《2018-2019版高中物理 第二章 機(jī)械波章末總結(jié)學(xué)案 教科版選修3-4》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019版高中物理 第二章 機(jī)械波章末總結(jié)學(xué)案 教科版選修3-4(6頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第二章 機(jī)械波章末總結(jié)一、對波的圖像的理解從波的圖像中可以看出:(1)波長;(2)振幅A;(3)該時刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移情況;(4)如果波的傳播方向已知,可判斷各質(zhì)點(diǎn)在該時刻的振動方向以及下一時刻的波形;(5)如果波的傳播速度大小已知,可利用圖像所得的相關(guān)信息進(jìn)一步求得各質(zhì)點(diǎn)振動的周期和頻率:T,f.例1(多選)一列向右傳播的簡諧橫波,當(dāng)波傳到x2.0m處的P點(diǎn)時開始計(jì)時,該時刻波形如圖1所示,t0.9s時,觀測到質(zhì)點(diǎn)P第三次到達(dá)波峰位置,下列說法正確的是()圖1A.波速為0.5m/sB.經(jīng)過1.4s質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動的路程為70cmC.t1.6s時,x4.5m處的質(zhì)點(diǎn)Q第三次到達(dá)波谷D.與該波
2、發(fā)生干涉的另一列簡諧橫波的頻率一定為2.5Hz答案BCD解析簡諧橫波向右傳播,由波形平移法知,各點(diǎn)的起振方向?yàn)樨Q直向上.t0.9s時,P點(diǎn)第三次到達(dá)波峰,即為(2)T0.9s,T0.4s,波長為2m,所以波速vm/s5 m/s,故A錯誤;t1.4s相當(dāng)于3.5個周期,每個周期路程為4A20cm,所以經(jīng)過1.4s質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動的路程為s3.54A70cm,故B正確;經(jīng)過s0.5s波傳到Q,再經(jīng)過2.75T即1.1s后Q第三次到達(dá)波谷,所以t1.6s時,x4.5m處的質(zhì)點(diǎn)Q第三次到達(dá)波谷,故C正確;要發(fā)生干涉現(xiàn)象,另外一列波的頻率與該波頻率一定相同,即f2.5Hz,故D正確.針對訓(xùn)練1一列簡諧橫波沿x
3、軸傳播,t0時的波形如圖2所示,質(zhì)點(diǎn)a與質(zhì)點(diǎn)b相距1m,a質(zhì)點(diǎn)正沿y軸正方向運(yùn)動;t0.02s時,質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)正向最大位移處,由此可知()圖2A.此波的傳播速度為25m/sB.此波沿x軸正方向傳播C.從t0時起,經(jīng)過0.04s,質(zhì)點(diǎn)a沿波傳播方向遷移了1mD.t0.04s時,質(zhì)點(diǎn)b處在平衡位置,速度沿y軸負(fù)方向答案A解析由題意可知波長2 m,周期T0.08 s,則v25 m/s,A對;由a點(diǎn)向上運(yùn)動知此波沿x軸負(fù)方向傳播,B錯;質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移,C錯;t0時質(zhì)點(diǎn)b向下運(yùn)動,從t0到t0.04 s經(jīng)過了半個周期,質(zhì)點(diǎn)b回到平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動,D錯.二、波的圖像與振動圖像的區(qū)別和聯(lián)系波的圖
4、像與振動圖像相結(jié)合是機(jī)械振動與機(jī)械波相結(jié)合的最重要的一類題型.解題時要明確兩個對應(yīng)關(guān)系:一是波的圖像所對應(yīng)的時刻是振動圖像橫軸上的哪個時刻,二是振動圖像所對應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)是波的圖像上的哪個質(zhì)點(diǎn).例2(多選)一列簡諧橫波,在t0.6s時刻的圖像如圖3甲所示,波上A質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖乙所示,則以下說法正確的是()圖3A.這列波沿x軸正方向傳播B.這列波的波速是m/sC.從t0.6s開始,質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q晚0.4s回到平衡位置D.從t0.6s開始,緊接著t0.6s時間內(nèi),A質(zhì)點(diǎn)通過的路程是4mE.若該波在傳播過程中遇到一個尺寸為10m的障礙物,不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象答案ABD解析由題圖乙可知,t0.6s時A
5、點(diǎn)的振動是向下的,因此可判斷這列波是向x軸正方向傳播的,選項(xiàng)A正確;由題圖甲可知,該波的波長為20m,由題圖乙可知,該波的周期為1.2s,可得該波的波速為m/s,選項(xiàng)B正確;由波的傳播方向確定波上各質(zhì)點(diǎn)振動情況可知,P點(diǎn)向上振動,Q點(diǎn)向下振動,P應(yīng)該先回到平衡位置,選項(xiàng)C錯誤;0.6s的時間為半個周期,因此質(zhì)點(diǎn)A的振動路程為4m,選項(xiàng)D正確;該波的波長為20m,大于10m,因此該波遇到一個尺寸為10m的障礙物時,會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)E錯誤.針對訓(xùn)練2(多選)如圖4甲所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t0時刻的波形圖,P是參與波動的、位置坐標(biāo)為x12m處的質(zhì)點(diǎn),Q是參與波動的、位置坐標(biāo)
6、為x24m處的質(zhì)點(diǎn),圖乙是在波的傳播方向上某質(zhì)點(diǎn)的振動圖像(波的傳播方向上所有質(zhì)點(diǎn)的計(jì)時起點(diǎn)相同).由圖可知()圖4A.從t0到t6s,質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程為12mB.從t0到t6s,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為0.6mC.這列波的傳播速度為2m/sD.從t0時刻起,P質(zhì)點(diǎn)比Q質(zhì)點(diǎn)晚1s到達(dá)波峰E.乙圖一定是甲圖中質(zhì)點(diǎn)P的振動圖像答案BCD解析由題圖乙知該波的周期T2s,振幅為A5cm,因?yàn)?s3T,所以從t0到t6s,質(zhì)點(diǎn)P、Q通過的路程都是34A125cm60cm0.6m,故B正確,A錯誤;由題圖甲知波長4m,波速vm/s2 m/s,故C正確;簡諧波沿x軸正方向傳播,t0時刻質(zhì)點(diǎn)P向下運(yùn)動,經(jīng)過tPT達(dá)
7、到波峰,質(zhì)點(diǎn)Q向上運(yùn)動,經(jīng)過tQT達(dá)到波峰,所以P質(zhì)點(diǎn)比Q質(zhì)點(diǎn)晚tTTT1s達(dá)到波峰,故D正確;由題圖乙看出,t0時刻,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動,而題圖甲中,P點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向下運(yùn)動,故題圖乙不可能是題圖甲中質(zhì)點(diǎn)P的振動圖像,故E錯誤.三、波動問題的多解性波在傳播過程中,由于空間周期性、時間周期性和傳播方向的雙向性而引起多解,解決這類問題要注意下列情況:(1)波的空間周期性:在波的傳播方向上,相距為波長整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)的振動情況相同.(2)波的時間周期性:由波的傳播特性可知,經(jīng)過整數(shù)倍個周期,波的圖像相同.(3)波的傳播方向的雙向性:若根據(jù)題中條件無法確定波的傳播方向,在解題時要注意考慮波的傳播方
8、向可以有兩個.例3已知在t1時刻簡諧橫波的波形如圖5中實(shí)線所示;在t2時刻該波的波形如圖中虛線所示.t2t10.02s,求:圖5(1)該波可能的傳播速度大小.(2)若已知Tt2t12T,且圖中P質(zhì)點(diǎn)在t1時刻的瞬時速度方向向上,求波速大小.(3)若0.01sT0.02s,且從t1時刻起,圖中Q質(zhì)點(diǎn)比R質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置,求波速大小.答案(1)向右傳播時,v100(3n1) m/s(n0,1,2,)向左傳播時,v100(3n2) m/s(n0,1,2,)(2)500m/s(3)400 m/s解析(1)由題圖知6 m,如果這列簡諧橫波是向右傳播的,在t2t10.02 s內(nèi)波形向右勻速傳播了(n),
9、所以波速v100(3n1) m/s(n0,1,2,);同理可得若該波是向左傳播的,可能的波速v100(3n2) m/s(n0,1,2,)(2)P質(zhì)點(diǎn)在t1時刻瞬時速度方向向上,說明波向左傳播,Tt2t12T,說明這段時間內(nèi)波向左傳播了個波長,v500 m/s(3)“Q質(zhì)點(diǎn)比R質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置”,說明波是向右傳播的,而0.01 sT0.02 s,也就是T0.02 s2T,所以這段時間內(nèi)波向右傳播了個波長,v400 m/s.針對訓(xùn)練3如圖6所示,實(shí)線是某時刻的波形圖,虛線是0.2s后的波形圖.圖6(1)若波向左傳播,求它可能的周期和最大周期;(2)若波向右傳播,求它可能的傳播速度大小.答案(1)s(n0,1,2,)0.27s(2)5(4n1) m/s(n0,1,2,)解析(1)波向左傳播,傳播的時間為tTnT(n0,1,2,)所以Ts(n0,1,2,)最大周期為Tms0.27s.(2)波向右傳播,tnT(n0,1,2,)Ts(n0,1,2,),而4m,所以v5(4n1) m/s(n0,1,2,).6