高中物理 振动

高中物理机械振动和机械波知识点

1.简谐运动

（1）定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动.

（2）简谐运动的特征:回复力F=-kx，加速度a=-kx/m，方向与位移方向相反，总指向平衡位置.

简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度最大，加速度为零;在最大位移处，速度为零，加速度最大.

（3）描述简谐运动的物理量

①位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段，是矢量，其最大值等于振幅.

②振幅A:振动物体离开平衡位置的最大距离，是标量，表示振动的强弱.

③周期T和频率f:表示振动快慢的物理量，二者互为倒数关系，即T=1/f.

（4）简谐运动的图像

①意义:表示振动物体位移随时间变化的规律，注意振动图像不是质点的运动轨迹.

②特点:简谐运动的图像是正弦（或余弦）曲线.

③应用:可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x，判定回复力、加速度方向，判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.

2.弹簧振子:周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量，与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T，不管把它放在地球上、月球上还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小，它的周期就都是T.

3.单摆:摆线的质量不计且不可伸长，摆球的直径比摆线的长度小得多，摆球可视为质点.单摆是一种理想化模型. （1）单摆的振动可看作简谐运动的条件是:最大摆角α<5°.

（2）单摆的回复力是重力沿圆弧切线方向并且指向平衡位置的分力.

（3）作简谐运动的单摆的周期公式为:T=2π

①在振幅很小的条件下，单摆的振动周期 跟振幅无关.

②单摆的振动周期跟摆球的质量无关，只与摆长L和当地的重力加速度g有关.

1

第I卷（选择题）

1.（多选）一个质点a做简谐运动的图象如图6所示，下列结论正确的是( )

A．质点的振幅为4 cm

B．质点的振动频率为0.25 Hz

C．质点在10 s内通过的路程是20 cm

D．质点从t1＝1.5 s到t2＝4.5 s的过程中经过的路程为6 cm

2.（单选）如图所示，图(甲)为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图(乙)为该弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是(

)

A．在t＝0.2s时，弹簧振子可能运动到B位置

B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同

C．从t＝0到t＝0.2s的时间内，弹簧振子的动能持续的增加

D．在t＝0.2s与t＝0.6s两个时刻，弹簧振子的加速度相同

3.（多选）如图所示，是甲、乙两个质量相同的物体分别做简谐运动时的图象，则：

A、甲的振动频率比乙的大

B、第2s末甲的速度最大，乙的加速度最大

C、甲物体的最大速度大于乙物体的最大速度

D、8s时，甲、乙两物体的位移相等

4.（单选）下图为某个水平弹簧振子做简谐运动的图象，由图象可知( )

2

A．由于在0.1s末振幅为零，所以振子的振动能量为零

B．在0.2s末振子具有最大势能

C．在0.4s末振子具有的能量尚未达到最大值

D．在0.4s末振子的动能最大

5.（单选）如图5为某简谐运动图象，若t＝0时，质点正经过O点向b运动，则下列说法正确的是(

)

A．质点在0.7 s时的位移方向向左，且正在远离平衡位置运动

B．质点在1.5 s时的位移最大，方向向左，在1.75 s时，位移为1 cm

C．质点在1.2 s到1.4 s过程中，质点的位移在增加，方向向左

D．质点从1.6 s到1.8 s时间内，质点的位移正在增大，方向向右

6.（多选）如图所示，有质量相同的四个摆球悬于同一根横线上，四个摆的摆长分别为，现用一周期为2s的驱动力以垂直于摆线的方向作用在横线上，使这四个摆受迫振动，稳定时（ ）

2016届呼和浩特市段考物理圈题

题组11 振动和波

（一）考法解法

命题特点分析

机械振动和机械波是选修3-4的重点内容，也是考试命题的热门考点，命题形式也多样化，选择题、计算题、填空题都会有所涉及。考题综合性比较强，往往是机械振动和机械波综合在一起。其中简谐振动注重于力学内容的考察，比如相对平衡位置的位移、回复力、加速度以及振动图像等。对机械波的考查着重放在如下几个方面：其一是波的形成过程即由质点的振动在介质中传播而形成机械波，以及描述机械波的波长、波速、周期、频率等相关物理量之间的关系；其二是波动图像和振动图像的结合，有振动图像分析波动过程，或者由波动图像分析质点的振动；其三，波动图像的多解问题，根据机械波传播方向的不确定以及周期性的重复而产生的波速的多解。除此以外，单摆的周期性振动以及利用单摆测量重力加速度，简谐振动的共振问题，机械波的叠加和波的多普勒效应在部分填空题和选择题中也会涉及到。

解题方法荟萃

质点振动方向和波的传播方向的判定

（1）在波形图中，由波的传播方向确定媒质中某个质点（设为质点A）的振动方向（即振动时的速度方向）：逆着波的传播方向，在质点 A的附近找一个相邻的质点B．若质点B的位置在质点A的负方向处，则A质点应向负方向运动，反之。则向正方向运动如图中所示，图中的质点A应向y轴的正方向运动（质点B先于质点A振动．A要跟随B振动）．

（2）在波形图中．由质点的振动方向确定波的传播方向，若质点C是沿Y轴负方向运动，在C质点位置的负方向附近找一相邻的质点D．若质点D在质点C位置X轴的正方向，则波由X轴的正方向向负方向传播：反之．则向X轴的正方向传播．如图所示，这列波应向X轴的正方向传播（质点c要跟随先振动的质点D的振动）

具体方法为：①带动法：根据波的形成，利用靠近波源的点带动它邻近的离波源稍远的点的道理，在被判定振动方向的点P附近（不超过λ/4）图象上靠近波源一方找另一点P/，若P/在P上方，则P/带动P向上运动如图，若P/在P的下方，则P/带动P向下运动．

试卷第1页，共4页 高中物理机械振动练习题（含答案）

一、单选题

1．如图，弹簧振子的平衡位置为O点，在B、C两点之间做简谐运动。B、C相距20cm。小球经过B点时开始计时，经过0.5s首次到达C点。下列说法正确的是（ ）

A．小球振动的周期为2.0s

B．小球振动的振幅为0.2m

C．小球的位移一时间关系为0.1sin2m2xt

D．5s末小球位移为-0.1m

2．简谐运动属于下列哪种运动（ ）

A．匀速直线运动 B．匀加速直线运动

C．匀变速运动 D．非匀变速运动

3．如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（ ）

A．在t＝0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大

B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同

C．从t＝0到t＝0.2s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动

D．在t＝0.6s时，弹簧振子有最小的位移

4．一质点做简谐振动，其位移x与时间t的关系曲线如图。由图可知（ ） 试卷第2页，共4页 A．质点振动的频率是4Hz

B．质点振动的振幅是4cm

C．在t=3s时，质点的速度为最大

D．在t=4s时，质点所受的回复力为零

5．做简谐运动的物体，回复力和位移的关系图是（ ）

A． B．

C． D．

6．当一弹簧振子在竖直方向上做简谐运动时，下列说法中正确的是（ ）

A．振子在振动过程中，速度相同时，弹簧的长度一定相等

B．振子从最低点向平衡位置运动过程中，弹簧弹力始终做负功

C．振子在运动过程中的回复力由弹簧的弹力提供

D．振子在运动过程中，系统的机械能守恒

7．为使简谐运动单摆的周期变长，可采取以下哪种方法（ ）

A．振幅适当加大 B．摆长适当加长

C．摆球质量增大 D．将单摆从上海移到北京

8．做简谐振动的物体经过与平衡位置对称的两个位置时，可能相同物理量是（ ）