高二物理机械波的产生和描述北师大版知识精讲

高二物理高二物理机械波的产生和描述机械波的产生和描述北师大版北师大版 本讲教育信息本讲教育信息 一 教学内容 机械波的产生和描述 一 机械波的产生 1 机械波 机械振动在介质中传播 形成机械波 2 机械波的形成 总是后一质点在前一质点带动下做受迫振动 各质点振动的频率 振幅均相同 简谐 波 但振动依次落后 即后一质点重复前一质点的振动 二 波的描述 1 波速公式 v x tT f 其中 f 仅由波源决定 v 对机械波波速由介质决定 与波源 介质均有关 当波由一种介质进入到另一种介质 波的频率 f 保持不变 波速 v 将改变 波长 也 将改变 2 波的图像 表示介质中各质点在某一时刻的位移 典型例题典型例题 例 1 绳上有一列正弦横波 沿 x 轴传播 图中的 a b 是绳上两点 它们在 x 轴上的 距离小于一个波长 当 a 点振动到最高点时 b 点恰经平衡位置向上运动 试在图中 a b 两点之间画出两个波形 分别表示 1 沿 x 轴正方向传播的波 2 沿 x 轴负方向传播的波 并在所画出的两波形上分别标明符号 和 y a b O x 分析 分析 1 若波沿 x 轴正方向传播 先画出一个完整的波形 如图甲所示 再根据 a b 两点的振动特征在图中描出它们的位置 则 a b 之间即所求 2 若波沿 x 轴负方向传播 同上述方法描出 a b 位置 如图乙所示 a 甲 b x a 乙 b x 解 解 y a b O x 例 2 一简谐横波在图中 x 轴上传播 实线和虚线分别是 t1和 t2时刻的波形图 已知 t2 t1 1 0s 由图判断下列哪一个波速是不可能的 A 1m sB 3m s C 5m sD 10m s y cm 2 1 0 1 2 3 4 5 x m 分析 分析 1 若波沿 x 方向传播 则有 tnTT t n 1 4 4 41 v TT nm sn 4 41012 当时 故 选项正确nvm sA 01 1 nvm sC 15 2 时 故 选项正确 2 若波沿 x 方向传播 则有 tnTT t n 3 4 4 43 vnm sn 43012 当时 故 选项正确nvm sB 03 3 解 解 ABC 选项正确 例 3 一列简谐波沿 x 轴正方向传播 在 t 0 时刻的波形如图所示 已知这列波在 x 1m 的质点依次出现两个波峰的时间间隔为 0 4s 则 A 这列波的波长是 6m B 这列波的波速是 10m s C x 9m 处的质点要再经过 0 7s 才能第一次到达波峰处 D x 9m 处的质点到达波峰时 x 1m 处的质点也恰好到达波峰处 y cm 5 0 1 2 3 4 5 6 7 x m 5 分析 分析 由图可知 波长为 4m 故 A 选项错 由题干 x 1m 的质点依次出现两个波峰的时间间隔为 0 4s 即周期 T 0 4s 故波速 选项正确 v T m sB 10 t 0 时刻 波传播到 x 6m 处 且该质点振动沿 y 方向 再经 t 时刻波传播到 xmt x v sxmys 9 96 10 039 1 4 01处 此时的质点也沿振动 再经即 到达波峰处 故 C 选项错 x 1m 与 x 9m 处的质点 相距 x 8m 2 故两质点振动情况总相同 故 D 选项正 确 解 解 BD 例 4 一列简谐横波沿 x 轴负方向传播 图 1 是 t 1s 时的波形图 图 2 是波中某振动 质元位移随时间变化的振动图线 两图用同一时间起点 则图 2 可能是图 1 中哪个质元的 振动图线 A x 0 处的质元 B x 1m 处的质元 C x 2m 处的质元 D x 3m 处的质元 y m O 1 2 3 4 5 6 7 x m 图 1 y m O 1 2 3 4 5 6 t s 图 2 分析 分析 首先要清楚两图线的物理意义 其次由图 2 可知 该质点在 t 1s 时正通过平衡 位置向下振动 由此可在图 1 中找到相应的质点 第三 由图 1 波沿 x 方向传播可以判断 出 x 0 x 4m 处质元通过平衡位置向下振动 故 A 选项正确 解 解 A 模拟试题模拟试题 1 如图所示为简谐波某时刻的波形图线 由图可知 1 若质点 a 向下运动 则波向右传播 2 若质点 b 向上运动 则波向右传播 3 若波向左传播 则质点 c 向下运动 4 若波向左传播 则质点 d 向上运动 A 1 3 B 1 4 C 2 3 D 2 4 2 一简谐横波在 x 轴上传播 在某一时刻的波形如图所示 已知此时质点 F 的运动方向 向下 则 1 此波朝 x 轴负方向传播 2 质点 D 此时向下运动 3 质点 B 将比质点 C 先回到平衡位置 4 质点 E 的振幅为零 A 1 2 B 2 3 C 1 4 D 3 4 3 如图所示是一列波的波形图 波沿 x 轴正向传播 对 a b c d 四个质点而言 速 度为正 加速度为负的点是 A bB aC dD c 4 如图所示为一列横波的图象 已知坐标原点为这列波的波源 则在图示时刻 p 点的 运动方向是 p 点将比 a 点 回到平衡位置 5 一列沿 x 轴正向传播的横波 振幅为 A 波长为 某一时刻波的图象如图所示 在 该时刻 某一质点坐标为 经 3 25 个周期后 该质点坐标为 0 A B 5 4 0 A C D A 5 4 A 6 如图所示为一列向右传播的横波在某时刻的波形图 从该时刻开始的一段极短时间内 这列波中质点 A 的振动速度 v 和加速度 a 的大小变化情况为 A v 变大 a 变小 B v 变小 a 变大 C v 变大 a 变大 D v 变小 a 变小 7 一列简谐波某时刻的波形图如图甲所示 图乙表示该波传播的介质中某质点此后一段 时间内的振动图象 则 1 若波沿 x 轴正方向传播 振动图象为 a 点的振动图象 2 若波沿 x 轴正方向传播 振动图象为 b 点的振动图象 3 若波沿 x 轴负方向传播 振动图象为 c 点的振动图象 4 若波沿 x 轴负方向传播 振动图象为 d 点的振动图象 A 1 3 B 1 4 C 2 3 D 2 4 8 如图所示 是一列波的图象 质点 a 向上运动 则波沿 传播 就 a b c d e 五个质点而言 速度为正 加速度为负的点是 9 如图所示是一列横波在某一时刻的波动图象 波的传播方向沿 x 轴正向 波速为 8m s 那么质点 A 经过 1 75s 时相对平衡位置的位移是 m 经过的路程是 m 与此同时波沿 x 轴正方向传播距离是 m 10 如图所示 甲为某列波在 t 0 时的图象 乙为参与该波动的 P 质点的振动图象 则 该波的波速为 波沿 传播 11 如图所示 为一列向左传播的简谐波在某一时刻的图象 若波速是 0 5m s 画出经 7s 时的波形图 12 如图所示 为一列简谐波在 t1 0s 和 t2 0 5s 图中虚线 时的波的图象 试求 1 此波的波速和频率 2 若