第二章 振动与波习题答案 12、一放置在水平桌面上的弹簧振子，振幅2 10 0.2-?=A 米，周期50.0=T 秒，当0 =t 时 (1) 物体在正方向的端点； (2) 物体在负方向的端点； (3) 物体在平衡位置，向负方向运动； (4) 物体在平衡位置，向正方向运动。 求以上各种情况的谐振动方程。 【解】：π=π = ω45 .02 )m () t 4cos(02.0x ?+π=， )s /m ()2 t 4cos(08.0v π+?+ππ= (1) 01)cos(=?=?，， )m () t 4cos(02.0x π= (2) π=?-=?，1)cos(， )m () t 4cos(02.0x π+π= (3) 2 1)2cos(π=?-=π+?， ， )m () 2 t 4cos(02.0x π+π= (4) 21)2cos(π-=?=π+?， ， )m () 2 t 4cos(02.0x π-π= 13、已知一个谐振动的振幅02.0=A 米，园频率πω 4=弧度／秒， 初相2/π=?。 (1) 写出谐振动方程； (2) 以位移为纵坐标，时间为横坐标，画出谐振动曲线。 【解】：)m () 2 t 4cos(02.0x π+π= ， )(2 12T 秒=ωπ= 15、图中两条曲线表示两个谐振动 (1) 它们哪些物理量相同，哪些物理量不同? (2) 写出它们的振动方程。
【解】：振幅相同，频率和初相不同。 虚线： )2 t 2 1cos(03.0x 1π-π= 米 实线： t cos 03.0x 2π= 米 16、一个质点同时参与两个同方向、同频率的谐振动，它们的振动方程为 t 3cos 4x 1= 厘米 )3 2t 3cos(2x 2π+= 厘米 试用旋转矢量法求出合振动方程。 【解】：)cm () 6 t 3cos(32x π+= 17、设某一时刻的横波波形曲线如图所示，波动以1米／秒的速度沿水平箭头方向传播。 (1) 试分别用箭头表明图中A 、B 、C 、D 、E 、F 、H 各质点在该时刻的运动方向； (2) 画出经过1秒后的波形曲线。 【解】： 18、波源作谐振动，其振动方程为(m ))240(1043t cos y π-?=，它所形成的波以30m/s 的速度沿一直线传播。
振动与波习题练习The final revision was on November 23, 2020
第4章 振动与波动 一、选择题 1. 在下列所述的各种物体运动中, 可视为简谐振动的是 [ ] (A) 将木块投入水中, 完全浸没并潜入一定深度, 然后释放 (B) 将弹簧振子置于光滑斜面上, 让其振动 (C) 从光滑的半圆弧槽的边缘释放一个小滑块 (D) 拍皮球时球的运动 . 2.一弹簧振子周期为T ．现将弹簧截去一半，仍挂上原来的物体, 则新的弹簧振子周期为 [ ] (A) T (B) 2T (C) (D) 3. 三只相同的弹簧(质量忽略不计)都一端固定, 另一端连接质量为m 的物体, 但放置情况不同．如图4-1-3所 示，其中一个平放, 一个斜放, 另 一个竖直放．如果让它们振动起 来, 则三者的 [ ] (A) 周期和平衡位置都不相同 (B) 周期和平衡位置都相同 (C) 周期相同, 平衡位置不同 (D) 周期不同, 平衡位置相同 4. 如图4-1-4所示，升降机中有一个作谐振动的单摆, 当升降 机静止时, 其振动周期为2 s ， 当升降机以加速度上升时, 升 降机中的观察者观察到其单摆的振动周期与原来的振动周期 相比，将 [ ] (A) 增大 (B) 不变 (C) 减小 (D) 不能确定 图4-1-3 图4-1-4
. 5. 两质点在同一方向上作同振幅、同频率的简谐振动．在振动过程中, 每当它们经过振幅一半的地方时, 其运动方向都相反．则这两个振动的相位差为 [ ] (A) π (B) π32 (C) π34 (D) π5 4 6 在简谐振动的速度和加速度表达式中，都有一个负号, 这是意味着 [ ] (A) 速度和加速度总是负值 (B) 速度的相位比位移的相位超前 π2 1, 加速度的相位与位移的相位相差π (C) 速度和加速度的方向总是相同 (D) 速度和加速度的方向总是相反 7一质点以周期T 作简谐振动, 则质点由平衡位置正向运动到最大位移一半处的最短时间为 [ ] (A) 6T (B) 8T (C) 12T (D) T 12 7 8 一作简谐运动质点的振动方程为π)21π2cos(5+ =t x , 它从计时开始, 在运动一个周期后 [ ] (A) 相位为零 (B) 速度为零 (C) 加速度为零 (D) 振动能量为零 9 有一谐振子沿x 轴运动, 平衡位置在x = 0处, 周期为T , 振幅为A ，t = 0时刻振子过2 A x = 处向x 轴正方向运动, 则其运动方程可表示为 [ ] (A) )21cos(t A x ω= (B) )cos(2 t A x ω= (C) )3π2sin(--=T t A x π (D) )3π2cos(-=T t A x π 10. 当一质点作简谐振动时, 它的动能和势能随时间作周期变化．如果ν是质点振动的频率, 则其动能变化的频率为
振动图像与波的图像及多解问题 一、振动图象和波的图象 振动是一个质点随时间的推移而呈现的现象,波动是全部质点联合起来共同呈现的现象． 简谐运动和其引起的简谐波的振幅、频率相同，二者的图象有相同的正弦（余弦)曲线形状，但二图象是有本质区别的．见表： 振动图象波动图象 研究对象一振动质点沿波传播方向所有质点 研究内容一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律 图线 物理意义表示一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移 图线变化随时间推移图延续,但已有形状不变随时间推移,图象沿传播方向平移 一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长 例题精选： 例题1：如图6—27所示，甲为某一波动在t=1．0s时的图象，乙为参与该波动的P质点的振动图象 （1）说出两图中AA/的意义？ (2）说出甲图中OA/B图线的意义？ （3）求该波速v=? （4）在甲图中画出再经3．5s时的波形图 (5)求再经过3．5s时p质点的路程S和位移 解析：（1)甲图中AA/表示A质点的振幅或1．0s时A质点的位移大小为0．2m，方向为负．乙图中AA/’表示P质点的振幅，也是P质点在0．25s的位移大小为0．2m，方向为负． （2）甲图中OA/B段图线表示O 到B之间所有质点在1．0s时的位移、方向均为负．由乙图看出P质点在1．0s时向一y方向振动,由带动法可知甲图中波向左传播，则OA/间各 质点正向远离平衡位置方向振动，A/B间各质点正向靠近平衡位置方向振 动． （3)甲图得波长λ＝4 m,乙图得周期T＝1s 所以波速v=λ/T=4m/s （4）用平移法：Δx＝v·Δt＝14 m＝（3十?)λ
第4章 振动与波动 一、选择题 1. 在下列所述的各种物体运动中, 可视为简谐振动的是 [ ] (Ａ） 将木块投入水中， 完全浸没并潜入一定深度, 然后释放 (B) 将弹簧振子置于光滑斜面上, 让其振动 (C ） 从光滑的半圆弧槽的边缘释放一个小滑块 （D) 拍皮球时球的运动 . 2．一弹簧振子周期为T .现将弹簧截去一半,仍挂上原来的物体， 则新的弹簧振子周期为 ［ ] (A) T ? ? （B ） 2T (Ｃ) 1.４Ｔ ?(Ｄ) 0。7T 3。 三只相同的弹簧(质量忽略不计)都一端固定, 另一端连接质量为m 的物体, 但放置情况不同.如图4-1－3所示,其中一个平放, 一个斜放， 另一个竖直放.如果让它们振动起来， 则三者的 [ ] （A ） 周期和平衡位置都不 相同 (B) 周期和平衡位置都相同 (C) 周期相同, 平衡位置不同 (D) 周期不同, 平衡位置相同 ４。 如图４—１—４所示，升降机中有一个作谐振动的单摆, 当升降 机静止时, 其振动周期为2 s ， 当升降机以加速度上升时, 升降机中 的观察者观察到其单摆的振动周期与原来的振动周期相比，将 [ ］ （A) 增大 （Ｂ) 不变 （C) 减小 （D) 不能确定 。 ５. 两质点在同一方向上作同振幅、同频率的简谐振动．在振动过程中, 每当它们经过振幅一半的地方时, 其运动方向都相反．则这两 个振动的相位差为 [ ] （A) π (B) π32 (C) π34 (D) π5 4 6 在简谐振动的速度和加速度表达式中，都有一个负号， 这是意味着 [ ] （Ａ） 速度和加速度总是负值 (B ） 速度的相位比位移的相位超前 π2 1, 加速度的相位与位移的相位相差π (Ｃ) 速度和加速度的方向总是相同 (D) 速度和加速度的方向总是相反 7一质点以周期T 作简谐振动， 则质点由平衡位置正向运动到最大位移一半处的最短时间为 [ ] (A) 6T (B) 8T (C) 12T （Ｄ) T 12 7 8 一作简谐运动质点的振动方程为π)2 1π2cos(5+=t x , 它从计时开始, 在运动一个 图4-1-3 图4-1-4
（ 1 ）角频率：co = = 393矿ad/L , c 0.5Hz , 2兀 c / =2s ； J9.8 0 = Acos(3.13r+ ^) ,「? 〃 = —3.13*sin(3.13， + °) e . e cos (p = — , sm(p = - 可解得：A = 8.8xl0-2/n,。= 227°=-133°=-2.32, g （2）振动方程可表示为: 根据初始条件，（二 0时: >0(1,2 象限) 3.13A ( <0(3,4象 限) 3.1 .原长为0.5m 的弹簧，上端固定，下端挂一质量为0.1kg 的物体，当物体静止.时，弹簧长为0.6m.现 将物体上推，使弹簧缩回到原长，然后放手，以放手时开始计时，取竖直向下为正向，写出振动式。（g 取 9.8） 解：振动方程：x = A cos （69f + （p ）,在木题中，kx = mg ,所以A =9.8； 取竖直向下为x 正向，弹簧佃长为0.1所时为物体的平衡位置，所以如果使弹簧的初状态为原长，那 么：A=0.1m, 当-0时，尸-A,那么就可以知道物体的初相位为私 所以：x = 0.1 cos （>/98r + 即：x = -0.1 cos （V98r ） 0 3-2.有一单摆，摆长/ = 1.0m,小球质量m = 10g , 1 = 0时，小球正好经过0 - -0.06rad 处，并以角 速度0 = O.2rad/s 向平衡位置运动。设小球的运动可看作简谐振动,试求：（1）角频率、频率、周期；（2） 用余弦函数形式写出小球的振动式。（g 取9.8） 解：振动方程：x = Acos （口（ + 9）我们只要按照题意找到对应的各项就行了。 3-3. 一质点沿尤轴作简谐振动，振幅为12cm,周期为2s 。当t = 0时，位移为6cm,且向尤轴正方向运 动。求：（1）振动表达式;（2），= 0.5s 时,质点的位置、速度和加速度;（3）如果在某时刻质点位于JV = -6cm , 且向尤轴负方IE 运动，求从该位置I 可到平衡位置所需要的时间。 2/r 解：（1）由题己知 A=0.12m, T=2 s ,「? co ———=71 T rr 又?.?/=0时，x 0 = 6cm , v 0 >0,由旋转矢量图，可知：（p =—— TT 故振动方程为：x = 0.12cos （混—一）m ； 3 （2）将r=0.5s 代入得： x = 0.12 cos （混一马）= 0.12 cos g = 0.104m, 3 6 v = 一0.12/rsin （H -马）=0.12cosg = -0.188m/s , 3 6 a = 一0.12/2 cos （混-生）=-0.12/ cos — = -1.03m/s?, 3 6 方向指向坐标原点，即沿x 轴负向； A （3）由题知，某时刻质点位于x = -6cm =——， 2 g _ 频率：八土 周期：T = 171
振动和波知识点 34. 弹簧振子、简谐振动、简谐振动的振幅、周期和频率， 简谐振动的图像。* 弹簧振子---小球所受的摩擦力忽略不计，弹簧的质量忽略不 计，这样的系统叫弹簧振子。 简谐振动---物体在跟偏离平衡位置的位移的大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的、 作用下的振动。 F = - k x 简谐振动的振幅---震动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。 ---能表示震动的强弱。 周期和频率---简谐振动物体完成一次全振动所需要的时间，叫做振动的周期。 ---单位时间内完成的全振动的次数，叫做振动的频率。 固有频率---简谐运动的频率由振动系统本身的性质所决定，与振幅无关，这个频率叫做固 有频率。例如：弹簧振子的频率只与劲度系数和振子的质量决定与振幅无关。 简谐振动的图像---简谐振动的位移（相对于平衡位置的位移）---时间的图像，叫做~~~。 起始的时间不同 35.单摆、在小振幅条件下单摆作简谐振动、周期公式。* 单摆---如果悬挂小球的细线的伸缩和质量可以忽略，线长又比小球的直径大得多，这样的 装置叫做单摆。摆角很小时单摆作简谐振动。此时有：l x ≈ θsin 回复力---重力沿切线方向的分量。x l mg F - = kx F -= 周期公式---g l T π2= 周期为2秒的单摆叫做秒摆 用单 2 24T l g π= 36.振动中的能量转化。振幅越大振动的能量就越大，在振动过程中动能和势能发生相互转化，在平衡位置时的动能最大，在位移最大处的势能最大，动能为零。 37.自由振动和受迫振动，受迫振动的频率、共振及其常见的应用。 阻尼振动实际的震动系统不可避免地受到摩擦和其它阻力，即受到阻尼的作用，系统克服阻尼的作用做功，系统的机械能随着时间逐渐减少，振动的振幅逐渐减少，待到能量耗尽之时，振动就停下来了，这种振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动。
第九章振动复习题 1． 一轻弹簧，上端固定，下端挂有质量为m 的重物，其自由振动的周期为T ．今已知振子离开平衡位置为x 时，其振动速度为v ， 加速度为a ．则下列计算该振子劲度系数的公式中，错误的是： (A) 2 max 2max /x m k v =． (B) x mg k /=． (C) 22/4T m k π=． (D) x ma k /=． ［ B ］ 2． 一长为l 的均匀细棒悬于通过其一端的光滑水平固 定轴上，（如图所示），作成一复摆．已知细棒绕通过其一端的轴的转动惯量23 1ml J =，此摆作微小振动的周期为 (A) g l π2. (B) g l 22π. (C) g l 322π . (D) g l 3π . ［ C ］ 3． 把单摆摆球从平衡位置向位移正方向拉开，使摆线与竖直方向成一微小角度 ，然后由静止放手任其振动，从放手时开始计 时．若用余弦函数表示其运动方程，则该单摆振动的初相为 (A) ． (B) /2． (C) 0 ． (D) ． ［ C ］ 4． 两个质点各自作简谐振动，它们的振幅相同、周期相同．第一个质点的振动方程为x 1 = A cos(t + )．当第一个质点从相对于其平衡位置的正位移处回到平衡位置时，第二个质点正在最大正位移处．则第二个质点的振动方程为 (A) )π2 1cos(2++=αωt A x ． (B) )π2 1cos(2-+=αωt A x ． l
(C) ) π2 3 cos(2-+=αωt A x ． (D) )cos(2π++=αωt A x ． ［ B ］ ［ ］ 6. 一质点作简谐振动．其运动速度与时间 的曲线如图所示．若质点的振动规律用余弦函数描述，则其初相应为 (A) /6． (B) 5/6． (C) -5/6． (D) -/6． (E) -2/3． ［ ］ 7. 一个弹簧振子和一个单摆（只考虑小幅度摆动），在地面上的固有振动周期分别为T 1和T 2．将它们拿到月球上去，相应的周期分别为1T '和2T '．则有 (A) 11T T >'且22T T >'． (B) 11T T <'且22T T <'． (C) 11T T ='且22T T ='． (D) 11T T ='且22T T >'． ［ D ］ 8. 一弹簧振子，重物的质量为m ，弹簧的劲度系数为k ，该振子作振幅为A 的简谐振动．当重物通过平衡位置且向规定的正方向运动 时，开始计时．则其振动方程为： (A) )21/(cos π+=t m k A x (B) )2 1/cos(π-=t m k A x (C) )π21/(cos +=t k m A x (D) )2 1/cos(π-=t k m A x (E) t m /k A x cos = ［ B ］ 9. 一质点在x 轴上作简谐振动，振辐A = 4 cm ，周期T = 2 s ，其平衡位置取作坐标原点．若t = 0时刻质点第一次通过x = -2 cm 处，且向x 轴负方向运动，则质点第二次通过x = -2 cm 处的时刻为 (A) 1 s ． (B) (2/3) s ． (C) (4/3) s ． (D) 2 s ． ［ B ］ 10．一物体作简谐振动，振动方程为)4 1cos(π+=t A x ω．在 t = T /4 （T 为周期）时刻，物体的加速度为 (A) 2221ωA -． (B) 222 1 ωA ． (C) 232 1ωA -． (D) 232 1 ωA ． ［ B ］ v (m/s)t (s)O m m v 21
2019高三物理振动和波知识点归纳 精品学习高中频道为各位同学整理了高三物理振动和波知识点归纳，供大家参考学习。更多各科知识点请关注新查字典物理网高中频道。 振动和波(机械振动与机械振动的传播) 1.简谐振动F=-kx {F:回复力，k:比例系数，x:位移，负号表示F的方向与x始终反向} 2.单摆周期T=2(l/g)1/2 {l:摆长(m)，g:当地重力加速度值，成立条件:摆角100;lr｝ 3.受迫振动频率特点：f=f驱动力 4.发生共振条件:f驱动力=f固，A=max，共振的防止和应用〔见第一册P175〕 5.机械波、横波、纵波〔见第二册P2〕 6.波速v=s/t=f=/T{波传播过程中，一个周期向前传播一个波长;波速大小由介质本身所决定} 7.声波的波速(在空气中)0℃：332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(声波是纵波) 8.波发生明显衍射(波绕过障碍物或孔继续传播)条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者相差不大 9.波的干涉条件：两列波频率相同(相差恒定、振幅相近、振动方向相同) 10.多普勒效应:由于波源与观测者间的相互运动，导致波源发射频率
与接收频率不同{相互接近，接收频率增大，反之，减小〔见第二册P21〕｝ 注： (1)物体的固有频率与振幅、驱动力频率无关，取决于振动系统本身; (2)加强区是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处，减弱区则是波峰与波谷相遇处; (3)波只是传播了振动，介质本身不随波发生迁移,是传递能量的一种方式; (4)干涉与衍射是波特有的; (5)振动图象与波动图象; (6)其它相关内容：超声波及其应用〔见第二册P22〕/振动中的能量转化〔见第一册P173〕。
振动与波练习题2005 一、填空题 1.一物体作简谐振动，振动方程为x = A cos (ωt+π/ 4 )。在t =T / 4 (T 为周期)时刻，物 体的加速度为 . 2.一质点沿x 轴作简谐振动，振动方程为x = 4×10－2 cos (2πt + 3 1 ) (SI) 。从t = 0 时刻起，到质点位置在x = －2 cm 处，且向x 轴正方向运动的最短时间间隔为 3.已知两个简谐振动曲线如图1所示。x 的位相比x 的位相为 . (A) 落后π/2 （B ）超前π/2 (C) 落后π (D) 超前π 图1 图2 4.一质点作简谐振动，周期为T 。质点由平衡位置向X 轴正方向运动时，由平衡位置 到二分之一最大位移这段路程所需要的时间为 5.一平面简谐波，沿x 轴负方向传播。圆频率为ω，波速为u 。设t ＝ T/4时刻的波 形如图2所示，则该波的表达式为 。 6.当机械波在媒质中传播时，一媒质质元的最大变形量发生在 位置处。 7.如图3所示两相干波源S 1和S 2相距λ/4，（λ为波长）S 1的位相比S 2的位相超前π/2, 在S 1，S 2的连线上，S 1外侧各点（例如P 点）两波引起的两谐振动的位相差 是 . 8.一质点作简谐振动。其振动曲线如图4所示。根据此图，它的周期T ＝ ， 用余弦函数描述时初位相φ＝ 。 图3 图4 9.一物体同时参与同一直线上的两个简谐振动： x 1 = 0.05 cos (4πt +π/3 ) (SI) x 1 = 0.03 cos (4πt －2π/3 ) (SI) 合振动的振幅为 m. 10一平面简谐波沿X 轴正方向传播，波速u = 100 m/s ，t = 0时刻的波形曲线如图所 示。波长λ＝ ，振幅 A = ,频率ν ＝ 。
振动图象和波的图象 振动是一个质点随时间的推移而呈现的现象，波动是全部质点联合起来共同呈现的现象．简谐运动和其引起的简谐波的振幅、频率相同，二者的图象有相同的正弦（余弦）曲线形状，但二图象是有本质区别的．见表： 振动图象波动图象 研究对象一振动质点沿波传播方向所有质点 研究内容一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律 图线 物理意义表示一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移 图线变化随时间推移图延续，但已有形状 不变 随时间推移，图象沿传播方向平 移 一完整曲线占横坐 标距离 表示一个周期表示一个波长
2012届高考二轮复习专题 ：振动图像与波的图像及多解问题 【例1】如图6—27所示，甲为某一波动在t=1．0s 时的图象，乙为参与该波动的P 质点的振动图象 （1）说出两图中AA / 的意义？ （2）说出甲图中OA / B 图线的意义？ （3）求该波速v=？ （4）在甲图中画出再经3．5s 时的波形图 （5）求再经过3．5s 时p 质点的路程S 和位移 解析：（1）甲图中AA / 表示A 质点的振幅或1．0s 时A 质点的位移大小为0．2m ，方向为负．乙 图中AA / ’表示P 质点的振幅，也是 P 质点在 0．25s 的位移大小为0．2m ，方向为负． （2）甲图中OA / B 段图线表示O 到B 之间所有质点在1．0s 时的位移、方向均为负．由乙图 看出P 质点在1．0s 时向一y 方向振动，由带动法可知甲图中波向左传播，则OA / 间各质点 正向远离平衡位置方向振动，A / B 间各质点正向靠近平衡位置方向振动． （3）甲图得波长λ＝4 m ，乙图得周期 T ＝1s 所以波速v=λ/T=4m/s （4）用平移法：Δx ＝v ·Δt ＝14 m ＝（3十?）λ 所以只需将波形向x 轴负向平移?λ=2m 即可，如图所示 （5）求路程：因为n= 2 /T t =7，所以路程S=2An=2×0·2×7=2。8m 求位移：由于波动的重复性，经历时间为周期的整数倍时．位移不变·所以只需考查从图示时刻，p 质点经T/2时的位移即可，所以经3．5s 质点P 的位移仍为零． 【例2】如图所示，（1）为某一波在t ＝0时刻的波形图，（2）为参与该波动的P 点的振动图象，则下列判断正确的是 A ． 该列波的波速度为4m ／s ； B ．若P 点的坐标为x p ＝2m ，则该列波沿x 轴正方向传播 C 、该列波的频率可能为 2 Hz ； D ．若P 点的坐标为x p ＝4 m ，则该列波沿x 轴负方向传播； 解析:由波动图象和振动图象可知该列波的波长λ=4m ，周期T ＝1．0s ，所以波速v ＝λ／T ＝4m ／s ． 由P 质点的振动图象说明在t=0后，P 点是沿y 轴的负方向运动：若P 点的坐标为x p ＝2m ，则说明波是沿x 轴负方向传播的；若P 点的坐标为x p ＝4 m ，则说明波是沿x 轴的正方向传播的．该列波周期由质点的振动图象被唯一地确定，频率也就唯一地被确定为f ＝ l ／t ＝0Hz ．综上所述，只有A 选项正确． 点评：当一列波某一时刻的波动图象已知时，它的波长和振幅就被唯一地确定，当其媒
考试要求 1、弹簧振子，简谐振动．简谐振动的振幅、周期和频率，简称振动的振动图象．B 2、单摆，在小振幅条件下单摆作简谐振动，周期公式．B 3、振动中的能量转化．简谐振动中机械能守恒．A 4、受迫振动，受迫振动的振动频率．共振及其常见的应用．A 5、振动在介质中的传播——波．横波和纵波．横波的图象．波长、频率和波速的关系．B 6、波的叠加．波的干涉．衍射现象．A 7、声波．A 说明： 1、不要求会推导单摆的周期公式． 2、对于振动图象和波的图象，只要求理解它们的物理意义，并能识别它们． 3、波的衍射和干涉，只要求定性了解． 知识结构
方法指导 ——洪安生 机械振动和机械波是力学部分的最后一章，也可以说是力学知识的总结和应用．振动是一种复杂的运动，它的速度、加速度、动能、势能等都随时间变化，其中简谐运动是其中最简单的一种，它是一种周期性的运动．振动在介质中的传播就形成机械波，波动的更复杂的运动形式，首先它研究的不再是某一个质点，而是连续的弹性介质，对于波动过程中的每个质点，它的位移是
时间的周期性函数，而对于沿波传播方向上的各质点，它们的位移又是空间位置的周期性函数．两个周期（时间周期和空间周期）是这一部分重要的内容． 这部分的内容还比较多，如阻尼振动与无阻尼振动、受迫振动和共振、波的叠加、干涉和衍射等，这些内容不算重点内容，要求都不高，但也要知道它们的意义及简单应用等． 下面几个问题是本章的重点和难点： 1、振动、波动的联系和区别 （1）联系：振动在介质中的传播就形成波，可以说没有振动就没有波．在波动传播过程中，每一个质点都在振动，众多质点的振动形成波． （2）区别：对于单个质点而言，运动形式是振动．对于连续介质中的众多质点而言，就是波．对于单个质点，它的运动是周期性运动，即时间周期；而对于众多质点，还有个空间周期，即波长． 振动图像的纵坐标是位移，横坐标是时间，它表示的是某个质点的位移随时间变化的规律；波动图像的纵坐标是位移，横坐标是沿波传播方向上的位置，它表示的是沿波传播方向上各质点的位移随位置变化的规律． 有波，一定有振动，因为其中的每个质点都在振动；而有振动，却不一定有波，因为波要靠弹性介质传播，如果没有传播波的介质，即使振源在振动，也不会形成波． 2、简谐运动的规律 简谐运动是振动中最简单的一种，它是周期性的振动． 简谐运动的动力学条件是：受到的回复力跟位移成正比，方向跟位移方向相反，即． 简谐运动的运动学规律是随时间按正弦或余弦规律， 如：，，等等． 简谐运动的图像是正弦或余弦函数图像． 我们重点讲了两种简谐运动的模型，一个是弹簧振子，另一个是单摆．前者是真正的简谐运动，后者则只有在小振幅的条件下，可以近似看作简谐运动． 对于弹簧振子，要知道它是周期性运动，虽然不要求掌握弹簧振子的周期公式，但应知道弹簧振子的周期与振幅大小无关，而是决定于弹簧振子的本身结构，即决定于振子的质量和弹簧的劲度系数．还要掌握振子在每1/4个周期时间内的位移、速度、加速度、动能、势能等等是如何随时间的变化而变化的． 对于单摆，要知道它只有在小角度振动的情况下，才可以近似认为是简谐运动．单摆也具有等时性，要记住它的周期公式T=2π，式中是摆长（从悬点到摆球中心的距离）、是
物理知识点详解：振动和波 【】：温故而知新，大家只要做到这点，一定可以提高学习能力。小编为大家整理了物理知识点详解，方便同学们查看复习，希望大家喜欢。也希望大家好好利用。 振动和波(机械振动与机械振动的传播) 1.简谐振动F=-kx {F:回复力，k:比例系数，x:位移，负号表示F的方向与x始终反向} 2.单摆周期T=2π(l/g)1/2 {l:摆长(m)，g:当地重力加速度值，成立条件:摆角θlr｝ 3.受迫振动频率特点：f=f驱动力 4.发生共振条件:f驱动力=f固，A=max，共振的防止和应用〔见第一册P175〕 5.机械波、横波、纵波〔见第二册P2〕 6.波速v=s/t=λf=λ/T{波传播过程中，一个周期向前传播一个波长;波速大小由介质本身所决定} 7.声波的波速(在空气中)0℃： 332m/s;20℃:344m/s;30℃:349m/s;(声波是纵波) 8.波发生明显衍射(波绕过障碍物或孔继续传播)条件：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者相差不大 9.波的干涉条件：两列波频率相同(相差恒定、振幅相近、振动方向相同) 10.多普勒效应:由于波源与观测者间的相互运动，导致波源
发射频率与接收频率不同{相互接近，接收频率增大，反之，减小〔见第二册P21〕｝ 注： (1)物体的固有频率与振幅、驱动力频率无关，取决于振动系统本身; (2)加强区是波峰与波峰或波谷与波谷相遇处，减弱区则是波峰与波谷相遇处; (3)波只是传播了振动，介质本身不随波发生迁移,是传递能量的一种方式; (4)干涉与衍射是波特有的; (5)振动图象与波动图象; (6)其它相关内容：超声波及其应用〔见第二册P22〕/振动中的能量转化〔见第一册P173〕。 【总结】：物理知识点详解就为大家介绍到这里了，希望大家在高三复习阶段不要紧张，认真复习，成功是属于你们的。
11年高考（2010-2020）全国1卷物理试题分类解析（原卷版） 专题14 机械振动和机械波 2020年高考 [物理——选修3-4] 15.在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有__________。 A. 雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声 B. 超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化 C. 观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低 D. 同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同 E. 天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化 16.一振动片以频率f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示。已知除 c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为3 8 l。求： （i）波的波长； （ii）波的传播速度。 一、选择题 1.（2011年）34.（1）（6分） 一振动周期为T，振幅为A。位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正方向开始做简谐运动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失。一段时间后，该振动传播到某质点P，关于质点P振动的说法正确的是（选对1个给3分，选对2个给4分，选对3个给6分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A. 振幅一定为A B. 周期一定为T C. 速度的最大值一定为v D. 开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离 E．若P点离波源距离s=vT，则质点P的位移与波源相同 2.（2013年）34．【物理—选修3-4】（1）（6分） 如图，a、b、c、d是均匀介质中x轴上的四个质点。相邻两点的间距依次为2m、4m和6m一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t=0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t=3s时a 第一次到达最高点。下列说法正确的是（填正确答案标号。选对1个得3分，选对2个得4分，选对3个得6分。每选错1个扣3分，最低得分为0分。） A．在t=6s时刻波恰好传到质点d处 B．在t=5s时刻质点c恰好到达最高点 C．质点b开始振动后，其振动周期为4s D．在4s 振动与波动 一、选择题 1. 弹簧振子作简谐振动，振幅为A ，周期为T ，其运动方程用余弦函数表示．若0t =时，振子在负的最大位移处，则初相为B (A) 0． (B) π． (C) 2 π． (D) 2 π- ． 2. 一质量为m 的物体和劲度系数为k 的轻弹簧组成的振动系统，若以物体通过-1/2振幅且向负方向运动为计时时刻，该系统的振动方程为A (A) 2)3 x A π=+ . (B) )3x A π =+. (C) cos(2)3 x A π =+. (D) 2)3 x A π =+. 3. 图中所画的是两个简谐振动的振动曲线．若这两个简谐振动可叠 加，则合成的余弦振动的初相为 B (A) 32π. (B) π. (C) 12 π. (D) 0. 4. 0t =时，振子在位移为/2A 处，且向负方向运动，则初相的旋转矢量为 A 5. 一个质点作简谐运动，振幅为A ，在起始时刻质点的位移为2 A -，且向x 轴正方向运动，代表此简谐运动的旋转矢量为B 6. 两个质点各自作简谐振动，它们的振幅相同、周期相同．第一个质点的振动方程为 1cos()x A t ωα=+．当第一个质点从相对于其平衡位置的正位移处回到平衡位置时，第二个 质点正在最大正位移处．则第二个质点的振动方程为 B (A) 21cos()2x A t ωαπ=++. (B) 21cos()2 x A t ωαπ=+-. (C) 23 cos()2 x A t ωαπ=+-. (D) 2cos()x A t ωαπ=++. 7. 一物体作简谐振动，振动方程为1cos()4 x A t ωπ=+．在/4t T =（T 为周期）时刻，物体的加速度为 B (A) 2A ω． (B) 2ω． (C) 2A ω． (D) 2A ω． 8. 一物体作简谐振动，振动方程为1cos()4 x A t ωπ=+．在/2t T =（T 为周期）时刻，物体的加速度为 B (A) 2A ω． (B) 2ω． (C) 2A ω． (D) 2A ω． 9. 已知某简谐运动的振动曲线如图所示，则此简谐运动的运动方程为D (A) 222cos ππ33x t ??=-????. (B) 2 22cos ππ33x t ??=+????. (C) 422cos ππ33x t ??=-????. (D) 4 22cos ππ3 3x t ??=+????. 10. 一质点作简谐振动，周期为T ．当它由平衡位置向x 轴正方向运动时，从二分之一最大 位移处到最大位移处这段路程所需要的时间为 C (A) 12T ． (B) 8T ． (C) 6T ． (D) 4T ． 11. 把单摆摆球从平衡位置向位移正方向拉开，使摆线与竖直方向成一微小角度θ，然后由 静止放手任其振动，从放手时开始计时．若用余弦函数表示其运动方程，则该单摆振动的初相为 C (A) π． (B) 2 π ． (C) 0． (D) θ． 12. 一个弹簧振子和一个单摆（只考虑小幅度摆动），在地面上的固有振动周期分别为1T 和2T ．将它们拿到月球上去，相应的周期分别为1'T 和2'T ．则有 D (A) 11'T T >且22'T T >. (B) 11'T T <且22'T T <. (C) 11'T T =且22'T T =. (D) 11'T T =且22'T T >. 13. 一质点作简谐振动，已知振动周期为T ，则其振动动能变化的周期是 B (A) 4 T ． (B) 2 T ． (C) T ． (D) 2T ． 14. 一弹簧振子作简谐振动，当位移为振幅的一半时，其动能为总能量的 D 西宁市2020年物理高考二轮复习专题07：振动和波光学C卷 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、多选题 (共7题；共21分) 1. （3分）关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是（） A . 同一波面上的各质点振动情况完全相同 B . 同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同 C . 球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D . 无论怎样的波，波线始终和波面垂直 2. （3分） (2019高三上·杭州月考) 在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为 ，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x=12 m处，波形图象如图所示，则（） A . 此后再经6 s该波传播到x=24 m处 B . M点在此后第3 s末的振动方向沿y轴正方向 C . 波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向 D . 此后M点第一次到达y=-3 m处所需时间是2 s 3. （3分）(2020·洪洞模拟) x=0处的质点在t=0时刻从静止开始做简谐振动，带动周围的质点振动，在x 轴上形成一列向x正方向传播的简谐横波。如图甲为x=0处的质点的振动图像，如图乙为该简谐波在t0=0.03s时刻的一部分波形图。已知质点P的平衡位置在x=1.75m处，质点Q的平衡位置在x=2m。下列说法正确的是（） A . 质点Q的起振方向向上 B . 从t0时刻起经过0.0275s质点P处于平衡位置 C . 从t0时刻算起，质点P比质点Q的先到达最低点 D . 从t0时刻起经过0.025s，质点P通过的路程小于1m E . 从t0时刻起经过0.01s质点Q将运动到x=3m处 4. （3分） (2018高二下·莆田期中) 在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点.相邻两质点的距离均为L，如图（a）所示。一列横波沿该直线向右传播，t=0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间△t 第一次出现如图（b）所示的波形。则该波的（） A . 周期为△t，波长为8L B . 周期为△t，波长为8L C . 周期为△t，波速为 D . 周期为△t，波速为 5. （3分）下列说法正确的是 A . 声波在空气中的传播速度比在水中的传播速度快 振动和波 （一）专项训练 【例题精选】 例1一弹簧振子作简谐振动，周期为T，则： A．若t时刻和() t t +?时刻振子运动位移的大小相等，方向相同，则?t一定等于T 的整数倍 B．若t时刻和() +?时刻振子运动位移的大小相等，方向相反，则?t一定等于T/2 t t 的整数倍 C．若?? =+ ，则时刻和()时刻振子运动的加速度一定相等 t T t t t D．若?? /() 2，则在时刻和时刻弹簧的长度一定相等 =+ t T t t t 分析：弹簧振子作简谐振动图象如图所示，图线上A点与B、E、F、I等点所对应的时刻振子位移大小相等，方向相同，由横轴看可知，A点与E、I等点对应的时刻差为T或T 的整数倍，而A点与B、F等点对应的时刻差不是T或T的整数倍，因此A选项不正确。 A点与C、D、G、H等点所对应时刻振子位移大小相等，方向相反，由横轴看可知，A 点与C、G等点所对应时刻差为T/2或T/2的奇数倍，A点与D、H等点所对应时刻差不是T/2或T/2的奇数倍，选项B不正确。 如果t t t +?时刻差为一个周期，则这两个时刻振动情况完全相同，加速度一时刻与() 定相等，选项C是正确的。 如果t t t T +?2，这两个时刻振动的位移大小相等，方向相反，振子分时刻与相差 ()/ 别位于平衡位置两侧，弹簧的长度显然不相等，选项D是错误的。 答案：C。 例2作简谐振动的弹簧振子振动图象如图所示，下列说法中正确的是 A．t=0时，质点位移为零，速度为零，加速度为零 B．t=1s时，质点位移最大，速度为零，加速度最大 C．t1和t2时刻振子具有相同的动能和动量 D．t3和t4时刻振子具有相同的加速度 E．5秒内振子通过的路程是25cm，而位移是5cm。 专题08 振动和波（1）-高考物理精选考点专项突破题集（解析版） 一、单项选择题：（在每小题给出的四个选项中，只有一项符合题目要求） 1、利用发波水槽，可以使S1、S2两波源发出的水波产生叠加现象。先使两波源振动情况完全相同，第一次调整S1的振幅后再观察两列波的叠加情况，观察后，请对下面的问题作出判断。如图甲为水波演示槽，可演示两列水波叠加的情形。S1、S2为两个波源，能连续不断地上、下振动产生水波，P为水面上的一点，PS1＝PS2。乙、丙两图分别为S1、S2波源的振动图象，则下列判断正确的是( ) A．水面上不能形成干涉图样 B．由于水波波速未知，不能判断P点属振动加强点还是减弱点 C．P点属振动加强点 D．P点振动的振幅1cm 【答案】C。 【解析】由S1、S2两波源的振动图象可直观看出，两波源的振幅分别为A1＝2cm、A2＝1cm，两波源的振动周期T1＝T2＝0.02s，所以两波源的振动频率相同，故满足波的干涉条件，能形成稳定的干涉图样，因此A错误。由图象还可看出两波振动是同步的，可以知道在S1、S2的垂直平分线上的各点都满足振动加强的条件，故P为振动加强点，因此B错误C正确。两波在P点叠加时，S1的波峰与S2的波峰叠加时，合位移大小是3cm，当S1的波谷与S2的波谷相遇时，合位移大小是－3cm，故P点振动的振幅为3cm，因此D错误。故本题选C。 【考点】波的干涉 【难度】中等 2、在飞机的发展史中有一个阶段，飞机上天后不久，机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害。后来人们经 过了艰苦的探索，利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法，解决了这一问题，在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是( ) A ．加大飞机的惯性 B ．使机体更加平衡 C ．使机翼更加牢固 D ．改变机翼的固有频率 【答案】D 。 【解析】飞机上天后，飞机的机翼很快就抖动起来，而且越抖越厉害，是因为驱动力的频率接近机翼的固有频率，装置配重杆让机翼的固有频率和驱动力的频率远离，不发生共振。故本题选D 。 【考点】共振曲线 【难度】中等 3、如图所示，甲为t ＝1s 时某横波的波形图象，乙为该波传播方向上某一质点的振动图象，距该质点Δx ＝0.5m 处质点的振动图象可能是( ) 【答案】A 。 【解析】由题意知λ=2m ，T=2s ，波速s /m 1==T V λ，由图乙知t=1s 时质点位移为负且沿y 轴负方向向下运动，该波是可能向左传播，也可能向右传播。而距该质点x=0.5m 处质点，就是时间相差 T 41。沿波的传播方向上的另一个点一定是延后的。运用代入法判断！在四个选项中找1s 和2s 的中点1.5s 时的状态应该是位移为负且沿y 轴负方向向下运动，因此A 正确。故本题选A 。振动与波
西宁市2020年物理高考二轮复习专题07：振动和波 光学C卷
振动和波
专题08 振动和波(1)(解析版)
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