2018-2019學年高中物理 第2章 機械波章末整合提升學案 魯科版選修3-4.docx

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第2章 機械波 一、波的圖象反映的信息及其應用 　從波動圖象可以看出： 1．波長λ； 2．振幅A； 3．該時刻各質點偏離平衡位置的位移情況； 4．如果波的傳播方向已知，可判斷各質點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，可利用圖象所得的相關信息進一步求得各質點振動的周期和頻率：T＝，f＝. 例1　如圖1所示為一列簡諧橫波在某時刻的波形圖．已知圖中質點b的起振時刻比質點a超前了0.4s，則以下說法正確的是(　　) 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．該時刻質點P正沿y軸正方向運動 解析　因為質點b先振動，則波從質點b向質點a傳播，即波沿x軸負方向傳播，C錯誤；由題圖可知波長λ＝4m，a、b間的距離為，則波速v＝＝＝5m/s，A錯誤；由v＝λf，得頻率f＝＝Hz＝1.25Hz，B正確；由“上下坡法”可知該時刻質點P正沿y軸負方向運動，D錯誤． 答案　B 針對訓練1　一簡諧波在如圖2所示的x軸上傳播，實線和虛線分別是t1＝0和t2＝0.2s時刻的波形圖．則(　　) 圖2 A．若該波在t1＝0時刻已沿＋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的簡諧波相遇時發(fā)生干涉，則該波沿－x方向傳播 C．若該波在t2＝0.2s時刻，x＝2.5m處的質點向－y方向運動，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時刻已沿＋x方向傳播到x＝6m處，從t1＝0時刻的波形圖上根據(jù)“同側法”可判斷出x＝6m的質點將向上運動，所有質點的起振方向是一致的，故波源起振方向向上，A錯誤；頻率為1.25Hz的簡諧波周期T＝s＝0.8s，則時間Δt＝t2－t1＝T，根據(jù)波的平移法實線右移波長為虛線波形，則波沿＋x方向傳播，B錯誤；t2＝0.2s時刻，x＝2.5m處的質點向－y方向運動，則波源在右側，波向－x方向傳播，C錯誤；根據(jù)s＝vt＝750.2m＝15m＝(3＋)λ，即傳播距離為(3＋)λ，根據(jù)波的平移法，波向左平移λ為虛線波形，故波向－x方向傳播，D正確． 答案　D 二、波動圖象與振動圖象的區(qū)別和聯(lián)系 面對波的圖象和振動圖象問題時可按如下步驟來分析： 1．先看兩軸：由兩軸確定圖象種類． 2．讀取直接信息：從振動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和振幅． 3．讀取間接信息：利用振動圖象可確定某一質點在某一時刻的振動方向；利用波的圖象可進行波傳播方向與某一質點振動方向的互判． 4．利用波速關系式：波長、波速、周期間一定滿足v＝＝λf. 例2　一簡諧橫波沿x軸正向傳播，圖3甲是t＝0時刻的波形圖，圖乙是介質中某質點的振動圖象，則該質點的x坐標值合理的是(　　) 圖3 A．0.5mB．1.5mC．2.5mD．3.5m 解析　　明確波的圖象與振動圖象的物理意義．由質點振動圖象可知t＝0時刻，質點位移為負且向負方向運動，可直接排除A、B、D選項，僅選項C符合題意，故選項C正確． 答案　C 針對訓練2　一列簡諧波在均勻介質中傳播．圖4甲表示振動開始后t＝0.5s時刻的波形圖，圖乙表示甲圖中b質點從t＝0開始計時的振動圖象，則(　　) 圖4 A．該波沿x軸負方向傳播 B．質點振動的頻率是4Hz C．該波傳播的速度是8m/s D．a(chǎn)質點和c質點在振動過程中任意時刻的位移都相同 解析　根據(jù)題圖乙可知，t＝0.5s時，質點b由平衡位置向上運動，結合題圖甲根據(jù)“同側法”可判斷出波向x軸正方向傳播，選項A錯；根據(jù)振動圖象可判斷周期T＝0.5s，頻率f＝＝2Hz，選項B錯誤；根據(jù)題圖甲可得波長λ＝4m，所以該波傳播的速度v＝＝8m/s，選項C對；由題圖甲可知質點a和質點c的位移始終等值反向，選項D錯． 答案　C 三、波動問題的多解性 　波動問題出現(xiàn)多解性的原因： 1．空間的周期性：波在均勻介質中傳播時，傳播的距離Δx＝nλ＋x0(n＝0,1,2，…)，式中λ為波長，x0表示傳播距離中除去波長的整數(shù)倍部分后余下的那段距離． 2．時間的周期性：波在均勻介質中傳播的時間Δt＝nT＋t0(n＝0,1,2，…)，式中T表示波的周期，t0表示總時間中除去周期的整數(shù)倍部分后余下的那段時間． 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上傳播的情況，即有沿x軸正方向或負方向傳播的可能． 4．介質中質點間距離與波長的關系的不確定性：已知兩質點平衡位置間的距離及某一時刻它們所在的位置，由于波的空間周期性，則兩質點存在著多種可能波形．做這類題時，可根據(jù)題意，在兩質點間先畫出最簡波形，然后再做一般分析，從而寫出兩質點間的距離與波長關系的通式． 例3　如圖5所示，實線是某時刻的波形圖線，虛線是0.2s后的波形圖線． 圖5 (1)若波向左傳播，求它傳播的距離及最小距離； (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，…)，所用時間為Δt＝T＝0.2s，故T＝s(n＝0,1,2，…)，所以Tmax＝0.8s. (3)Δx＝vΔt＝350.2m＝7m＝1λm，所以波向左傳播． 答案　見解析 針對訓練3　如圖6所示，一列簡諧波沿一直線向左傳播，當直線上某質點a向上運動到達最大位移時，a點右方相距0.15m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6 A．0.6m B．0.3m C．0.2m D．0.1m 解析　由題意可知，a、b兩點的振動方向始終相反，a、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＝0.3m，選項B正確；當n＝1時，λ＝0.1m，選項D正確；波長不可能等于0.6m和0.2m，選項A、C錯誤． 答案　BD