高中物理專題振動和波練習(xí)

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1、1?簡諧振動的條件：F=-kx2.在一個周期內(nèi)各物理暈的變化規(guī)律見下表。振動物位移X回復(fù)力F加速度a速度V體位置方向大小方向大小方向大小方向大小勢能動能平衡位置O最大位移A平衡位置O-最大位移A最大位移A—平衡位置03.簡諧運(yùn)動的圖像（1）坐標(biāo)軸：橫軸表示時間，縱軸表示位移。（2）圖線特點(diǎn)：正眩（或余弦）曲線。（3）物理意義：表示做簡諧振動的質(zhì)點(diǎn)的位移隨時間的變化規(guī)律。4.單擺周期公式中的/與g（1）/為等效擺長懸點(diǎn)的等效擺長的等效（2）g為等效重力加速度例如單擺置于以加速度3勻加速上升的升降機(jī)川，物體處于超重狀態(tài)，加速度變?yōu)?=g+a,此時回復(fù)力是視重mg的切向

2、分力，0即為單擺的等效加速度。不論單擺處在什么情況下，在其平衡位置上的視重所“產(chǎn)生”的加速度，可等效為單擺的“重力”加速度。5.有關(guān)波的圖像的兒種常見問題：（1）確定各質(zhì)點(diǎn)的振動方向如圖所示（實(shí)線）為一沿x軸正方向傳播的橫波，試確定質(zhì)點(diǎn)A、B、C、D的速度方向。判斷方法：將波形沿波的傳播方向做微小移動，（如圖屮虛線）由于質(zhì)點(diǎn)僅在y方向上振動，所以4、BCD即為質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動后的位置，故該時刻A、B沿y軸正方向運(yùn)動，C、D沿y軸負(fù)方向運(yùn)動。從以上分析也可看出，波形方向相同的“斜坡”上速度方向相同。（2）確定波的傳播方向知道波的傳播方向利用“微平移”的辦法，可以很簡單地

3、判斷出各質(zhì)點(diǎn)的振動方向。反過來知道某一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向，也可利用此法確定該波的傳播方向。另外還有一簡便實(shí)用的判斷方法，同學(xué)們也可以記住。如圖所示，若已知A點(diǎn)速度方向向上，可假想在最靠近它的波谷內(nèi)有一小球。不難看出A向上運(yùn)動時，小球?qū)⑾蛴覞L動,此即該波的傳播方向。（3）已知波速v和波形，畫出再經(jīng)時間的波形圖①平移法：先算出經(jīng)&時間波傳播的距離Ar=vAZ,再把波形沿波的傳播方向平移△工即可。因為波動圖像的重復(fù)性，若知波長2,則波形平移，以時波形不變，當(dāng)=+x時，可采取去整斤久留零兀的方法，只需平移兀即可。②特殊點(diǎn)法：（若知周期T則更簡單）在波形上找兩個特殊點(diǎn)，如過平衡

4、位置的點(diǎn)和與它相鄰的波峰（谷）點(diǎn)，先確定這兩點(diǎn)的振動方向，再看△t=nT+t,由于經(jīng)nT波形不變，所以也采取去整nT留零t的方法，分別做出兩待殊點(diǎn)經(jīng)t后的位置，然后按正弦規(guī)律畫出新波形。（4）己知振幅A和周期T,求振動質(zhì)點(diǎn)在時間內(nèi)的路程和位移。求振動質(zhì)點(diǎn)在時間內(nèi)的路程和位移，由于牽涉質(zhì)點(diǎn)的初始狀態(tài)，需用正弦函數(shù)較復(fù)雜。但若為半周期工的整數(shù)倍則很容易。2在半周期內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的路程為2A,若St=nx-9n=l.2、3……，則路程2s-2An,其中n-.T/2當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的初始位移（相對平衡位置）為丙=兀。時，經(jīng)￡的奇數(shù)倍時吃=-X。，經(jīng)？的偶數(shù)倍時￡二兀。?2_（5）應(yīng)用Ax=

5、vA耐注意:①因為心=必+尢，Ar=nT+z,應(yīng)用時注意波動的重復(fù)性；v有正有負(fù)，應(yīng)用時注意波傳播的雙向性。②由Aa”、△/求v時注意多解性。4.波的干涉和衍射例1.彈贊振子B的質(zhì)量為M,彈簧的勁度系數(shù)為k,在B上面放一質(zhì)量為m的木塊A,使A和B—起在光滑水平面上做簡諧運(yùn)動，如圖所示。振動過程中，A與B之間無相對運(yùn)動，當(dāng)它們離開平衡位置的位移為x時，A與B間的摩擦力大小為()A.kxB.mkx/M說明：本題是討論由靜摩擦力提供A物體作簡諧運(yùn)動回復(fù)力的問題。這里特別要注意到當(dāng)兩物體達(dá)到最大位移時，振動時的加速度最大，A、B兩個物體之間的靜摩擦力是它們振動過程中的最大

6、靜摩擦力FJ但不一定是A、B兩物體之間的最大靜摩擦力珂“這兩者Z間的關(guān)系是FmNFm'。例2.某彈簧振子的固有頻率為2.5Hz,將彈簧振子從平衡位置拉開4cm后放開，同時開始計時，則有t=1.55s時()A.振子正在做加速度減小的加速運(yùn)動B.振子正在做加速度增大的減速運(yùn)動C.振子的速度方向沿x軸正方向D.振子的位移一定大于2cm振動的往復(fù)性是振動的最大特點(diǎn)。每經(jīng)過一個周期，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動狀態(tài)恢復(fù)。所以，沒有必要將振子在1.55s內(nèi)的簡諧運(yùn)動的圖像都做出來，只要觀察振子在一個周期內(nèi)的運(yùn)動情況，以后的運(yùn)動情況可順推出來。例3.水平軌道AB,在B點(diǎn)處與半徑R=300m的光滑

7、弧形軌道BC相切，一個質(zhì)量為M=0.99kg的木塊靜止于B處?，F(xiàn)有一顆質(zhì)暈為m=l()g的子彈以vo=500m/s的水平速度從左邊射入木塊且未穿出，如圖所示。已知木塊與該水平軌道AB的動摩擦因數(shù)n=0.5(cos5°=0.996,g取10m/s2)。試求：子彈射入木塊后，木塊需經(jīng)多長時間停止？說明：一切在豎直平面放置的光滑圓弧形內(nèi)軌道上的小幅度運(yùn)動(運(yùn)動范圍遠(yuǎn)小于圓弧半徑，運(yùn)動過程中所對應(yīng)的圓心角小于5°),都可以等效為單擺模型，其等效擺長即為圓弧半徑/?,其質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動周期為:例4.如圖所示為沿水平方向的介質(zhì)屮的部分質(zhì)點(diǎn)，每相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間距離相等，其屮O為波源。設(shè)波

8、源的振動周