《高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題51 機(jī)械波 橫波的圖象練含解析1》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題51 機(jī)械波 橫波的圖象練含解析1(10頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
專題51 機(jī)械波 橫波的圖象(練)
1.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,周期為T。在t= 0時的波形如圖所示,波上有P、Q兩點(diǎn),其縱坐標(biāo)分別為,下列說法正確的是________(選對一個給3分,選對兩個給4分,選對3個給5分。每選錯一個扣3分,最低得分為0分)
、
A.P點(diǎn)的振動形式傳到Q點(diǎn)需要T/2
B.P、Q在振動過程中,位移的大小總相等
C.在5T/4內(nèi),P點(diǎn)通過的路程為20cm
D.經(jīng)過3T/8,Q點(diǎn)回到平衡位置
E.在相等時間內(nèi),P、Q兩質(zhì)點(diǎn)通過的路程相等
【答案】ABE
【名師點(diǎn)睛】此題考查機(jī)械波的傳播問題;要知道P、Q兩點(diǎn)平衡位置間的距離等于半
2、個波長,振動形式從P傳到Q需要半個周期,這兩點(diǎn)的振動情況總是相反.根據(jù)時間與周期的關(guān)系,分析P、Q的位置,求解路程。
2.(多選)如圖所示,實(shí)線是沿軸負(fù)方向傳播的一列簡諧橫波在時刻的波形圖,虛線是這列波在時刻的波形圖,則下列說法正確的是?。? ( )
A.這列波的周期可能是0.3
B.這列波的波長是12
C.=2處的質(zhì)點(diǎn)在0.6內(nèi)振動的路程可能是40
D.時,=4處的質(zhì)點(diǎn)速度沿y軸正方向
【答案】BCD
【名師點(diǎn)睛】本題給出兩個時刻的波形圖,讓從中獲取信息求解,關(guān)鍵是找出在0.2s內(nèi)波向x負(fù)方向傳播的可能的距離,然后討論可能的周期;此題題意新穎,有一定
3、難度.在解題是可以通過特殊點(diǎn)來確定,如平衡位置、波峰、波谷等。
3.分振幅為0.1m、波長為2m的一列簡諧正弦波,以1m/s的速率沿一條繃緊的足夠長的水平弦從左向右傳播。t=0時,弦的左端點(diǎn)P在平衡位置,且向下運(yùn)動.規(guī)定向上為正方向.不考慮波的反射.求
(l)質(zhì)點(diǎn)P振動的周期.寫出P的振動方程;
(2)t=5.5s時,弦上與p相距1.25 m的質(zhì)點(diǎn)Q的位移。
【答案】(1)2s ;y=-0.1sinπt m(2)
【解析】 (1)質(zhì)點(diǎn)的周期為
P質(zhì)點(diǎn)的振動方程為:;解得:y=-0.1sinπt m
(2)P點(diǎn)的振動傳到Q所需要的時間為:
Q振動的時間為:t2=t-t1=4.25
4、s
則Q點(diǎn)的位移為:yQ=-0.1sinπt2 m
解得:
【名師點(diǎn)睛】此題考查了機(jī)械波的傳播問題;解決本題時要明確質(zhì)點(diǎn)的振動周期等于波的周期,介質(zhì)中各個質(zhì)點(diǎn)的振動情況相似,只是沿著波的傳播方向逐漸滯后。
4.在均勻介質(zhì)中,時刻振源O沿方向開始振動,時x軸上0至范圍第一次出現(xiàn)圖示的簡諧橫波波形,由此可以判斷:波的周期為s,處質(zhì)點(diǎn)在內(nèi)通過的路程為m。
【答案】,
【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵抓住介質(zhì)中任何質(zhì)點(diǎn)的起振方向均與波源的起振方向相同,確定出已有波形的長度,不能簡單地認(rèn)為波在傳播的距離為。
5.沿x軸正向傳播的一列簡諧橫波,在t=0時刻的波形如圖所示,波剛好傳到x=3 m處的質(zhì)點(diǎn)
5、,再經(jīng)過Δt=0.2 s,x=4 m處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰.根據(jù)信息,試求:
(1)簡諧橫波的傳播速度v和質(zhì)點(diǎn)振動周期T;
(2)畫出平衡位置在x=1 m處的質(zhì)點(diǎn),以t=0時刻為計(jì)時起點(diǎn)的振動圖象.(至少畫一個周期)
【答案】(1)10m/s;0.4 s ;(2)如解析圖所示;
【解析】 (1)簡諧橫波的傳播速度;質(zhì)點(diǎn)振動周期
(2)根據(jù)波形圖可知,t=0時刻,x=1m處的質(zhì)點(diǎn)向下振動,故振動圖像如圖;
【名師點(diǎn)睛】此題是機(jī)械波的傳播問題;解題時要根據(jù)“經(jīng)過Δt=0.2 s,x=4 m處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰”這以信息找到波傳播的距離,然后根據(jù)波速公式求解;根據(jù)t=0時刻,x
6、=1m處的質(zhì)點(diǎn)的振動情況來確定此質(zhì)點(diǎn)的振動圖線.
1.一列簡諧橫波a,某時刻的波形如圖2甲所示。從該時刻開始計(jì)時,波上質(zhì)點(diǎn)A的振動圖像如圖乙所示。波a與另一列簡諧橫波b相遇能發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象,則下列判斷正確的是: ( )
圖2
A.波a沿x軸負(fù)方向傳播 B.波b的頻率為0.4 Hz
C.從該時刻起,再經(jīng)過0.4 s質(zhì)點(diǎn)A通過的路程為40 cm
D.若波b遇到障礙物能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象,則障礙物的尺寸一定比0.4 m大很多
【答案】C
【名師點(diǎn)睛】本題是振動圖線與波形圖象的綜合應(yīng)用,要有把握兩種圖象聯(lián)系的能力,知道干涉和衍射的條件,熟練運(yùn)用波形的平
7、移法判斷波的傳播方向.
2.圖甲為一列簡諧橫波在t=0.10s時刻的波形圖,P是平衡位置為x=1.0m處的質(zhì)點(diǎn),Q是平衡位置為x=4.0m處的質(zhì)點(diǎn),圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖象,則: ( )
A.t=0.15s時,質(zhì)點(diǎn)Q的加速度達(dá)到負(fù)向最大
B.質(zhì)點(diǎn)Q簡諧運(yùn)動的表達(dá)式為x=10sint (cm)
C.從t=0.10s到t=0.25s,該波沿x軸負(fù)方向傳播了6m
D.從t=0.10s到t=0.25s,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30m
【答案】C
【名師點(diǎn)睛】本題有一定的綜合性,考察了波動和振動圖象問題,關(guān)鍵是會根據(jù)振動情況來判定波的傳播方向,由振動圖像判斷某時刻質(zhì)點(diǎn)的振動
8、方向,再根據(jù)振動方向來判斷波的傳播方向.
3.如圖甲所示,在某介質(zhì)中波源A、B相距d=20cm,t=0時二者開始上下振動,A只振動了半個周期,B連續(xù)振動,所形成的波的傳播速度均為v=1.0m/s,開始階段兩波源的振動圖像如圖乙所示,求:
(1)距A點(diǎn)1m處的質(zhì)點(diǎn)在t=0到t=22s內(nèi)所經(jīng)過的路程;
(2)在t=0到t=16s時間內(nèi)從A發(fā)出的半個波在前進(jìn)的過程中所遇到的波峰的個數(shù)
【答案】(1)(2)6個波峰
【解析】 (1)距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn)在先經(jīng)過左邊的A波路程為:
B波22秒傳播的距離為:,B波的波長為:
B波已經(jīng)傳播過距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn),經(jīng)過此點(diǎn)1.5個波長,
故此點(diǎn)
9、又振動的路程為:;
距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn),在t=0到t=22s內(nèi)所經(jīng)過的路程:
(2)16s內(nèi)兩列波相對運(yùn)動的長度為:,
A波寬度為:,
B波波長為:,則,可知A波經(jīng)過了6個波峰.
【名師點(diǎn)睛】先求出距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn)在先經(jīng)過左邊的A波路程,再求出B波22秒傳播的距離,從而求出B波在距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn)振動路程,兩者之和即為總路程.波在t時間內(nèi)傳播的距離為,根據(jù)幾何關(guān)系求得16 s內(nèi)兩列波相對運(yùn)動的長度,結(jié)合兩波的長度,求解
4.在均勻介質(zhì)中,各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置在同一直線上,相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離均為S ,如圖甲所示,振動從質(zhì)點(diǎn)1開始向右傳播,質(zhì)點(diǎn)1開始運(yùn)動的速度方向豎直向上,經(jīng)過
10、時間t,前13個質(zhì)點(diǎn)第二次形成如圖所示的波形,這列波的周期為,這列波的傳播速度為。
第34題圖甲
【答案】 24s/t
【名師點(diǎn)睛】本題容易犯的錯誤就是認(rèn)為時間t= 2.5T,得到T=0.4t,是由于對機(jī)械波特點(diǎn):介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)起振方向與波源起振方向相同掌握不牢造成的.
5.設(shè)B、C為兩列機(jī)械波的波源,它們在同種介質(zhì)中傳播,其振動表達(dá)式分別為和,發(fā)出的波的傳播方向如圖中的虛線所示,末P點(diǎn)開始起振,它們傳到P點(diǎn)時相遇,,,試求:
(1)這兩列波的波長;
(2)P點(diǎn)形成合振動的振幅。
【答案】(1);(2)
【名師點(diǎn)睛】知道波源的振動方程,可讀出波的角頻率,得到周期.根據(jù)
11、波的疊加原理分析質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài);兩列波到P點(diǎn)的波程差為半個波長,且波源振動反向,所以P點(diǎn)振動加強(qiáng),振幅等于兩列波振幅之和。
1.【2016·天津卷】(多選)在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源做簡諧運(yùn)動,其表達(dá)式為,它在介質(zhì)中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播,某時刻波剛好傳播到x=12 m處,波形圖象如圖所示,則: ( )
A.此后再經(jīng)6 s該波傳播到x=24 m處
B.M點(diǎn)在此后第3 s末的振動方向沿y軸正方向
C.波源開始振動時的運(yùn)動方向沿y軸負(fù)方向
D.此后M點(diǎn)第一次到達(dá)y=–3 m處所需時間是2 s
【答案】AB
【解析】波的周期T=4 s
12、,波長λ=8 m,波速,則再經(jīng)過6 s,波傳播的距離為x=vt=12 m,故該波傳到x=24 m處,選項(xiàng)A正確;M點(diǎn)在此時振動方向向下,則第3 s末,即經(jīng)過了0.75T,該點(diǎn)的振動方向沿y軸正方向,選項(xiàng)B正確;因波傳到x=12 m處時,質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向振動,故波源開始振動時的運(yùn)動方向沿y軸正方向,選項(xiàng)C錯誤;因?yàn)?lt;=sin 45°,故M點(diǎn)第一次到達(dá)y=–3 m位置時,振動的時間小于=1 s,選項(xiàng)D錯誤。
【名師點(diǎn)睛】此題考查了質(zhì)點(diǎn)的振動及機(jī)械波的傳播;要知道質(zhì)點(diǎn)振動一個周期,波向前傳播一個波長的距離;各個質(zhì)點(diǎn)的振動都是重復(fù)波源的振動,質(zhì)點(diǎn)在自己平衡位置附近上下振動,而不隨波遷
13、移;能根據(jù)波形圖及波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)的振動方向。
2.【2016·四川卷】(多選)簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播,P、Q是傳播方向上相距10 m的兩質(zhì)點(diǎn),波先傳到P,當(dāng)波傳到Q開始計(jì)時,P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖所示。則: ( )
A.質(zhì)點(diǎn)Q開始振動的方向沿y軸正方向
B.該波從P傳到Q的時間可能為7 s
C.該波的傳播速度可能為2m/s
D.該波的波長可能為6 m
【答案】AD
【名師點(diǎn)睛】此題是對振動圖像及機(jī)械波傳播問題的考查;首先要掌握已知振動圖像判斷質(zhì)點(diǎn)振動方向的基本方法以及波速、波長及周期的關(guān)系;此題中要考慮波形傳播的重復(fù)性及多解問題
14、,這是題目的難點(diǎn)所在.
3.【2015·上海·2】如圖,P為橋墩,A為靠近橋墩浮出水面的葉片,波源S連續(xù)振動,形成水波,此時葉片A靜止不動。為使水波能帶動葉片振動,可用的方法是: ( )
A.提高波源頻率 B.降低波源頻率
C.增加波源距橋墩的距離 D.減小波源距橋墩的距離
【答案】B
【名師點(diǎn)睛】 本題考查波的衍射,意在考查考生對波的衍射現(xiàn)象的理解能力和運(yùn)用所學(xué)知識解決實(shí)際問題的能力。發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物的尺寸也波長小或差
15、不多。要讓衍射明顯,要么增大波長,要么減小障礙物的尺寸。
4.【2015·北京·15】周期為2.0s的簡諧橫波沿x軸傳播,該波在某時刻的圖像如圖所示,此時質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動,則該波: ( )
A.沿x軸正方向傳播,波速v=20m/s B.沿x軸正方向傳播,波速v=10m/s
C.沿x軸負(fù)方向傳播,波速v=20m/s D.沿x軸負(fù)方向傳播,波速v=10m/s
【答案】B
【解析】橫波的振動方向與傳播方向垂直,已知P點(diǎn)的振動方向向下,由同側(cè)法可知傳播方向右,而讀圖得波長,,則波速,故選項(xiàng)B正確。
【規(guī)律總結(jié)】橫波的波動
16、與振動的方向垂直,判斷方法有四種:同側(cè)法、帶動法(特殊點(diǎn)法)、微平移法、口訣法(上坡下、下坡上)。
5.【2014·山東·38】一列簡諧橫波沿直線傳播。以波源O為平衡位置開始振動為計(jì)時零點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)A的振動圖象如圖所示,已知O、A的平衡位置相距0.9m,以下判斷正確的是。(雙選,填正確答案標(biāo)號)
a.波長為1.2m b.波源起振方向沿y軸正方向
c.波速大小為0.4m/s d.質(zhì)點(diǎn)A的動能在時最大
【答案】ab
【方法技巧】本題重點(diǎn)在由振動圖像知,波從O傳播到A需3s,故可求波速、波長等;質(zhì)點(diǎn)起振的方向與振源起振的方向相同。
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