专题31 机械振动——【起飞计划】2024年高考物理热点知识清单与题型讲练（全国通用）

专题31 机械振动 题型一 简谐运动的规律 1 类型1 简谐运动基本物理量的分析 2 类型2 简谐运动的周期性与对称性 4 类型3 弹簧振子的动力学、能量特征分析 5 题型二 简谐运动图像的理解和应用 6 题型三 单摆及其周期公式的理解及应用 8 类型1 单摆的受力特征及周期公式的应用 8 类型2 单摆的振动图像及运动学特征 10 题型四 受迫振动和共振规律的应用 11 类型1 受迫振动概念及规律的理解应用 12 类型2 共振曲线的应用 13 类型3 “驱动摆”的分析 14 题型一 简谐运动的规律 简谐运动的运动规律：x＝Asin (ωt＋φ) (1)变化规律 位移增大时 (2)对称规律 ①做简谐运动的物体，在关于平衡位置对称的两点，回复力、位移、加速度具有等大反向的关系，另外速度的大小、动能具有对称性，速度的方向可能相同或相反． ②振动物体来回通过相同的两点间的时间相等，如tBC＝tCB；振动物体经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等，如tBC＝tB′C′，如图所示． (3)运动的周期性特征 相隔T或nT的两个时刻振动物体处于同一位置且振动状态相同． 类型1 简谐运动基本物理量的分析 [题型专练1]. （2023春•华安县校级期中）一个弹簧振子在M、N之间做简谐运动。O为平衡位置，P、Q是振动过程中关于对称的两个位置，下列说法正确的是（　　） A．振子在从M点向N点运动过程中，动能先减小后增大 B．振子在OP间与OQ间的运动时间相等 C．振子运动到P、Q两点时，位移相同 D．振子在从M点向N点运动过程中，加速度先增大后减小 [题型专练2]. （2022春•怀仁市校级期中）关于简谐运动的位移、加速度和速度的关系，下列说法中正确的是（　　） A．位移减少时，加速度减少，速度也减少 B．位移方向总是跟加速度方向相反，跟速度方向相同 C．物体的运动方向指向平衡位置时，速度方向跟位移方向相反；背离平衡位置时，速度方向跟位移方向相同 D．物体向负方向运动时，加速度方向跟速度方向相同；向正方向运动时，加速度方向跟速度方向相反 [题型专练3]. （2022•浙江）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 [题型专练4]. （2022•宁波模拟）如图甲所示，一带电量为2×10﹣8C的物块置于绝缘光滑水平面上，其右端通过水平弹性轻绳固定在竖直墙壁上，整个装置处于水平向左的匀强电场中。用力将物块向左拉至O处后由静止释放，用传感器测出物块的位移x和对应的速度，作出物块的动能Ek﹣x关系图象如图乙所示，其中0.40m处物块的动能最大但未知，0.50m处的动能为1.50J，0.50m～1.25m间的图线为直线，其余部分为曲线。弹性轻绳的弹力与形变量始终符合胡克定律，下列说法正确的是（　　） A．该匀强电场的场强为1×107N/C B．弹性绳的劲度系数为5N/m C．弹性绳弹性势能的最大值为2.5J D．物块会做往复运动，且全过程是简谐运动 [题型专练5]. （2023秋•荔湾区校级期中）如图甲所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动。取向右为正方向，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（　　） A．在t＝0.2s时，振子位于A点 B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，振子的速度相同 C．从t＝0到t＝0.2s时间内，振子做加速运动 D．在t＝0.4s时，振子有最大的速度 类型2 简谐运动的周期性与对称性 [题型专练6]. （2023秋•重庆月考）一位游客在千岛湖边欲乘坐游船，游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20cm，周期为3.0s。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10cm时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服登船的时间是（　　） A．0.5s B．0.75s C．1.0s D．2.0s [题型专练7]. （2023春•玉林期末）小明在游乐园里玩弹簧振子游戏。他发现一个弹簧振子以O点为平衡位置，在B、C两点之间做简谐运动，B、C相距20cm。小球运动到B点时开始计时，t＝0.5s时振子第一次到达C点。若弹簧振子偏离平衡位置的位移随时间的变化规律满足，则下列说法正确的是（　　） A．周期T＝0.5s B．振幅A＝20cm C．ω＝π D．t＝0.125s时，小球的位移为 类型3 弹簧振子的动力学、能量特征分析 [题型专练8]. （2023秋•长沙期中）如