高考物理一輪總復習 第十一章 第2講 機械波的形成和傳播波的圖像課時提能演練 新人教版

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1、高考物理一輪總復習 第十一章 第2講 機械波的形成和傳播 波的圖像課時提能演練 新人教版 一、選擇題(本大題共5小題,每小題6分,共30分。每小題只有一個選項正確) 1.一列簡諧橫波沿x軸傳播,某時刻的波形如圖所示,已知此時質(zhì)點F的運動方向沿y軸負方向,則　(　　) A.此波向x軸正方向傳播 B.質(zhì)點C此時向y軸負方向運動 C.質(zhì)點C將比質(zhì)點B先回到平衡位置 D.質(zhì)點E的振幅為零 【解析】選C。已知質(zhì)點F的運動方向為y軸負方向,即F質(zhì)點正在“模仿”右邊質(zhì)點的振動,這說明波源在右邊,波從右向左傳播,即此波向x軸負方向傳播,選項A錯誤;質(zhì)點C此時剛到達最大位移處,速度為0,此后

2、才向y軸負方向運動,選項B錯誤;質(zhì)點B要先向y軸正方向運動到達波峰位置再回到平衡位置,而質(zhì)點C直接從波峰位置回到平衡位置,所以選項C正確;振幅指的是質(zhì)點離開平衡位置到達的最大距離,雖然此時質(zhì)點E的位移為零,但其振幅不為零,選項D錯誤。 2.如圖所示為一列在均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在某時刻的波形圖,波速為4m/s,則　(　　) A.質(zhì)點P此時刻的振動方向沿y軸正方向 B.P點振幅比Q點振幅小 C.經(jīng)過Δt=3s,質(zhì)點Q通過的路程是0.6m D.經(jīng)過Δt=3s,質(zhì)點P將向右移動12m 【解析】選C。在機械波的傳播過程中,前一質(zhì)點帶動后一質(zhì)點振動,已知機械波沿x軸正方向傳

3、播,利用“帶動”原理可知,質(zhì)點P此時刻的振動方向沿y軸負方向,選項A錯誤;沿波傳播方向上各質(zhì)點并不隨波遷移,而是在平衡位置附近做簡諧運動,并且各質(zhì)點振動的幅度相同,即振幅相同,據(jù)此可判斷選項B、D錯誤;根據(jù)波形圖可知,波長λ=4m,振幅A=5cm,已知v=4m/s,所以T==1s,Δt=3s=3T,所以質(zhì)點Q通過的路程是12A=60cm=0.6 m,所以選項C正確。 3.(xx·福州模擬)一列沿x軸傳播的簡諧橫波,t=0時刻的波形如圖所示,此時質(zhì)元P恰在波峰,質(zhì)元Q恰在平衡位置且向上振動。再過0.2s,質(zhì)元Q第一次到達波峰,則　(　　) A.波沿x軸負方向傳播 B.波的傳播速度為20

4、m/s C.1 s末質(zhì)元P的位移為零 D.質(zhì)元P的振動位移隨時間變化的關(guān)系式為y=0.2sin(2πt+)m 【解析】選C。由于質(zhì)元Q恰在平衡位置且向上振動可知波沿x軸正方向傳播,A錯;由于再過0.2s,質(zhì)元Q第一次到達波峰,因此T=0.8s,波的傳播速度為30m/s,B錯;經(jīng)過1s質(zhì)元P回到平衡位置,位移為零,C對;由于ω==rad/s,所以質(zhì)元P的振動位移隨時間變化關(guān)系式為y=0.2sin(t+),所以D錯,故選C。 4.一列橫波沿x軸正向傳播,a、b、c、d為介質(zhì)中的沿波傳播方向上四個質(zhì)點的平衡位置。某時刻的波形如圖甲所示,此后,若經(jīng)過周期開始計時,則圖乙描述的是　(　　)

5、 A.a處質(zhì)點的振動圖像　　　 B.b處質(zhì)點的振動圖像 C.c處質(zhì)點的振動圖像 D.d處質(zhì)點的振動圖像 【解析】選B。根據(jù)波的圖像,可知:a處質(zhì)點經(jīng)過周期,在波谷;b處質(zhì)點經(jīng)過周期,在平衡位置且向下振動;c處質(zhì)點經(jīng)過周期,在波峰;d處質(zhì)點經(jīng)過周期,在平衡位置且向上振動,則圖乙描述的是b處質(zhì)點的振動圖像,故答案為B。 【總結(jié)提升】巧解波動與振動圖像綜合問題 分析波動與振動圖像綜合問題應抓住“一分、一看、二找” (1)分清振動圖像與波動圖像。此問題最簡單,只要看清橫坐標即可,橫坐標為x則為波動圖像,橫坐標為t則為振動圖像。 (2)看清橫、縱坐標的單位。尤其要注意單位前的數(shù)量級。

6、 (3)找準波動圖像對應的時刻。 (4)找準振動圖像對應的質(zhì)點。 5.一列簡諧橫波沿x軸傳播,波長為1.2m,振幅為A。當坐標為x=0處質(zhì)元的位移為-A且向y軸負方向運動時,坐標為x=0.4m處質(zhì)元的位移為A。當坐標為x=0.2m處的質(zhì)元位于平衡位置且向y軸正方向運動時,x=0.4m處質(zhì)元的位移和運動方向分別為　(　　) A.-A、沿y軸正方向 B.-A、沿y軸負方向 C.-A、沿y軸正方向 D.-A、沿y軸負方向 【解題指南】解答本題應明確以下三個方面: (1)波動的函數(shù)表達式與圖像的對應關(guān)系。 (2)波動圖像的對稱性。 (3)根據(jù)題意能畫出對應時刻的波形圖。 【解析

7、】選C。根據(jù)題意,畫出此時波形圖,可以看到,此時x=0.2m處的質(zhì)元正在平衡位置向下運動。再經(jīng)過半個周期,x=0.2m處的質(zhì)元回到平衡位置向上運動,在這半個周期當中,x=0.4m處的質(zhì)元已經(jīng)過了波谷正在向著平衡位置運動,根據(jù)簡諧運動的對稱性,此時的位移與半個周期之前的位移大小相等。所以C正確。 二、非選擇題(本大題20分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計算的要注明單位) 6.(能力挑戰(zhàn)題)一列簡諧橫波在x軸上傳播著,在t1=0和t2=0.005s時的波形曲線如圖所示: (1)橫波的波長是多大?振幅A是多大? (2)設周期大于(t2-t1),如果波向左傳播,波速多大? (

8、3)設周期小于(t2-t1),且波速為6800m/s,求波的傳播方向。 【解析】(1)由圖像得λ=8m,A =0.2cm?！? (3分) (2)若波向左傳播:則有Δt=(n+)T(n=0、1、2…) 即T==s (3分) 當n=0時,T=s,　 (2分) 當n=1時,T=s<0.005s(舍去)　 (2分) 所以v==1200m/s (3分) (3)由T==s=s得==4　 (4分) 即波傳播了4個波長,利用“去整留零”結(jié)合波形曲線可知波傳播方

9、向向右。 (3分) 答案:(1)8m　0.2 cm　(2)1 200 m/s　(3)向右 【總結(jié)提升】根據(jù)波速判斷波的傳播方向的方法 由于波的傳播方向的不確定性以及波傳播的周期性造成每隔周期的整數(shù)倍時波形重復,因此根據(jù)兩個時刻的波形和波速來判斷波的傳播方向問題主要利用“去整留零”的辦法,具體可用如下兩種辦法: (1)根據(jù)圖像中的波長和已知的波速,計算出周期,利用題中的時間間隔與周期的比值來判斷兩個波形的空間關(guān)系,根據(jù)“去整留零”的辦法得到一個周期內(nèi)的關(guān)系,結(jié)合圖像得出波的傳播方向。 (2)根據(jù)題中的波速和時間間隔計算出波傳播的距離,利用波傳播的距離與圖像中波長的比值來判斷兩個波形的

10、空間關(guān)系,根據(jù)“去整留零”的辦法得到一個周期內(nèi)的關(guān)系,結(jié)合圖像得出波的傳播方向。 【變式備選】一列簡諧橫波某時刻的波形如圖中實線所示,經(jīng)過0.50s后的波形如圖中虛線所示。已知波的周期為T,而且0.25s