简谐运动的规律及图像，结合生产生活实际考查受迫振动与共振，机械波的产生及传播，机械波的叠加、干涉，机械波的图像问题，机械波的多解问题。 2．考题形式：选择题。 【突破高考题型】 题型一　机械振动及其图像 【例1】 (多选)(2021·浙江嘉兴模拟)如图所示，弹簧振子在光滑水平杆上的MN之间做往复振动，振幅为A，周期为T，O为平衡位置，P0为ON的中点，下列说法正确的是(　　) A．弹簧振子受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用 B．弹簧振子每经过时间，通过的距离均为A C．振子由N向O运动过程中，回复力和位移逐渐减小 D．振子由O运动至P0，所用的时间为 【总结提炼】1．简谐运动 2．简谐运动的特征 【例2】(2022·山东菏泽期末)如图甲所示，物体置于光滑水平面上O点，左端连接一弹簧，弹簧左端固定于竖直墙上，用向左的力缓慢推动物块，使其压缩弹簧至A点，撤去力并开始计时，其运动图像如图乙所示。则(　　) A．t＝0.8 s时，物体的速度方向向右 B．t＝0.2 s时，物体在O点左侧6 cm处 C．t＝0.2 s和t＝1.0 s时，物体的加速度等大反向 D．t＝0.8 s到t＝1.2 s的时间内，物体的速度逐渐减小 【提炼总结】振动图像的信息 (1)由图像可以看出质点振动的振幅、周期。 (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。 (3)可以确定各时刻质点的振动方向。 (4)可以确定某时刻质点的回复力、加速度和速度的方向。 (5)能够比较不同时刻质点的速度、加速度的大小。 【例3】(多选)(2022·杭州重点中学期中)图甲是用力传感器对单摆做小角度摆动过程进行测量的装置图，图乙是与力传感器连接的计算机屏幕所显示的F－t图像，其中F的最大值Fmax＝1.02 N，已知摆球质量m＝100 g，重力加速度取9.8 m/s2，π2取9.8，不计摆线质量及空气阻力。下列说法正确的是(　　) A．单摆周期为0.8 s B．单摆摆长为0.64 m C．F的最小值Fmin＝0.96 N D．若仅将摆球质量变为200 g，单摆周期不变 【提炼总结】 单摆的受力特征 (1)回复力：摆球重力沿与摆线垂直方向的分力，F回＝mgsin θ＝x＝－kx (2)向心力：摆线的拉力和摆球重力沿摆线方向分力的合力充当向心力，F向＝FT－mgcos θ (3)两点说明 ①当摆球在最高点时，F向＝＝0， FT＝mgcos θ ②当摆球在最低点时，F向＝，F向最大，FT＝mg＋m 周期公式 T＝2π，l为等效摆长，表示从悬点到摆球重心的距离 【例4】(2022·浙江金华十校一模)飞力士棒是德国物理治疗师发明的一种物理康复器材，也是一种有效加强躯干肌肉功能的训练器材。标准型飞力士棒整体结构为中间握柄，两端负重头，用一根PVC软杆连接组成，质量为508 g，长度为1.525 m，棒的固有频率为4.5 Hz，如图所示，可以使用双手进行驱动，则下列关于飞力士棒的认识正确的是(　　) A．使用者用力越大飞力士棒振动越快 B．随着手振动的频率增大，飞力士棒振动的幅度一定越来越大 C．双手驱动该飞力士棒每分钟振动270次全振动，会产生共振 D．负重头质量相同，同样材料的PVC杆缩短，飞力士棒的固有频率不变 【提炼总结】受迫振动与共振 题型二　机械波及其图像 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 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。 【例1】(2022·湖南岳阳二模)两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x＝－0.2 m和x＝1.2 m处，两