《2018版高考物理一轮复习第十三章波与相对论第1节机械振动选修》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018版高考物理一轮复习第十三章波与相对论第1节机械振动选修（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1节 机械振动第十三章 波与相对论选修34全国卷考情分析基础考点常考考点(20132016考情统计)近几年高考考查频率较高的考点简谐运动的公式和图像()单摆、周期公式()受迫振动和共振()机械波、横波和纵波()波的干涉和衍射现象()多普勒效应()光的折射定律()光的干涉、衍射和偏振现象()电磁波谱()狭义相对论的基本假设()质能关系()简谐运动()13卷T34(1)(5分)横波的图像()16甲卷T34(2)(10分)，15卷T34(2)(10分)，15卷T34(2)(10分)，14卷T34(1)(6分)，14卷T34(1)(6分)折射率()14卷T34(2)(9分)电磁波的产生()16甲卷T
2、34(1)(5分)波速、波长和频率(周期)的关系()16甲卷T34(2)(10分)，16乙卷T34(1)(5分)，13卷T34(1)(6分)电磁波的发射、传播和接收()16甲卷T34(1)(5分)全反射、光导纤维()16乙卷T34(2)(10分)，16丙卷T34(2)(10分)，15卷T34(1)(5分)，14卷T34(2)(9分)，13卷T34(2)(9分)，13卷T34(2)(10分)实验十四：探究单摆的运动、用单摆测定重力加速度13卷T35(1)(5分)实验十五：测定玻璃的折射率实验十六：用双缝干涉测光的波长15卷T34(1)(5分)常考角度简谐运动的基本概念及规律机械波的形成与传播光的
3、折射和全反射 光的干涉和衍射光学与数学知识的综合应用 电磁场理论与电磁波的性质电磁振荡与电磁波谱第1节机械振动(1)简谐运动是匀变速运动。()(2)周期、频率是表征物体做简谐运动快慢程度的物理量。()(3)振幅等于振子运动轨迹的长度。()(4)简谐运动的回复力可以是恒力。()(5)弹簧振子每次经过平衡位置时，位移为零、动能最大。()(6)单摆在任何情况下的运动都是简谐运动。()(7)物体做受迫振动时，其振动频率与固有频率无关。()(8)简谐运动的图像描述的是振动质点的轨迹。() 突破点(一)简谐运动1动力学特征Fkx，“”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
4、运动学特征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，靠近平衡位置时则相反。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(OPOP)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tPOtOP。(4)振子往复过程中通过同一段路程(如OP段)所用时间相等
5、，即tOPtPO。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化，系统的机械能守恒。典例1(2014浙江高考)一位游客在千岛湖边欲乘坐游船，当日风浪较大，游船上下浮动。可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动，振幅为20 cm，周期为3.0 s。当船上升到最高点时，甲板刚好与码头地面平齐。地面与甲板的高度差不超过10 cm时，游客能舒服地登船。在一个周期内，游客能舒服登船的时间是()A0.5 sB0.75 sC1.0 s D1.5 s解析由于振幅A为20 cm，振动方程为yAsin t，由于高度差不超过10 cm时，游客能舒服登船，代入数据可知，在一个振动周期内
6、，临界时刻为t1，t2，所以在一个周期内能舒服登船的时间为tt2t11.0 s，选项C正确。答案C典例2(多选)(2015山东高考)如图，轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y0.1sin(2.5t)m。t0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g10 m/s2。以下判断正确的是()Ah1.7 mB简谐运动的周期是0.8 sC0.6 s内物块运动的路程为0.2 mDt0.4 s时，物块与小球运动方向相反思路点拨(1)由物块做简谐运动的表达式确定物块的振幅和振动周期。(2
7、)确定0.6 s时物块所在的位置。(3)确定0.6 s时小球下落的高度与h的关系。解析由物块做简谐运动的表达式y0.1sin(2.5t)m知，2.5，T s0.8 s，选项B正确；t0.6 s时，y0.1 m，对小球：h|y|gt2，解得h1.7 m，选项A正确；物块0.6 s内运动的路程为0.3 m，t0.4 s时，物块经过平衡位置向下运动，与小球运动方向相同。故选项C、D错误。答案AB方法规律分析简谐运动的技巧(1)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
8、变方向。(2)分析过程中要特别注意简谐运动的周期性和对称性。集训冲关1弹簧振子以O点为平衡位置在B、C两点之间做简谐运动，B、C相距20 cm。某时刻振子处于B点，经过0.5 s，振子首次到达C点，下列说法中正确的是()A该弹簧振子的振幅为20 cmB该弹簧振子的周期为1 sC该弹簧振子的频率为2 HzD该弹簧振子从O点出发到再次回到O点的过程就是一次全振动解析：选B设振幅为A，由题意知BC2A20 cm，所以A10 cm，A错误；振子从B到C所用时间t0.5 s，所以T1 s，频率f1 Hz，B正确，C错误；振子从O点出发到再次回到O点的过程是半次全振动，D错误。2(2017乐山二模)一个做
9、简谐运动的弹簧振子，周期为T，振幅为A，已知振子从平衡位置第一次运动到x处所用的最短时间为t1，从最大的正位移处第一次运动到x处所用的最短时间为t2，那么t1与t2的大小关系正确的是()At1t2Bt1t2Ct1t2 D无法判断解析：选B根据振子远离平衡位置时速度减小，靠近平衡位置时速度增大可知，振子从平衡位置第一次运动到xA处的平均速度大于从最大正位移处第一次运动到xA处的平均速度，而经过路程相等，说明t1t2。故A、C、D错误，B正确。3(多选)(2017周口模拟)一个质点以O点为平衡位置在a、b两点之间做简谐运动。若从质点在O点开始计时，经过3 s质点第一次经过M点(如图所示)；再继续运
10、动，又经过2 s它第二次经过M点；则该质点第三次经过M点还需要的时间是()A8 s B4 s C14 s D. s解析：选CD若开始计时时刻，质点从O点向右运动，OM过程历时3 s，MbM运动过程历时2 s，显然，4 s，T16 s，质点第三次经过M点还需要的时间t3(T2)s(162)s14 s，C正确；若开始计时时刻，质点从O点向左运动，OaOM运动过程历时3 s，MbM运动过程历时2 s，显然，4 s，T s，质点第三次经过M点还需要的时间t3(T2)ss s，D正确。突破点(二)简谐运动的图像1对简谐运动图像的认识(1)简谐运动的图像是一条正弦或余弦曲线，如图所示。(2)图像反映的是位
11、移随时间的变化规律，随时间的增加而延伸，不代表质点运动的轨迹。2图像信息(1)由图像可以得出质点做简谐运动的振幅、周期和频率。(2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移。(3)可以确定某时刻质点回复力、加速度的方向：因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度的方向在图像上总是指向t轴。(4)确定某时刻质点速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判定，若下一时刻位移增加，振动质点的速度方向就是远离t轴，若下一时刻位移减小，振动质点的速度方向就是指向t轴。(5)比较不同时刻回复力、加速度的大小。(6)比较不同时刻质点的动能、势能的大小。典例(2017扬州模拟)如图所示为某弹簧振子在05
12、s内的振动图像，由图可知，下列说法中正确的是()A振动周期为5 s，振幅为8 cmB第2 s末振子的速度为零，加速度为负向的最大值C从第1 s末到第2 s末振子在做加速运动D第3 s末振子的速度为正向的最大值解析振幅是位移的最大值的大小，故振幅为8 cm，而周期是完成一次全振动的时间，振动周期为4 s，故A错误；第2 s末振子的速度为零，加速度为正向的最大值，故B错误；从第1 s末到第2 s末振子的位移逐渐增大，速度逐渐减小，振子做减速运动，C错误；第3 s末振子的位移为零，经过平衡位置，故速度最大，且方向为正，故D正确。答案D方法规律(1)简谐运动图像中，任意时刻图线上某点切线的斜率表示该时
13、刻质点的速度；斜率的大小表示速度的大小，斜率的正负反映速度的方向。(2)振动质点的加速度的大小变化规律与质点的位移的大小变化规律相同，两者方向始终相反。在振动图像中，根据位移的大小和方向比较加速度的大小比较直观。集训冲关1(2016北京高考)如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动。以平衡位置O为原点，建立Ox轴，向右为x轴正方向。若振子位于N点时开始计时，则其振动图像为()解析：选A从振子位于N点开始计时，则在0时刻，振子位于正向最大位移处，分析振动图像可知，选项A正确。2(多选)如图1所示，弹簧振子以点O为平衡位置，在A、B两点之间做简谐运动。取向右为正方向，振子的位移x随时间t的变化如图
14、2所示，下列说法正确的是()At0.8 s，振子的速度方向向左Bt0.2 s时，振子在O点右侧6 cm处Ct0.4 s和t1.2 s时，振子的加速度相同Dt0.4 s到t0.8 s的时间内，振子的速度逐渐增大解析：选AD从t0.8 s起，再过一段微小时间，振子的位移为负值，因为取向右为正方向，故t0.8 s时，速度方向向左，选项A正确；由题中图像得振子的位移x12sint cm，故t0.2 s时，x6 cm，选项B错误；t0.4 s和t1.2 s时，振子的位移方向相反，由a知，加速度方向相反，选项C错误；从t0.4 s到t0.8 s的时间内，振子的位移逐渐变小，故振子逐渐靠近平衡位置，其速度逐渐变大，选项D正确。3(多选)图(a)、(b)分别是甲、乙两个单摆在同一位置处做简谐运动的图像，则下列说法中正确的是()A甲、乙两单摆的振幅之比为21Bt2 s时，甲单摆的重力势能最小，乙单摆的动能为零C甲、乙两单摆的摆长之比为41D甲、乙两单摆的摆球在最低点时，向心加速度大小一定相等解析
