第五板块 微专题(一) 机械振动和机械波（Word教参）-【创新方案】2024年高考物理二轮复习专题辅导与测试（新教材）

师说高考 本板块在高考命题中较为分散，选择题的命题点主要集中在：机械振动和机械波、分子动理论、光电效应、原子结构与能级跃迁、放射性元素的衰变、核反应方程和核能的计算等。计算题的命题点主要集中在：机械波的传播及图像、气体实验定律及热力学定律、光的折射与全反射等。试题难度中等偏下。 微专题(一)　机械振动和机械波 命题视角一　机械振动　 题点1　简谐运动的特点 [例1]　(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 [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。 [答案]　AC [例2]　如图所示，一轻弹簧上端与质量为m的物体A相连，下端与地面上质量为2m的物体B相连，开始时A和B均处于静止状态，现对A施加一向上的恒力F而使A从静止开始向上运动，弹簧始终处在弹性限度以内，重力加速度取g。为了保证运动中B始终不离开地面，则F最大不超过(　 ) 学科网（北京）股份有限公司 A．mg　 B．mg　　 C．mg　　 D．3mg [解析]　物体B始终不离开地面，则物体A在弹簧弹力和恒力F的作用下做简谐振动，其运动如图所示，甲图为初始状态，此时A刚开始向上运动，弹簧处于压缩状态，设弹簧的劲度系数为k，甲状态下弹簧的压缩量为x甲，则有mg＝kx甲，解得x甲＝，丙图为末状态，此时B准备离开地面，弹簧处于拉伸状态，丙状态下弹簧的伸长量为x丙，则有2mg＝kx丙，解得x丙＝，乙图为平衡位置，根据简谐振动的对称性可知，平衡位置关于初末位置对称，平衡位置时弹簧处于拉伸状态，伸长量为x乙，x乙＝－x甲＝，平衡位置的受力关系为kx乙＋mg＝F，解得F＝mg，故选B。 [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]　(2023·河南开封模拟)(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(　 ) 学科网（北京）股份有限公司 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 [解析]　由题图乙可知单摆的振幅为4 cm，故A错误；由题图乙可知，单摆的周期T＝0.8 s，则单摆的摆动频率为f＝＝ Hz＝1.25 Hz，故B正确；由单摆的周期性可知，t＝2 s时和t＝0.4 s时摆球的运动状态相同，可知t＝2 s时摆球在C点，故C正确；由单摆的周期公式T＝2π，代入数据解得L＝0.16 m，故D错误。 [答案]　BC [例4]　(2023·湖北高考)一列简谐横波沿x轴正向传播，波长为100 cm，振幅为8 cm。介质中有a和b两个质点，其平衡位置分别位于x＝－ cm 和x＝120 cm处。某时刻b质点的位移为y＝4 cm，且向y轴正方向运动。从该时刻开始计时，a质点的振动图像为(　 ) [解析]　a、b之间的距离为Δx＝ cm＋120 cm＝λ，此时b点的位移为4 cm且向y轴正方向运动，令此时b点的相位为φ，则有4 cm＝8 cm·sin φ，解得φ＝或φ＝(向下振动，舍去)， 由a、b之间的距离关系可知φa－φ＝·2π＝π，则φa＝π，可知a点此时的位移为y＝8 学科网（北京）股份有限公司 cm·sin φa＝4 cm，且向下振动，故选A。 [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