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2024年高考物理二轮复习专题15:机械振动和机械波(附答案解析).pdf

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专题15•机械振动和机械波

命题规律

本专题考查简谐运动、弹簧振子、单摆、受迫振动、共振、

能力突破横波、普勒效应、干涉、衍射,并能探究单摆的运动、

用单摆测重力加速度。

(1)基本概念和规律的理解;

高考热点

(2)波的传播特点和图象分析。

以选择题为主,有时候会以填空题的形式出现,题目难度

出题方1可

TIS为中档。

考点归纳

考点1机械振动

■iiii

简谐运动的“五个特征”

1.动力学特征:歹=一去,“一”表示回复力的方向与位移方向相反,%是比例系数,

不一定是弹簧的劲度系数,

2.运动学特征:简谐运动的加速度的大小与物体偏离平衡位置的位移的大小成正比,

而方向相反,为变加速运动,远离平衡位置时,x、

F、a、瓦均增大,v,以均减小,

g靠近苹新应直前面知皮二

h.运动的周期性特征:相隔丁或〃r的两个时刻,振子处于同一位置且振动状态相

\同。

%.对称性特征

:(1)相隔缄0P7(〃为正整数)的两个时刻,振子位置关于平衡位置对称,位移、速

j度、加速度大小相等,方向相反。

!~~P0p~

卜2)如图所示,振子经过关于平衡位置。对称的两点P、尸。。=。户)时,速度的大小、

j动能、势能相等,相对于平衡位置的位移大小相等。

卜3)振子由P到。所用时间等于由。到P所用时间,即tpo=t”。

卜4)振子往复过程中通过同一段路程如(00段)所用时间相等,即top=tpo

o

15.能量特征:振动的能量包括动能反和势能最,简谐运动过程中,系统动能与势能

1相互转化,系统的机械能守恒。

[例1]2(022秋•六盘水期末)图为CC7V1O“我爱发明”节目中播放的松果采摘机工

作时的场景,其采摘过程是利用机械臂抱紧树干,通过采摘振动头振动而摇动松树,使

得松果脱落,对此,下列说法正确的是()

A.采摘振动头的振动频率越接近松树的固有频率,松树的振幅越大

B.采摘振动头的振动频率越低,松树的振辐越大

C.采摘振动头的振动频率越高,松树的振幅越大

D.采摘松的快慢与采摘振动头的振动频率无关

【分析】驱动力频率等于固有频率共振,共振采摘快。

【解答】解:ABC.驱动刀频率等于固有频率共振,采摘振动头的振动频率等于松树的

固有频率时,松树的振幅最大,则采摘振动头的振动频率越接近松树的固有频逐,松树

的振幅越大,故A正确,错误;

D.共振振幅大采摘快,采摘松的快慢与采摘振动头的振动频率有关,故。错误。

故选:A。

【点评】考查产生共振条件。

【例2】2(022秋•益阳期末)如图所示是两个理想单摆的振动图像,纵轴表示摆球偏离

平衡位置的位移.下列说法中正确的是()

B.乙摆球在第1s末和第3s末速度相同

C.甲、乙两个摆的摆长之比为1:2

D.甲摆球位移随时间变化的关系式为x=2sin―(t)cn

【分析根据图像得出回复力和速度的关系;根据单摆的周期公式得出单摆的摆长的

比值关系;根据数学知识点求出摆球的位移一时间的关系式。

【解答】解:A.t=4s时,两单摆处于平衡位置,该位置的回复力为零,故A错误;

B.乙摆球在第1s末和第3s末速度大小相等方向相反,故B错误;

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