第五板块 微专题(三) 振动和波(选修3-4)（课件PPT）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（老教材）

微专题 (三)　 振动和波(选修3－4) 命题视角(一)　机械振动 01 02 03 目 录 命题视角(二)　机械波 命题视角(三)　实验：探究单摆的运动、 用单摆测定重力加速度 2 01 命题视角(一)　机械振动 题点1　简谐运动的特点 [例1]　(多选)如图所示，弹簧振子在光滑水平杆上的MN之间做往复运动，振幅为A，周期为T，O为平衡位置，P0为ON的中点，不计空气阻力，下列说法正确的是(　 ) [答案]　CD [答案]　B [微点拨] 分析简谐运动中各物理量的变化情况的技巧 (1)分析简谐运动中各物理量的变化情况时，一定要以位移为桥梁，位移增大时，振动质点的回复力、加速度、势能均增大，速度、动能均减小；反之，则产生相反的变化，另外，各矢量均在其值为零时改变方向。 (2)分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性。位移相同时，回复力、加速度、动能、势能可以确定，但速度可能有两个方向，由于周期性，运动时间也不确定。 (3)做简谐运动的物体经过平衡位置时，回复力一定为零，但所受合外力不一定为零。 题点2　简谐运动的图像 [例3]　(多选)如图甲所示，单摆在B、C两点之间做简谐运动，O点为平衡位置，单摆的振动图像如图乙所示(向右为正方向)，重力加速度g取π2 m/s2，下列说法正确的是(　 ) A．单摆的振幅为8 cm B．单摆的摆动频率为1.25 Hz C．t＝2 s时，摆球在C点 D．单摆的摆长为0.8 m [答案]　BC [答案]　A [微点拨] 简谐运动图像问题的两种分析方法 (1)图像运动结合法 要把x-­t图像与质点的实际振动过程联系起来，图像上的一个点表示振动中的一个状态(位置、振动方向等)，图像上的一段曲线对应振动的一个过程，关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向。 (2)直观结论法 ①由振动图像可以判定质点在任意时刻的回复力方向和加速度方向，二者都指向时间轴。 ②可以知道质点在任意时刻的速度方向。该点的斜率为正值时速度方向为正，该点的斜率为负值时速度方向为负。 题点3　受迫振动与共振 [例5]　(多选)如图所示为一个单摆在地面上做受迫振动时的共振曲线(振幅A与驱动力频率f的关系)，则(　 ) A．此单摆的固有周期约为2 s B．此单摆的摆长约为1 m C．若摆长增大，单摆的固有频率增大 D．若摆长增大，共振曲线的峰将向右移 [答案]　AB [微点拨] 受迫振动问题的三点提醒 (1)受迫振动的频率等于驱动力的频率。 (2)受迫振动的振幅最大时，振动频率与固有频率相等。 (3)受迫振动系统的机械能不守恒，系统与外界时刻进行能量交换。 [自测自评] 1．(2022·浙江1月选考)图甲中的装置水平放置，将小球从平衡位置O拉到A后释放，小球在O点附近来回振动；图乙中被细绳拴着的小球由静止释放后可绕固定点来回摆动。若将上述装置安装在太空中的我国空间站内进行同样操作，下列说法正确的是(　 ) A．甲图中的小球将保持静止 B．甲图中的小球仍将来回振动 C．乙图中的小球仍将来回摆动 D．乙图中的小球将做匀速圆周运动 答案：B 解析：空间站中的物体处于完全失重状态，甲图中的小球所受的弹力不受失重的影响，则小球仍将来回振动，A错误，B正确；乙图中的小球在地面上由静止释放时，所受的回复力是重力的分力，而在空间站中处于完全失重时，回复力为零，则小球由静止释放时，小球仍静止，若给小球一定的初速度，则做匀速圆周运动，C、D错误。 2．(多选)用弹簧将一物块悬挂于天花板上，使物块在竖直方向做简谐运动，其振动图像如图所示，则(　 ) A．该简谐运动的周期为2.0 s B．t＝1.0 s时刻，系统机械能达到最小值 C．t＝1.0 s和t＝2.0 s两时刻，物块动能相等 D．t＝0.5 s和t＝1.5 s两时刻，弹簧的弹性势能相等 答案：AC 解析：由题图读出周期为T＝2.0 s，故A正确；物块做简谐运动的过程中系统的机械能守恒，各时刻的机械能都是相等的，故B错误；由题图可知t＝1.0 s和t＝2.0 s两时刻，物块都在平衡位置，则两个时刻的动能相等且为最大值，故C正确；由题图看出，t＝0.5 s时物块位于正的最大位移处，t＝1.5 s时物块位于负的最大位移处，两时刻物块的位移大小相等、方向相反；由于物块在平衡位置时，弹簧处于拉长状态，所以在t＝0.5 s和t＝1.5 s两时刻，弹簧的弹性势能不相等，故D错误。 3．(多选)一洗衣机在正常工作时非常平稳，当切断电源后发现先是振动越来越剧烈、然后振动逐渐减弱，这一过程中洗衣机振幅随波轮转速(国际单位制中，转速与波轮对洗衣机施加的力的频率数值上相等)变化的关系图线如图所示，对这一现象下列说法正确的是(　 ) A．正常工作时，洗衣机波轮的转速数值上大于洗衣机的固有频率 B．正常工作时，洗衣机