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高考物理一轮复习重要题型名师精讲之机械振动振动波第2讲机械波doc高中物理
高考物理一轮复习重要题型名师精讲之机械振动振动波第2讲机械波doc高中物理
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第2讲机械波图1-2-141.(1)同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播,某时刻的波形曲线如图1-2-14所示,以下说法正确的选项是________.A.声波在水中波长较大,b是水中声波的波形曲线B.声波在空气中波长较大,b是空气中声波的波形曲线C.水中质点振动频率较高,a是水中声波的波形曲线D.空气中质点振动频率较高,a是空气中声波的波形曲线(2)一列简谐横波沿x负方向传播,速度为10m/s,已知t=0时刻的波形图如图1-2-15甲所示.图中P点此时正经过平衡位置沿________方向运动,将t=0.5s时的波形图画在图1-2-15乙上(至少要画一个半波长).图1-2-15解析:(1)因声波的波速在水中较空气中快,而波的频率等于振源的振动频率,那么声波在水和空气中传播的频率相同,再由v=λf知,声波在水中传播的波长长.答案:(1)A (2)y轴正 如右图2.(1)如图1-2-16所示,是用a、b两束不同频率的光分别照射同一双缝干预装置,在距双缝恒定距离的屏上用照相底片感光得到的干预图样,其中图甲是用a光照射时形成的,图乙是用b光照射时形成的.那么关于a、b两束光,下述正确的选项是( )图1-2-168/8\nA.a光的波长比b光短,频率比b光高B.b光的波长比a光短,频率比a光高C.b光比a光衍射现象更明显D.a光比b光衍射现象更明显(2)在均匀介质中,各质点的平衡位置均在同一直线上,图中正方形方格的边长均为1.5cm.波源在坐标原点处,t=0时波源开场向y轴负方向振动,如图1-2-17为t=0时刻的波动图象,经过0.24s时间第三次形成如以下图波形,那么此波的周期T和波速v分别为多大?图1-2-17解析:(1)b光的干预条纹间距比a光小,由Δx=λ可知b光的波长比a光短,频率比a光高,选项A错误;选项B正确;波长越长,衍射现象越明显,选项C错误;选项D正确.(2)又t=0时波源开场向y轴负方向振动,经过0.24s时间第三次形成如以下图波形,所以t=3T,T=0.24/3s=0.08s.图中正方形方格的边长均为1.5cm,波长为λ=8×1.5cm,所以波速v=λ/T=1.5m/s.答案:(1)BD (2)0.08s 1.5m/s图1-2-183.如图1-2-18所示为一列简谐波在t1=0时刻的图象.此时波中质点M的运动方向沿y轴负方向,且t2=0.55s时质点M恰好第3次到达y轴正方向最大位移处.试求:(1)此波沿什么方向传播?(2)波速是多大?(3)从t1=0至t3=1.2s,质点N运动的路程和t3时刻相对于平衡位置的位移分别是多少?解析:(1)此波沿x轴负方向传播.(2)在t1=0到t2=0.55s这段时间时,质点M恰好第3次到达沿y轴正方向的最大位移处,那么有:(2+)T=0.55s,得T=0.2s.由图象得简谐波的波长为λ=0.4m,那么波速v==2m/s.(3)在t1=0至t3=1.2s这段时间,波中质点N经过了6个周期,即质点N回到始点,所以走过的路程为s=6×5×4cm=120cm.相对于平衡位置的位移为2.5cm.答案:(1)沿x轴负方向 (2)2m/s (3)120cm 2.5cm8/8\n4.振幅A=2cm,f=50Hz的横波沿x正方向传播,波源在坐标原点O处,从t=0开场振动,已知在t=0.5s末,此波传到距波源O为x=10m处的P点,并且P点向-y方向开场振动.求:(1)该波的波速、波长.(2)画出t1=0.4s末的波形图.(3)画出距波源O为x2=5m处Q点的振动图象.解析:(1)周期T=1/f=0.02s波速v=x/t=20m/s波长λ=vT=0.4m.(2)t1=0.4s末,波传到距波源x1=vt1=8m处,由于各点开场振动的方向相同,故该点也开场由平衡位置向-y方向振动.由于x1=20λ,故该时刻波源O刚好过平衡位置向-y方向振动.那么t1=0.4s末的波形图如上图所示.(3)波传到Q点需用时间t=x2/v=0.25sQ点做简谐运动的周期T=0.02s,开场振动的方向也为-y方向,故画出如以下图的距波源O为x2=5m处Q点的振动如以以下图所示.答案:(1)20m/s 0.4m (2)见解析(3)图1-2-195.如图1-2-19所示,甲为某一列简谐波t=t0时刻的图象,乙是这列波上P点从这一时刻起的振动图象,试讨论:(1)波的传播方向;并求其波速.(2)画出经过2.3s后波的图象,并求0~2.3s内P质点的位移和路程.解析:(1)根据振动图象可以判断P质点在t=t0时刻在平衡位置且向负的最大位移运动,由此可确定波沿x轴正向传播.由t=t0时该波的图象可知λ=2.0m,根据v=λf,波传播的频率与波源振动频率相同,而波源振动的频率与介质中各质点振动频率相同,由P质点的振动图象可知,f==Hz=2.5Hz,所以v=2.0×2.5m/s=5.0m/s.8/8\n(2)由于T=0.4s,所以2.3s=5T,波形重复5次再沿x轴推进个波长,经过2.3s后波的图象如以以下图所示,P质点的位移为10cm,路程s=4A×5+3A=23A=2.3m.答案:(1)沿x轴正向 5.0m/s(2) 10cm 2.3m1.如图1-2-20所示,O是波源,a、b、c、d是波传播方向上各质点的平衡位置,且Oa=ab=bc=cd=0.6m,开场各质点均静止在平衡位置,t=0时波源O开场向上做简谐运动,振幅是0.02m,波沿Ox方向传播,波长是1.6m,当波源O点振动了一段时间t1,其经过的路程是0.1m,在t1时刻,各质点运动的方向是(填向上、向下或未振动)a质点________,b质点________,c质点________,d质点________.图1-2-20解析:O点在t1时间的路程是0.1m=5.0A,因质点每个周期振动4A,所以t1==1.25T,此时O点位于正最大位移处,对应图形如以下图.可以判断a质点向上振,b质点向下振,c质点向上振,d质点此时刻未振动,速度为零.答案:向上 向下 向上 未振动2.(1)摆长为L的单摆做简谐运动,假设从某时刻开场计时(取t=0),当运动至t=时,摆球具有负向最大速度,那么单摆的振动图象为以以下图中的( )(2)图1-2-21为一列沿x轴负方向传播的简谐横波,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.6s时的波形图,波的周期T>0.6s,那么( )图1-2-21A.波的周期为2.4sB.在t=0.9s时,P点沿y轴正方向运动C.经过0.4s,P点经过的路程为4m8/8\nD.在t=0.5s时,Q点到达波峰位置解析:(1)单摆的摆长为L,其做简谐运动的周期T=2π,从t=0到t=时,运动的时间为T,此时摆球具有负向最大速度,即摆球正在平衡位置向负方向运动,显然,T前摆球应在负向最大位移处,即摆球在负向最大位移处开场计时的,单摆的振动图象应为D.(2)从两时刻的波形图可以看出,在Δt=0.6s时间内,波传播的距离Δx==6m,故传播时间Δt==0.6s,周期T=0.8s,A项错误;同时可求波速为10m/s;t=0时刻P点向y轴负方向振动,经过Δt=0.9s=1T,P点正向y轴负方向振动,B项错误;经过t=0.4s,即半个周期,P点经过的路程为2A=0.4m,C项错误;经过t=0.5s,波向x轴负方向平移Δx=vt=5m,可知Q点处于波峰,D项正确.答案:(1)D (2)D3.如图1-2-22所示,一根柔软的弹性绳子右端固定,左端自由,A、B、C、D…为绳上等间隔的点,点间间隔为50cm.现用手拉着绳子的端点A使其上下振动,假设A点开场向上振动,经0.1s第一次到达最大位移时,C点恰好开场振动.那么:图1-2-22(1)绳子形成的向右传播的横波速度为多大?(2)从A开场振动,经多长时间J点第一次向下到达最大位移?解析:(1)v==m/s=10m/s.(2)波传播到J点的时间为:t1==s=0.45s,J点第一次向下到达最大位移时,振动了个周期.t2=T=×0.4s=0.3s,t2=t1+t2=0.75s.答案:(1)10m/s (2)0.75s4.8/8\n图1-2-23在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点,相邻两质点的距离均为L,如图1-2-23(a)所示.一列横波沿该直到向右传播,t=0时到达质点1,质点1开场向下运动,经过时间Δt第一次出现如图(b)所示的波形.那么该波:(1)波长为多少?(2)质点振动的周期为多少?解析:由图可知该波的波长为8L,由波的传播方向可推知质点9在Δt时刻的振动方向向上,而t=0时刻波刚传到质点1时其振动方向是向下的,由此可见质点9并非是Δt时刻波的前沿,由题意知(b)所示是经Δt时间第一次出现的波形,可知Δt时刻在质点9的右侧还应有半个波长的波形未画出来,即经Δt波应从质点1传播到质点13.(未画出)传播的距离Δx=1.5λ=12L,故波速v==,波的周期T===.答案:(1)8L (2)5.如图1-2-24为一列横波某时刻的波形图,已知该波沿+x方向连续传播,传播速度为2m/s.(1)求波上质点P的振动周期并画出从该时刻计时开场的振动图象.(2)如图1-2-25所示,在探究共振现象的实验中发现:当作用在装置上MN间的驱动力的频率与上述横波的频率相同时,MN间五个单摆中D摆恰好发生共振.现测得D摆摆线长l=99.6cm.摆球的直径d=0.8cm,求当地重力加速度g.(结果取2位有效数字)图1-2-24解析:(1)由图象可以看出:λ=4m.由T=可解得:T==s=2s.由于t=0时刻P点向上振动,那么P点的振动图象如以以下图所示:(2)由T=2π得:g=又L=l+,联立可解得:g==9.9m/s2.答案:(1)8/8\n(2)9.9m/s26.已知一列简谐横波在t=0时刻的波形图象如图1-2-26所示,再经过1.1s,P点第3次出现波峰.求:图1-2-26(1)波速v为多少?(2)由图示时刻起,Q点再经过多长时间第一次出现波峰?(3)从此时刻开场计时,试写出坐标为x=3m的质点的位移与时间的关系式.解析:由传播方向可以判断,此时此刻P点的振动方向是向下的,经过t1=T第一次到达波峰位置,经过t2=1T,第二次到达波峰位置,经过t3=2T,第三次到达波峰位置,即2T=1.1s,T=0.4s.(1)从题中波形图上可以看出,波长λ=4m,所以波速v===10m/s.(2)由图上可以看出波向右传播,t=0时,离A点最近的波峰在x=2m处,该点距Q点距离为s=4m,因此再经过t1时间,Q点第一次出现波峰,t1===0.4s.(3)坐标为x=3m的质点此时处在平衡位置,由于波沿x轴正方向传播,所以质点向上运动,周期为0.4s,所以质点的振动周期也为0.4s,从图上可以看出振幅为0.5m,因此坐标为x=3m的质点的位移与时间关系式为y=0.5sint=0.5sin5πt.答案:(1)10m/s (2)0.4s (3)y=0.5sin5πt7.两列横波在x轴上沿相反方向传播,如图1-2-27所示,传播速度v=6m/s,两列波的频率都是f=30Hz,在t=0时,这两列波分别从左和右刚刚传到S1和S2处,使S1和S2都开场向上做简谐振动,S1的振幅为2cm,S2的振幅为1cm,已知质点A与S1、S2的距离分别是S1A=2.95m,S2A=4.25m,当两列波在A点相遇时,A点的振幅为多大?图1-2-27解析:根据v=λf,那么λ==m=0.2m,S1、S2两波源到A点的波程差,ΔS=S2A-S1A=(4.25-2.95)m=1.3m.因为是完全相同的波源,所以ΔS假设满足半波长的偶数倍,A点振动加强,振幅为两振幅之和,ΔS假设满足半波长的奇数倍,A点振动减弱,振幅为两振幅之差,由此判定=1.3×2/0.2=13.即满足半波长的奇数倍,A点为振动减弱点,振动振幅为A=A1-A2=(2-1)cm=1cm.8/8\n答案:1cm8.如图1-2-28所示为波源O振动1.5s时沿波的传播方向上局部质点振动的波形图.已知波源O在t=0时开场沿y轴负方向振动,t=1.5s时它正好第二次到达波谷.问:图1-2-28(1)再经过多长时间x=5.4m处的质点第一次到达波峰?(2)从t=0开场至x=5.4m处的质点第一次到达波峰这段时间内,波源通过的路程是多少?解析:(1)从图象可知λ=60cm=0.6m,t=1T所以T=t=1.2s,又因为=,所以x=λ=0.75m所以t=1.5s时波刚好传至距波源0.75m的质点处,最前面的波峰位于x=0.3m的质点.又因为=,所以Δt==s=10.2s(2)从t=0至x=5.4m处的质点第一次到达波峰时所用总时间t′=t+Δt=1.5s+10.2s=11.7s所以波源通过的总路程x路=4A·=1.95m答案:(1)10.2s (2)1.95m8/8
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高考 - 一轮复习
发布时间:2022-08-25 17:00:47
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