选修3-4振动与波知识总结及测试.doc

选修3-4振动和波知识梳理与测试1.简谐运动 （1）定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动. （2）简谐运动的特征:回复力F= ，加速度a= ，它们方向与位移方向相反，总指向平衡位置. 简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度 ，加速度为 ;在最大位移处，速度为 加速度 . （3）描述简谐运动的物理量 位移x:由 位置指向 位置的有向线段，是矢量，其最大值等于振幅. 振幅A:振动物体离开平衡位置的 ，是标量，表示振动的强弱. 周期T和频率f: （固有）周期T：完成一次_所需要的时间。由振动系统本身决定。（固有）频率f：单位时间内完成的_的次数。表示振动 的物理量，二者互为倒数关系，即 （4）简谐运动的图像 意义:表示振动物体位移随时间变化的规律，注意振动图像不是质点的运动轨迹. 特点:简谐运动的图像是正弦（或余弦）曲线. 应用:可直观地读取振幅A、周期T以及各时刻的位移x，判定回复力、加速度方向，判定某段时间内位移、回复力、加速度、速度、动能、势能的变化情况.（5）简谐运动的特点：对称性：关于平衡位置对称的两点，一定相等的是_；大小相等，方向相反的是_；大小相等，方向不一定的是_物体每次经过同一点：一定相等的是_，不一定相等的是_周期性：每过一个周期，描述物体振动的所有物理量都恢复到原状 2.弹簧振子:周期和频率只取决于弹簧的劲度系数和振子的质量，与其放置的环境和放置的方式无任何关系.如某一弹簧振子做简谐运动时的周期为T，不管把它放在地球上、月球上还是卫星中;是水平放置、倾斜放置还是竖直放置;振幅是大还是小，它的周期就都是T. 3.单摆:（1）理想条件：摆线的质量不计且不可伸长，摆球的直径比摆线的长度小得多，摆球可视为质点.单摆是一种理想化模型. （2）单摆的振动可看作简谐运动的条件是: . （3）单摆的回复力是 （4）作简谐运动的单摆的周期公式为:T=2 在振幅很小的条件下，单摆的振动周期跟振幅无关. 单摆的振动周期跟摆球的质量无关，只与摆长L和当地的重力加速度g有关. 摆长L是指悬点到摆球重心间的距离，在某些变形单摆中，摆长L应理解为等效摆长，重力加速度应理解为等效重力加速度（一般情况下，等效重力加速度g等于摆球静止在平衡位置时摆线的张力与摆球质量的比值）. 4.受迫振动 （1）受迫振动:振动系统在 作用下的振动叫受迫振动. （2）受迫振动的特点:受迫振动稳定时，系统振动的频率等于 的频率，跟系统的固有频率 。 （3）共振:当驱动力的频率等于振动系统的固有频率时，振动物体的振幅 ，这种现象叫做共振. 共振的条件:驱动力的频率等于 . .5.机械波:机械振动在介质中的传播形成机械波.（1）机械波产生的条件: 振动是_；波动是_ 振动是波动的_，波动是振动的_有波动一定有_，有振动不一定有_（介质）（2）机械波的分类横波:质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波.横波有凸部（波峰）和凹部（波谷）. 纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波.纵波有密部和疏部. 注意气体、液体、固体都能传播纵波，但气体、液体不能传播横波.（3）机械波的特点 1）模仿性：各个质点都在_波源的振动每个质点开始振动的方向都与波源开始振动的方向_每个质点振动的T、f、A都与波源_2）滞后性：离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动，后面的质点总要_前面质点，跟着前面的质点运动（3）动而不流：质点只在_附近振动，并不_（4）波传播的是_、_、_ 6.波长、波速和频率及其关系 （1）波长:两个相邻的且在振动过程中对平衡位置的位移 的质点间的距离叫波长.振动在一个周期里在介质中传播的距离 一个波长.（2）波速:波的传播速率.机械波的传播速率由 决定，与波源无关.（3）频率:波的频率始终等于波源的振动频率，与介质无关.（4）三者关系:v = 7. 波动图像:表示波的传播方向上，介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移.当波源作简谐运动时，它在介质中形成简谐波，其波动图像为正弦或余弦曲线. （1）由波的图像可获取的信息 从图像可以直接读出振幅（注意单位）.从图像可以直接读出波长（注意单位）. 可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移（包括大小和方向） 在波速方向已知（或已知波源方位）时可确定各质点在该时刻的振动方向.可以确定各质点振动的加速度方向（加速度总是指向平衡位置）（2）波动图像与振动图像的比较：振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向所有的质点研究内容一个质点的位移随时间变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象变化随时间推移图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一个完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长8.波动问题多解性 波的传播过程中时间上的周期性、空间上的周期性以及传播方向上的双向性是导致“波动问题多解性”的主要原因.若题目假设一定的条件，可使无限系列解转化为有限或惟一解9.波的衍射 波在传播过程中偏离 传播， 障碍物的现象.衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异.波发生明显衍射现象的条件是:障碍物（或小孔）的尺寸比波的波长 或与波长 . 10.波的叠加 几列波相遇时，每列波能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，任一质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和.两列波相遇前、相遇过程中、相遇后，各自的运动状态不发生任何变化，这是波的独立性原理. 11.波的干涉: 频率相同的两列波叠加，某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象，叫波的干涉.产生干涉现象的条件:两列波 ， ， 。注意振动加强点和减弱点的特征：干涉时，振动加强区域或振动减弱区域的空间位置是不变的，加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和，减弱区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之差. 两列波在空间相遇发生干涉，两列波的波峰相遇点为加强点，波峰和波谷的相遇点是减弱的点，加强的点只是振幅大了，并非任一时刻的位移都大;减弱的点只是振幅小了，也并非任一时刻的位移都最小. 如图若S1、S2为振动方向同步的相干波源，振动加强点和减弱点的判断：当波程差PS1-PS2=n时，振动加强；当波程差PS1-PS2=（2n+1）/2时，振动减弱。 12.声波 （1）空气中的声波是纵波，传播速度为340m/s. （2）能够引起人耳感觉的声波频率范围是:2020000Hz. （3）超声波:频率高于20000Hz的声波. 超声波的重要性质有:波长短，不容易发生衍射，基本上能直线传播，因此可以使能量定向集中传播;穿透能力强. 对超声波的利用:用声纳探测潜艇、鱼群，探察金属内部的缺陷;利用超声波碎石治疗胆结石、肾结石等;利用“B超”探察人体内病变. 13.多普勒效应:由于波源和观察者之间有 ，使观察者感到频率发生变化的现象.其特点是:当波源与观察者有相对运动，两者相互接近时，观察者接收到的频率 ;两者相互远离时，观察者接收到的频率 . 针对测试 1简谐运动是下列哪一种运动 （ ）A匀变速运动 B匀速直线运动C变加速运动 D匀加速直线运动2下列各图中能够正确描述简谐运动的物体加速度与位移的关系图象是（ ） 0aaaaxxxx000ABCD3下列说法正确的是 （ ）A在回复力作用下的运动一定是简谐振动B简谐振动物体，速度增大时，加速度一定减小C回复力一定是振动物体所受的合外力D振动物体两次通过平衡位置的时间间隔为一个周期4、如图所示，一简谐横波在x轴上传播，轴上a、b两点相距12m.t=0时a点为波峰，b点为波谷；t=0.5s时a点为波谷，b点为波峰，则下列判断只正确的是（ ）A.波一定沿x轴正方向传播a0bxB.波长可能是8mC.周期可能是0.5sD.波速一定是24m/s5一质点做简谐运动的图象如图7-1-7所示，该质点在t=3.5s时刻（ ）A、速度为正、加速度为正 B、速度为负、加速度为负C、速度为负、加速度为正 D、速度为正、加速度为负6一单摆做小角度摆动，其振动图象如图，以下说法正确的是（ ）At1时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最小Bt2时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最小Ct3时刻摆球速度为零，悬线对它的拉力最大Dt4时刻摆球速度最大，悬线对它的拉力最大7简谐机械波在给定的均匀媒质中传播时，下列说法中正确的是 （ ）A若振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短B振幅越大，则波传播的速度越慢C振幅越大，则波传播的速度越快D在一个周期内，介质中每一个振动质元所走过的路程等于一个波长8呈水平状态的弹性绳，右端在竖直方向上做周期为0.4 s的简谐振动，设t0时右端开始向上振动，则在t0.5 s时刻绳上的波形可能是图的哪种情况（ ）9一列沿+x方向传播的简谐横波，其振幅为A，波长为，某一时刻的波形图象如图所示，在该时刻，质点P的坐标为（，0），则经过四分之一周期后，该质点的坐标为A，AB，ACD10有一障碍物的高度为10m，下列波衍射现象最明显的是（ ）A波长为40m的波B波长为99m的波C频率为40Hz的声波D频率为5000MHz的电磁波（v3.0108ms）11一列周期为了的正弦横波沿x轴正方向传播，ab为x轴上的两个质点，其间距小于一个波长，某时刻质点a恰好通过平衡位置向上运动，质点b振动到x轴上方的最高点。则从此刻起，再经T4时，ab间的波形为（ ）12如图所示，分别为一列横波在某一时刻的图像和在x=6cm处质点从该时刻开始计时的振动图像，这列波（ ）A沿x轴的负向传播B波速为100cm/sC该时刻以后，x=2.3cm处的质点比x=5m处的质点先回到平衡位置D该时刻起，x=2.5cm处的质点第一次回到平衡位置的时间t=0.035sDCBAE13如图所示，是两列频率相同的波在某时刻叠加情况，图中实线为波峰波面，虚线为波谷波面，已知两列波的振幅均为2cm，波速2m/s，波长为8m，E点是BD和AC连线的交点，下列说法正确的是（ ） A. A、C处两质点是振动加强点B. B、D处两质点在该时刻的竖直高度差是4cmC. E点处是振动加强的质点 D.经2s，B点处质点通过的路程是4cm14.一列简谐机械横波在x轴上传播，在距离小于一个波长的x=0与x=2m处的两质点的振动图线分别如图中实线与虚线所示。由此可以得出（ ）A该波的波长一定是4mB该波的周期一定是4sC该波的传播速度可能是0.4m/sD该波的传播速度可能是2/3m/s15下列关于多普勒效应的说法正确的是（ ）A若声源向观察者匀速靠近，则声源发出声波的频率变小B若声源向观察者匀速靠近，则观察者接收到声波的频率变大C当观察者匀速远离波源时，观察者接收到的频率变小D若波源与观察者相互靠近，则观察者接收到声波的频率变小0 5 103 4 cm 图 1316、某同学在做测重力加速度实验时，单摆完成50次全振动用时90秒，则单摆周期为 线长98.50cm小球直径用游标卡尺测得如图13所