2018-2019版高中物理 第二章 機(jī)械波章末總結(jié)學(xué)案 教科版選修3-4.doc
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第二章 機(jī)械波 章末總結(jié) 一、對波的圖像的理解 從波的圖像中可以看出: (1)波長λ;(2)振幅A;(3)該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移情況;(4)如果波的傳播方向已知,可判斷各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向以及下一時(shí)刻的波形;(5)如果波的傳播速度大小已知,可利用圖像所得的相關(guān)信息進(jìn)一步求得各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和頻率:T=,f=. 例1 (多選)一列向右傳播的簡諧橫波,當(dāng)波傳到x=2.0m處的P點(diǎn)時(shí)開始計(jì)時(shí),該時(shí)刻波形如圖1所示,t=0.9s時(shí),觀測到質(zhì)點(diǎn)P第三次到達(dá)波峰位置,下列說法正確的是( ) 圖1 A.波速為0.5m/s B.經(jīng)過1.4s質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為70cm C.t=1.6s時(shí),x=4.5m處的質(zhì)點(diǎn)Q第三次到達(dá)波谷 D.與該波發(fā)生干涉的另一列簡諧橫波的頻率一定為2.5Hz 答案 BCD 解析 簡諧橫波向右傳播,由波形平移法知,各點(diǎn)的起振方向?yàn)樨Q直向上.t=0.9s時(shí),P點(diǎn)第三次到達(dá)波峰,即為(2+)T=0.9s,T=0.4s,波長為λ=2m,所以波速v==m/s=5 m/s,故A錯(cuò)誤;t=1.4s相當(dāng)于3.5個(gè)周期,每個(gè)周期路程為4A=20cm,所以經(jīng)過1.4s質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為s=3.54A=70cm,故B正確;經(jīng)過s=0.5s波傳到Q,再經(jīng)過2.75T即1.1s后Q第三次到達(dá)波谷,所以t=1.6s時(shí),x=4.5m處的質(zhì)點(diǎn)Q第三次到達(dá)波谷,故C正確;要發(fā)生干涉現(xiàn)象,另外一列波的頻率與該波頻率一定相同,即f==2.5Hz,故D正確. 針對訓(xùn)練1 一列簡諧橫波沿x軸傳播,t=0時(shí)的波形如圖2所示,質(zhì)點(diǎn)a與質(zhì)點(diǎn)b相距1m,a質(zhì)點(diǎn)正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng);t=0.02s時(shí),質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)正向最大位移處,由此可知( ) 圖2 A.此波的傳播速度為25m/s B.此波沿x軸正方向傳播 C.從t=0時(shí)起,經(jīng)過0.04s,質(zhì)點(diǎn)a沿波傳播方向遷移了1m D.t=0.04s時(shí),質(zhì)點(diǎn)b處在平衡位置,速度沿y軸負(fù)方向 答案 A 解析 由題意可知波長λ=2 m,周期T=0.08 s,則v==25 m/s,A對;由a點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)知此波沿x軸負(fù)方向傳播,B錯(cuò);質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移,C錯(cuò);t=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)b向下運(yùn)動(dòng),從t=0到t=0.04 s經(jīng)過了半個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)b回到平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),D錯(cuò). 二、波的圖像與振動(dòng)圖像的區(qū)別和聯(lián)系 波的圖像與振動(dòng)圖像相結(jié)合是機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波相結(jié)合的最重要的一類題型.解題時(shí)要明確兩個(gè)對應(yīng)關(guān)系:一是波的圖像所對應(yīng)的時(shí)刻是振動(dòng)圖像橫軸上的哪個(gè)時(shí)刻,二是振動(dòng)圖像所對應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)是波的圖像上的哪個(gè)質(zhì)點(diǎn). 例2 (多選)一列簡諧橫波,在t=0.6s時(shí)刻的圖像如圖3甲所示,波上A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示,則以下說法正確的是( ) 圖3 A.這列波沿x軸正方向傳播 B.這列波的波速是m/s C.從t=0.6s開始,質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q晚0.4s回到平衡位置 D.從t=0.6s開始,緊接著Δt=0.6s時(shí)間內(nèi),A質(zhì)點(diǎn)通過的路程是4m E.若該波在傳播過程中遇到一個(gè)尺寸為10m的障礙物,不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 答案 ABD 解析 由題圖乙可知,t=0.6s時(shí)A點(diǎn)的振動(dòng)是向下的,因此可判斷這列波是向x軸正方向傳播的,選項(xiàng)A正確;由題圖甲可知,該波的波長為20m,由題圖乙可知,該波的周期為1.2s,可得該波的波速為m/s,選項(xiàng)B正確;由波的傳播方向確定波上各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況可知,P點(diǎn)向上振動(dòng),Q點(diǎn)向下振動(dòng),P應(yīng)該先回到平衡位置,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;0.6s的時(shí)間為半個(gè)周期,因此質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)路程為4m,選項(xiàng)D正確;該波的波長為20m,大于10m,因此該波遇到一個(gè)尺寸為10m的障礙物時(shí),會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)E錯(cuò)誤. 針對訓(xùn)練2 (多選)如圖4甲所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖,P是參與波動(dòng)的、位置坐標(biāo)為x1=2m處的質(zhì)點(diǎn),Q是參與波動(dòng)的、位置坐標(biāo)為x2=4m處的質(zhì)點(diǎn),圖乙是在波的傳播方向上某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像(波的傳播方向上所有質(zhì)點(diǎn)的計(jì)時(shí)起點(diǎn)相同).由圖可知( ) 圖4 A.從t=0到t=6s,質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程為12m B.從t=0到t=6s,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為0.6m C.這列波的傳播速度為2m/s D.從t=0時(shí)刻起,P質(zhì)點(diǎn)比Q質(zhì)點(diǎn)晚1s到達(dá)波峰 E.乙圖一定是甲圖中質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像 答案 BCD 解析 由題圖乙知該波的周期T=2s,振幅為A=5cm,因?yàn)?s=3T,所以從t=0到t=6s,質(zhì)點(diǎn)P、Q通過的路程都是34A=125cm=60cm=0.6m,故B正確,A錯(cuò)誤;由題圖甲知波長λ=4m,波速v==m/s=2 m/s,故C正確;簡諧波沿x軸正方向傳播,t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過tP=T達(dá)到波峰,質(zhì)點(diǎn)Q向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)過tQ=T達(dá)到波峰,所以P質(zhì)點(diǎn)比Q質(zhì)點(diǎn)晚Δt=T-T=T=1s達(dá)到波峰,故D正確;由題圖乙看出,t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng),而題圖甲中,P點(diǎn)經(jīng)過平衡位置向下運(yùn)動(dòng),故題圖乙不可能是題圖甲中質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像,故E錯(cuò)誤. 三、波動(dòng)問題的多解性 波在傳播過程中,由于空間周期性、時(shí)間周期性和傳播方向的雙向性而引起多解,解決這類問題要注意下列情況: (1)波的空間周期性:在波的傳播方向上,相距為波長整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況相同. (2)波的時(shí)間周期性:由波的傳播特性可知,經(jīng)過整數(shù)倍個(gè)周期,波的圖像相同. (3)波的傳播方向的雙向性:若根據(jù)題中條件無法確定波的傳播方向,在解題時(shí)要注意考慮波的傳播方向可以有兩個(gè). 例3 已知在t1時(shí)刻簡諧橫波的波形如圖5中實(shí)線所示;在t2時(shí)刻該波的波形如圖中虛線所示.t2-t1=0.02s,求: 圖5 (1)該波可能的傳播速度大小. (2)若已知T- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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