機(jī)械波習(xí)題及答案.doc

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波的形式 傳播 波的圖象 △考綱要求△ 認(rèn)識機(jī)械波及其形成條件，理解機(jī)械波的概念，實(shí)質(zhì)及特點(diǎn)，以及與機(jī)械振動(dòng)的關(guān)系； 理解波的圖像的含義，知道波的圖像的橫、縱坐標(biāo)各表示的物理量.能在簡諧波的圖像中指出波長和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅，會畫出某時(shí)刻波的圖像 ☆考點(diǎn)透視☆ 一、機(jī)械波 ⑴機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波. ⑵機(jī)械波產(chǎn)生的條件：①波源，②介質(zhì). 二、機(jī)械波的分類 ⑴)橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直的波叫橫波.橫波有波峰和波谷. ⑵縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波叫縱波.縱波有疏部和密部. 三、機(jī)械波的特點(diǎn) (1)機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式和能量，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移. ⑵介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同 ⑶離波源近的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)依次振動(dòng) ⑷所有質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)的方向與波源開始振動(dòng)的方向相同。 四、波長、波速和頻率的關(guān)系 ⑴波長：兩個(gè)相鄰的且在振動(dòng)過程中對平衡位置的位移總是相等的質(zhì)點(diǎn)間的距離叫波長. 振動(dòng)在一個(gè)周期里在介質(zhì)中傳播的距離等于一個(gè)波長，對于橫波：相鄰的兩個(gè)波峰或相鄰的兩個(gè)波谷之間的距離等于一個(gè)波長.對于縱波：相鄰的兩個(gè)密部中央或相鄰的兩個(gè)疏部中央之間的距離等于一個(gè)波長. ⑵波速：波的傳播速率叫波速.機(jī)械波的傳播速率只與介質(zhì)有關(guān)，在同一種均勻介質(zhì)中，波速是一個(gè)定值，與波源無關(guān). ⑶頻率：波的頻率始終等于波源的振動(dòng)頻率. ⑷波長、波速和頻率的關(guān)系：v=λf=λ/T 五、波動(dòng)圖像 波動(dòng)圖象是表示在波的傳播方向上，介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻相對平衡位置的位移，當(dāng)波源做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，它在介質(zhì)中形成簡諧波，其波動(dòng)圖象為正弦或余弦曲線. 六、由波的圖象可獲取的信息 ⑴該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移. ⑵質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅A． ⑶波長. 圖7-32-1 ⑷若知道波的傳播方向，可判斷各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向.如圖7-32-1所示，設(shè)波向右傳播，則1、4質(zhì)點(diǎn)沿-y方向運(yùn)動(dòng)；2、3質(zhì)點(diǎn)沿+y方向運(yùn)動(dòng). ⑸若知道該時(shí)刻某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向，可判斷波的傳播方向.如圖7-32-1中若質(zhì)點(diǎn)4向上運(yùn)動(dòng)，則可判定該波向左傳播. ⑹若知波速v的大小?？汕箢l率f或周期T，即f=1/T=v/λ. ⑺若知f或T，可求波速v，即v=λf=λ/T ⑻若知波速v的大小和方向，可畫出后一時(shí)刻的波形圖，波在均勻介質(zhì)中做勻速運(yùn)動(dòng)，Δt時(shí)間后各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)形式，沿波的傳播方向平移 Δx=vΔt ◎命題趨勢◎ 有關(guān)機(jī)械波的內(nèi)容近年經(jīng)常在選擇題中出現(xiàn)，尤其是波的圖象以及波的多值解問題常常被考生忽略。 ※典型例析※ 【例1】關(guān)于機(jī)械波，下列說法中正確的是( ) A．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向總是垂直于波的傳播方向 B．簡諧波沿長繩傳播時(shí)，繩上相距半個(gè)波長的兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移總是相同 C．任一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)每經(jīng)過一個(gè)周期沿波的傳播方向移動(dòng)一個(gè)波長 D．在相隔一個(gè)周期的兩個(gè)時(shí)刻，同一介質(zhì)點(diǎn)的位移、速度和加速度總相同 【解析】波有縱波和橫波兩種，由于橫波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向總是與波的傳播方向垂直，而縱波的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向平行，所以選項(xiàng)A是錯(cuò)誤的。 由于相距半個(gè)波長的兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移大小相等，方向相反，所以選項(xiàng)B是錯(cuò)誤的。 機(jī)械振動(dòng)，并不沿著傳播方向移動(dòng)，所以選項(xiàng)C是錯(cuò)誤的。 相隔一個(gè)周期的兩個(gè)時(shí)刻，同一介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)總是相同的，所以選項(xiàng)D正確. 【例2】一列橫波水平方向傳播，某一時(shí)刻的波形如下圖7-32-2所示，則圖中a、b、c、d四點(diǎn)在此時(shí)刻具有相同運(yùn)動(dòng)方向的是( ) 圖7-32-2 A．a(chǎn)和c B．a(chǎn)和d C．b和c D．b和d 圖7-32-5 【解析】若波向右傳播，則各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是：a向上，b向下，c向下，d向上，e向上；若波向左傳播，則各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是：a向下，b向上，c向上，d向下，e向下.可見a、d、e、具有相同的運(yùn)動(dòng)方向，b、c具有相同的運(yùn)動(dòng)方向，故答案BC是正確的。 圖7-32-3 【例3】一列波在介質(zhì)中向某一方向傳播，如圖7-32-3所示為此波在某一時(shí)刻的波形圖，并且此時(shí)振動(dòng)還只發(fā)生在M、N之間，已知此波的周期為T，Q質(zhì)點(diǎn)速度方向在波形圖中是向下的，下列說法中正確的是( ) A．波源是M，由波源起振開始計(jì)時(shí)，P點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)時(shí)間T B．波源是N，由波源起振開始計(jì)時(shí)，P點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)時(shí)間3 T /4 C．波源是N，由波源起振開始計(jì)時(shí)，P點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)時(shí)間T /4 D．波源是M，由波源起振開始計(jì)時(shí)，P點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)時(shí)間T /4 【解析】因?yàn)榇藭r(shí)Q質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，且此時(shí)Q質(zhì)點(diǎn)右方鄰近質(zhì)點(diǎn)在Q點(diǎn)下方，說明波向左傳播，所以N是波源，振動(dòng)從N點(diǎn)傳播到M點(diǎn)，經(jīng)過一個(gè)周期，又P、N間水平距離為3λ/4，故P質(zhì)點(diǎn)已振動(dòng)T /4，選項(xiàng)C正確. 【例4】一列簡諧波在x軸上傳播，其波形圖如圖7-32-4所示，其中實(shí)線，虛線分別表示t1=0，t2=0.05s時(shí)的波形， 圖7-32-4 求⑴這列波的波速 ⑵若波速為280m/s,其傳播方向如何?此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P從圖中位置運(yùn)動(dòng)至波谷位置的最短時(shí)間是多少? 【解析】⑴題目沒有指明波傳播方向，因此有左、右傳播方向兩種可能性。 若波向右傳播，則在△t =t2+t1=0.05s內(nèi)傳播的距離△s =(n+1/4)λ，n=0，1，2，…。此時(shí)波速的通式為v右=△s /△t= (n+1/4)8/0.05=(160n+40)m/s，n=0，1，2，…。 若波向左傳播，則△t=0.05s內(nèi)傳播的距離△s=(n+3/4)λ，n=0、1、2…。此時(shí)波速通式為：v左=△s /△t= (160n+120)m/s，n=0，1，2…。 ⑵若波速v=280m/s，在△t =0.05s內(nèi)傳播的距離為△s =v△t=2800.05=14(m)=7λ/4.由波形知，波再向左傳△s =7m，則P點(diǎn)第一次到達(dá)波谷位置△t’=7/280=2.510-2s 【例5】如圖7-32-5所示，甲為某一波在t=1.0s時(shí)的圖象，乙為對應(yīng)該波動(dòng)的P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象。 ⑴說出兩圖中AA’的意義？ ⑵說出甲圖中OA’B圖線的意義？ ⑶求該波速v=? ⑷在甲圖中畫出再經(jīng)3.5s時(shí)的波形圖。 ⑸求再經(jīng)過3.5s時(shí)P質(zhì)點(diǎn)的路程s和位移。 【解析】⑴甲圖中AA’表示A質(zhì)點(diǎn)的振幅或1.0s時(shí)A質(zhì)點(diǎn)的位移大小為0.2m，方向?yàn)樨?fù)，乙圖中AA’表示P質(zhì)點(diǎn)的振幅，也是P質(zhì)點(diǎn)在0.25s的位移大小為0.2m，方向?yàn)樨?fù)。 圖7-32-6 ⑵甲圖中OA’B段圖線表示O到B之間所有質(zhì)點(diǎn)在1.0s時(shí)的位移、方向均為負(fù)，由乙圖看出P質(zhì)點(diǎn)在1.0s時(shí)向-y方向振動(dòng)，所以甲圖中波向左傳播，則OA’間各質(zhì)點(diǎn)正向遠(yuǎn)離平衡位置方向振動(dòng)，A’B間各質(zhì)點(diǎn)正向靠近平衡位置方向振動(dòng)。 ⑶甲圖得波長，乙圖得周期T=1s所以波速 ⑷傳播距離 所以只需將波形向x軸負(fù)向平移即可， 如圖7-32-6所示： ⑸求路程：因?yàn)? 所以路程 求位移：由于波動(dòng)的重復(fù)性，經(jīng)歷時(shí)間為周期的整數(shù)倍時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)又回到圖示位置，其位移為0。 ◇過關(guān)檢測◇ 1.在波的傳播過程中，下列有關(guān)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)說法正確的是( ) A．質(zhì)點(diǎn)在介質(zhì)中做自由振動(dòng) B．質(zhì)點(diǎn)在介質(zhì)中做受迫振動(dòng) C．各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)規(guī)律都相同 D．各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度都相同 2.下列關(guān)于橫波與縱波的說法中，正確的是( ) A．振源上下振動(dòng)形成的波是橫波 B．振源左右振動(dòng)形成的波是縱波 C．振源振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直，形成的是橫波 D．在固體中傳播的波一定是橫波 3.傳播一列簡諧波的介質(zhì)中各點(diǎn)具有相同的( ) A．步調(diào) B．振動(dòng)周期 C．動(dòng)能 D．振幅 4.一個(gè)小石子扔向平靜的湖水中，圓形波紋一圈圈向外傳播，如果此時(shí)湖畔的樹上有一片樹葉落在水面上，則樹葉( ) A．漸漸漂向湖心 B．漸漸漂向湖岸 C．在落下處上下振動(dòng) D．沿波紋做圓周運(yùn)動(dòng) 5.關(guān)于機(jī)械波的概念下列說法正確的是( ) A．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的方向總是垂直于波傳播的方向 B．波在傳播過程中，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是受迫振動(dòng) C．如果振源停止振動(dòng)，在媒質(zhì)中傳播的波動(dòng)也立即停止 D．物體做機(jī)械振動(dòng)，一定產(chǎn)生機(jī)械波 圖7-32-7 6.如圖7-32-7所示為沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點(diǎn)，每相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間距離相等，其中O為波源.設(shè)波源的振動(dòng)周期為T，自波源通過平衡位置豎直向下振動(dòng)時(shí)開始計(jì)時(shí)，經(jīng)過T/4質(zhì)點(diǎn)1開始起振，則下列關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)和介質(zhì)中的波的說法中正確的是( ) A．介質(zhì)中所有質(zhì)點(diǎn)的起振方向都是豎直向下的，但圖中質(zhì)點(diǎn)9起振最晚 B．圖中所畫出的質(zhì)點(diǎn)起振時(shí)間都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的 C．圖中質(zhì)點(diǎn)8的振動(dòng)完全重復(fù)質(zhì)點(diǎn)7的振動(dòng)，只是質(zhì)點(diǎn)8振動(dòng)時(shí)，通過平衡位置或最大位移的時(shí)間總是比質(zhì)點(diǎn)7通過相同位置時(shí)落后T/4 D．只要圖中所有質(zhì)點(diǎn)都已振動(dòng)了，質(zhì)點(diǎn)1與質(zhì)點(diǎn)9的振動(dòng)步調(diào)就完全一致，但如果質(zhì)點(diǎn)1發(fā)生的是第100次振動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)9發(fā)生的就是第98次振動(dòng). 7.如圖7-32-9所示，為一列簡諧橫波在某時(shí)刻的波動(dòng)圖像，已知圖中質(zhì)點(diǎn)F此時(shí)刻運(yùn)動(dòng)方向豎直向下，則應(yīng)有( ) A．此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)H和F運(yùn)動(dòng)方向相反 B．質(zhì)點(diǎn)C將比質(zhì)點(diǎn)B先回到平衡位置 C．此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)C的加速度為零 D．此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)B和D的加速度方向相同 圖7-32-9 8.如下圖7-32-10所示為波源開始振動(dòng)后經(jīng)過一個(gè)周期的波形圖，設(shè)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期為T，則下列說法中正確的是( ) 圖7-32-10 A．若點(diǎn)M為振源，則點(diǎn)M開始振動(dòng)時(shí)的方向向下 B．若點(diǎn)N為振源，則點(diǎn)P已振動(dòng)了3T/4 C．若點(diǎn)M為振源，則點(diǎn)P已振動(dòng)了3T/4 D．若點(diǎn)N為振源，到該時(shí)刻點(diǎn)Q向下振動(dòng) 圖7-32-11 9.一列沿x軸方向傳播的橫波，振幅為A，波長為，某一時(shí)刻波的圖象如圖7-32-11所示，在該時(shí)刻某一質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為（，0）經(jīng)過四分之一周期后，該質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為( ) A．(5/4，0) B．( ，-A) C．（，A ） D．(5/4，A) 10.如圖7-32-12所示，S點(diǎn)為波源，其頻率100Hz，所產(chǎn)生的橫波向右傳播，波速為80m/s，P、Q是波傳播途徑中的兩點(diǎn)，已知SP=4.2m，SQ=5.4m，當(dāng)S通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，則( ) A．P在波谷，Q在波峰 B．P在波峰，Q在波谷 C．P、Q都在波峰 D．P通過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，Q通過平衡位置向下運(yùn)動(dòng) 圖7-32-12 11.如圖7-32-13甲所示為一列簡諧橫波在t=20s時(shí)的波形圖，圖乙是這列波中P點(diǎn)的振動(dòng)圖線，那么該波的傳播速度和傳播方向是( ) 圖7-32-13 A．v=25m/s，向左傳播 B．v=50m/s，向左傳播 C．v=25m/s，向右傳播 D．v=50m/s，向右傳播 12.繩中有一列正弦橫波，沿x軸傳播.如圖7-32-14中a、b是繩上兩點(diǎn)，它們在x軸方向上的距離小于一個(gè)波長，當(dāng)a點(diǎn)振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，b點(diǎn)恰經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，在a、b之間畫出兩個(gè)波形分別表示： 圖7-32-14 ①沿x軸正方向傳播的波； ②沿x軸負(fù)方向傳播的波，并注明①和②. 13.一平面機(jī)械簡諧波在某時(shí)刻的波形曲線如圖7-32-15所示，圖中給出了P點(diǎn)的振動(dòng)方向.請畫出Q點(diǎn)的振動(dòng)方向及經(jīng)1/4周期時(shí)的波形圖。 圖7-32-15  波的形式、傳播 波的圖象 1．B 　　 2．C 　　　 3．B 4．C　　 5．B 　　　 6．ACD 解析：首先根據(jù)題給條件：繩上點(diǎn)12均做周期相同的簡諧運(yùn)動(dòng)，由于點(diǎn)9達(dá)到最大位移時(shí)點(diǎn)12正從平衡們向最大位移處運(yùn)動(dòng)，可知這兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)先后相差1/4周期，且點(diǎn)9超前于點(diǎn)12，可見波源的振動(dòng)是沿繩向右傳播的，序號小的點(diǎn)帶動(dòng)相鄰的序號在的點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，并依次超前，這樣，我們可在題圖上確定平衡位置與點(diǎn)9相距3個(gè)單位長度，因而振動(dòng)比點(diǎn)9超前1/4周期的點(diǎn)6此正通過平衡位置向下振動(dòng)，點(diǎn)4點(diǎn)、5位移大小與點(diǎn)10.11相等但方向相反，且步點(diǎn)3后塵向下振動(dòng)，自此刻起再經(jīng)真實(shí)性3/4個(gè)周期，各質(zhì)均完成3/4個(gè)全振動(dòng)，點(diǎn)3到達(dá)平衡位置并向下振動(dòng)；點(diǎn)4落后于點(diǎn)3，點(diǎn)5落后于點(diǎn)4各1/12，周期，此時(shí)正具有向上的最大位移而速度為.3.4.5.6各點(diǎn)位置及振動(dòng)方向如圖所示。圖需要重畫 7． A BD　　8． B　　　 9． B　　　10． A 　　　　11． B 12．如下圖圖需要重畫 13．如下圖 圖需要重畫