(浙江選考)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第11章 機械振動 機械波 光 電磁波 第2講 機械波學(xué)案
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1、第2講 機械波 知識排查 機械波 橫波和縱波 定義 機械振動在介質(zhì)中的傳播形成機械波 產(chǎn)生條件 (1)波源;(2)介質(zhì) 形成原因 介質(zhì)中的質(zhì)點受波源或鄰近質(zhì)點的驅(qū)動做受迫振動 分類 橫波 振動方向與傳播方向垂直的波,如繩波 縱波 振動方向與傳播方向平行的波,如聲波 波速、波長和頻率的關(guān)系 1.波長λ:在波動中,振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離。 2.頻率f:與波源的振動頻率相等。 3.波速v:波在介質(zhì)中的傳播速度。 4.波速與波長和頻率的關(guān)系:v=λf。 波的圖象 1.坐標軸的意義:橫坐標表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置,縱坐標表示某一時刻
2、各質(zhì)點偏離平衡位置的位移。 2.圖象的物理意義:某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點相對平衡位置的位移。 波的干涉和衍射現(xiàn)象 多普勒效應(yīng) 1.波的干涉和衍射 波的干涉 波的衍射 條件 兩列波的頻率必須相同 明顯條件:障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多 現(xiàn)象 形成加強區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的干涉圖樣 波能夠繞過障礙物或孔繼續(xù)向前傳播 2.多普勒效應(yīng) (1)條件:聲源和觀察者之間有相對運動。 (2)現(xiàn)象:觀察者感到頻率發(fā)生變化。 (3)實質(zhì):聲源頻率不變,觀察者接收到的頻率變化。 3.(1)內(nèi)容:介質(zhì)中任一波面上的各點,都可以看作發(fā)射子波的波源,其后任意時刻,這些子波在波
3、前進方向的包絡(luò)面就是新的波面。 (2)應(yīng)用:如果知道某時刻一列波的某個波面的位置,還知道波速,利用惠更斯原理可以得到下一時刻這個波面的位置,從而確定波的傳播方向。 小題速練 1.思考判斷 (1)在水平方向傳播的波為橫波( ) (2)在機械波中各質(zhì)點不隨波的傳播而遷移( ) (3)通過波的圖象可以找出任一質(zhì)點在任意時刻的位移( ) (4)機械波在傳播過程中,各質(zhì)點振動的周期、起振方向都相同( ) (5)機械波在一個周期內(nèi)傳播的距離就是振幅的4倍( ) (6)波速表示介質(zhì)中質(zhì)點振動的快慢( ) (7)兩列波在介質(zhì)中疊加,一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象( ) (8)一切波都能發(fā)
4、生衍射現(xiàn)象( ) (9)多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生變化( ) (10)發(fā)生多普勒效應(yīng)時,波源發(fā)出的頻率不變( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)√ (9)× (10)√ 2.(多選)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖1所示,質(zhì)點P的x坐標為3 m。已知任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4 s。下列說法正確的是( ) 圖1 A.波速為4 m/s B.波的頻率為1.25 Hz C.x坐標為15 m的質(zhì)點在t=0.6 s時恰好位于波谷 D.x坐標為22 m的質(zhì)點在t=0.2 s時恰好位
5、于波峰 解析 任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4 s,可知振動周期T=0.8 s,頻率f==1.25 Hz,選項B正確;從題圖中可以看出波長λ=4 m,根據(jù)v=λf得v=5 m/s,選項A錯誤;由于波在傳播過程中具有空間周期性,x坐標為15 m處的質(zhì)點運動規(guī)律與x=3 m處的質(zhì)點相同,從t=0時刻經(jīng)過0.6 s,即經(jīng)歷周期,質(zhì)點應(yīng)位于平衡位置,選項C錯誤;用同樣的方法可判斷出選項D正確。 答案 BD 波的形成和傳播 波的圖象 1.波的傳播過程中的特點 (1)振源經(jīng)過一個周期T完成一次全振動,波恰好向前傳播一個波長的距離,所以有v==λf。 (2)質(zhì)點振動nT(
6、波傳播nλ)時,波形不變。 (3)在波的傳播方向上,當兩質(zhì)點平衡位置間的距離為nλ(n=1,2,3…)時,它們的振動步調(diào)總相同;當兩質(zhì)點平衡位置間的距離為(2n+1)(n=0,1,2,3…)時,它們的振動步調(diào)總相反。 (4)波源質(zhì)點的起振方向決定了它后面的質(zhì)點的起振方向,各質(zhì)點的起振方向與波源的起振方向相同。 2.波動圖象的信息(如圖2所示) 圖2 (1)直接讀取振幅A和波長λ,以及該時刻各質(zhì)點的位移。 (2)確定某時刻各質(zhì)點加速度的方向,并能比較其大小。 (3)結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點的振動方向或由各質(zhì)點的振動方向確定波的傳播方向。 3.波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互
7、判方法 方法 內(nèi)容 圖象 “上下 坡”法 沿波的傳播方向,“上坡”時質(zhì)點向下振動,“下坡”時質(zhì)點向上振動 “同側(cè)” 法 波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè) “微平 移”法 將波形沿傳播方向進行微小的平移,再由對應(yīng)同一x坐標的兩波形曲線上的點來判斷振動方向 4.振動圖象與波的圖象的比較 振動圖象 波的圖象 研究對象 一個質(zhì)點 沿波傳播方向上的所有質(zhì)點 圖象 正(余)弦曲線 正(余)弦曲線 物理意義 某質(zhì)點在各時刻的位移 某時刻各質(zhì)點的位移 振動方向 (看下一時刻的位移) (將波沿傳播方向平移)
8、 Δt波形 隨時間推移,圖象延續(xù),但已有形狀不變 隨時間推移,圖象沿波的傳播方向平移 橫坐標 表示時間 表示各質(zhì)點的平衡位置 聯(lián)系 (1)縱坐標均表示質(zhì)點的位移; (2)縱坐標的最大值都表示振幅; (3)波在傳播過程中,各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動,每一個質(zhì)點都有自己的振動圖象 【典例1】 (2017·4月浙江選考)(多選)一列向右傳播的簡諧橫波,當波傳到x=2.0 m處的P點時開始計時,該時刻波形如圖3所示,t=0.9 s時,觀測到質(zhì)點P第三次到達波峰位置。下列說法正確的是( ) 圖3 A.波速為0.5 m/s B.經(jīng)1.4 s質(zhì)點P運動的路程為70 cm
9、 C.t=1.6 s時,x=4.5 m處的質(zhì)點Q第三次到達波谷 D.與該波發(fā)生干涉的另一列簡諧橫波的頻率一定為2.5 Hz 解析 根據(jù)同側(cè)法可知,起振方向為豎直向上。P點第三次到達波峰即(2+)T=0.9 s,T=0.4 s,所以波速v==5 m/s,所以A選項錯誤;1.4 s等于3.5個周期,質(zhì)點的振動路程為s=3.5×4A=3.5×4×5 cm=70 cm,所以B正確;經(jīng)過t= s=0.5 s波傳播至Q點,再經(jīng)過1.1 s,即2×T后Q第三次到達波谷,選項C正確;要發(fā)生干涉現(xiàn)象,兩列波的頻率一定相同,f==2.5 Hz,選項D正確。 答案 BCD 【典例2】 (2018·11月浙
10、江選考)(多選)如圖4所示,兩種不同材料的彈性細繩在O處連接,M、O和N是該繩上的三個點,OM間距離為7.0 m,ON間距離為5.0 m,O點上下振動,則形成以O(shè)點為波源向左和向右傳播的簡諧橫波Ⅰ和Ⅱ,其中波Ⅱ的波速為1.0 m/s,t=0時刻O點處在波谷位置,觀察發(fā)現(xiàn)5 s后此波谷傳到M點,此時O點正通過平衡位置向上運動,OM間還有一個波谷,則( ) 圖4 A.波Ⅰ的波長為4 m B.N點的振動周期為4 s C.t=3 s時,N點恰好處于波谷 D.當M點處于波峰時,N點也一定處于波峰 解析 由題意“5 s后此波谷傳到M點,此時O點正通過平衡位置向上運動”可知,OM間的距離為
11、1.25λ,即λ==5.6 m,選項A錯誤;O點的振動周期為T,則1.25T=5 s,所以T=4 s,故N點的周期也為4 s,選項B正確;由于Ⅱ波速為1 m/s,所以波長為λ=vT=4 m,t=0時,N點正處在平衡位置向下振動,所以3 s后N點處為波峰,選項C錯誤;由此可知Ⅰ波,Ⅱ波的振動周期相同,且t=0時都處在平衡位置向下振動,所以振動步調(diào)一致,當M在波峰時,N點也在波峰,選項D正確。 答案 BD 1.(多選)如圖5所示,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,從波傳到x=5 m 的M點時開始計時,已知P點相繼出現(xiàn)兩個波峰的時間間隔為0.4 s,下面說法中正確的是( ) 圖5 A.
12、這列波的波長是4 m B.這列波的傳播速度是10 m/s C.質(zhì)點Q(x=9 m)經(jīng)過0.5 s才第一次到達波峰 D.M點以后的各質(zhì)點開始振動時的方向都是向下 解析 從圖中可以看出這列波的波長為4 m,A正確;“相繼出現(xiàn)兩個波峰的時間間隔為0.4 s”,即周期T=0.4 s,則v==10 m/s,B正確;質(zhì)點Q(x=9 m)經(jīng)過0.4 s開始振動,波傳到Q時,其左側(cè)質(zhì)點在它下方,所以Q點在0.5 s時處于波谷,再經(jīng)過0.2 s,即總共經(jīng)過0.7 s才第一次到達波峰,C錯誤;從波的傳播原理可以知道,M點以后的每個質(zhì)點都是先向下振動的,D正確。 答案 ABD 2.(2018·河北石家
13、莊調(diào)研)(多選)如圖6甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖,圖乙為介質(zhì)中x=2 m 處的質(zhì)點P以此時刻為計時起點的振動圖象。下列說法正確的是( ) 圖6 A.這列波的傳播方向是沿x軸正方向 B.這列波的傳播速度是20 m/s C.經(jīng)過0.15 s,質(zhì)點P沿x軸的正方向傳播了3 m D.經(jīng)過0.1 s,質(zhì)點Q的運動方向沿y軸正方向 解析 由甲、乙兩圖可知,該波向x軸正方向傳播,選項A正確;由圖甲知波長λ=4 m,由圖乙知周期T=0.2 s,則波速v== m/s=20 m/s,選項B正確;質(zhì)點不隨波遷移,只在其平衡位置附近振動,選項C錯誤;經(jīng)過0.1 s=T,質(zhì)點Q的運動方向沿y軸
14、負方向,選項D錯誤。 答案 AB 波動圖象與振動圖象綜合問題采用“一分、一看、二找”的方法 (1)分清振動圖象與波動圖象。此問題最簡單,只要看清橫坐標即可,橫坐標為x則為波動圖象,橫坐標為t則為振動圖象。 (2)看清橫、縱坐標的單位。尤其要注意單位前的數(shù)量級。 (3)找準波動圖象對應(yīng)的時刻。 (4)找準振動圖象對應(yīng)的質(zhì)點。 波的多解問題 1.造成波動問題多解的主要因素 (1)周期性 ①時間周期性:時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確。 ②空間周期性:波傳播的距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確。 (2)雙向性 ①傳播方向雙向性:波的傳播方向不確定。 ②振動方向雙向性:質(zhì)點
15、振動方向不確定。 2.解決波的多解問題的思路 一般采用從特殊到一般的思維方法,即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx,若此關(guān)系為時間,則t=nT+Δt(n=0,1,2,…);若此關(guān)系為距離,則x=nλ+Δx(n=0,1,2,…)。 1.(多選)一列橫波在t=0時刻的波形如圖7中實線所示,在t=1 s時的波形如圖中虛線所示。由此可以判定此波的( ) 圖7 A.波長一定是4 cm B.周期一定是4 s C.振幅一定是2 cm D.傳播速度一定是1 cm/s 解析 解波的圖象的題目,一般可分為兩類:一類是讀圖,可以直接從圖上讀出振幅和波長,此題便可讀出波長是4 cm,振
16、幅是2 cm,故選項A、C正確;另一類是根據(jù)圖象給定的條件,去計算波速、周期,判定波傳播的方向,判定某一質(zhì)點的運動情況及判定某一時刻的波形圖。由題可知nT+T=1 s(n=0,1,2,3,…)是不確定解,因此選項B錯誤;同理傳播速度v=也不確定,選項D錯誤。 答案 AC 2.(多選)如圖8所示,一列簡諧波沿一直線向左傳播,當直線上某質(zhì)點a向上運動到達最大位移時,a點右方相距0.15 m的b點剛好向下運動到最大位移處,則這列波的波長可能是( ) 圖8 A.0.6 m B.0.3 m C.0.2 m D.0.1 m 解析 由題意可知,a、b兩點的振動方向始終相反,a、
17、b間的距離為半波長的奇數(shù)倍,即:xab=(2n+1)(n=0,1,2,…),解得:λ== m(n=0,1,2,…),當n=0時,λ=0.3 m,選項B正確;當n=1時,λ=0.1 m,選項D正確;波長不可能等于0.6 m和0.2 m,選項A、C錯誤。 答案 BD 波的干涉和衍射現(xiàn)象 多普勒效應(yīng) 惠更斯原理 一、波的干涉理解 1.干涉圖樣及其特點 (1)干涉圖樣:如圖9所示 圖9 (2)特點 ①加強區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變。 ②加強區(qū)始終加強,減弱區(qū)始終減弱(加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化) ③加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔 (3)振動加強點和減弱點 ①加強點:振動的振幅等于兩
18、列波振幅之和,A=A1+A2。 ②減弱點:振動的振幅等于兩列波振幅之差,A=|A1-A2|。 2.加強點和減弱點的理解 (1)若兩列波在某處引起的位移方向相同,合位移變大,則此點為加強點,相反,若兩列波在某處引起的位移方向相反,合位移變小,則此點為減弱點。 (2)波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點,一定是加強點,而波峰與波谷的交點一定是減弱點。 (3)當兩個相干波源的振動步調(diào)一致時,到兩個波源的距離之差Δs=nλ(n為整數(shù))處是加強區(qū),Δs=(2n+1)(n為整數(shù))處是減弱區(qū)。 (4)若振幅變大,則振動加強,若振幅變小,則振動減弱。 二、多普勒效應(yīng)理解與應(yīng)用 1.多普勒效應(yīng)的特點
19、 (1)發(fā)生多普勒效應(yīng)時,波源發(fā)出的頻率不變,只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化。 (2)當波源和觀察者之間的距離減小時,觀察者接收到的頻率升高,當波源和觀察者之間的距離增大時,觀察者接收到的頻率降低。 2.多普勒效應(yīng)的應(yīng)用 根據(jù)聲波的多普勒效應(yīng)可以測定車輛行駛的速度;根據(jù)光波的多普勒效應(yīng)可以測定遙遠天體相對地球的運行速度。 【典例】 (2018·4月浙江選考)(多選)兩列頻率相同、振幅均為A的簡諧橫波P、Q分別沿+x和-x軸方向在同一介質(zhì)中傳播,兩列波的振動方向均沿y軸。某時刻兩波的波面如圖10所示,實線表示P波的波峰、Q波的波谷;虛線表示P波的波谷、Q波的波峰。a、b、c為三個等距
20、的質(zhì)點,d為b、c中間的質(zhì)點。下列判斷正確的是( ) 圖10 A.質(zhì)點a的振幅為2A B.質(zhì)點b始終靜止不動 C.圖示時刻質(zhì)點c的位移為0 D.圖示時刻質(zhì)點d的振動方向沿-y軸 解析 由題可得兩列波頻率、波長相等,實線表示P波的波峰、Q波的波谷;虛線表示P波的波谷、Q波的波峰,故a、c兩點為減弱點,b為加強點。由于振幅均為A,所以a、c兩點始終靜止不動,故選項A、B錯誤,C正確;此時d點處P波向下運動,Q波向下運動,所以質(zhì)點d沿-y軸方向振動,選項D正確。 答案 CD 1.(多選)如圖11所示,為兩列波在空間相遇疊加,其中實線代表的甲波向右傳播,虛線代表的乙波向左傳播
21、,則( ) 圖11 A.A、B點是振動加強點 B.A、D點是振動加強點 C.B、E點是振動減弱點 D.D、F點是振動減弱點 解析 在A、F點甲波向下振動,乙波也向下振動,故A、F點是振動加強點;同理可以判斷出在D點甲、乙兩波都向上振動,是振動加強點;在B、E兩點兩波的波峰和波谷相遇,故是振動減弱點,故選項B、C正確。 答案 BC 2.(多選)一頻率為600 Hz的聲源以20 rad/s的角速度沿一半徑為0.8 m的圓周(圓心為O點)做勻速圓周運動,一觀察者站在離圓心很遠的P點且相對于圓心靜止,如圖12所示,則觀察者接收到( ) 圖12 A.聲源在A點時發(fā)出聲音的
22、頻率大于600 Hz B.聲源在B點時發(fā)出聲音的頻率等于600 Hz C.聲源在C點時發(fā)出聲音的頻率小于600 Hz D.聲源在D點時發(fā)出聲音的頻率小于600 Hz 解析 根據(jù)多普勒效應(yīng),當聲源和觀察者相向運動時,觀察者接收到的頻率大于聲源的頻率,當聲源和觀察者反向運動時,觀察者接收到的頻率小于聲源的頻率,將聲源運動至A、B、C、D四個點時相對于觀察者的速度方向標出來,A點有接近觀察者的趨勢,C點有遠離觀察者的趨勢,聲源在B、D兩點的速度方向垂直O(jiān)點與觀察者的連線,故選項A、B、C正確,D錯誤。 答案 ABC 3.(2017·11月浙江選考)(多選)有兩列頻率相同、振動方向相同、振
23、幅均為A、傳播方向互相垂直的平面波相遇發(fā)生干涉。如圖13所示,圖中實線表示波峰,虛線表示波谷,a為波谷與波谷相遇點,b、c為波峰與波谷相遇點,d為波峰與波峰相遇點,e、g是a、d連線上的兩點,其中e為連線的中點,則( ) 圖13 A.a、d處的質(zhì)點振動加強,b、c處的質(zhì)點振動減弱 B.從圖示時刻經(jīng)過半個周期,e處的質(zhì)點通過的路程為4A C.從圖示時刻經(jīng)過半個周期,g處的質(zhì)點加速向平衡位置運動 D.從圖示時刻經(jīng)過四分之一周期,d處的質(zhì)點振幅恰好為零 解析 a為波谷與波谷疊加,d為波峰與波峰疊加,振動加強;b、c為波峰與波谷疊加,振動減弱,故A正確;e處于振動加強區(qū),振幅為2A,
24、在半個周期后,路程為振幅兩倍,即4A,B正確;經(jīng)過半個周期后,g處質(zhì)點合運動為向下加速靠近平衡位置,C正確;在機械波振動中,質(zhì)點振幅為定值,不隨時間改變,d處質(zhì)點振幅始終為2A,故D錯誤。 答案 ABC 活頁作業(yè) (時間:30分鐘) A組 基礎(chǔ)過關(guān) 1.以下對機械波的認識正確的是( ) A.形成機械波一定要有振源和介質(zhì) B.振源做簡諧運動形成的波中,各質(zhì)點的運動情況完全相同 C.橫波向右傳播時,處于波峰的質(zhì)點也向右遷移 D.機械波向右傳播時,右方的質(zhì)點比左方的質(zhì)點早一些振動 解析 振源和介質(zhì)是形成機械波的兩個必不可少的條件,故A正確;簡諧運動在介質(zhì)中傳播時,介質(zhì)中各質(zhì)點都
25、做簡諧運動,沿波的傳播方向上,后面的質(zhì)點比前面的質(zhì)點總要晚一些開始振動,但質(zhì)點本身并不隨波的傳播而發(fā)生遷移,而且各質(zhì)點的振動步調(diào)不一致,故B、C、D均錯誤。 答案 A 2.利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖1甲、乙所示,則( ) 圖1 A.圖甲、乙均顯示了波的干涉現(xiàn)象 B.圖甲、乙均顯示了波的衍射現(xiàn)象 C.圖甲顯示了波的干涉現(xiàn)象,圖乙顯示了波的衍射現(xiàn)象 D.圖甲顯示了波的衍射現(xiàn)象,圖乙顯示了波的干涉現(xiàn)象 解析 本題考查了波的衍射和干涉現(xiàn)象,由圖容易看出甲是小孔衍射,圖乙是干涉,選項D正確。 答案 D 3.(2018·嘉興模擬)公路巡警開車在高速公路上以100 km/h的恒
26、定速度巡查,在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個已知頻率的電磁波,如果該電磁波被那輛轎車反射回來時,巡警車接收到的電磁波頻率比發(fā)生時低,說明那輛轎車的車速( ) A.高于100 km/h B.低于100 km/h C.等于100 km/h D.無法確定 解析 該題考查對發(fā)生多普勒效應(yīng)的原因分析,由多普勒效應(yīng)知,巡警車接收到的頻率低了,即觀察者接收到的頻率低了,說明轎車和巡警車在相互遠離,而巡警車速度恒定,因此可以判定轎車的速度比巡警車速度大,故A正確。 答案 A 4.(多選)下列關(guān)于惠更斯原理的說法正確的是( ) A.惠更斯原理能夠解釋波的反射和折射現(xiàn)象 B
27、.惠更斯原理能夠解釋波的衍射現(xiàn)象 C.介質(zhì)中任何一個波面的各點,都可以看成發(fā)射子波的波源 D.惠更斯原理能夠解釋衍射現(xiàn)象與障礙物或孔的大小的關(guān)系 解析 惠更斯原理解釋了波的傳播方向上的問題,所以能夠解釋波的反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象,故A正確;同樣對波的衍射現(xiàn)象,惠更斯原理也可以解釋,但不能解釋衍射現(xiàn)象與孔或障礙物大小的關(guān)系,故B正確,D錯誤;由惠更斯原理可知,C正確。 答案 ABC 5.一根粗細均勻的較長繩子,右側(cè)固定。現(xiàn)使左側(cè)的S點上下振動,產(chǎn)生一列向右傳播的機械波,某時刻第一次形成了如圖2所示的波形。下列說法中正確的是( ) 圖2 A.該波的頻率逐漸增大 B.該波的頻率逐漸
28、減小 C.此時S點向下運動 D.S點的起始振動方向是向下的 解析 波速是由介質(zhì)的性質(zhì)決定的,與波長無關(guān),故該波的波速保持不變,由圖看出,該波的波長逐漸增大,而波速一定,由波速v=λf知頻率逐漸減小,故A錯誤,B正確;由波的傳播方向與S點的振動方向的關(guān)系知此時S點向上運動,故C錯誤;右端剛起振的點的振動方向與波源S的起振方向相同,方向向上,D錯誤。 答案 B 6.(多選)一振動周期為T、振幅為A、位于x=0點的波源從平衡位置沿y軸正向開始做簡諧振動。該波源產(chǎn)生的一維簡諧橫波沿x軸正向傳播,波速為v,傳播過程中無能量損失。一段時間后,該振動傳播至某質(zhì)點P,關(guān)于質(zhì)點P振動的說法正確的是(
29、 ) A.振幅一定為A B.周期一定為T C.開始振動的方向沿y軸向上或向下取決于它離波源的距離 D.若P點與波源距離s=vT,則質(zhì)點P的位移與波源的相同 解析 由于沒有能量損失,故P與波源的振幅相同,A正確;波在傳播過程中周期不變,故B正確;介質(zhì)中所有質(zhì)點開始振動的方向都與波源的起振方向相同,故C錯誤;若P點與波源距離s=vT,則質(zhì)點P與波源之間的距離為一個波長,故質(zhì)點P與波源的位移總是相同的,D正確。 答案 ABD 7.如圖3所示是某繩波形成過程的示意圖,1,2,3,4……為繩上的一系列等間距的質(zhì)點,繩處于水平方向。質(zhì)點1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運動,帶動2,3,4……各
30、個質(zhì)點依次上下振動,把振動從繩的左端傳到右端。t=0時質(zhì)點1開始豎直向上運動,經(jīng)過四分之一周期,質(zhì)點5開始運動。下列判斷正確的是( ) 圖3 A.質(zhì)點6開始振動時的運動方向向下 B.t=時質(zhì)點6的速度方向向下 C.t=時質(zhì)點10的速度方向向上 D.t=T時質(zhì)點16開始運動 解析 介質(zhì)中各質(zhì)點開始振動時的振動方向和振源開始振動時的振動方向相同,A錯誤;經(jīng)過t=質(zhì)點1回到平衡位置,質(zhì)點9開始向上振動,質(zhì)點5振動到正的最大位移處,根據(jù)帶動法可知,質(zhì)點6在平衡位置上方向上振動,即速度的方向向上,B錯誤;t=時質(zhì)點1振動到負的最大位移處,質(zhì)點9振動到正的最大位移處,質(zhì)點13開始振動,5
31、~13之間的質(zhì)點在平衡位置上方,9~13之間的質(zhì)點振動方向都向上,C正確;t=T時質(zhì)點17開始運動,D錯誤。 答案 C 8.(多選)如圖4甲為一列簡諧橫波在t=0.10 s時刻的波形圖,P是平衡位置為x=1 m處的質(zhì)點,Q是平衡位置為x=4 m 處的質(zhì)點,圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象,則( ) 圖4 A.t=0.15 s時,質(zhì)點Q的加速度達到正向最大 B.t=0.15 s時,質(zhì)點P的運動方向沿y軸負方向 C.從t=0.10 s到t=0.25 s,該波沿x軸正方向傳播了6 m D.從t=0.10 s到t=0.25 s,質(zhì)點P通過的路程為30 cm 解析 由乙圖象看出,t=0.15
32、 s時,質(zhì)點Q位于負方向的最大位移處,而簡諧運動的加速度大小與位移大小成正比,方向與位移方向相反,所以加速度為正方向最大值,A項正確;由乙圖象看出,簡諧運動的周期T=0.20 s,t=0.10 s時,質(zhì)點Q的速度方向沿y軸負方向,由甲圖可以看出,波的傳播方向應(yīng)該沿x軸負方向,C項錯誤;因甲圖是t=0.10 s時的波形,所以t=0.15 s時,經(jīng)歷了0.05 s=的時間,圖甲的波形向x軸負方向平移了=2 m的距離,如圖所示,因波向x軸負方向傳播,則此時P點的運動方向沿y軸負方向,B項正確;由圖甲可以看出,由于t=0.10 s時質(zhì)點P不處于平衡位置或最大位移處,故從t=0.10 s到t=0.25
33、s,質(zhì)點P通過的路程不為30 cm,D項錯誤。 答案 AB 9.(多選)如圖5所示,一列向右傳播的簡諧橫波,波速大小為0.6 m/s,P質(zhì)點的橫坐標x=1.20 m。從圖中狀態(tài)開始計時,則下列說法正確的是( ) 圖5 A.簡諧橫波的頻率為2.5 Hz B.經(jīng)過1.6 s,P點第一次到達波谷 C.P點剛開始振動的方向沿y軸負方向 D.直到P點第一次到達波峰時,x=0.06 m處的質(zhì)點經(jīng)過的路程為95 cm 解析 由波動圖象知λ=0.24 m,T==0.4 s,f==2.5 Hz,A正確;P點第一次到達波谷需時t==1.7 s,B錯誤,由波的傳播規(guī)律知,所有質(zhì)點起振方向都
34、與波源起振方向相同,由帶動法知,各質(zhì)點起振方向均沿y軸負方向,C正確;P點第一次到達波峰需時t′==s=s=1.9 s=4.75T,x=0.06 m處質(zhì)點經(jīng)過的路程s=4.75×4×5 cm=95 cm,D正確。 答案 ACD B組 能力提升 10.(多選)沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,在t=0時刻的波形如圖6所示。質(zhì)點P位于x=2 cm處,質(zhì)點Q位于x=6 cm處。已知x=4 cm 處依次出現(xiàn)兩次波谷的時間間隔為0.4 s,則以下判斷正確的是( ) 圖6 A.這列波的波長是8 cm B.質(zhì)點P和Q的位移在任何時候都相同 C.這列波的傳播速度是20 cm/s D.x=4 c
35、m處質(zhì)點做簡諧運動的表達式為y=6 sin 5πt (cm) 解析 由波動圖象知波長λ=8 cm,故選項A正確;P和Q的平衡位置相差半個波長,故兩點振動反相,位移大小相等,方向相反,選項B錯誤;由題意知T=0.4 s,故v== cm/s=20 cm/s,選項C正確;x=4 cm處質(zhì)點:A=6 cm,ω==5π rad/s,故質(zhì)點做簡諧運動的表達式為y=6 sin 5πt (cm),選項D正確。 答案 ACD 11.(多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,圖7甲是波剛傳播到x=5 m處的M點時的波形圖,圖乙是質(zhì)點N(x=3 m)從此時刻開始計時的振動圖象,Q是位于x=10 m處的質(zhì)點,下列說
36、法正確的是( ) 圖7 A.這列波的波長是5 m B.M點以后的各質(zhì)點開始振動時的方向都沿y軸正方向 C.由甲圖對應(yīng)時刻開始計時,經(jīng)過6 s,質(zhì)點Q第一次到達波谷 D.這列波由M點傳播到Q點需要5 s 解析 由題圖知λ=4 m,T=4 s,v==1 m/s,開始計時時,質(zhì)點N已振動了半個周期,由題圖乙知,質(zhì)點N起振方向是沿y軸負方向的,各質(zhì)點開始振動時的方向都沿y軸負方向;此時x=4 m處的質(zhì)點位于波谷位置,再經(jīng)過t==6 s,Q第一次到達波谷。波由M傳到Q需時間tMQ==5 s。故C、D正確。 答案 CD 12.(多選)一列簡諧橫波沿直線傳播,該直線上平衡位置相距9 m的a、b兩質(zhì)點的振動圖象如圖8所示,下列描述該波的圖象可能正確的是( ) 圖8 解析 由振動圖象可知,在t=0時,質(zhì)點a處在波峰位置,質(zhì)點b處在平衡位置且向下運動。若簡諧橫波沿直線由a向b傳播,有λ+nλ=9 m,解得波長的表達式:λ= m(n=0,1,2,3,4,…),其波長可能值為12 m,5.14 m,…,選項C正確;若簡諧橫波沿直線由b向a傳播,有λ+nλ=9 m,解得波長的表達式:λ= m(n=0,1,2,3,4,…),其波長可能值為36 m,7.2 m,4 m,…,選項A正確。 答案 AC 17
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