高中物理滬科版4第二章機械波 公開課

有關機械波的案例分析同步測控1.介質(zhì)中有一列簡諧機械波傳播，對于其中某個振動質(zhì)點()A．它的振動速度等于波的傳播速度B．它的振動方向一定垂直于波的傳播方向C．它在一個周期內(nèi)走過的路程等于一個波長D．它的振動頻率等于波源的振動頻率解析：選D.機械波在傳播過程中，振動質(zhì)點并不隨波遷移，只是在各自的平衡位置附近做簡諧運動，選項A、C錯誤．機械波可能是橫波，也可能是縱波，故振動質(zhì)點的振動方向不一定垂直于波的傳播方向，選項B錯誤．振動質(zhì)點的振動是由波源的振動引起的，故質(zhì)點的振動頻率等于波源的振動頻率，選項D正確．2.對機械波關于公式v＝λf的理解，正確的是()A．v＝λf適用于一切波B．由v＝λf知，f增大，則波速v也增大C．v、λ、f三個量中，對同一列波來說，在不同介質(zhì)中傳播時保持不變的只有fD．由v＝λf知，波長是2m的聲音比波長是4解析：選AC.公式v＝λf適用于一切波，無論是機械波還是電磁波，A正確；機械波的波速僅由介質(zhì)決定，與頻率f無關，所以B、D錯；對同一列波，其頻率由波源決定，與介質(zhì)無關，故C正確．3.如圖所示的兩圖像，下列判斷正確的是()A．甲是振動圖像，乙是波動圖像B．甲是波動圖像，乙是振動圖像C．A、B兩質(zhì)點均向上運動D．A、B兩質(zhì)點均向下運動解析：選BD.由兩圖像的橫坐標可看出甲是波動圖像，乙是振動圖像，選項B正確，A錯誤．由甲圖中的傳播方向，可看出A質(zhì)點此刻應向下運動，由乙圖中也可判定B質(zhì)點向下運動，故選項D正確，C錯誤．4.如圖所示，圖甲為某一波動在t＝s時的圖像，圖乙為參與該波動的質(zhì)點P的振動圖像．(1)求該波波速；(2)求再經(jīng)過s時P質(zhì)點經(jīng)過的路程；(3)判斷波的傳播方向．解析：(1)由題中甲、乙兩圖像得A＝0.2m，λ＝4m，T＝1s，所以波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,1)m/s＝4m/s.(2)s內(nèi)P點經(jīng)過的路程為eq\f(t,T)×4A＝eq\f,1)×4A＝×4×0.2m＝2.8m.(3)由題中乙圖知t＝s時質(zhì)點P向y軸負方向運動，結合題中甲圖可以確定波向左傳播．答案：(1)4m/s(2)2.8課時作業(yè)一、選擇題1.關于波長的下列說法中正確的是()A．機械振動在一個周期內(nèi)傳播的距離就是一個波長B．在波形圖上位移相同的相鄰兩質(zhì)點之間的距離等于一個波長C．在波形圖上速度最大且相同的相鄰兩質(zhì)點間的距離等于一個波長D．在波形圖上振動情況總是相同的兩點間的距離等于一個波長解析：選AC.機械振動的質(zhì)點在一個周期內(nèi)向遠處傳播一個完整的波形，故A正確；由波形圖可見，在一個完整波形上，位移相同的相鄰質(zhì)點之間的距離不一定等于一個波長，故B選項錯誤；速度最大且相同的質(zhì)點，在波形圖上是在平衡位置上，如果相鄰，那么正好是一個完整波形的兩個端點，所以C選項正確；振動情況總是相同的兩點間的距離是波長λ的整數(shù)倍，故D選項不正確．2.下列對波速的理解正確的是()A．波速表示振動在介質(zhì)中傳播的快慢B．波速表示介質(zhì)質(zhì)點振動的快慢C．波速表示介質(zhì)質(zhì)點遷移的快慢D．波速跟波源振動的快慢無關解析：選AD.機械振動在介質(zhì)中傳播的快慢用波速表示，它的大小由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，與介質(zhì)質(zhì)點的振動速度是兩個不同的概念，與波源振動快慢無關，故A、D正確；波速不表示質(zhì)點振動的快慢，介質(zhì)質(zhì)點也不隨波遷移，因此B、C錯誤．3.一列機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，波速變大，則下列判斷正確的是()A．由v＝λ/T可知，波長也變大B．由T＝λ/v可知，周期變小C．由v＝λf可知，可能是波長λ變小而頻率f變得更大D．由v＝λf可知，可能是頻率f變小而波長λ變得更大解析：選A.機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，周期和頻率保持不變，選項B、C、D錯誤；由于周期不變，波速變大，所以波長變大，選項A正確．4.下圖中正確的波形圖是()解析：選BC.根據(jù)上下坡法，凡是在“上坡”區(qū)的必向下運動，在“下坡”區(qū)的必向上運動，故B、C正確．5.一列沿x軸正方向傳播的簡諧波，在t＝0時刻的圖像如圖所示，波的周期為T，圖中兩個質(zhì)點A和B的振動情況是()A．A、B質(zhì)點的振動方向總相同B．A、B質(zhì)點的振動方向總相反C．在t＝eq\f(1,4)T時，A、B質(zhì)點的振動方向是相同的D．在t＝eq\f(1,4)T時，A、B質(zhì)點的振動方向是相反的解析：選C.由“帶動法”或“微平移法”或“上下坡法”，在t＝0時刻，A點振動方向沿y軸正方向，B點振動方向沿y軸負方向，A不正確；經(jīng)過eq\f(T,4)，波向前傳播eq\f(λ,4)，出現(xiàn)虛線所示的波形，這時A點的振動方向與B點的振動方向相同，都沿y軸的負方向．C正確，B、D不正確．6.一列簡諧橫波某時刻的波形如圖甲所示，圖乙表示該波傳播的介質(zhì)中某質(zhì)點此后一段時間內(nèi)的振動圖像，則()A．若波沿x軸正方向傳播，圖乙為a點的振動圖像B．若波沿x軸正方向傳播，圖乙為b點的振動圖像C．若波沿x軸負方向傳播，圖乙為c點的振動圖像D．若波沿x軸負方向傳播，圖乙為d點的振動圖像解析：選BD.圖乙表示質(zhì)點正通過平衡位置向上運動．由圖甲可知，在該時刻，a、c質(zhì)點分別位于波峰、波谷，圖乙不可能是a、c質(zhì)點的振動圖像．b、d質(zhì)點位于平衡位置，若波沿x軸正方向傳播，b點向上運動，d點向下運動；若波沿x軸負方向傳播，b點向下運動，d點向上運動．7.一列簡諧橫波在t＝0時的波形圖如圖所示．介質(zhì)中x＝2m處的質(zhì)點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y＝10sin(5πt)cm.關于這列簡諧波，A．周期為s B．振幅為20C．傳播方向沿x軸正向 D．傳播速度為10m解析：選CD.由y＝10sin(5πt)cm可知振幅A＝10cm，角頻率ω＝5π，則振動周期也即波的周期T＝eq\f(2π,ω)＝s，A、B皆錯誤．仍從上式可知t＝0時質(zhì)點P經(jīng)過平衡位置向y軸正方向振動，結合該時刻波形圖可知波沿x軸正方向傳播，波長λ＝4m，則波速v＝eq\f(λ,T)＝10m/s，C、D正確．8.一列簡諧橫波沿直線由A向B傳播，A、B相距0.45m，如圖所示是A處質(zhì)點的振動圖像．當A處質(zhì)點運動到波峰位置時，B處質(zhì)點剛好到達平衡位置且向y軸正方向運動，這列波的波速可能是()A．4.5m/s B．3.0m/sC．1.5m/s D．0.7m/s解析：選A.由y－t圖像知：T＝s；由題意知：0．45m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ則v＝eq\f(λ,T)＝eq\f,4n＋1)m/s(n＝0，1，2…)當n＝0時，v＝4.5m/s；當n＝1時，v＝0.9m/s；當n＝2時，v＝0.5m/s.由此可判斷出A項正確，B、C、D項均錯．9.(2023·高考四川卷)如圖為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波在t＝0時的波形圖，當Q點在t＝0時的振動狀態(tài)傳到P點時，則()A．1cm<x<3cm范圍內(nèi)的質(zhì)點正在向y軸的負方向運動B．Q處的質(zhì)點此時的加速度沿y軸的正方向C．Q處的質(zhì)點此時正在波峰位置D．Q處的質(zhì)點此時運動到P處解析：選B.由波沿x軸負方向傳播知，當Q點在t＝0時的振動狀態(tài)傳到P點時，波形如圖中虛線所示，所以此時1cm<x<2cm范圍內(nèi)的質(zhì)點正在向y軸正方向運動，因此選項A錯誤；Q處質(zhì)點此時正在波谷位置，加速度沿y軸的正方向，故選項B正確，選項C錯誤；波傳播的是振動的形式和能量，質(zhì)點并不隨波遷移，故選項D錯誤．eq\a\vs4\al(10.)如圖所示為一列波長為λ、周期為T且沿x軸正向傳播的簡諧橫波的波動圖象和其中某質(zhì)點的振動圖象，但兩圖象的x軸或t軸未標出，則下列判斷正確的是()甲乙A．若圖甲是某時刻的波動圖象，則圖乙可能是x＝eq\f(λ,4)的質(zhì)點從該時刻開始計時的振動圖象B．若圖甲是某時刻的波動圖象，則圖乙可能是x＝eq\f(λ,2)的質(zhì)點從該時刻開始計時的振動圖象C．若圖乙是某時刻的波動圖象，則圖甲可能是x＝eq\f(λ,4)的質(zhì)點從該時刻開始計時的振動圖象D．若圖乙是某時刻的波動圖象，則圖甲可能是x＝λ的質(zhì)點從該開始計時的振動圖象解析：選D.根據(jù)題意，若圖甲是某時刻的波動圖象，則x＝eq\f(λ,4)的質(zhì)點剛好從該時刻開始從正向最大位移處向－y方向振動，同理，x＝eq\f(λ,2)的質(zhì)點從該時刻開始計時應從平衡位置正向＋y方向振動，可知選項A、B錯誤；若圖乙是某時刻的波動圖象，則x＝eq\f(λ,4)的質(zhì)點從該時刻開始正從負向最大位移處向＋y方向振動，x＝λ的質(zhì)點從該時刻開始正從平衡位置向＋y方向振動，則選項C錯誤、選項D正確．二、非選擇題eq\a\vs4\al(11.)如圖所示為沿x軸向右傳播的簡諧橫波在t＝s時的波形，位于坐標原點處的觀察者測到在4s內(nèi)有10個完整的波經(jīng)過該點．(1)求該波的振幅、頻率、周期和波速．(2)畫出平衡位置在x軸上P點處的質(zhì)點在0～s內(nèi)的振動圖像.解析：(1)由波的圖像可以看出：振幅A＝0.1m，波長λ＝2m，由題設條件知：頻率f＝eq\f(n,t)＝Hz，周期T＝eq\f(1,f)＝s，波速v＝λf＝5m/s；(2)由波動圖像可以看出：t＝0時刻，質(zhì)點P的位移為0.08m，且沿y軸負方向振動．其振動圖像如圖所示．答案：見解析eq\a\vs4\al(12.)一列橫波在x軸上傳播，如圖所示，t1＝0和t2＝s時的波形分別為圖中的實線和虛線．(1)設周期小于(t2－t1)，求波速；(2)設周期大于(t2－t1)，并且波速為6000m/s，解析：當波傳播時間小于一個周期時，波沿傳播方向前進的距離小于一個波長，當波傳播的時間大于一個周期時，波沿傳播方向前進的距離大于一個波長．這時從波形的變化上看出的傳播距離加上n個波長才是波實際傳播的距離．(1)因Δt＝(t2－t1)<T，所以波傳播的距離可以直接由圖讀出．若波向右傳播，則在s內(nèi)傳播了2m，v＝eq\f(2m