2019届高三物理复习题：专题八 选修3-4 (4份打包)

考点一　机械振动 知识归纳 1.简谐运动的对称性 振动质点在关于平衡位置对称的两点,x、F、a、v、Ek、Ep的大小均相等,其中回复力F、加速度a与位移x的方向相反,而v的方向可能相同,也可能相反.振动质点来回通过相同的两点间的时间相等,即tBC=tCB.振动质点通过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等,即tBC=tB'C'.如图16-1所示. 图16-1 2.简谐运动的周期性 做简谐运动的物体,其位移、回复力、加速度、速度都随时间按“正弦”或“余弦”规律变化,它们的周期均相同.其位移随时间变化的表达式为x=Asin(ωt+φ)或x=Acos(ωt+φ). 3.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. 题组演练 1.[2016·海南卷] 下列说法正确的是 (　　) A.在同一地点,单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比 B.弹簧振子做简谐振动时,振动系统的势能与动能之和保持不变 C.在同一地点,当摆长不变时,摆球质量越大,单摆做简谐振动的周期越小 D.系统做稳定的受迫振动时,系统振动的频率等于周期性驱动力的频率 E.已知弹簧振子初始时刻的位置及其振动周期,就可知振子在任意时刻运动速度的方向 2.简谐运动的振动图线可用下述方法画出:如图16-2甲所示,在弹簧振子的小球上安装一支绘图笔P,让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动,笔P在纸带上画出的就是小球的振动图像.取水平向右为振子离开平衡位置的位移正方向,用纸带匀速运动的距离与速度求出对应时间,得到的振动图线如图乙所示.下列说法中正确的是 (　　) 图16-2 A.弹簧振子的周期为4 s B.弹簧振子的振幅为10 cm C.t=17 s时振子相对平衡位置的位移是10 cm D.若纸带运动的速度为2 cm/s,振动图线上t=1 s和t=3 s在纸带上对应的两点间的距离是4 cm E.2.5 s时振子正在向x轴正方向运动 3.如图16-3所示为同一地点的两单摆甲、乙的振动图像,下列说法中正确的是 (　　) 图16-3 A.甲、乙两单摆的摆长相等 B.甲摆的振幅比乙摆的大 C.甲摆的机械能比乙摆的大 D.在t=0.5 s时有正向最大加速度的是乙摆 E.由图像可以求出当地的重力加速度 4.某同学用单摆测当地的重力加速度.他测出了摆线长度L和摆动周期T,如图16-4甲所示.通过改变摆线长度L,测出对应的摆动周期T,获得多组T与L,再以T2为纵轴、L为横轴画出函数关系图像如图乙所示.由图像可知,摆球的半径r=　　　 m,当地重力加速度g=　　　　 m/s2;由此种方法得到的重力加速度值与实际的重力加速度值相比会　　　　(选填“偏大”“偏小”或“一样”).  图16-4 归纳 (1)研究简谐运动时所说的位移的起点都必须在平衡位置处. (2)回复力是一种效果力,是振动物体在沿振动方向上所受的合力. (3)“平衡位置”不等于“平衡状态”,如单摆摆到最低点时,正处在平衡位置,但在指向悬点方向上的合力却不等于零,所以并不处于平衡状态. (4)v和x、F、a之间的关系最复杂:当v、a同向(即 v、 F同向,也就是v、x反向)时,v一定增大;当v、a反向(即 v、 F反向,也就是v、x同向)时,v一定减小. (5)物体做受迫振动的频率等于驱动力的频率,与物体的固有频率无关. (6)物体做受迫振动的振幅由驱动力频率和物体的固有频率共同决定:两者越接近,受迫振动的振幅越大. 考点二　机械波 知识归纳 1.机械波的传播规律 (1)沿波的传播方向上各质点的起振方向与波源的起振方向一致. (2)介质中各质点随波振动,但并不随波迁移. (3)沿波的传播方向上,波每个周期传播一个波长的距离. (4)在波的传播过程中,同一时刻如果一个质点处于波峰,而另一个质点处于波谷,则这两个质点一定是反相点. 2.判断波的传播方向和质点振动方向的方法 (1)特殊点法. (2)微平移法(波形移动法). 考向1　波动图像问题 1 如图16-5所示,甲为某一波在t=0时的图像, 乙为参与该波动的P质点的振动图像. (1)试确定波的传播方向; (2)求该波的波速v; (3)求再经过3.5 s时P质点的路程s和位移. 图16-5 归纳 “一分、一看、二找”巧解波的图像与振动图像的综合问题: (1)分清振动图像与波的图像.只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波的图像,横坐标为t则为振动图像. (2)看清横、纵坐标的单位,尤其要注意单位前的数量级. (3)找准波的图像对应的时刻. (4)找准振动图像对应的质点. 式 一列简谐横波在t=0时的波形如图16-6甲所示,介质中x=