高考物理一轮复习 第13讲振动和波课件.ppt

专题六振动和波光及光的本性第13讲振动和波 1 简谐运动的重要特征 1 对称性 振动质点在关于平衡位置对称的两点x f a v ek ep的 均相等 振动质点来回通过相同的两点间的 相等 大小 时 间 2 周期性 做简谐运动的物体 描述它的物理量x f a v ek ep等都随时间做 变化 振动物体在一个周期内通过的路程为 a a为振幅 半个周期内通过的路程为 a 但内通过的路程可能大于 等于或小于a 这与计时起点位置有关 3 简谐运动的两种模型是 和单摆 当单摆摆动的角度 很小 10 时 可以看成简谐运动 其周期公式为t 周期性 4 2 弹簧振子 2 振动图像与波动图像的比较 一个 所 有质点 位移 平衡位置 两种图像 比较内容 不变 平移 周期 波长 两种图像 比较内容 3 波的衍射与干涉 小 相同 加强 减弱 4 电磁场与电磁波 1 电磁场 变化电场在周围空间产生 变化磁场在周围空间产生 变化的电场和磁场相互激发成为一个统一体 这就是电磁场 2 电磁波 电磁波 电磁场由近及远的传播形成电磁波 电磁波在空间传播不需要介质 电磁波是 波 电磁波传递电磁场的能量 电磁波的波速 波长 频率的关系为 电磁波在真空中的传播速度为3 108m s 磁场 电场 横 v f 1 2013 北京高考 一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波 波速为4m s 某时刻波形如图所示 下列说法正确的是 a 这列波的振幅为4cmb 这列波的周期为1sc 此时x 4m处质点沿y轴负方向运动d 此时x 4m处质点的加速度为0 解析 选d 由图像可知波的振幅为2cm 波长为8m 故a错误 根据v f 可得该波的周期为2s 故b错误 根据波的形状和波的传播方向的关系或 同侧法 可知x 4m处的质点沿y轴正方向运动 c错误 由于x 4m处的质点的位移为零 说明回复力为零 即加速度为零 d正确 2 2013 四川高考 图甲是一列简谐横波在t 1 25s时的波形图 已知c位置的质点比a位置的晚0 5s起振 则图乙所示振动图像对应的质点可能位于 a a x bb b x cc c x dd d x e 解析 选d 根据题意有 0 5s 则周期t 1s 在t 1 25s t 题中图乙所示振动图像对应的质点向下振动 并且在x轴的上方 位于a x b的质点向上振动 在x轴的上方 位于b x c的质点向上振动 在x轴的下方 位于c x d的质点向下振动 在x轴的下方 位于d x e的质点向下振动 在x轴的上方 故选项d正确 选项a b c错误 3 多选 2012 天津高考 沿x轴正向传播的一列简谐横波在t 0时刻的波形如图所示 m为介质中的一个质点 该波的传播速度为40m s 则t s时 a 质点m对平衡位置的位移一定为负值b 质点m的速度方向与对平衡位置的位移方向相同c 质点m的加速度方向与速度方向一定相同d 质点m的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反 解析 选c d 由t 0时刻的波形图可知 波长为4m 所以该波的传播周期为因为波沿x轴正向传播 所以当时 质点m位于x轴上方 且速度方向沿y轴的负方向 故选项a b错误 此时质点加速度的方向与位移方向相反 与速度方向相同 选项c d正确 4 2012 福建高考 一列简谐横波沿x轴传播 t 0时刻的波形如图甲所示 此时质点p正沿y轴负方向运动 其振动图像如图乙所示 则该波的传播方向和波速分别是 a 沿x轴负方向 60m sb 沿x轴正方向 60m sc 沿x轴负方向 30m sd 沿x轴正方向 30m s 解析 选a 由图甲知此时质点p向下振动 据同侧法可知该波沿x轴负方向传播 b d错 由图甲知波长 24m 由图乙知周期t 0 4s 因此波速v 60m s a对 c错 热点考向1振动与波动的综合应用 典例1 多选 2013 邯郸二模 如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t 0时刻的波形图 p是离原点x1 2m的一个介质质点 q是离原点x2 4m的一个介质质点 此时离原点x3 6m的介质质点刚刚要开始振动 图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图像 计时起点相同 由此可知 a 这列波的周期t 3sb 这列波的传播速度v 2m sc 这列波的波源起振方向为向上d 乙图可能是图甲中质点q的振动图像 解题探究 1 请认真观察图像 回答问题 由波动图像读出波长 由振动图像读出周期 请写出波长 周期和波速的关系式 2 x3 6m的介质质点刚刚要开始振动 的含义是什么 提示 说明波刚传到该点 该点的起振方向和波源相同 4m t 2s 解析 选b d 由波动图像可知波长 4m 由振动图像可知周期t 2s 故传播速度v 2m s 选项b正确 a错误 由波动图像可知质点起振方向向下 结合波动图像和振动图像的关系可知q质点振动方向向上 形式与振动图像完全一致 选项c错误 d正确 总结提升 波动图像和振动图像的应用技巧求解波动图像与振动图像综合类问题可采用 一分 一看 二找 的方法 1 分清振动图像与波动图像 此问题最简单 只要看清横坐标即可 横坐标为x则为波动图像 横坐标为t则为振动图像 2 看清横 纵坐标的单位 尤其要注意单位前的数量级 3 找准波动图像对应的时刻 4 找准振动图像对应的质点 变式训练 多选 2013 天津红桥区二模 一列简谐横波某时刻的波形如图甲所示 从该时刻开始计时 波上a质点的振动图像如图乙所示 则以下说法中正确的是 a 这列波沿x轴正方向传播b 这列波的波速是25m sc 从t 0时刻起经0 4s a质点通过的路程是16cmd 从t 0时刻起 质点q将比质点p先回到平衡位置 解析 选b c 由图像知 20m t 0 8s 所以波速v m s 25m s b正确 根据t 0时刻起 a质点向上振动 可判定该波沿x轴负方向传播 a错误 0 0 4s内 质点通过路程为16cm c正确 t 0时刻起 质点q经回到平衡位置 质点p经回到平衡位置 d错误 热点考向2电磁波的理解与应用 典例2 2013 四川高考 下列关于电磁波的说法 正确的是 a 电磁波只能在真空中传播b 电场随时间变化时一定产生电磁波c 做变速运动的电荷会在空间产生电磁波d 麦克斯韦第一次用实验证实了电磁波的存在 解题探究 1 由近及远的传播 形成电磁波 2 电磁波在空间传播不需要 电磁波是 3 第一次用实验证实了电磁波的存在 电磁场 介质 横波 赫兹 解析 选c 电磁波可以在真空中传播 也可以在介质中传播 故选项a错误 若电场随时间均匀变化 则不能产生电磁波 故选项b错误 做变速运动的电荷会在空间激发磁场 从而会在空间产生电磁波 故选项c正确 赫兹第一次用实验证实了电磁波的存在 故选项d错误 总结提升 电磁波与机械波的异同 1 机械波在介质中的传播速度由介质决定 与机械波的频率无关 电磁波在介质中的传播速度不仅取决于介质 还与电磁波的频率有关 频率越大 传播速度越小 2 电磁波本身是物质 所以电磁波的传播不像机械波需要别的物质作为介质 机械波不能在真空中传播 而电磁波可在真空中传播 3 电磁波与机械波也有相同之处 两者都是周期性的 都是传播能量的过程 v f关系式都适用 4 不论是机械波还是电磁波 两者在不同介质中传播时 其频率都保持不变 变式训练 多选 2013 西安一模 电视机在室内接收电视台向空中发射的电磁信号时 下列判断正确的是 a 当电视机所在处离电视发射塔较近时 用室内天线也可以接收信息 这是电磁波的衍射现象造成的b 电磁波在传播过程中遇到金属物质时 要损失一部分能量c 在离电视发射塔较远处时要用架设室外天线的方法接收信息 这是由于发送电视信号用的是微波 波长短 基本上是直线传播d 有线电视的信号也是通过电磁波传送的 解析 选a b c 电磁波从室外传播到室内时发生了衍射 使得在不同位置处的电视机用室内天线就可以接收到电磁信号 a选项正确 电磁波遇到金属导体时 使金属内部产生感应电流 从而损失一部分能量 b选项正确 电磁信号是用微波发射的 而微波波长较短 其衍射能力不强 故在离电视发射塔较远的地方 一般用架得很高的室外天线来接收电磁信号 c选项正确 有线电视是通过导线直接输送电磁信号的 而不是通过电磁波传送的 d选项错误 1 一列简谐横波沿x轴传播 周期为t t 0时刻的波形如图所示 此时平衡位置位于x 3m处的质点正在向上运动 若a b两质点平衡位置的坐标分别为xa 2 5m xb 5 5m 则 a 当a质点处在波峰时 b质点恰在波谷b t 时 a质点正在向y轴负方向运动c t 时 b质点正在向y轴负方向运动d 在某一时刻 a b两质点的位移和速度可能相同 解析 选c 由于 xab 3m 因此a点在波峰时 b在平衡位置 a错 且a b两质点的位移和速度不可能相同 d错 波沿x轴负向传播 t 时 x 2m的质点在平衡位置向y轴正向运动 x 3m的质点在正最大位移处 故a点此时向y轴正向运动 故b错 同理t 时 x 5m的质点在正最大位移处 而x 6m的质点在平衡位置 故此时b点向下运动 c正确 2 多选 2013 天津南开区二模 如图所示是一列简谐横波在t 0时的波形图 此时p点沿y轴的正方向运动 已知波的传播速度是2m s 则下列说法中正确的是 a 波长为0 6mb 波沿x轴正方向传播c 经过 t 0 4s质点p沿x轴移动0 8md 经过任意时间质点q和p的振动情况总是相同的 解析 选b d 由图像知 波长 0 4m a错误 p点沿y轴正方向运动 则波沿x轴正方向传播 b正确 p点振动方向不沿x轴方向 c错误 由于p q相距一个波长 所以q和p振动情况总是相同的 d正确 3 2013 福建高考 如图 t 0时刻 波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动 振动周期为0 4s 在同一均匀介质中形成沿x轴正 负两方向传播的简谐横波 下图中能够正确表示t 0 6s时波形的图是 解析 选c 由于波沿正 负两方向传播的波形关于y轴对称 a b错 t 0时刻波源沿y轴正向开始振动 经过0 6s即1 5t 波源位于平衡位置且沿y轴负向振动 据 同侧法 可知c对 d错 4 多选 目前雷达发射的电磁波频率多在200mhz至1000mhz的范围内 下列关于雷达和电磁波说法正确的是 a 真空中上述雷达发射的电磁波的波长范围在0 3m至1 5m之间b 电磁波是由恒定不变的电场或磁场产生的c 测出从发射电磁波到接收反射波的时间间隔可以确定雷达和目标的距离d 波长越短的电磁波 反射性能越强 解析 选a c d 根据 知频率在200mhz至1000mhz间的电磁波波长在0 3m至1 5m之间 故a正确 电磁波是由变化的电磁场形成的 故b错误 由电磁波的特性和用途知c d正确 5 2013 天津红桥区一模 一列简谐横波在t 0时的波形图如图所示 介质中x 2m处的质点p沿y轴方向做简谐运动的表达式为y 10sin 5 t cm 关