2023届高考物理二轮复习讲义：机械振动与机械波

机械振动与机械波的综合问题

本专题在高考中主要考查简谐运动、波动图像和振动图像以及波的多解等问题。其中对于波动图像和振动图像的考查较多，常以两图像的相互转化、波的传播方向和质点振动方向的相互判断、结合简谐运动考查波的叠加等形式出题。近年来的命题形式常常结合情境出题、出题形式变化新颖，主要考查学生的理解能力和模型建构能力，考频较高。

 简谐运动

如图所示，一根固定在墙上的水平光滑杆，两端分别固定着相同的轻弹簧，两弹簧自由端相距x。套在杆上的小球从中点以初速度v向右运动，小球将做周期为T的往复运动，则（　　）

A．小球做简谐运动     B．小球动能的变化周期为

C．两根弹簧的总弹性势能的变化周期为T  D．小球的初速度为时，其运动周期为2T

下端附着重物的粗细均匀木棒，竖直浮在河面，在重力和浮力作用下，沿竖直方向做频率为1Hz的简谐运动：与此同时，木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动，如图（a）所示。以木棒所受浮力F为纵轴，木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系，浮力F随水平位移x的变化如图（b）所示。已知河水密度为ρ，木棒横截面积为S，重力加速度大小为g。下列说法错误的是（　　）

A．x从0.05m到0.15m的过程中，木棒的动能先增大后减小

B．x从0.21m到0.25m的过程中，木棒加速度方向竖直向下，大小逐渐变小

C．木棒在竖直方向做简谱运动的振幅为

D．木棒的运动为向x轴正方向传播的机械横波，波速为0.4m/s

①简谐运动的条件：F＝－kx；

②简谐运动的对称条件：做简谐运动的物体经过关于平衡位置对称的两位置时，物体的位移、回复力、加速度、动能、势能、速度、动量等均是大小相等的（位移、回复力、加速度的方向相反，速度、动量的方向不确定）；

③弹簧振子做简谐运动的周期公式：T＝；

④简谐运动中动能和势能在发生相互转化，但系统机械能的总量保持不变，即系统机械能守恒；简谐运动的能量由劲度系数和振幅决定，劲度系数越大，振幅越大，振动的能量越大。

  波动图像与振动图像

一列简谐横波t＝0时刻的波动图像如图1所示，介质中x＝2m处的P质点的振动图像如图2表示。以下说法正确的是（　　）

A．该波的波速为0.2m/s    B．该波沿x轴的正方向传播

C．t＝0.2s时，P点的位移为－5cm   D．t＝0.4s时，P点在平衡位置沿y轴正方向运动

一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图甲所示，图乙是位于x＝1m的