【全程复习方略】高考物理一轮总复习 第十一章 第2讲 机械波的形成和传播 波的图像课时提能演练 新人教版(1).doc

机械波的形成和传播 波的图像(20分钟50分)一、选择题(本大题共5小题,每小题6分,共30分。每小题只有一个选项正确)1.一列简谐横波沿x轴传播,某时刻的波形如图所示,已知此时质点f的运动方向沿y轴负方向,则()a.此波向x轴正方向传播b.质点c此时向y轴负方向运动c.质点c将比质点b先回到平衡位置d.质点e的振幅为零【解析】选c。已知质点f的运动方向为y轴负方向,即f质点正在“模仿”右边质点的振动,这说明波源在右边,波从右向左传播,即此波向x轴负方向传播,选项a错误;质点c此时刚到达最大位移处,速度为0,此后才向y轴负方向运动,选项b错误;质点b要先向y轴正方向运动到达波峰位置再回到平衡位置,而质点c直接从波峰位置回到平衡位置,所以选项c正确;振幅指的是质点离开平衡位置到达的最大距离,虽然此时质点e的位移为零,但其振幅不为零,选项d错误。2.如图所示为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图,波速为4m/s,则()a.质点p此时刻的振动方向沿y轴正方向b.p点振幅比q点振幅小c.经过t=3s,质点q通过的路程是0.6md.经过t=3s,质点p将向右移动12m【解析】选c。在机械波的传播过程中,前一质点带动后一质点振动,已知机械波沿x轴正方向传播,利用“带动”原理可知,质点p此时刻的振动方向沿y轴负方向,选项a错误;沿波传播方向上各质点并不随波迁移,而是在平衡位置附近做简谐运动,并且各质点振动的幅度相同,即振幅相同,据此可判断选项b、d错误;根据波形图可知,波长=4m,振幅a=5cm,已知v=4m/s,所以t=v=1s,t=3s=3t,所以质点q通过的路程是12a=60cm=0.6 m,所以选项c正确。3.(2014福州模拟)一列沿x轴传播的简谐横波,t=0时刻的波形如图所示,此时质元p恰在波峰,质元q恰在平衡位置且向上振动。再过0.2s,质元q第一次到达波峰,则()a.波沿x轴负方向传播b.波的传播速度为20m/sc.1 s末质元p的位移为零d.质元p的振动位移随时间变化的关系式为y=0.2sin(2t+2)m【解析】选c。由于质元q恰在平衡位置且向上振动可知波沿x轴正方向传播,a错;由于再过0.2s,质元q第一次到达波峰,因此t=0.8s,波的传播速度为30m/s,b错;经过1s质元p回到平衡位置,位移为零,c对;由于=2t=52rad/s,所以质元p的振动位移随时间变化关系式为y=0.2sin(52t+2),所以d错,故选c。4.一列横波沿x轴正向传播,a、b、c、d为介质中的沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图甲所示,此后,若经过34周期开始计时,则图乙描述的是()a.a处质点的振动图像b.b处质点的振动图像c.c处质点的振动图像d.d处质点的振动图像【解析】选b。根据波的图像,可知:a处质点经过34周期,在波谷;b处质点经过34周期,在平衡位置且向下振动;c处质点经过34周期,在波峰;d处质点经过34周期,在平衡位置且向上振动,则图乙描述的是b处质点的振动图像,故答案为b。【总结提升】巧解波动与振动图像综合问题分析波动与振动图像综合问题应抓住“一分、一看、二找”(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。5.一列简谐横波沿x轴传播,波长为1.2m,振幅为a。当坐标为x=0处质元的位移为-32a且向y轴负方向运动时,坐标为x=0.4m处质元的位移为32a。当坐标为x=0.2m处的质元位于平衡位置且向y轴正方向运动时,x=0.4m处质元的位移和运动方向分别为()a.-12a、沿y轴正方向b.-12a、沿y轴负方向c.-32a、沿y轴正方向d.-32a、沿y轴负方向【解题指南】解答本题应明确以下三个方面:(1)波动的函数表达式与图像的对应关系。(2)波动图像的对称性。(3)根据题意能画出对应时刻的波形图。【解析】选c。根据题意,画出此时波形图,可以看到,此时x=0.2m处的质元正在平衡位置向下运动。再经过半个周期,x=0.2m处的质元回到平衡位置向上运动,在这半个周期当中,x=0.4m处的质元已经过了波谷正在向着平衡位置运动,根据简谐运动的对称性,此时的位移与半个周期之前的位移大小相等。所以c正确。二、非选择题(本大题20分。要有必要的文字说明和解题步骤,有数值计算的要注明单位)6.(能力挑战题)一列简谐横波在x轴上传播着,在t1=0和t2=0.005s时的波形曲线如图所示:(1)横波的波长是多大?振幅a是多大?(2)设周期大于(t2-t1),如果波向左传播,波速多大?(3)设周期小于(t2-t1),且波速为6800m/s,求波的传播方向。【解析】(1)由图像得=8m,a =0.2cm。(3分)(2)若波向左传播:则有t=(n+34)t(n=0、1、2)即t=4t4n+3=0.024n+3s(3分)当n=0时,t=0.023s,(2分)当n=1时,t=0.027s0.005s(舍去)(2分)所以v=t=1200m/s(3分)(3)由t=v=86 800s=1850s得tt=0.0051850=414(4分)即波传播了414个波长,利用“去整留零”结合波形曲线可知波传播方向向右。(3分)答案:(1)8m0.2 cm(2)1 200 m/s(3)向右【总结提升】根据波速判断波的传播方向的方法由于波的传播方向的不确定性以及波传播的周期性造成每隔周期的整数倍时波形重复,因此根据两个时刻的波形和波速来判断波的传播方向问题主要利用“去整留零”的办法,具体可用如下两种办法:(1)根据图像中的波长和已知的波速,计算出周期,利用题中的时间间隔与周期的比值来判断两个波形的空间关系,根据“去整留零”的办法得到一个周期内的关系,结合图像得出波的传播方向。(2)根据题中的波速和时间间隔计算出波传播的距离,利用波传播的距离与图像中波长的比值来判断两个波形的空间关系,根据“去整留零”的办法得到一个周期内的关系,结合图像得出波的传播方向。【变式备选】一列简谐横波某时刻的波形如图中实线所示,经过0.50s后的波形如图中虚线所示。已知波的周期为t,而且0.25st0.50 s,则()a.当波向x轴的正方向传播时,波速大小为10m/sb.无论波向x轴正方向传播还是向x轴负方向传播,在这0.50s内x=1m的m质点,通过的路程都相等c.当波向x轴正方向传播时,x=1m的质点m和x=2.5m的质点n在0.50s内通过的路程不相等d.当t=0.10s时,x=1m的质点m振动的位移一定是0【解析】选a。由波形图可知,波长=4m,当波向x轴的正方向传播时,0.50s传播54,5t4=0.50s,所以波速v=t=10m/s,选项a正确。当波向x轴的正方向传播时,在这0.50s内x=1m的m质点,通过的路程为544a=5a=10cm;当波向x轴的负方向传播时,在这0.50s内x=1m的m质点,通过的路程为744a=