专题09机械振动机械波2024年高考物理二轮热点题型归纳与变式演练（新高考通用）

专题09机械振动机械波 目录 题型一 简谐运动的特征 1 题型二 波的形成、传播与图象 7 题型三 振动与波两种图象综合问题 19 题型四 电磁波 34 题型一 简谐运动的特征 【典例分析1】（2023上·山东潍坊·高三山东省昌乐第一中学校考期中）弹簧振子做简谐运动，O为平衡位置，当它经过点O时开始计时，经过0.3s，第一次到达点M，再经过0.2s第二次到达点M，则弹簧振子的周期可能为（    ） 【典例分析2】．（2023上·湖北·高三校联考期中）如图所示，光滑斜面与水平面的夹角为，斜面上质量为物块A被平行于斜面的轻质弹簧拉住静止于点，弹簧的劲度系数为，重力加速度为。现将A沿斜面向上推动至弹簧压缩量为处的点无初速度释放，为关于的对称点。关于物体A后续的运动过程，下列说法正确的是（　　） A．物体A做简谐运动，振幅为 B．物体A在点时，系统的弹性势能最大 C．物体A速度的最大值为 D．物块在和点时，由物块与弹簧构成的系统的势能相等 【方法提炼】 1.简谐运动的五大特征 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，系统的动能和势能相互转化，机械能守恒 周期性特征 质点的位移、回复力、加速度和速度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，速度的大小、动能、势能相等，相对平衡位置的位移大小相等；由对称点到平衡位置O用时相等 2.对共振的理解 (1)共振曲线： 如图所示，横坐标为驱动力频率f，纵坐标为振幅A.它直观地反映了驱动力频率对某振动系统受迫振动振幅的影响，由图可知，f与f0越接近，振幅A越大；当f＝f0时，振幅A最大． (2)受迫振动中系统能量的转化：受迫振动系统机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换． 【变式演练】 1.（2023上·山东泰安·高三校考期中）小球做简谐运动，若从平衡位置O开始计时，经过0.5s，小球第一次经过P点，又经过0.2s，小球第二次经过P点，则再过多长时间该小球第三次经过P点（　　） A．0.6s B．2.4s C．0.8s D．2.1s 2．（2023上·江苏镇江·高三统考期中）如图所示，轻质弹簧一端连接在固定挡板上，另一端与带正电的物块连接，水平面光滑，空间存在方向水平向左的匀强电场，O为弹簧原长时物块所在位置。现将物块拉至A处由静止释放，物块向右运动到B点时速度变为零。则物块在从A运动到B的过程中，其速度v随时间t，加速度a的大小、动能、电势能随位移x变化关系图像可能正确的是（    ） A． B． C． D． 3.（2023·广东佛山·统考模拟预测）如图a所示，下端附有重物的粗细均匀木棒浮在水中，已知水的密度为 ρ ，木棒的横截面积为 S ，重力加速度大小为 g ，将木棒向下按压一段距离后释放，木棒所受的浮力 F 随时间周期性变化，如图b所示，下列说法正确的是（　　）    A．木棒做简谐运动，重力充当回复力 B．0~0.25s 内木棒的加速度逐渐减小 C．木棒和重物的重力之和等于 D．木棒所受合外力与偏离初始位置的距离成正比 题型二 波的形成、传播与图象 【典例分析】（2023上·山东泰安·高三统考期中）一列简谐横波在介质中沿x轴正方向传播，O和A是介质中平衡位置分别为和处的两个质点，且两质点的振动情况始终相反。从t=0时开始，质点O的振动图像如图所示。下列说法正确的是（　　） A．该波的波长可能为0.6m B．该波的周期一定为6s C．该波的波速可能为m/ D．质点O的振动方程为（m） 【典例分析2】（2023上·河南·高三校联考期中）一列简谐横波沿x轴正方向传播，波源在处。P是x轴上坐标为处的点，当波传到P点时记为0时刻，P点的振动图像如图所示。已知该波的传播速度为，则下列说法正确的是（    ） A．波源起振方向为y轴正方向 B．时波源振动的速度最大 C．当P点运动的路程时，波源振动的速度最大 D．P点与距波源处的质点运动方向总是一致 【典例分析3】（2023上·江苏镇江·高三统考期中）一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，t=0 时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到 P 点，t=0.6 s 时刻，这列波刚好传到 Q 点，波形如图中的虚线所示，a、b、P、Q 是介质中的质点。 （1）求波速； （2）波谷到达Q的时刻； （3）求 a 点第 N 次经过平衡位置所经历的时间。 【方法提炼】 1．机械波的传播特点 (1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同． (2)介质中每个质点都做受迫振动