2018年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 機械振動與機械波光電磁波與相對論 第2講 機械波教學(xué)案(含解析)
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1、 第2講 機械波 ? 教材知識梳理 一、機械波 定義 ________在介質(zhì)中的傳播形成機械波 產(chǎn)生條件 (1)________;(2)________ 形成原因 介質(zhì)中的質(zhì)點受波源或鄰近質(zhì)點的驅(qū)動做________振動 分類 橫波 振動方向與傳播方向________的波,如繩波 縱波 振動方向與傳播方向________的波,如聲波 二、機械波的描述 1.波長λ:在波動中,振動相位總是________的兩個相鄰質(zhì)點間的距離. 2.頻率f:與________的振動頻率相等. 3.波速v:波在介質(zhì)中的傳播速度. 4.波速與波長和頻率的關(guān)系:v=______
2、__. 三、波的圖像 1.坐標(biāo)軸的意義:橫坐標(biāo)表示在波的傳播方向上各質(zhì)點的________,縱坐標(biāo)表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的________. 2.圖像的物理意義:某一時刻介質(zhì)中各質(zhì)點相對________的位移. 14-35-1 四、波的特性 答案:一、機械振動 (1)有波源 (2)有介質(zhì) 受迫 垂直 平行 二、1.相同 2.波源 4.λf 三、1.平衡位置 位移 2.平衡位置 【思維辨析】 (1)在機械波傳播過程中,介質(zhì)中的質(zhì)點隨波的傳播而遷移.( ) (2)通過波的圖像可以找出任一質(zhì)點在任意時刻的位移.( ) (3)機械波在傳播過程中,各質(zhì)點振動的周期
3、、起振方向都相同.( ) (4)機械波在一個周期內(nèi)傳播的距離就是振幅的4倍.( ) (5)波速表示介質(zhì)中質(zhì)點振動的快慢.( ) (6)波速v的大小由T、λ共同決定.( ) (7)兩列波在介質(zhì)中疊加,一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象.( ) (8)兩列波疊加時,加強區(qū)的質(zhì)點振幅變大,質(zhì)點一直處于位移最大值處.( ) (9)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象.( ) (10)發(fā)生多普勒效應(yīng)時,波源的真實頻率不會發(fā)生任何變化.( ) 答案:(1)(×) (2)(×) (3)(√) (4)(×) (5)(×) (6)(×) (7)(×) (8)(×) (9)(√) (10)(√) ? 考點
4、互動探究 考點一 機械波的傳播規(guī)律 (1)在波動中,振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離叫波長. (2)波傳到任意一點,該點的起振方向都和波源的起振方向相同. (3)介質(zhì)中每個質(zhì)點做的都是受迫振動,所以任一質(zhì)點的振動頻率和周期都與波源的相同.因此可以斷定:波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),由于介質(zhì)的情況不同,它的波長和波速可能改變,但頻率和周期都不會改變. (4)振源經(jīng)過一個周期T完成一次全振動,波恰好向前傳播一個波長的距離,所以有v==λf. (5)質(zhì)點振動nT(或波傳播nλ,n=1,2,3…)時,波形不變. (6)相隔波長整數(shù)倍的兩質(zhì)點,振動狀態(tài)總相同,相隔半波長奇數(shù)倍的兩質(zhì)點
5、,振動狀態(tài)總相反. 1 [2015·全國卷Ⅱ] 平衡位置位于原點O的波源發(fā)出簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播,P、Q為x軸上的兩個點(均位于x軸正向),P與Q的距離為35 cm,此距離介于一倍波長與二倍波長之間,已知波源自t=0時由平衡位置開始向上振動,周期T=1 s,振幅A=5 cm.當(dāng)波傳到P點時,波源恰好處于波峰位置;此后再經(jīng)過5 s,平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置,求: (1)P、Q之間的距離; (2)從t=0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時,波源在振動過程中通過的路程. [解析] (1)由題意,O、P兩點間的距離與波長λ之間滿足 OP=λ① 波速v
6、與波長的關(guān)系為 v=② 在t=5 s的時間間隔內(nèi),波傳播的路程為vt.由題意有 vt=PQ+③ 式中,PQ為P、Q間的距離.由①②③式和題給數(shù)據(jù),得 PQ=133 cm④ (2)Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時,波源運動的時間為 t1=t+T⑤ 波源從平衡位置開始運動,每經(jīng)過,波源運動的路程為A,由題給條件得 t1=25×⑥ 故t1時間內(nèi),波源運動的路程為 s=25A=125 cm⑦ 式題 (多選)[2016·全國卷Ⅲ] 由波源S形成的簡諧橫波在均勻介質(zhì)中向左、右傳播.波源振動的頻率為20 Hz,波速為16 m/s.已知介質(zhì)中P、Q兩質(zhì)點位于波源S的兩側(cè),且P、Q和S的平
7、衡位置在一條直線上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之間的距離分別為15.8 m、14.6 m.P、Q開始振動后,下列判斷正確的是( ) A.P、Q兩質(zhì)點運動的方向始終相同 B.P、Q兩質(zhì)點運動的方向始終相反 C.當(dāng)S恰好通過平衡位置時,P、Q兩點也正好通過平衡位置 D.當(dāng)S恰好通過平衡位置向上運動時,P在波峰 E.當(dāng)S恰好通過平衡位置向下運動時,Q在波峰 答案:BDE [解析] 波長λ=vT==0.8 m,SQ=14.6 m=18λ,當(dāng)S處于平衡位置向上振動時,Q應(yīng)處于波谷;SP=15.8 m=19λ,當(dāng)S處于平衡位置向上振動時,P應(yīng)處于波峰;可見P、Q兩質(zhì)點運動的方向應(yīng)始終相反
8、,A、C錯誤,B、D、E正確. 考點二 波動圖像的理解及應(yīng)用 考向一 波動圖像的應(yīng)用 1.通過圖像能直接得到的信息 (1)直接讀取振幅A和波長λ,以及該時刻各質(zhì)點的位移; (2)確定該時刻各質(zhì)點加速度的方向,并能比較其大??; 2.波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法 內(nèi)容 圖像 “上下坡”法 沿波的傳播方向,“上坡”時質(zhì)點向下振動,“下坡”時質(zhì)點向上振動 “同側(cè)”法 波形圖上某點表示傳播方向和振動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,再由對應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點來判斷振動方向 2 [2015·北京卷
9、] 周期為2.0 s的簡諧橫波沿x軸傳播,該波在某時刻的圖像如圖14-35-2所示,此時質(zhì)點P沿y軸負(fù)方向運動,則該波( ) 圖14-35-2 A.沿x軸正方向傳播,波速v=20 m/s B.沿x軸正方向傳播,波速v=10 m/s C.沿x軸負(fù)方向傳播,波速v=20 m/s D.沿x軸負(fù)方向傳播,波速v=10 m/s 答案:B [解析] 在波的傳播方向上的點都隨波源做受迫振動,由題目可知,質(zhì)點P沿y軸負(fù)方向運動,觀察圖像可得,P點左側(cè)點在其下方,證明波源在左側(cè),即波向x軸正方向傳播.由波長、波速和周期的關(guān)系式可得,波速v== m/s=10 m/s.所以選項B正確. 式題
10、 (多選)一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波,波速為4 m/s.某時刻波形如圖14-35-3所示,下列說法正確的是( ) 圖14-35-3 A.這列波的振幅為4 cm B.這列波的周期為2 s C.此時x=4 m處質(zhì)點沿y軸負(fù)方向運動 D.此時x=4 m處質(zhì)點的加速度為0 E.從此時開始5 s后x=4 m處的質(zhì)點沿y軸負(fù)方向運動 答案:BDE [解析] 由波動圖像知,波的振幅為2 cm,A選項錯誤;波長λ=8 m,周期T== s=2 s,B選項正確;由于波沿x軸正方向傳播,由波傳播方向和質(zhì)點振動方向的關(guān)系知,此時x=4 m處質(zhì)點向y軸正方向運動,C選項錯誤;此時x=4 m處
11、的質(zhì)點處于平衡位置,其加速度為零,D選項正確.t=T時,質(zhì)點振動方向相反,故x=4 m處的質(zhì)點沿y軸負(fù)方向運動,E選項正確. 考向二 振動圖像和波動圖像的綜合應(yīng)用 振動圖像 波動圖像 研究對象 一個振動質(zhì)點 沿波傳播方向的所有質(zhì)點 研究內(nèi)容 某一質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律 某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律 圖像 物理意義 表示同一質(zhì)點在各時刻的位移 表示某時刻各質(zhì)點的位移 圖像信息 (1)質(zhì)點振動周期 (2)質(zhì)點振幅 (3)某一質(zhì)點在各時刻的位移 (4)各時刻速度、加速度的方向 (1)波長、振幅 (2)任意一質(zhì)點在該時刻的位移
12、 (3)任意一質(zhì)點在該時刻加速度的方向 (4)傳播方向、振動方向的互判 圖像變化 隨時間推移圖像延續(xù),但已有形狀不變 隨時間推移,圖像沿傳播方向平移 一個完整曲線占橫坐標(biāo)的距離 表示一個周期 表示一個波長 3 (多選)[2014·全國卷Ⅰ] 圖14-35-4(a)為一列簡諧橫波在t=2 s時的波形圖.圖(b)為媒質(zhì)中平衡位置在x=1.5 m處的質(zhì)點的振動圖像,P是平衡位置為x=2 m的質(zhì)點.下列說法正確的是( ) (a) (b) 圖14-35-4 A.波速為0.5 m/s B.波的傳播方向向右 C.0~2 s時間內(nèi),P運動的路程
13、為8 cm D.0~2 s時間內(nèi),P向y軸正方向運動 E.當(dāng)t=7 s時,P恰好回到平衡位置 答案:ACE [解析] v== m/s=0.5 m/s,A正確.x=1.5 m處的質(zhì)點在t=2 s時正在向下振動,根據(jù)“上坡下”法可判斷機械波向左傳播,B錯誤;0~2 s是半個周期,P點運動的路程為2×4 cm=8 cm,C正確,D錯誤;7 s是此時刻再經(jīng)過5 s,即1T,這時P點剛好回到平衡位置,E正確. 式題 (多選)[2016·皖南八校聯(lián)考] 如圖14-35-5所示,兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播,兩波源分別位于x=-0.2 m和x=1.2 m處,兩列波的速度均為v=0.4
14、 m/s,兩列波的振幅均為2 cm.圖示為t=0時刻兩列波的圖像(傳播方向如圖所示),此刻平衡位置處于x=0.2 m和x=0.8 m的P、Q兩質(zhì)點剛開始振動.質(zhì)點M的平衡位置處于x=0.5 m處,下列說法正確的是( ) 圖14-35-5 A.t=0.75 s時刻,質(zhì)點P、Q都運動到M點 B.質(zhì)點M的起振方向沿y軸負(fù)方向 C.t=2 s時刻,質(zhì)點M的縱坐標(biāo)為-2 cm D.0到2 s時間內(nèi)質(zhì)點M通過的路程為20 cm E.M點振動后的振幅是4 cm 答案:BDE [解析] P、Q兩質(zhì)點在各自的平衡位置來回振動,不沿波的傳播方向移動,故A錯誤;由同側(cè)法可判斷B正確;波的周期為1
15、 s,波傳播到M點的時間是0.75 s,當(dāng)t=2 s時,M點振動的時間為1.25 s,是周期的倍,兩列波疊加后M點振幅為4 cm,故E正確;質(zhì)點M在0~2 s內(nèi)的路程為5倍振幅,即20 cm,在t=2 s時的縱坐標(biāo)為-4 cm,故C錯誤,D正確. ■ 方法總結(jié) 解決振動圖像與波動圖像的綜合問題的注意點 (1)分清振動圖像與波動圖像. (2)找準(zhǔn)波動圖像對應(yīng)的時刻. (3)找準(zhǔn)振動圖像描述的質(zhì)點. 考點三 機械波傳播過程中的多解問題 1.造成波動問題多解的主要因素 (1)周期性: ①時間周期性:時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確. ②空間周期性:波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)系不
16、明確. (2)雙向性: ①傳播方向雙向性:波的傳播方向不確定. ②振動方向雙向性:質(zhì)點振動方向不確定. (3)波形的隱含性形成多解: 在波動問題中,往往只給出完整波形的一部分,或給出幾個特殊點,而其余信息均處于隱含狀態(tài).這樣,波形就有多種情況. 2.解決波的多解問題的思路 一般采用從特殊到一般的思維方法,即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx,則t=nT+Δt(n=0,1,2…)或x=nλ+Δx(n=0,1,2…). 4 [2015·全國卷Ⅰ] 甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播,波速均為v=25 cm/s.兩列波在t=0時的波形曲線如圖14-35-6所示
17、.求: (1)t=0時,介質(zhì)中偏離平衡位置位移為16 cm的所有質(zhì)點的x坐標(biāo); (2)從t=0開始,介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為-16 cm的質(zhì)點的時間. 圖14-35-6 [解析] (1)t=0時,在x=50 cm處兩列波的波峰相遇,該處質(zhì)點偏離平衡位置的位移為16 cm,兩列波的波峰相遇處的質(zhì)點偏離平衡位置的位移均為16 cm. 從圖線可以看出,甲、乙兩列波的波長分別為 λ1=50 cm,λ2=60 cm① 甲、乙兩列波波峰的x坐標(biāo)分別為 x1=50+k1λ1,k1=0,±1,±2,…② x2=50+k2λ2,k2=0,±1,±2,…③ 由①②③式得,介質(zhì)中偏離
18、平衡位置位移為16 cm的所有質(zhì)點的x坐標(biāo)為 x=(50+300n) cm,n=0,±1,±2,…④ (2)只有兩列波的波谷相遇處的質(zhì)點的位移為-16 cm.t=0時,兩波波谷間的x坐標(biāo)之差為 Δx′=-⑤ 式中,m1和m2均為整數(shù).將①式代入⑤式得 Δx′=10(6m2-5m1)+5⑥ 由于m1、m2均為整數(shù),相向傳播的波谷間的距離最小為 Δx′0=5 cm⑦ 從t=0開始,介質(zhì)中最早出現(xiàn)偏離平衡位置位移為-16 cm的質(zhì)點的時間為 t=⑧ 代入數(shù)值得 t=0.1 s⑨ 式題1 (多選)(傳播方向的不確定性和周期性形成多解)一列簡諧橫波沿直線傳播,該直線上平衡位置相距
19、9 m的a、b兩質(zhì)點的振動圖像如圖14-35-7所示.則圖中描述該波的圖像可能正確的是( ) 圖14-35-7 圖14-35-8 答案:AC [解析] t=0時刻,a點在波峰,b點在平衡位置,且向下振動.若波由a傳到b,則a、b間距s=n+λ=9 m(n=0,1,2,…),得λ=12 m、 m、 m、….若波由b傳到a,則a、b間距s=n+λ=9 m(n=0,1,2,…),得λ=36 m, m,4 m,….故A、C正確. 式題2 (波的周期性形成多解)[2016·南昌模擬] 如圖14-35-9所示實線是一列簡諧橫波在t1=0時刻的波形,虛線是這列波在t2=0.5 s時刻的波形
20、,這列波的周期T符合:3T<t2-t1<4T,問: (1)若波速向右,波速多大? (2)若波速向左,波速多大? (3)若波速大小為74 m/s,波速方向如何? 圖14-35-9 (1)54 m/s (2)58 m/s (3)波向左傳播 [解析] (1)波向右傳播時,傳播距離Δx滿足 Δx=kλ+λ(k=0,1,2,3…) 由Δt=知 傳播時間滿足Δt=kT+T(k=0,1,2,3…) 由于3T<t2-t1<4T 因此k取3 故Δt=3T+T 由波形圖知λ=8 m.波速v= 解得v=54 m/s. (2)波向左傳播時,傳播距離Δx滿足 Δx=kλ+λ(k=0,
21、1,2,3,…) 傳播時間滿足Δt=kT+T(k=0,1,2,3…) 由3T<t2-t1<4T可知k取3 故Δt=3T+T 波速v= 解得v=58 m/s. (3)若波速大小為74 m/s,波在Δt時間內(nèi)傳播的距離為Δx=vΔt=74×0.5 m=37 m=(4λ+5) m 所以波向左傳播. 考點四 波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng) 1.波的干涉 (1)波的疊加:幾列波相遇時能夠保持各自的運動特征繼續(xù)傳播,質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和. (2)波的干涉 ①定義:頻率相同的兩列波疊加時,某些區(qū)域的振幅加大,某些區(qū)域的振幅減小的現(xiàn)象. ②產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條
22、件:兩列波的頻率必須相同,兩個波源的相位差必須保持不變. 2.波的衍射 (1)定義:波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象. (2)產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件:障礙物的尺寸或孔(縫)的寬度跟波長相差不多,或者比波長更?。? 3.多普勒效應(yīng) (1)定義:由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象. (2)產(chǎn)生條件:波源和觀察者之間有相對運動. (3)規(guī)律:當(dāng)波源與觀察者相互靠近時,觀察者接收到的波的頻率升高;當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時,觀察者接收到的波的頻率降低. 1.(多選)(波的衍射條件的應(yīng)用)圖14-35-10中S為在水面上振動的波源,M、N是水面上的兩塊擋塊,其中
23、N板可以上下移動,兩板中間有一狹縫,此時測得A處水沒有振動,為使A處水也能發(fā)生振動,可采用的方法是( ) 圖14-35-10 A.使波源的頻率增大 B.使波源的頻率減小 C.移動N使狹縫的間距增大 D.移動N使狹縫的間距減小 E.波沿直線傳播,所以只要A、S的連線不被擋塊擋住即可 答案:BD [解析] 使孔滿足明顯衍射的條件即可,將孔變小,或?qū)⒉ㄩL變大,B、D正確. 2.(波的干涉原理)圖14-35-11表示兩個相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇.圖中實線表示波峰,虛線表示波谷,c和f分別為ae和bd的中點,則: 圖14-35-11 (1)在a、b、
24、c、d、e、f六點中,振動加強的點是________.振動減弱的點是________. (2)若兩振源S1和S2振幅相同,此時刻位移為零的點是________. (3)畫出此時刻a、c、e連線上,以a為起點的一列完整波形,標(biāo)出e點. 答案:(1)a、c、e b、d、f (2)b、c、d、f (3)如圖所示 [解析] (1)a、e兩點分別是波谷與波谷、波峰與波峰相交的點,故此兩點為振動加強點;c點處在a、e連線上,且從運動的角度分析a點的振動形式恰沿該線傳播,故c點是振動加強點,同理b、d是振動減弱點,f也是振動減弱點. (2)因為S1、S2振幅相同,振動最強區(qū)的振幅為2A,最弱區(qū)
25、的振幅為零,c為a、e連線的中點,此時處于平衡位置,所以位移為零的點是b、c、d、f. (3)題圖中對應(yīng)時刻a處在兩波谷的交點上,即此時刻a在波谷,同理e在波峰,所以所對應(yīng)的波形如圖所示. 3.(多選)(波的多普勒效應(yīng)的應(yīng)用)如圖14-35-12甲所示,男同學(xué)站立不動吹口哨,一位女同學(xué)坐在秋千上來回擺動,據(jù)圖乙,下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是( ) 圖14-35-12 A.女同學(xué)從A向B運動過程中,她感覺哨聲音調(diào)變高 B.女同學(xué)從E向D運動過程中,她感覺哨聲音調(diào)變高 C.女同學(xué)在點C向右運動時,她感覺哨聲音調(diào)不變 D.女同學(xué)在點C向左運動時,她感覺哨聲音調(diào)變低 E.女
26、同學(xué)從B向D運動過程中,她感覺哨聲音調(diào)變高 答案:ADE [解析] 女同學(xué)蕩秋千的過程中,只要她有向右的速度,她就有靠近聲源的趨勢,根據(jù)多普勒效應(yīng),她都會感到哨聲音調(diào)變高;反之,女同學(xué)向左運動時,她感到音調(diào)變低,選項A、D、E正確,B、C錯誤. ■ 方法技巧 波的干涉現(xiàn)象中加強點、減弱點的兩種判斷方法 (1)公式法: 某質(zhì)點的振動是加強還是減弱,取決于該點到兩相干波源的距離之差Δr. ①當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時. 若Δr=nλ(n=0,1,2,…),則振動加強; 若Δr=(2n+1)(n=0,1,2,…),則振動減弱. ②當(dāng)兩波源振動步調(diào)相反時. 若Δr=(2n+1)(n=0
27、,1,2,…),則振動加強; 若Δr=nλ(n=0,1,2,…),則振動減弱. (2)現(xiàn)象法: 在某時刻波的干涉的波形圖上,波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點,一定是加強點,而波峰與波谷的交點一定是減弱點,各加強點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線,形成加強線和減弱線,兩種線互相間隔,加強點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間. 【教師備用習(xí)題】 1.(多選)[2015·海南卷] 一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示,質(zhì)點P的x坐標(biāo)為3 m.已知任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4 s.下列說法正確的是________.
28、 A.波速為4 m/s B.波的頻率為1.25 Hz C.x坐標(biāo)為15 m的質(zhì)點在t=0.6 s時恰好位于波谷 D.x坐標(biāo)為22 m的質(zhì)點在t=0.2 s時恰好位于波峰 E.當(dāng)質(zhì)點P位于波峰時,x坐標(biāo)為17 m的質(zhì)點恰好位于波谷 [解析] BDE 任意振動質(zhì)點連續(xù)兩次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4 s,所以T=0.4 s,T=0.8 s,波傳播周期與質(zhì)點振動周期相同,所以簡諧波的周期T=0.8 s,由圖可得λ=4 m,可知v==5 m/s,A錯誤;f==1.25 Hz,B正確;x=15 m的質(zhì)點與x=3 m處質(zhì)點振動情況相同經(jīng)過0.6 s=T到達(dá)平衡位置,C錯誤;x=22 m的質(zhì)
29、點與x=2 m處質(zhì)點振動情況相同,經(jīng)過0.2 s=T到達(dá)波峰,D正確;x=17 m的質(zhì)點與P點相差3λ,振動情況完全相反,所以當(dāng)P點位于波峰時,x=17 m處的質(zhì)點位于波谷,E正確. 2.(多選)[2016·天津卷] 在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點O處有一波源做簡諧運動,其表達(dá)式為y=5sint,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,波形圖像如圖所示,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動方向沿y軸負(fù)方向 D.此后M點第一次到達(dá)y=-3 m處所需時間是2 s [
30、解析] AB 根據(jù)波源做簡諧運動的表達(dá)式可知,周期為4 s,從波的圖像可以看出波長為8 m,根據(jù)波速公式可以得出,波速為2 m/s,再經(jīng)過6 s,波向前傳播了12 m,故振動的形式傳到x=24 m處,A正確;M點在此時振動的方向沿y軸負(fù)方向,則第3 s末,即經(jīng)過了周期,該點的振動方向沿y軸正方向,B正確;波傳播到x=12 m時的起振方向為y軸正方向,波源的起振方向與每個點的起振方向一致,C錯誤;該時刻M點向y軸負(fù)方向振動,設(shè)經(jīng)時間t1運動到平衡位置,由3=5sin,得t1= s,故M點第一次到達(dá)y=-3 m處所需時間為 s,D錯誤. 3.(多選)[2016·四川卷] 簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直
31、線傳播,P、Q是傳播方向上相距10 m的兩質(zhì)點,波先傳到P,當(dāng)波傳到Q時開始計時,P、Q兩質(zhì)點的振動圖像如圖所示.則( ) A.質(zhì)點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2 m/s D.該波的波長可能為6 m [解析] AD 讀圖可知,質(zhì)點P的振動圖像為虛線,質(zhì)點Q的振動圖像為實線.從0時刻開始,質(zhì)點Q的起振方向沿y軸正方向,A選項正確.由題可知,簡諧橫波的傳播方向從P到Q,由圖可知,周期T=6 s,質(zhì)點Q的振動圖像向左平移4 s后與P點的振動圖像重合,意味著Q比P的振動滯后了4 s,即P傳到Q的時間Δt可能為4 s,同時
32、由周期性可知,從P傳到Q的時間Δt為(4+nT)s,n=0,1,2,…,即Δt=4 s,10 s,16 s,…,所以B選項錯誤.由v=,考慮到簡諧波的周期性,當(dāng)Δt=4 s,10 s,16 s,…時,速度v可能為2.5 m/s,1 m/s,0.625 m/s,…,C選項錯誤.同理,考慮周期性,由λ=vT可得,波長可能為15 m,6 m,3.75 m,…,D選項正確. 4.(多選)[2016·上海卷] 甲、乙兩列橫波在同一介質(zhì)中分別從波源M、N兩點沿x軸相向傳播,波速為2 m/s,振幅相同;某時刻的圖像如圖1-所示.則( ) A.甲、乙兩波的起振方向相反 B.甲、乙兩波的頻率之比為3∶2 C.再經(jīng)過3 s,平衡位置在x=7 m處的質(zhì)點振動方向向下 D.再經(jīng)過3 s,兩波源間(不含波源)有5個質(zhì)點位移為零 [解析] ABD 甲波的起振方向向下,乙波的起振方向向上,A正確;甲、乙兩波的波長之比為2∶3,波速相等,根據(jù)v=λf,故頻率之比為3∶2,B正確;再經(jīng)過3 s,甲、乙均傳播6 m距離,平衡位置在x=7 m處的質(zhì)點振動方向向上,C錯誤;再經(jīng)過3 s,甲、乙各傳播6 m距離,作出此時刻的波形,可以看出正、負(fù)位移相等的點有5個,D正確. 12
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