(新課改省份專用)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 第2節(jié) 機(jī)械波學(xué)案(含解析).doc
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第2節(jié)機(jī) 械 波一、機(jī)械波橫波和縱波1機(jī)械波的形成條件(1)有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的波源。(2)有傳播介質(zhì),如空氣、水等。2傳播特點(diǎn)(1)機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的形式和能量,質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),并不隨波遷移。(2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同,振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同。(3)一個(gè)周期內(nèi),質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng),通過的路程為4A,位移為。3機(jī)械波的分類(1)橫波:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互垂直的波,有波峰(凸部)和波谷(凹部)。(2)縱波:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在同一直線上的波,有密部和疏部。二、橫波的圖像波速、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系1橫波的圖像(1)坐標(biāo)軸:橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,縱軸表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移。(2)意義:表示在波的傳播方向上,某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移。(3)圖像:2波長(zhǎng)、波速、頻率及其關(guān)系(1)波長(zhǎng):在波動(dòng)中,振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。 (2)波速v:波在介質(zhì)中的傳播速度,由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定。(3)頻率f:由波源決定,等于波源的振動(dòng)頻率。(4)波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系:vf;v。三、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(zhǎng)小或相差不多現(xiàn)象形成加強(qiáng)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:波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。(2)現(xiàn)象:觀察者感到頻率發(fā)生變化。(3)實(shí)質(zhì):波源與波的頻率不變,觀察者接收到的頻率變化。深化理解1在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)起振的方向與波源的起振方向相同。2已經(jīng)形成的波跟波源無(wú)關(guān),即使波源停止振動(dòng),波仍然繼續(xù)向前傳播。3波的周期性、波傳播的雙向性及質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的雙向性是波動(dòng)問題產(chǎn)生多解的主要因素。4當(dāng)兩波源為同相波源時(shí),到兩波源的距離差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍的點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn),而兩波源為反相波源時(shí),到兩波源的距離差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍的點(diǎn)為減弱點(diǎn)。加強(qiáng)點(diǎn)指的是振幅變大,質(zhì)點(diǎn)仍在振動(dòng),并非一直遠(yuǎn)離平衡位置,減弱點(diǎn)的振幅可能為零,即靜止不動(dòng)。5發(fā)生衍射是無(wú)條件的,發(fā)生明顯衍射是有條件的?;A(chǔ)自測(cè)一、判斷題(1)在機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)不隨波的傳播而遷移。()(2)通過波的圖像可以找出任一質(zhì)點(diǎn)在任意時(shí)刻的位移。()(3)機(jī)械波在傳播過程中,各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期、起振方向都相同。()(4)機(jī)械波在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離就是振幅的4倍。()(5)波速表示介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的快慢。()(6)兩列波在介質(zhì)中疊加,一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。()二、選擇題1(多選)下列說法正確的是()A在機(jī)械波傳播過程中,介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波的傳播而遷移B周期或頻率,只取決于波源,而與v、無(wú)直接關(guān)系C波速v取決于介質(zhì)的性質(zhì),它與T、無(wú)直接關(guān)系D一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象答案:BCD2.人教版選修34 P28T1(多選)簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形如圖所示。P為介質(zhì)中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn),波沿x軸的正方向傳播。以下說法正確的是()A質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)刻的速度沿x軸的正方向B質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)刻的加速度沿y軸的正方向C再過半個(gè)周期時(shí),質(zhì)點(diǎn)P的位移為負(fù)值D經(jīng)過一個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為4A解析:選CD波沿x軸正方向傳播,波形向右平移,可知P點(diǎn)正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;加速度總是與位移方向相反,所以加速度沿y軸的負(fù)方向,B錯(cuò)誤;再過半個(gè)周期時(shí)P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到關(guān)于x軸對(duì)稱的位置,位移為負(fù)值,C正確;經(jīng)過一個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)通過的路程都為4A,D正確。3人教版選修34 P35T1(多選)以下關(guān)于波的衍射的說法,正確的是()A波遇到障礙物時(shí),一定會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B當(dāng)障礙物的尺寸比波長(zhǎng)大得多時(shí),會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C當(dāng)孔的大小比波長(zhǎng)小時(shí),會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象D通常講話產(chǎn)生的聲波,經(jīng)過尺寸為1 m左右的障礙物時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象解析:選CD所有波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象,當(dāng)縫、孔或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)更小時(shí),會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,人通常講話產(chǎn)生的聲波的波長(zhǎng)為1 m左右,所以選項(xiàng)C、D正確。高考對(duì)本節(jié)內(nèi)容的考查,主要集中在機(jī)械波的傳播與圖像、振動(dòng)圖像與波的圖像的綜合應(yīng)用、波的多解問題、波的干涉和衍射、多普勒效應(yīng),通常以選擇題的形式呈現(xiàn),難度一般,而對(duì)振動(dòng)圖像與波的圖像的綜合應(yīng)用的考查,有時(shí)會(huì)命制計(jì)算題,難度中等??键c(diǎn)一機(jī)械波的傳播與圖像多維探究類考法(一)波的傳播與波速公式的應(yīng)用例1(2016全國(guó)卷)一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播,波長(zhǎng)不小于10 cm。O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x0和x5 cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。t0時(shí)開始觀測(cè),此時(shí)質(zhì)點(diǎn)O的位移為y4 cm,質(zhì)點(diǎn)A處于波峰位置;t s時(shí),質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置,t1 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A第一次回到平衡位置。求:(1)簡(jiǎn)諧波的周期、波速和波長(zhǎng);(2)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式。解析(1)設(shè)振動(dòng)周期為T。由于質(zhì)點(diǎn)A在0到1 s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置,經(jīng)歷的是個(gè)周期,由此可知T4 s由于質(zhì)點(diǎn)O與A的距離x5 cm,波長(zhǎng)不小于10 cm,且波沿x軸正向傳播,質(zhì)點(diǎn)O在t s時(shí)第一次回到平衡位置,而質(zhì)點(diǎn)A在t1 s時(shí)第一次回到平衡位置,時(shí)間相差t s??傻貌ǖ乃俣?v7.5 cm/s根據(jù)v得,簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)vT30 cm。(2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系為yAsin將式及題給條件代入上式得解得0,A8 cm質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為y0.08sin(國(guó)際單位制)。答案(1)4 s7.5 cm/s30 cm(2)y0.08sin(國(guó)際單位制)題型技法機(jī)械波的傳播特點(diǎn)(1)波傳到任意一點(diǎn),該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同。(2)介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng),因此,任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和周期都和波源的振動(dòng)頻率和周期相同。(3)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),由于介質(zhì)不同,波長(zhǎng)和波速可以改變,但頻率和周期都不會(huì)改變。(4)波源經(jīng)過一個(gè)周期T完成一次全振動(dòng),波恰好向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離,所以vf??挤?二)波的圖像問題例2(多選)(2018全國(guó)卷改編)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,在t0和t0.20 s時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示。已知該波的周期T0.20 s。下列說法正確的是()A波速為0.40 m/sB波長(zhǎng)為0.08 mCx0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t0.70 s時(shí)位于波谷Dx0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t0.12 s時(shí)位于波谷解析因周期T0.20 s,故波在t0到t0.20 s時(shí)間內(nèi)傳播的距離小于波長(zhǎng),由yx圖像可知傳播距離x0.08 m,故波速v0.40 m/s,故A正確。由yx圖像可知波長(zhǎng)0.16 m,故B錯(cuò)誤。由v得,波的周期T0.4 s,根據(jù)振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系知t0時(shí),x0.08 m的質(zhì)點(diǎn)沿y方向振動(dòng),因?yàn)閠0.7 s1T,故此時(shí)該質(zhì)點(diǎn)位于波谷;因?yàn)門0.12 s,此時(shí)x0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在x軸上方沿y方向振動(dòng),故C正確、D錯(cuò)誤。答案AC 題型技法1波的圖像的特點(diǎn)(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(波傳播n)(n0,1,2,3,)時(shí),波形不變。(2)在波的傳播方向上,當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為n(n1,2,3,)時(shí),它們的振動(dòng)步調(diào)總相同;當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為(2n1)(n0,1,2,3,)時(shí),它們的振動(dòng)步調(diào)總相反。(3)波源質(zhì)點(diǎn)的起振方向決定了它后面的質(zhì)點(diǎn)的起振方向,各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同。2波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法方法解讀圖像演示“上下坡”法沿波的傳播方向,“上坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng),“下坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)“同側(cè)”法波形圖上某點(diǎn)表示傳播方向和振動(dòng)方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移,再由對(duì)應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點(diǎn)來(lái)判斷振動(dòng)方向題點(diǎn)全練1波的圖像分析(多選)(2017全國(guó)卷改編)如圖,一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,實(shí)線為t0時(shí)的波形圖,虛線為t0.5 s時(shí)的波形圖。已知該簡(jiǎn)諧波的周期大于0.5 s。關(guān)于該簡(jiǎn)諧波,下列說法正確的是()A波長(zhǎng)為2 mB波速為6 m/sC頻率為1.5 HzDt1 s時(shí),x1 m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰解析:選BC由題給圖像可知簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)4 m,A項(xiàng)錯(cuò)誤;波沿x軸正向傳播,t0.5 sT,可得周期T s,頻率f1.5 Hz,波速v6 m/s,B、C項(xiàng)正確;t0時(shí)刻,x1 m處的質(zhì)點(diǎn)在波峰,經(jīng)過1 sT,一定在波谷,D項(xiàng)錯(cuò)誤。2聲波的傳播及波速公式(2018全國(guó)卷)聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s,在鋼鐵中的傳播速度為4 900 m/s。一平直橋由鋼鐵制成,某同學(xué)用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音,分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時(shí)間之差為1.00 s。橋的長(zhǎng)度為_ m。若該聲波在空氣中的波長(zhǎng)為,則它在鋼鐵中的波長(zhǎng)為的_倍。解析:設(shè)聲波在鋼鐵中的傳播時(shí)間為t,由Lvt知,340(t1.00)4 900t,解得t s,代入Lvt中解得橋長(zhǎng)L365 m聲波在傳播過程中頻率不變,根據(jù)vf知,聲波在鋼鐵中的波長(zhǎng)。答案:365考點(diǎn)二振動(dòng)圖像與波的圖像的綜合應(yīng)用師生共研類兩種圖像的比較振動(dòng)圖像波的圖像圖像物理意義表示某質(zhì)點(diǎn)各個(gè)時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖像信息(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期(2)質(zhì)點(diǎn)振幅(3)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移(4)各時(shí)刻速度、加速度方向(1)波長(zhǎng)、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度方向(4)傳播方向、振動(dòng)方向的互判圖像變化隨時(shí)間推移,圖像延續(xù),但已有形狀不變隨時(shí)間推移,圖像沿傳播方向平移形象比喻記錄著一個(gè)人一段時(shí)間內(nèi)活動(dòng)的錄像帶記錄著許多人某時(shí)刻動(dòng)作、表情的集體照片典例(2018全國(guó)卷)一列簡(jiǎn)諧橫波在t s時(shí)的波形圖如圖(a)所示,P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。圖(b)是質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像。求:(1)波速及波的傳播方向;(2)質(zhì)點(diǎn)Q的平衡位置的x坐標(biāo)。解析(1)由題圖(a)可以看出,該波的波長(zhǎng)為36 cm由題圖(b)可以看出,周期為T2 s波速為v18 cm/s由題圖(b)知,當(dāng)t s時(shí),Q點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),結(jié)合題圖(a)可得,波沿x軸負(fù)方向傳播。(2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)O的振動(dòng)方程為yOAsin(t),其中 rad/st s時(shí)有yOAsin,可得即yOAsin由題圖(b)可知yQAsin t所以O(shè)、Q兩質(zhì)點(diǎn)的相位差為xQ9 cm。答案(1)18 cm/s沿x軸負(fù)方向傳播(2)9 cm解題方略1巧解波動(dòng)與振動(dòng)圖像問題求解波的圖像與振動(dòng)圖像綜合類問題可采用“一分、一看、二找”的方法。(1)分清振動(dòng)圖像與波的圖像。此步驟最簡(jiǎn)單,只要看清橫坐標(biāo)即可,橫坐標(biāo)為x則為波的圖像,橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖像。(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位。尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí)。(3)找準(zhǔn)波的圖像對(duì)應(yīng)的時(shí)刻。(4)找準(zhǔn)振動(dòng)圖像對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)。2兩種圖像問題的易錯(cuò)點(diǎn)(1)不理解振動(dòng)圖像與波的圖像的區(qū)別。(2)誤將振動(dòng)圖像看作波的圖像或?qū)⒉ǖ膱D像看作振動(dòng)圖像。(3)不知道波傳播過程中任意質(zhì)點(diǎn)的起振方向就是波源的起振方向。(4)不會(huì)區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移。(5)誤認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)隨波遷移。題點(diǎn)全練1已知波的圖像確定振動(dòng)圖像如圖所示,甲圖為t1 s時(shí)某橫波的波形圖像,乙圖為該波傳播方向上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,距該質(zhì)點(diǎn)x0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像可能是()解析:選A從題圖甲可以得到波長(zhǎng)為2 m,從題圖乙可以得到周期為2 s,即波速為1 m/s;由題圖乙的振動(dòng)圖像可以找到t1 s時(shí),該質(zhì)點(diǎn)位移為負(fù),并且向下運(yùn)動(dòng),再經(jīng)過T就到達(dá)波谷,在題圖甲中,大致標(biāo)出這個(gè)質(zhì)點(diǎn),可以判斷波是向左傳播,而距該質(zhì)點(diǎn)x0.5 m處的質(zhì)點(diǎn)有左右兩個(gè)點(diǎn),若是該點(diǎn)左側(cè)的點(diǎn),在t1 s時(shí)位移為正方向且向下運(yùn)動(dòng),對(duì)應(yīng)選項(xiàng)中振動(dòng)圖像t1 s時(shí)刻,只有A選項(xiàng)正確;若是該點(diǎn)右側(cè)的點(diǎn),在t1 s時(shí)位移為負(fù)方向且向上運(yùn)動(dòng),對(duì)應(yīng)選項(xiàng)中振動(dòng)圖像t1 s時(shí)刻,沒有選項(xiàng)正確。2.已知振動(dòng)圖像確定波的圖像在均勻介質(zhì)中,一列沿x軸正向傳播的橫波,其波源O在第一個(gè)周期內(nèi)的振動(dòng)圖像如圖所示,則該波在第一個(gè)周期末的波形圖是()解析:選D由振動(dòng)圖像可知波源開始振動(dòng)的方向沿y軸負(fù)方向,則一個(gè)周期末開始振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn),其振動(dòng)方向也是沿y軸負(fù)方向,所以A、C錯(cuò)誤;由振動(dòng)圖像可知,后半個(gè)周期振動(dòng)的振幅較大,根據(jù)波的傳播特點(diǎn),B錯(cuò)誤,D正確。3兩種圖像的綜合應(yīng)用(多選)圖(a)為一列簡(jiǎn)諧橫波在t0.10 s時(shí)刻的波形圖,P是平衡位置在x1.0 m處的質(zhì)點(diǎn),Q是平衡位置在x4.0 m處的質(zhì)點(diǎn);圖(b)為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像。下列說法正確的是()A在t0.10 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q向y軸正方向運(yùn)動(dòng)B在t0.25 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向與y軸正方向相同C從t0.10 s到t0.25 s,該波沿x軸負(fù)方向傳播了6 mD從t0.10 s到t0.25 s,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30 cm解析:選BC由題圖(a)得8 m,由題圖(b)得T0.2 s,所以v40 m/s。由題圖(b)知,在t0.10 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),A錯(cuò)誤;結(jié)合題圖(a),由“同側(cè)法”判得波沿x軸負(fù)方向傳播,畫出t0.25 s時(shí)的波形圖,標(biāo)出P、Q點(diǎn),如圖,此時(shí)P點(diǎn)在x軸下方,其加速度向上,B正確;t0.25 s0.10 s0.15 s,xvt6.0 m,C正確;P點(diǎn)起始位置不在平衡位置或最大位移處,故D錯(cuò)誤??键c(diǎn)三波的多解問題師生共研類造成波動(dòng)問題多解的主要因素有1周期性(1)時(shí)間周期性:時(shí)間間隔t與周期T的關(guān)系不明確。(2)空間周期性:波傳播距離x與波長(zhǎng)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(dòng)方向雙向性:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定。3波形的隱含性形成多解在波動(dòng)問題中,往往只給出完整波形的一部分,或給出幾個(gè)特殊點(diǎn),而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣,波形就有多種情況,形成波動(dòng)問題的多解性。典例(2018北京高考)如圖所示,一列簡(jiǎn)諧橫波向右傳播,P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15 m。當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí),Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處,則這列波的波長(zhǎng)可能是()A0.60 mB0.30 mC0.20 mD0.15 m解析由題意,P、Q兩點(diǎn)之間的間距為n0.15 m(n0,1,2,),故n0時(shí),0.3 m;n1時(shí),0.1 m。答案B解決波的多解問題的思路(1)首先找出造成多解的原因,比如考慮傳播方向的雙向性,可先假設(shè)波向右傳播,再假設(shè)波向左傳播,分別進(jìn)行分析。(2)根據(jù)周期性列式,若題目給出的是時(shí)間條件,則列出tnTt(n0,1,2,),若給出的是距離條件,則列出xnx(n0,1,2,)進(jìn)行求解。(3)根據(jù)需要進(jìn)一步求波速v或vf。 題點(diǎn)全練1周期性造成的多解問題(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,t時(shí)刻波形圖如圖中的實(shí)線所示,此時(shí)波剛好傳到P點(diǎn),t0.6 s時(shí)刻的波形如圖中的虛線所示,a、b、c、P、Q是介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)。下列說法正確的是()A這列波的波速可能為50 m/sB質(zhì)點(diǎn)a在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程一定小于30 cmC質(zhì)點(diǎn)c在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程可能為60 cmD若周期T0.8 s,則在t0.5 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)b、P的位移相同解析:選ACD由波形圖可知波長(zhǎng)40 m,且0.6 snTT(n0,1,2,),解得周期T s(n0,1,2,)。當(dāng)n0時(shí),T0.8 s,波速v50 m/s,選項(xiàng)A正確。由傳播方向沿x軸正方向可知質(zhì)點(diǎn)a在t時(shí)刻向上運(yùn)動(dòng),當(dāng)n0時(shí),T0.8 s,則質(zhì)點(diǎn)a在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程小于30 cm;當(dāng)n1時(shí),T s,質(zhì)點(diǎn)a在這段時(shí)間內(nèi)通過的路程大于30 cm,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。若n1,則T s,波傳播到c點(diǎn)所用時(shí)間為T,0.6 s,質(zhì)點(diǎn)c振動(dòng)的時(shí)間為TTT,故在這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)c通過的路程則為6A60 cm,選項(xiàng)C正確。若T0.8 s,t0.5 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)b、P的位移均為負(fù)值,大小相等,選項(xiàng)D正確。2雙向性造成的多解問題在一列沿水平直線傳播的簡(jiǎn)諧橫波上有相距4 m的A、B兩點(diǎn),如圖甲、乙分別是A、B兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。已知該波波長(zhǎng)大于2 m,求這列波可能的波速。解析:由振動(dòng)圖像得質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期T0.4 s,若波由A向B傳播,B點(diǎn)比A點(diǎn)晚振動(dòng)的時(shí)間tnTT(n0,1,2,3,),所以A、B間的距離為svttn(n0,1,2,3,),則波長(zhǎng)為 m,因?yàn)? m,所以n0,1當(dāng)n0時(shí),1 m,v1 m/s,當(dāng)n1時(shí),2 m,v2 m/s。若波由B向A傳播,A點(diǎn)比B點(diǎn)晚振動(dòng)的時(shí)間tnTT(n0,1,2,3,),所以A、B間的距離為sn(n0,1,2,3,),則波長(zhǎng)為 m因?yàn)? m,所以n0,1當(dāng)n0時(shí),116 m,v140 m/s,當(dāng)n1時(shí),2 m,v28 m/s。答案:見解析考點(diǎn)四波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)基礎(chǔ)自修類題點(diǎn)全練1波的干涉(2017全國(guó)卷)如圖(a),在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的點(diǎn)波源S1(0,4)和S2(0,2)。兩波源的振動(dòng)圖線分別如圖(b)和圖(c)所示。兩列波的波速均為1.00 m/s。兩列波從波源傳播到點(diǎn)A(8,2)的路程差為_ m,兩列波引起的點(diǎn)B(4,1)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互_(填“加強(qiáng)”或“減弱”),點(diǎn)C(0,0.5)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互_(填“加強(qiáng)”或“減弱”)。解析:點(diǎn)波源S1(0,4)的振動(dòng)形式傳播到點(diǎn)A(8,2)的路程為L(zhǎng)110 m,點(diǎn)波源S2(0,2)的振動(dòng)形式傳播到點(diǎn)A(8,2)的路程為L(zhǎng)28 m,兩列波從波源傳播到點(diǎn)A(8,2)的路程差為L(zhǎng)L1L22 m。由于兩列波的波源到點(diǎn)B(4,1)的路程相等,路程差為零,且t0時(shí)兩列波的波源的振動(dòng)方向相反,所以兩列波到達(dá)點(diǎn)B時(shí)振動(dòng)方向相反,引起點(diǎn)B處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互減弱。由振動(dòng)圖線可知,波動(dòng)周期為T2 s,波長(zhǎng)vT2 m。由于兩列波的波源到點(diǎn)C(0,0.5)的路程分別為3.5 m和2.5 m,路程差為1 m,而t0時(shí)兩列波的波源的振動(dòng)方向相反,所以兩列波到達(dá)點(diǎn)C時(shí)振動(dòng)方向相同,引起點(diǎn)C處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互加強(qiáng)。答案:2減弱加強(qiáng)2多普勒效應(yīng)(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng),下列說法正確的是()A多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的B發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí),波源的頻率并未發(fā)生改變C多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)而發(fā)生的D只有聲波才有多普勒效應(yīng)解析:選BC多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的,其波源的頻率不發(fā)生變化,是觀察者接收到的頻率發(fā)生變化,故B、C正確,A錯(cuò)誤。3.波的圖像與衍射(多選)如圖所示,沿x軸正方向傳播的一列橫波在某時(shí)刻的波形圖為一正弦曲線,其波速為200 m/s。下列說法正確的是()A從圖示時(shí)刻開始,質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)a先回到平衡位置B從圖示時(shí)刻開始,經(jīng)0.01 s時(shí)間x2 m處質(zhì)點(diǎn)通過的路程為0.4 mC若該波波源從x0處沿x軸正方向運(yùn)動(dòng),則在x2 000 m處接收到的波的頻率將小于50 HzD若該波傳播過程中遇到寬約為3 m的障礙物,則能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象解析:選BD根據(jù)“上坡下,下坡上”知,題圖所示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b向y軸負(fù)方向振動(dòng),故質(zhì)點(diǎn)a比質(zhì)點(diǎn)b先回到平衡位置,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)題圖知波長(zhǎng)為4 m,由T0.02 s知,f50 Hz,經(jīng)過0.01 s,x2 m處的質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置,運(yùn)動(dòng)的路程為0.4 m,選項(xiàng)B正確;由于波源向觀察者所在處靠近,故接收到的波的頻率大于50 Hz,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;波發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸接近或小于波長(zhǎng),選項(xiàng)D正確。 名師微點(diǎn)1波的干涉現(xiàn)象中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的兩種判斷方法(1)公式法某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱,取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差r。當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí)若rn(n0,1,2,),則振動(dòng)加強(qiáng);若r(2n1)(n0,1,2,),則振動(dòng)減弱。當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí)若r(2n1)(n0,1,2,),則振動(dòng)加強(qiáng);若rn(n0,1,2,),則振動(dòng)減弱。(2)圖像法在某時(shí)刻波的干涉的波形圖上,波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點(diǎn),一定是加強(qiáng)點(diǎn),而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn),各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線,形成加強(qiáng)線和減弱線,兩種線互相間隔,加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間。2多普勒效應(yīng)的成因分析(1)接收頻率:觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)。(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí),觀察者接收到的頻率變大,當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí),觀察者接收到的頻率變小。- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問題本站不予受理。
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