2018_2019学年高中物理第十二章机械波习题课机械波的图象及多解问题含解析新人教版选修3_4.docx

机械波的图象及多解问题 ‎ (40分钟)‎ ‎1.关于机械波,下列说法错误的是(　　)‎ A.在传播过程中能传递能量 B.频率由波源决定 C.能在真空中传播 D.能产生干涉、衍射现象 解析：机械波的传播需要介质;机械波传播的是振动形式和能量,质点不会随波迁移;波源的频率就是波的频率;波的干涉和衍射是波特有的属性。‎ 答案：C ‎2.一列横波沿x轴正方向传播,a、b、c、d为介质中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,若再经过‎3‎‎4‎周期开始计时,则图乙描述的是(　　)‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　‎ A.a处质点的振动图象 B.b处质点的振动图象 C.c处质点的振动图象 D.d处质点的振动图象 解析：由波在某时刻的波形知,a处质点经‎3‎‎4‎周期处在波谷,与图乙不符;c处质点经‎3‎‎4‎周期处在波峰,也与图乙不符;d处质点经‎3‎‎4‎周期处于平衡位置,但向上振动,不符合图乙;只有b处质点经‎3‎‎4‎周期后处于平衡位置且向下振动。‎ 答案：B ‎3.‎ 一列沿x轴正方向传播的简谐横波,t=0时刻的波形如图中实线所示,t=0.2 s时刻的波形如图中虚线所示,则(　　)‎ A.t=0.2 s时质点P的运动方向向右 B.波的周期可能为0.27 s C.波的频率可能为1.25 Hz D.波的传播速度可能为20 m/s 解析：t=0.2 s时质点P的运动方向向上(y轴正方向),A错;波长λ=24 m,Δt=n+‎‎1‎‎4‎T=0.2 s,T=‎0.8‎‎4n+1‎ s(n=0,1,2,3,…),B错;f=‎4n+1‎‎0.8‎ Hz,n=0时,f=1.25 Hz,C对;波速v=λT=30(4n+1) m/s,D错。‎ - 5 -‎ 答案：C ‎4.‎ 一列简谐横波在x轴上传播,某时刻的波形如图所示,a、b、c为三个质点,a正向上运动,由此可知(　　)‎ A.该波沿x轴正方向传播 B.c正向上运动 C.该时刻以后,b比c先到达平衡位置 D.该时刻以后,b比c先到达距平衡位置最远处 解析：由题中a质点向上振动,则可知波沿x轴正向传播,A选项正确;c应向下运动,故B选项错误,C选项正确;c质点先到达负向最大位移处,故D选项错误。‎ 答案：AC ‎5.导学号73884063‎ 一列简谐横波在t=0时的波形如图所示。介质中x=2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin(5πt) cm。关于这列简谐波,下列说法正确的是(　　)‎ A.周期为4.0 s B.振幅为20 cm C.传播方向沿x轴正方向 D.传播速度为10 m/s 解析：由y=10sin(5πt) cm可知振幅A=10 cm,振动周期也即波的周期T=‎2πω=0.4 s,故选项A、B错误。仍从上式可知t=0时质点P经过平衡位置向y轴正方向振动,结合该时刻波形可知波沿x轴正方向传播,波长λ=4 m,则波速v=λT=10 m/s,故选项C、D正确。‎ 答案：CD ‎6.如图所示,沿波的传播方向上有间距为1 m的13个质点,a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m,它们均静止在各自的平衡位置。一列横波以1 m/s的速度水平向右传播,在t=0时刻到达质点a,且a开始由平衡位置向上振动,在t=1 s时刻,质点a第一次到达最高点。‎ ‎(1)这列波的波长为　　　　,周期为　　　　。 ‎ ‎(2)在图中画出g点第一次向下达到最大位移时的波形。‎ 解析：(1)由题意知波长λ=vT=4 m,周期T=4 s。‎ ‎(2)当g第一次到达最低点时波形如图所示。‎ - 5 -‎ 答案：(1)4 m　4 s　(2)见解析 ‎7.一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图甲所示,x=0.30 m处的质点的振动图线如图乙所示,该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴　　　　(选填“正向”或“负向”)。已知该波的波长大于0.30 m,则该波的波长为　　　　 m。 ‎ 解析：根据图乙可知,图线在t=0时的切线斜率为正,表示此时质点沿y轴正向运动;设质点的振动方程为y=2sin‎2πT‎+φ cm,当t=0时,y=‎2‎ cm,可得φ=π‎4‎。当t=T‎8‎时,y=2 cm达到最大,结合图甲和题意可得‎3‎‎8‎λ=0.3 m,解得λ=0.8 m。‎ 答案：正向　0.8‎ ‎8.‎ 右图是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形,已知波的传播速度v=2 m/s。‎ ‎(1)写出x=0.75 m处的质点振动函数表达式;‎ ‎(2)求出x=0.25 m处的质点在0~4.5 s内通过的路程及t=4.5 s时的位移。‎ 解析：(1)波长λ=2.0 m,周期T=λv=1.0 s,振幅A=5 cm,则y=5sin‎2πt+‎π‎4‎ cm。‎ ‎(2)n=tT=4.5,则x=0.25 m处的质点经4.5个周期后的路程s=90 cm,经4.5个周期后的位移y=-2.5‎2‎ cm。‎ 答案：(1)y=5sin‎2πt+‎π‎4‎ cm　(2)90 cm　-2.5‎2‎ cm ‎9.导学号73884064如图所示,一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O,用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1 s的简谐运动,于是在绳上形成一列简谐波。‎ ‎(1)若从波传到平衡位置在x=1 m处的M质点时开始计时,则经过的时间Δt等于多少时,平衡位置在x=4.5 m处的N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置?‎ ‎(2)在图中准确画出当时弹性绳上的波形;‎ ‎(3)从绳的左端点O开始做简谐运动起,当它通过的总路程为120 cm时,N质点振动通过的总路程是多少?‎ - 5 -‎ 解析：(1)由波的传播特性和波动图象知,波长λ=2 m。波从x=1 m传至x=4.5 m处的N质点需要的时间t=‎7‎‎4‎T,且此时x=4.5 m处的N质点正向y轴负方向运动;N质点恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置还需T‎2‎,因此Δt=‎9‎‎4‎T=2.25 s。‎ ‎(2)此时N质点振动了半个周期,波形传过N质点半个波长,故波形如图所示。‎ ‎(3)由题图知,振幅A=8 cm,质点在一个周期内通过的路程为4A=32 cm,O质点通过120 cm的路程共经过的时间为‎15‎‎4‎T;波从x=0传至x=4.5 m处的N质点需要时间t1为‎9‎‎4‎T,故质点N运动的时间为‎3‎‎2‎T,所以质点N振动通过的总路程为4A×‎3‎‎2‎=6A=48 cm。‎ 答案：(1)2.25 s　(2)见解析　(3)48 cm ‎10.导学号73884065一列横波如图所示,波长λ=8 m,实线表示t1=0时刻的波形,虚线表示t2=0.005 s时刻的波形。求:‎ ‎(1)机械波的波速;‎ ‎(2)若2T>t2-t1>T,波速又为多大?‎ ‎(3)若T