2022年2022年高考物理二輪復(fù)習(xí)專題振動圖像與波的圖像及多解問題試題

1、精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載20xx屆高考二輪復(fù)習(xí)專題：振動圖像與波的圖像及多解問題振動圖象和波的圖象振動為一個質(zhì)點隨時間的推移而出現(xiàn)的現(xiàn)象,波動為全部質(zhì)點聯(lián)合起來共同出現(xiàn)的現(xiàn)象簡諧運(yùn)動和其引起的簡諧波的振幅.頻率相同,二者的圖象有相同的正弦（余弦）曲線外形,但二圖象為有本質(zhì)區(qū)分的見表：振動圖象波動圖象討論對象一振動質(zhì)點沿波傳播方向全部質(zhì)點某時刻全部質(zhì)點的空間分布規(guī)討論內(nèi)容一質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律律圖線物理意義表示一質(zhì)點在各時刻的位移表示某時刻各質(zhì)點的位移精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載圖線變化一完整曲線占橫坐隨時間推移圖連續(xù),但已有外形不變隨時間推移,

2、 圖象沿傳播方向平移精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載標(biāo)距離表示一個周期表示一個波長精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載【例 1】如圖 6 27 所示,甲為某一波動在t=1 0s 時的圖象,乙為參加該波動的p 質(zhì)點的振動圖象/（ 1）說出兩圖中aa 的意義？/（ 2）說出甲圖中oab 圖線的意義？（ 3）求該波速v=？（ 4）在甲圖中畫出再經(jīng)35s 時的波形圖（ 5）求再經(jīng)過3 5s 時 p 質(zhì)點的路程s 和位移/解析 ：（1）甲圖中 aa表示 a 質(zhì)點的振幅或10s 時 a 質(zhì)點的位移大小為02m,方向為負(fù) 乙圖中 aa表示 p 質(zhì)點的振幅,也為p 質(zhì)點在 0 25s

3、的位移大小為0 2m,方向為負(fù)（2）甲圖中 oab 段圖線表示o 到 b 之間全部質(zhì)點在10s 時的位移.方向均為負(fù)由乙圖/看出 p 質(zhì)點在 1 0s 時向一 y 方向振動,由帶動法可知甲圖中波向左傳播,就oa/ 間各質(zhì)點正向遠(yuǎn)離平穩(wěn)位置方向振動,a b 間各質(zhì)點正向靠近平穩(wěn)位置方向振動（3）甲圖得波長 4 m,乙圖得周期t 1s所以波速v=/t=4m/s（4）用平移法： x v· t 14 m （ 3 十.） 所以只需將波形向x 軸負(fù)向平移. =2m即可,如下列圖精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載（5）求路程： 由于 n=8mt=7,所以路程s=2an=2×

4、0·2× 7=2； t / 2精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載求位移：由于波動的重復(fù)性,經(jīng)受時間為周期的整數(shù)倍時位移不變·所以只需考查從圖示時刻, p 質(zhì)點經(jīng) t/2 時的位移即可,所以經(jīng)3 5s 質(zhì)點 p 的位移仍為零【例 2】如下列圖, （ 1）為某一波在t 0 時刻的波形圖, （ 2）為參加該波動的p 點的振動圖象,就以下判定正確選項精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載a 該列波的波速度為4m s ；b如 p 點的坐標(biāo)為xp 2m,就該列波沿x 軸正方向傳播c.該列波的頻率可能為2 hz ；d如 p 點的坐標(biāo)為xp 4

5、 m,就該列波沿x 軸負(fù)方向傳播；解析 : 由波動圖象和振動圖象可知該列波的波長 =4m,周期 t1 0s,所以波速v t4m s由 p 質(zhì)點的振動圖象說明在t=0 后, p 點為沿 y 軸的負(fù)方向運(yùn)動：如p 點的坐標(biāo)為xp2m,就說明波為沿x 軸負(fù)方向傳播的；如p 點的坐標(biāo)為x p 4 m,就說明波為沿x 軸的正方向傳播的 該列波周期由質(zhì)點的振動圖象被唯獨地確定,頻率也就唯獨地被確定為f lt 0hz綜上所述,只有a 選項正確點評 ：當(dāng)一列波某一時刻的波動圖象已知時,它的波長和振幅就被唯獨地確定,當(dāng)其媒質(zhì)中某質(zhì)點的振動圖象已知時,這列波的周期也就被唯獨地確定,所以此題中的波長 .周期 t.波

6、速 v 均為唯獨的由于質(zhì)點p的坐標(biāo)位置沒有唯獨地確定,所以由其振動圖象可知p 點在 t 0 后的運(yùn)動方向,再由波動圖象確定波的傳播方向【例 3】一列在 x 軸上傳播的簡諧波,在 x l = 10cm 和 x 2=110cm 處的兩個質(zhì)點的振動圖象如下列圖, 就質(zhì)點振動的周期為 s,這列簡諧波的波長為 cm 【解析】由兩質(zhì)點振動圖象直接讀出質(zhì)點振動周期為4s 由于沒有說明波的傳播方向, 此題就有兩種可能性： （1）波沿 x 軸的正方向傳播 在t 0 時, x 1 在正最大位移處,x 2 在平穩(wěn)位置并向y 軸的正方向運(yùn)動,那 么這兩個質(zhì)點間的相對位置就有如下列圖的可能性,也就x 2 一 x 1（

7、n十 1/4 ） , =400/ （ 1 十 4n） cm（2）波沿 x 軸負(fù)方向傳播在t 0 時 x1 在正最大位移處,x2 在平穩(wěn)位置并向y 軸的正方向運(yùn)動,那么這兩個質(zhì)點間的相對位置就有如下列圖的可能性,x2 一 x 1（ n 十 3/4 ） , =400（ 3 4n ） cm點評 ：由于波在媒質(zhì)中傳播具有周期性的特點,其波形圖每經(jīng)過一個周期將重復(fù)顯現(xiàn)以前的波形圖,所以由媒質(zhì)中的質(zhì)點的振動圖象確定波長的值就不為唯獨的（如要為唯獨的,就得有兩個前提：一個為確定波傳 播方向；一個為確定波長的范疇）【例 4】如圖實線為某時刻的波形圖象,虛線為經(jīng)過0.2s 時的波形圖象；求：波傳播的可能距離可能

8、的周期（頻率）精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載可能的波速如波速為35m/s,求波的傳播方向如 0.2s 小于一個周期時,傳播的距離.周期（頻率）.波速；解析：題中沒給出波的傳播方向,所以有兩種可能：向左傳播或向右傳播；向左傳播時,傳播的距離為x=n +3 /4= （ 4n+3） m（ n=0. 1.2）向右傳播時,傳播的距離為x=n + /4= （ 4n+1）m（ n=0. 1.2）y04x/ m精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載向左傳播時, 傳播的時間為t =nt+3t/4 得：t=4t /（ 4n+3）=0.8 / （4n+3）（n=0.1.2）向右傳播時, 傳播

9、的時間為t =nt+t/4 得：t=4t / （4n+1）=0.8 /（ 4n+1）（n=0.1.2）精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載運(yùn)算波速,有兩種方法；v=x/ t或 v= / t向左傳播時, v=x/ t =（4n+3）/0.2= （ 20n+15） m/s.或 v= / t=4 （ 4n+3） /0.8= （ 20n+15） m/s. （ n=0. 1.2）向右傳播時, v=x/ t =（4n+1） /0.2= （ 20n+5） m/s.或 v= / t=4 （ 4n+1）/0.8= （ 20n+5） m/s.（ n=0.1.2）精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料

10、- - - 歡迎下載如波速為35m/s ,就波在 0.2s 內(nèi)傳播的距離為x=vt =35×0.2m=7m=1 34播； ,所以波向左傳精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載如 0.2s 小于一個周期,說明波在0.2s 內(nèi)傳播的距離小于一個波長；就：向左傳播時, 傳播的距離x=3 /4=3m；傳播的時間t =3t/4 得：周期 t=0.267s ；波速 v=15m/s.向右傳播時,傳播的距離為 /4=1m；傳播的時間t =t/4 得：周期t=0.8s ；波速 v =5m/s.點評：做此類問題的挑選題時,可用答案代入檢驗法；【例 5】如下列圖,一列簡諧橫波在t 1 時刻的波形,

11、如圖甲所示,質(zhì)點p 在該時刻的振動速 度為 v, t 2 時刻質(zhì)點 p 的振動速度與t 1 時刻的速度大小相等,方向相同；t 3 時刻質(zhì)點 p 的速度與 t 1 時刻的速度大小相等,方向相反 如 t 2 t 1t 3t 2 02 秒,求這列波的傳播速度解析 ：從振動模型分析,如質(zhì)點p 從 t 1 時刻開頭向平穩(wěn)位置方向振動,在一個周期內(nèi),從 t 1 時刻到 t 2 時刻,從 t 2 時刻到 t 3 時刻,對應(yīng)的振動圖象如圖乙所示考慮到振動的周期性,就有：t2 t 1（ n 1 4） tn 0, 1, 2周期為： t=（ t 2 一 t 1）（ n 十 1/4 ）n 0, 1, 2由公式： v

12、t得出速度v 的通解為：v 20（ n l4） n=0 , 1, 2方向向左如質(zhì)點 p 從 t 1 時刻開頭背離平穩(wěn)位置方向振動,在一個周期內(nèi),從t 1 時刻到 t2 時刻,從 t 2 時刻到t 3 時刻,對應(yīng)的振動圖象如圖丙所示考慮到振動的周期性,就有：t2 t 1（ n 3 4） tn 0, 1, 2周期為： t=（ t 2 一 t 1）（ n 十 3/4 ）n 0, 1, 2由公式： v t得出速度v 的通解為：v 20（ n 3 4） n=0 ,1,2方向向右答案 ： v 20（ n l 4）（ n0, 1, 2）方向向左或 v 20 （ n 3 4）（ n 0 ,1, 2,）方向向右

13、【例 6】已知在 t 1 時刻簡諧橫波的波形如圖中實線所示；在時刻 t 2 該波的波形如圖中虛線所示； t 2- t 1 = 0.02s來求：該波可能的傳播速度；如已知t<精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載t 2- t 1 <2t,且圖中p 質(zhì)點在t 1 時刻的瞬時速度方向向上,求可能的 波速；如0.01s< t<0.02s ,且從 t 1 時刻起,圖中q質(zhì)點比 r質(zhì)點先回到平穩(wěn)位置,求可能的波速；解：假如這列簡諧橫波為向右傳播的,在 t 2- t 1 內(nèi)波形向右勻速傳x/cm12345678s/m精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載播了n13,所

14、以波速vn13t 2t 1=1003 n+1m/s n=0、1、2、 ；同理可得如精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載該波為向左傳播的,可能的波速v=1003 n+2m/s n=0、1、2、 p 質(zhì)點速度向上,說明波向左傳播,t< t 2- t 1 <2 t,說明這段時間內(nèi)波只可能為向左傳播了 5/3 個波長,所以速度為唯獨的：v=500m/s“ q 比 r 先回到平穩(wěn)位置” ,說明波只能為向右傳播的,而0.01s< t<0.02s ,也就為t<0.02s<2 t,所以這段時間內(nèi)波只可能向右傳播了4/3 個波長,解也為唯獨的：v=400m/s【例

15、7】一列橫波沿直線在空間傳播,某一時刻直線上相距為d 的 m. n 兩點均處在平穩(wěn)位精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載學(xué)習(xí)必備歡迎下載置,且 m.n之間僅有一個波峰,如經(jīng)過時間t ,n 質(zhì)點恰好到達(dá)波峰位置,就該列波可能的波速為多少？分析與解 ：此題沒有給定波的傳播方向,僅告知我們在某一時刻m.n 兩點均處在平穩(wěn)位置, 且 m.n之間僅有一個波峰由此我們可以推測,處在直線mn上的各個質(zhì)點在該時刻相對平 衡位置的位移可能會有以下四種情形,即波的圖像有以下四種圖形（如圖中a.b.c.d 圖,各圖中均為左端為m,右端為 n）：如 波 的 傳 播方向由 m到 n,abcd那么：精品學(xué)習(xí)資料

16、精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載在 a 圖中,經(jīng)過時間t ,n 恰好到達(dá)波峰, 說明時間t 內(nèi)波向右前進(jìn)的距離s d,d24精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載且 tt,所以波速v4t2t 精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載在 b 圖中,經(jīng)過時間t ,波峰傳到n 點,就波在時間t 內(nèi)向右前進(jìn)的距離3d3,s44精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載且 t3t,所以波速vs4td3d4t 34t精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載在 c 圖中,經(jīng)過時間t ,波向右前進(jìn)的距離d 44 , 且 tt ,所以波速4精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載

17、dvt4t 精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載在 d 圖中,經(jīng)過時間t ,波向右前進(jìn)的距離sd 234 ,且 t3t 4 ,所以波速精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載dvt2t 精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載如波的傳播方向從n 到 m,那么：在 a 圖中,質(zhì)點n 此時要向下振動,經(jīng)過時間t ,n 到達(dá)波峰,就時間t3t,在時間4精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載t 內(nèi)波向左前進(jìn)的距離3d3s24 ,所以波速v3d 2t精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載d在 b 圖中,經(jīng)過時間t , n 到達(dá)波峰,就時間tt 4 ,在此時間內(nèi)波向左前進(jìn)的距離精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載sd,所以波速 v44t4t 精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載在 c 圖中,波在時間t內(nèi)向左前進(jìn)的距離s3d 434 , 且 t3t 4 ,所以波速精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載vd3dt4t 34t精品學(xué)習(xí)資料精選學(xué)習(xí)資料 - - - 歡迎下載在 d 圖中,質(zhì)點n 經(jīng)過t變?yōu)椴ǚ?所以d4tt,在時間t內(nèi)波向左前進(jìn)的距離4精