人教考向16 机械振动-备战2023年高考物理一轮复习考点微专题（全国通用）（解析版）.docx

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考向16 机械振动
【重点知识点目录】
简谐运动规律、图像的理解和应用
单摆及其周期公式
机械波的传播与图像、波的多解问题
波的干涉、衍射及多普勒效应
1．（2022•辽宁）一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，关于质点P的说法正确的是（　　）
A．该时刻速度沿y轴正方向
B．该时刻加速度沿y轴正方向
C．此后周期内通过的路程为A
D．此后周期内沿x轴正方向迁移为λ
【答案】A。
【解析】解：A、简谐横波沿x轴正方向传播，根据“平移法”可知P在该时刻速度沿y轴正方向，故A正确；
B、根据a＝﹣可知此时刻P 质点的加速度沿y轴负方向，故B错误；
C、P不在平衡位置，波峰、波谷处，所以此后周期内通过的路程不为A，故C错误；
D、振动质点不会随波迁移，只能在平衡位置两侧做往复振动，故D错误。
2．（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（　　）
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A．小球做简谐运动
B．小球动能的变化周期
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
【答案】B。
【解析】解：A、物体做简谐运动的条件是在运动过程中所受回复力与位移成正比，且方向始终指向平衡位置，可知小球在杆中点到接触弹簧过程中，所受合力为零，故小球不是做简谐运动，故A错误；
BC、假设杆中点为O，小球向右压缩弹簧至最大压缩量时的位置为A，小球向左压缩弹簧至最大压缩量时的位置为B，可知小球做周期为T的往复运动，运动过程为O→A→O→B→O，根据对称性可知小球从O→A→O与O→B→O，这两个过程的动能变化完全一致，两根弹簧的总弹性势能的变化完全一致，故小球动能的变化周期为，两根弹簧的总弹性势能的变化周期为，故B正确，C错误；
D、小球的初速度为时，可知小球在匀速阶段的时间变为原来的2倍，接触弹簧过程，根据弹簧振子的周期公式可知，接触弹簧过程中所用时间与速度无关，因此总的运动周期小于2T，故D错误；
3．（2022•浙江）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（　　）
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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】解：AB、甲图做简谐运动，回复力为弹力，不受重力影响，故仍来回振动，故A错误，B正确；
CD、乙图小球受重力影响来回振动，太空中重力不计，故不能摆动或匀速圆周运动，故CD错误。
4．（2022•广东）如图所示，某同学握住软绳的一端周期性上下抖动，在绳上激发了一列简谐波。从图示时刻开始计时，经过半个周期，绳上M处的质点将运动至 　P　（选填“N”“P”或“Q”）处。加快抖动，波的频率增大，波速 　不变　（选填“增大”“减小”或“不变”）。
【答案】P；不变
【解析】解：根据题意可知，波的传播方向沿水平方向向右，根据同侧法可知M点的振动方向向下，M点是波峰位置，因此经过半个周期后，绳上M处的质点将运动至位于波谷的P点处；
波速由传播的介质决定，与波的频率无关。
一、简谐运动．
简谐运动的五个特征
1．动力学特征
F=-kx，“-”表示回复力的方向与位移方向相反，k是比例系数，不一定是弹簧的劲度系数．
2．运动学特征
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简谐运动的加速度与物体偏离平衡位置的位移成正比而方向相反，为变加速运动，远离平衡位置时，x、F、a、Ep均增大，v、Ek均减小，靠***衡位置时则相反．
3．运动的周期性特征
相隔T或nT的两个时刻振子处于同一位置且振动状态相同．
4．对称性特征
（1）相隔T/2或（n为正整数）的两个时刻，振子位置关于平衡位置对称，位移、速度、加速度大小相等，方向相反．
 （2）如图所示，振子经过关于平衡位置O对称的两点P、P′（OP=OP′）时，速度的大小、动能、势能相等，相对于平衡位置的位移大小相等． 
（3）振子由P到O所用时间等于由O到P所用时间，即tPO=tOP′，
（4）振子往复过程中通过同一段路程（如OP段）所用时间相等，即tOP=tPO．
 5．能量特征 
振动的能量包括动能Ek和势能Ep，简谐运动过程中，系统动能与势能相互转