高考物理“机械振动”与“机械波”㈡备考综合热身辅导系列 新人教版

用心 爱心 专心1 机械振动机械振动 与与 机械波机械波 11 11 备考综合热身辅导系列备考综合热身辅导系列 本节 主要通过分析和解决有关机械波的一类问题 说明机械波概念及其传播规律等 的应用 下面 写出解决此类问题的解题依据 一 破解依据 欲解决此类问题 试归纳以下几条 依据 机械波 机械振动在介质中的传播过程 条件 波源和介质 形成 各点均做受迫振动 沿波速方向前一点带动后一点 各点振幅 周期 均相同 质点均不会随波迁移 波只能传播振动形式和振动能量 分类 横波和纵波 略 波速 波长和频率的关系 t x v f T v 横波的传播规律 周期性和对称性 略 传播方向传播方向 由波源及远判断 传传 播距离播距离 依tvx 或vT 44Tv 等计算 振动方向振动方向 在波动图象中沿传 播方向看 为 上坡下 下坡上上坡下 下坡上 同相同相与反相反相 若某质点与准质点距离为波长的整数 倍 则该质点与准质点同相 若某质点与准质点距离为半波长的奇数倍 则该质点与准质 点反相 声波 略 波的特性 波的干涉 条件 频率相同 结果 两波相遇 出现振动加强 减弱的互相间隔的若干区域 若某点到两波源的波程差等于波长的整数倍 则振动加强 若某点到两波源的波程差等于 半波长的奇数倍 则振动减弱 波的衍射 条件 d 或 能比于d 结果 明显的衍射现象 多普勒效应 定义 波源与观察者相对运动 原因 使后者感觉其频率发生变化 效果 特征 两者接近 感觉频率增大 反之 则减小 应用 测定 车辆的速度 天体对地球的速度 振动图象和波的图象 物理意义 略 用途 略 推演 详见例题 25 26 29 32 等解答 二 精选例题 例题例题 13 0813 08 北京北京 在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波 一顶点由平衡位置竖 直向上运动 经 0 1 s 到达最大位移处 在这段时间内波传播了 0 5 m 则这列波 A 周期是 0 2 sB 波长是 0 5 m C 波速是 2 m sD 经 1 6 s 传播了 8 m 例题例题 14 0814 08 全国全国 一列简谐横波沿x轴正方向传播 振幅为A t 0 时 平衡位 置在x 0 处的质元位于y 0 处 且向x轴负方向运动 此时 平衡位置在x 0 15m 处的质 用心 爱心 专心2 元位于 y A处 该波的波长可能等于 A 0 60 m B 0 20 m C 0 12m D 0 086m 例题例题 15 15 08 08 天津天津 一列简谐横波沿直线由 a 向 b 传播 相距 10 5m 的 a b 两处的质点振动图象 如图所示中 a b 所示 则 A 该波的振幅可能是 20cm B 该波的波长可能是 8 4m C 该波的波速可能是 10 5m s D 该波由 a 传到 b 可能历时 7s 例题例题 16 0816 08 全国全国 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 3 m 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 5 m x 5 5 m 则 A 当 a 质点处在波峰时 b 质点恰在波谷 B t T 4 时 a 质点正在向 y 轴负方向运动 C t 3T 4 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 例题例题 17 0817 08 四川四川 一列简谐横波沿直线传播 该直线上的a b两点相距 4 42 m 图 9 中实 虚两条曲线分别表示平衡位置在a b 两点处质点的振动曲线 从图示可知 A 此列波的频率一定是 10Hz B 此列波的波长一定是 0 1m C 此列波的传播速度可能是 34 m s D a点一定比b点距波源近 例题例题 18 18 08 08 重庆重庆 某地区地震波中的横波和纵波传播速率 分别约为 4km s 和 9km s 一种简易地震仪由竖直弹簧振子 P 和水 平弹簧振子 H 组成 题图 11 在一次地震中 震源地地震仪下 方 观察到两振子相差 5s 开始振动 则 A P 先开始振动 震源距地震仪约 36km B P 先开始振动 震源距地震仪约 25km C H 先开始振动 震源距地震仪约 36km D H 先开始振动 震源距地震仪约 25km 例题例题 19 0719 07 广东物理广东物理 图 12 是一列简谐横 波在某时刻的波形图 已知图中 b 位置的质点起振比 a 位置的质点晚 0 5 s b 和 c 之间的距离是 5 m 则 此列波的波长和频率应分别为 A 5 m 1 Hz B 10 m 2 Hz a b c O y m x m 图图 12 图图 10 图图 11 y cm 1 2 3 4 5 t s b a O 10 10 图图 8 图图 9 用心 爱心 专心3 C 5 m 2 Hz D 10 m 1 Hz 例题例题 20 20 07 07 天津天津 如图 13 所示 实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t 0 时刻的 波形图 虚线是这列波在t 0 2 s 时刻的波形图 已知该波的波速是 0 8 m s 则下列说 法正确的是 A 这列波的波长是 14 cm B 这列波的周期是 0 125 s C 这列波可能是沿x轴正方向传播的 D t 0 时 x 4 cm 处的质点速度沿y轴负方向 例题例题 21 21 07 07 全国全国 一列横波在 x 轴 上传播 在 x 0 与 x 1cm 的两点的振动图 线分别如图 14 中实线与虚线所示 由此 可以得出 A 波长一定是 4cm B 波的周期一定是 4s C 波的振幅一定是 2cm D 波的传播速度一定是 1cm s 例题例题 22 0722 07 江苏物理江苏物理 如图 15 所示 实线和虚线分别为某种波在 t 时刻和 t t 时刻的波形曲线 B 和 C 是横坐标分别为 d 和 3d 的两个质点 下列说法中正确的是 A 任一时刻 如果质点 B 向上运动 则质点 C 一定向下运动 B 任一时刻 如果质点 B 速度为零 则质点 C 的速度也为零 C 如果波是向右传播的 则波的周期 可能为 7 6 t D 如果波是向左传播的 则波的周期 可能为 13 6 t 例题例题 23 0723 07 上海物理上海物理 如图 14 所示 位于介质 和 分界面上的波源 S 产生两 列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波 若在两种介质中波的频率及传播速度分别为 f1 f2和v1 v2 则 A f1 2f2 v1 v2 B f1 f2 v1 0 5v2 C f1 f2 v1 2v2 D f1 0 5f2 v1 v2 例题例题 24 0624 06 江苏物理江苏物理 两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以 1 0m s 的速率沿同一 直线相向传播 t 0 时刻的波形如图 17 所示 图中小方格的边长为 0 1m 则以下不同时 图图 15 图图 16 01 2345 1 2 3 4t s y cm 2 1 2 1 图图 14 图图 13 用心 爱心 专心4 刻 波形正确的是 例题例题 25 25 0707 全国全国 一列简诸横波沿x轴负方向传播 波速v 4 m s 已知坐标 原点 x 0 处质点的振动图象如图 18 所示 在下列 4 幅图中能够正确表示t 0 15s 时 波形的图是 例题例题 26 26 0707 四川 四川 图 19 甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图 图 17 乙为质 点 P 以此时刻为计时起点的振动图 象 从该时刻起 A 经过 0 35s 时 质点 Q 距 平衡位置的距离小于质点 P 距平衡 位置的距离 B 经过 0 25s 时 质点 Q 的 加速度大于质点 P 的加速度 C 经过 0 15s 波沿 x 轴的正方向传播了 3m D 经过 0 1s 时 质点 Q 的运动方向沿 y 轴 正方向 例题例题 27 27 0505 天津 天津 图 20 中实线和虚线 分别是 x 轴上传播的一列简谐横波在 t 0 和 t 0 03s 时刻的波形图 x 1 2m 处的质点在 t 0 03s 时刻向 y 轴正方向运动 则 A 该波的频率可能是 125Hz B 该波的波速可能是 10m s C t 0 时 x 1 4m 处质点的加速度方向沿 y 轴 正方向 D 各质点在 0 03s 内随波迁移 0 9m 例题例题 28 28 08 08 江苏物理江苏物理 一列沿着 x 轴正方向传播的横波 在t 0 时刻的波形如图 19 甲所示 图甲中某质点的振动图象如图乙所示 AB CD 图图 17 图图 18 P x m y m O 0 2 0 2 24 Q 甲 t s y m O 0 2 0 2 0 10 2 乙 图图 19 y c m x m O 0 6 5 1 2 1 8 5 0 3 0 9 1 5 2 1 图图 20 用心 爱心 专心5 质点N的振幅是 m 振动周期为 s 图乙表示质点 从质点 K L M N中选填 的振动图象 该 波的波速为 m s 例题例题 29 29 07 07 海南物理海南物理 一列简谐横波 沿 x 轴正向传播 位于原点的质点的振动图 象如图 22 内图 1 所示 该振动的振幅是 cm 振动的周期是 s 在 t 等于 1 4 周期时 位于原点的质点离开平衡位置的位移是 cm 图 2 为该波在某一时刻的波形图 A 点位于 x 0 5 m 处 该波的传播速度是 m s 经过 1 2 周期后 A 点离开平 衡位置的位移是 cm 例题例题 30 30 08 08 上海物理上海物理 有两列简谐横波a b在同一媒质中沿 x 轴正方向传播 波 速均为v 2 5m s 在t 0 时 两列波的波峰正好在x 2 5m 处重合 如图 23 示 1 1 求两列波的周期Ta和Tb 2 2 求t 0 时 两列波的波峰重合处的所有位置 3 3 辨析题 分析并判断 在t 0 时是否存在两列波的波 谷重合处 某同学分析如下 既然两 列波的波峰存在重合处 那么 波谷与波谷重合处也一定存在 只要找到这两列波半波长的最小公倍数 即可得到波谷与波谷重合处的所有位置 你认为该同学的分析正确吗 若正确 求出这些点的位置 若不正确 指出错误处并通 过 计算说明理由 图图 21 图图 22 图图 23 用心 爱心 专心6 例题例题 31 0831 08 海南物理海南物理 某实验室中悬挂着一弹簧振子和一单摆 弹簧振子的弹簧和 小球 球中间有孔 都套在固定的光滑竖直杆上 某次有感地震中观察到静止的振子开始 振动 4 0 s 后 单摆才开始摆动 此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别 为 10 km 和 5 0 km 频率为 1 0 Hz 假设该实验室恰好位于震源的正上方 求震源离实验 室的距离 地震纵波传播速度为 vP f P 例题例题 32 0732 07 宁夏宁夏 图 24 为沿 x 轴向右传播的简谐横波在 t 1 2 s 时的波形 位 于坐标原点处的观察者测到在 4 s 内有 10 个完整的波经过该点 1 1 求该波的波幅 频率 周期和波速 2 2 画出平衡位置在 x 轴上 P 点处的质点在 0 0 6 s 内的振动图象 三 参考答案 D AC D C AC A A D 21 21 BC 22 22 C 23 23 C 24 24 ABD 25 25 A 26 26 A C 27 27 A 28 28 0 8 4 L 0 5 29 29 8 0 2 0 10 8 30 30 解析解析 1 1 从图中可以看出两列波的波长分别为 a 2 5m b 4 0m 因此它 们的周期分别为 2 5 2 5 a a T v s 1s 图图 24 用心 爱心 专心7 4 0 2 5 b b T v s 1 6s 2 2 两列波的最小公倍数为S 20m t 0 时 两列波的波峰生命处的所有位置为 x 2 5 20k m k 0 1 2 3 3 3 该同学的分析不正确 要找两列波的波谷与波谷重合处 必须从波峰重合处出发 找到这两列波半波长的厅数倍恰好相等的位置 设距离 x 2 5m 为 L 处两列波的波谷与波 谷相遇 并设 L