2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 機(jī)械波章末整合提升學(xué)案 魯科版選修3-4

《2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 機(jī)械波章末整合提升學(xué)案 魯科版選修3-4》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第2章 機(jī)械波章末整合提升學(xué)案 魯科版選修3-4（5頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2章 機(jī)械波 一、波的圖象反映的信息及其應(yīng)用 　從波動(dòng)圖象可以看出： 1．波長(zhǎng)λ； 2．振幅A； 3．該時(shí)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)該時(shí)刻的振動(dòng)方向以及下一時(shí)刻的波形； 5．如果波的傳播速度大小已知，可利用圖象所得的相關(guān)信息進(jìn)一步求得各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和頻率：T＝，f＝. 例1　如圖1所示為一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖．已知圖中質(zhì)點(diǎn)b的起振時(shí)刻比質(zhì)點(diǎn)a超前了0.4s，則以下說(shuō)法正確的是(　　) 圖1 A．波的波速為10m/s B．波的頻率為1.25Hz C．波沿x軸正方向傳播 D．該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸正方向

2、運(yùn)動(dòng) 解析　因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)b先振動(dòng)，則波從質(zhì)點(diǎn)b向質(zhì)點(diǎn)a傳播，即波沿x軸負(fù)方向傳播，C錯(cuò)誤；由題圖可知波長(zhǎng)λ＝4m，a、b間的距離為，則波速v＝＝＝5m/s，A錯(cuò)誤；由v＝λf，得頻率f＝＝Hz＝1.25Hz，B正確；由“上下坡法”可知該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，D錯(cuò)誤． 答案　B 針對(duì)訓(xùn)練1　一簡(jiǎn)諧波在如圖2所示的x軸上傳播，實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)分別是t1＝0和t2＝0.2s時(shí)刻的波形圖．則(　　) 圖2 A．若該波在t1＝0時(shí)刻已沿＋x方向傳播到x＝6m處，則波源起振方向向下 B．若該波與另一頻率為1.25Hz的簡(jiǎn)諧波相遇時(shí)發(fā)生干涉，則該波沿－x方向傳播 C．若該波在t2＝0.2s時(shí)

3、刻，x＝2.5m處的質(zhì)點(diǎn)向－y方向運(yùn)動(dòng)，則該波向＋x方向傳播 D．若該波的傳播速度是75m/s，則該波沿－x方向傳播 解析　若該波在t1＝0時(shí)刻已沿＋x方向傳播到x＝6m處，從t1＝0時(shí)刻的波形圖上根據(jù)“同側(cè)法”可判斷出x＝6m的質(zhì)點(diǎn)將向上運(yùn)動(dòng)，所有質(zhì)點(diǎn)的起振方向是一致的，故波源起振方向向上，A錯(cuò)誤；頻率為1.25Hz的簡(jiǎn)諧波周期T＝s＝0.8s，則時(shí)間Δt＝t2－t1＝T，根據(jù)波的平移法實(shí)線(xiàn)右移波長(zhǎng)為虛線(xiàn)波形，則波沿＋x方向傳播，B錯(cuò)誤；t2＝0.2s時(shí)刻，x＝2.5m處的質(zhì)點(diǎn)向－y方向運(yùn)動(dòng)，則波源在右側(cè)，波向－x方向傳播，C錯(cuò)誤；根據(jù)s＝vt＝75×0.2m＝15m＝(3＋)λ，即傳播

4、距離為(3＋)λ，根據(jù)波的平移法，波向左平移λ為虛線(xiàn)波形，故波向－x方向傳播，D正確． 答案　D 二、波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象的區(qū)別和聯(lián)系 面對(duì)波的圖象和振動(dòng)圖象問(wèn)題時(shí)可按如下步驟來(lái)分析： 1．先看兩軸：由兩軸確定圖象種類(lèi)． 2．讀取直接信息：從振動(dòng)圖象上可直接讀取周期和振幅；從波的圖象上可直接讀取波長(zhǎng)和振幅． 3．讀取間接信息：利用振動(dòng)圖象可確定某一質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的振動(dòng)方向；利用波的圖象可進(jìn)行波傳播方向與某一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判． 4．利用波速關(guān)系式：波長(zhǎng)、波速、周期間一定滿(mǎn)足v＝＝λf. 例2　一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，圖3甲是t＝0時(shí)刻的波形圖，圖乙是介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，則該

5、質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)值合理的是(　　) 圖3 A．0.5mB．1.5mC．2.5mD．3.5m 解析　　明確波的圖象與振動(dòng)圖象的物理意義．由質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖象可知t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)位移為負(fù)且向負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，可直接排除A、B、D選項(xiàng)，僅選項(xiàng)C符合題意，故選項(xiàng)C正確． 答案　C 針對(duì)訓(xùn)練2　一列簡(jiǎn)諧波在均勻介質(zhì)中傳播．圖4甲表示振動(dòng)開(kāi)始后t＝0.5s時(shí)刻的波形圖，圖乙表示甲圖中b質(zhì)點(diǎn)從t＝0開(kāi)始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象，則(　　) 圖4 A．該波沿x軸負(fù)方向傳播 B．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率是4Hz C．該波傳播的速度是8m/s D．a(chǎn)質(zhì)點(diǎn)和c質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過(guò)程中任意時(shí)刻的位移都相同 解析　根據(jù)題圖乙可知

6、，t＝0.5s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)b由平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，結(jié)合題圖甲根據(jù)“同側(cè)法”可判斷出波向x軸正方向傳播，選項(xiàng)A錯(cuò)；根據(jù)振動(dòng)圖象可判斷周期T＝0.5s，頻率f＝＝2Hz，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)題圖甲可得波長(zhǎng)λ＝4m，所以該波傳播的速度v＝＝8m/s，選項(xiàng)C對(duì)；由題圖甲可知質(zhì)點(diǎn)a和質(zhì)點(diǎn)c的位移始終等值反向，選項(xiàng)D錯(cuò)． 答案　C 三、波動(dòng)問(wèn)題的多解性 　波動(dòng)問(wèn)題出現(xiàn)多解性的原因： 1．空間的周期性：波在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播的距離Δx＝nλ＋x0(n＝0,1,2，…)，式中λ為波長(zhǎng)，x0表示傳播距離中除去波長(zhǎng)的整數(shù)倍部分后余下的那段距離． 2．時(shí)間的周期性：波在均勻介質(zhì)中傳播的時(shí)間Δt＝nT＋t0(n＝

7、0,1,2，…)，式中T表示波的周期，t0表示總時(shí)間中除去周期的整數(shù)倍部分后余下的那段時(shí)間． 3．傳播方向的雙向性：本章中我們解決的都是僅限于波在一條直線(xiàn)上傳播的情況，即有沿x軸正方向或負(fù)方向傳播的可能． 4．介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)間距離與波長(zhǎng)的關(guān)系的不確定性：已知兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離及某一時(shí)刻它們所在的位置，由于波的空間周期性，則兩質(zhì)點(diǎn)存在著多種可能波形．做這類(lèi)題時(shí)，可根據(jù)題意，在兩質(zhì)點(diǎn)間先畫(huà)出最簡(jiǎn)波形，然后再做一般分析，從而寫(xiě)出兩質(zhì)點(diǎn)間的距離與波長(zhǎng)關(guān)系的通式． 例3　如圖5所示，實(shí)線(xiàn)是某時(shí)刻的波形圖線(xiàn)，虛線(xiàn)是0.2s后的波形圖線(xiàn)． 圖5 (1)若波向左傳播，求它傳播的距離及最小距離；

8、 (2)若波向右傳播，求它的周期及最大周期； (3)若波速為35m/s，求波的傳播方向． 解析　(1)由題圖知，λ＝4m，若波向左傳播，傳播的距離的可能值為Δx＝nλ＋λ＝(4n＋3)λm(n＝0,1,2，…) 最小距離為Δxmin＝3m (2)若波向右傳播，Δx＝＝(4n＋1)λm(n＝0,1,2，…)，所用時(shí)間為Δt＝T＝0.2s，故T＝s(n＝0,1,2，…)，所以Tmax＝0.8s. (3)Δx＝v·Δt＝35×0.2m＝7m＝1λm，所以波向左傳播． 答案　見(jiàn)解析 針對(duì)訓(xùn)練3　如圖6所示，一列簡(jiǎn)諧波沿一直線(xiàn)向左傳播，當(dāng)直線(xiàn)上某質(zhì)點(diǎn)a向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)最大位移時(shí)，a點(diǎn)右方相距0.15m的b點(diǎn)剛好向下運(yùn)動(dòng)到最大位移處，則這列波的波長(zhǎng)可能是(　　) 圖6 A．0.6m B．0.3m C．0.2m D．0.1m 解析　由題意可知，a、b兩點(diǎn)的振動(dòng)方向始終相反，a、b間的距離為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即：xab＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)，解得：λ＝＝m(n＝0,1,2，…)，當(dāng)n＝0時(shí)，λ＝0.3m，選項(xiàng)B正確；當(dāng)n＝1時(shí)，λ＝0.1m，選項(xiàng)D正確；波長(zhǎng)不可能等于0.6m和0.2m，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤． 答案　BD 5