2018_2019學(xué)年高中物理第十二章機(jī)械波習(xí)題課機(jī)械波的圖象及多解問(wèn)題含解析新人教版.docx

機(jī)械波的圖象及多解問(wèn)題 (40分鐘)1.關(guān)于機(jī)械波,下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.在傳播過(guò)程中能傳遞能量B.頻率由波源決定C.能在真空中傳播D.能產(chǎn)生干涉、衍射現(xiàn)象解析：機(jī)械波的傳播需要介質(zhì);機(jī)械波傳播的是振動(dòng)形式和能量,質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨波遷移;波源的頻率就是波的頻率;波的干涉和衍射是波特有的屬性。答案：C2.一列橫波沿x軸正方向傳播,a、b、c、d為介質(zhì)中沿波傳播方向上四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置。某時(shí)刻的波形如圖甲所示,此后,若再經(jīng)過(guò)34周期開(kāi)始計(jì)時(shí),則圖乙描述的是()A.a處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象B.b處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象C.c處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象D.d處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象解析：由波在某時(shí)刻的波形知,a處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)34周期處在波谷,與圖乙不符;c處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)34周期處在波峰,也與圖乙不符;d處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)34周期處于平衡位置,但向上振動(dòng),不符合圖乙;只有b處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)34周期后處于平衡位置且向下振動(dòng)。答案：B3.一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,t=0時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線(xiàn)所示,t=0.2 s時(shí)刻的波形如圖中虛線(xiàn)所示,則()A.t=0.2 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向向右B.波的周期可能為0.27 sC.波的頻率可能為1.25 HzD.波的傳播速度可能為20 m/s解析：t=0.2 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向向上(y軸正方向),A錯(cuò);波長(zhǎng)=24 m,t=n+14T=0.2 s,T=0.84n+1 s(n=0,1,2,3,),B錯(cuò);f=4n+10.8 Hz,n=0時(shí),f=1.25 Hz,C對(duì);波速v=T=30(4n+1) m/s,D錯(cuò)。答案：C4.一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播,某時(shí)刻的波形如圖所示,a、b、c為三個(gè)質(zhì)點(diǎn),a正向上運(yùn)動(dòng),由此可知()A.該波沿x軸正方向傳播B.c正向上運(yùn)動(dòng)C.該時(shí)刻以后,b比c先到達(dá)平衡位置D.該時(shí)刻以后,b比c先到達(dá)距平衡位置最遠(yuǎn)處解析：由題中a質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng),則可知波沿x軸正向傳播,A選項(xiàng)正確;c應(yīng)向下運(yùn)動(dòng),故B選項(xiàng)錯(cuò)誤,C選項(xiàng)正確;c質(zhì)點(diǎn)先到達(dá)負(fù)向最大位移處,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：AC5.導(dǎo)學(xué)號(hào)73884063一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)的波形如圖所示。介質(zhì)中x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)P沿y軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y=10sin(5t) cm。關(guān)于這列簡(jiǎn)諧波,下列說(shuō)法正確的是()A.周期為4.0 sB.振幅為20 cmC.傳播方向沿x軸正方向D.傳播速度為10 m/s解析：由y=10sin(5t) cm可知振幅A=10 cm,振動(dòng)周期也即波的周期T=2=0.4 s,故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。仍從上式可知t=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過(guò)平衡位置向y軸正方向振動(dòng),結(jié)合該時(shí)刻波形可知波沿x軸正方向傳播,波長(zhǎng)=4 m,則波速v=T=10 m/s,故選項(xiàng)C、D正確。答案：CD6.如圖所示,沿波的傳播方向上有間距為1 m的13個(gè)質(zhì)點(diǎn),a、b、c、d、e、f、g、h、i、j、k、l、m,它們均靜止在各自的平衡位置。一列橫波以1 m/s的速度水平向右傳播,在t=0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)a,且a開(kāi)始由平衡位置向上振動(dòng),在t=1 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)。(1)這列波的波長(zhǎng)為,周期為。(2)在圖中畫(huà)出g點(diǎn)第一次向下達(dá)到最大位移時(shí)的波形。解析：(1)由題意知波長(zhǎng)=vT=4 m,周期T=4 s。(2)當(dāng)g第一次到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)波形如圖所示。答案：(1)4 m4 s(2)見(jiàn)解析7.一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播,t=0時(shí)刻的波形如圖甲所示,x=0.30 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖線(xiàn)如圖乙所示,該質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸(選填“正向”或“負(fù)向”)。已知該波的波長(zhǎng)大于0.30 m,則該波的波長(zhǎng)為 m。解析：根據(jù)圖乙可知,圖線(xiàn)在t=0時(shí)的切線(xiàn)斜率為正,表示此時(shí)質(zhì)點(diǎn)沿y軸正向運(yùn)動(dòng);設(shè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為y=2sin2T+ cm,當(dāng)t=0時(shí),y=2 cm,可得=4。當(dāng)t=T8時(shí),y=2 cm達(dá)到最大,結(jié)合圖甲和題意可得38=0.3 m,解得=0.8 m。答案：正向0.88.右圖是一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形,已知波的傳播速度v=2 m/s。(1)寫(xiě)出x=0.75 m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)函數(shù)表達(dá)式;(2)求出x=0.25 m處的質(zhì)點(diǎn)在04.5 s內(nèi)通過(guò)的路程及t=4.5 s時(shí)的位移。解析：(1)波長(zhǎng)=2.0 m,周期T=v=1.0 s,振幅A=5 cm,則y=5sin2t+4 cm。(2)n=tT=4.5,則x=0.25 m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)4.5個(gè)周期后的路程s=90 cm,經(jīng)4.5個(gè)周期后的位移y=-2.52 cm。答案：(1)y=5sin2t+4 cm(2)90 cm-2.52 cm9.導(dǎo)學(xué)號(hào)73884064如圖所示,一根彈性繩沿x軸方向放置,左端在原點(diǎn)O,用手握住繩的左端使其沿y軸方向做周期為1 s的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),于是在繩上形成一列簡(jiǎn)諧波。(1)若從波傳到平衡位置在x=1 m處的M質(zhì)點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),則經(jīng)過(guò)的時(shí)間t等于多少時(shí),平衡位置在x=4.5 m處的N質(zhì)點(diǎn)恰好第一次沿y軸正向通過(guò)平衡位置?(2)在圖中準(zhǔn)確畫(huà)出當(dāng)時(shí)彈性繩上的波形;(3)從繩的左端點(diǎn)O開(kāi)始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)起,當(dāng)它通過(guò)的總路程為120 cm時(shí),N質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)通過(guò)的總路程是多少?解析：(1)由波的傳播特性和波動(dòng)圖象知,波長(zhǎng)=2 m。波從x=1 m傳至x=4.5 m處的N質(zhì)點(diǎn)需要的時(shí)間t=74T,且此時(shí)x=4.5 m處的N質(zhì)點(diǎn)正向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng);N質(zhì)點(diǎn)恰好第一次沿y軸正向通過(guò)平衡位置還需T2,因此t=94T=2.25 s。(2)此時(shí)N質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)了半個(gè)周期,波形傳過(guò)N質(zhì)點(diǎn)半個(gè)波長(zhǎng),故波形如圖所示。(3)由題圖知,振幅A=8 cm,質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路程為4A=32 cm,O質(zhì)點(diǎn)通過(guò)120 cm的路程共經(jīng)過(guò)的時(shí)間為154T;波從x=0傳至x=4.5 m處的N質(zhì)點(diǎn)需要時(shí)間t1為94T,故質(zhì)點(diǎn)N運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為32T,所以質(zhì)點(diǎn)N振動(dòng)通過(guò)的總路程為4A32=6A=48 cm。答案：(1)2.25 s(2)見(jiàn)解析(3)48 cm10.導(dǎo)學(xué)號(hào)73884065一列橫波如圖所示,波長(zhǎng)=8 m,實(shí)線(xiàn)表示t1=0時(shí)刻的波形,虛線(xiàn)表示t2=0.005 s時(shí)刻的波形。求:(1)機(jī)械波的波速;(2)若2Tt2-t1T,波速又為多大?(3)若Tt2-t1,并且波速為3 600 m/s,則波向哪個(gè)方向傳播?解析：(1)若波沿x軸正方向傳播,則t2-t1=T4+nT,T=0.024n+1 s,波速v=T=400(4n+1) m/s(n=0,1,2,)若波沿x軸負(fù)方向傳播,則t2-t1=34T+nT,即T=0.024n+3 s,波速v=T=400(4n+3) m/s(n=0,1,2,)。(2)若波沿x軸正方向傳播,則t2-t1=T4+T,T=0.004 s,所以波速v=T=2 000 m/s(3)若波沿x軸負(fù)方向傳播,則t2-t1=3T4+T,T=0.027 s,所以速度v=T=2 800 m/s。(3)令v=400(4n+1) m/s=3 600 m/s,得n=2,所以波速3 600 m/s符合沿x軸正方向傳播的情況。令v=400(4n+3) m/s=3 600 m/s,則n不為整數(shù)值,所以波只能沿x軸正方向傳播。答案：見(jiàn)解析11.導(dǎo)學(xué)號(hào)73884066如圖所示,一列向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波,波速大小為0.6 m/s,P質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)x=0.96 m。從圖中狀態(tài)開(kāi)始計(jì)時(shí),求:(1)P點(diǎn)剛開(kāi)始振動(dòng)時(shí),振動(dòng)方向如何?(2)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間,P點(diǎn)第一次達(dá)到波谷?(3)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間,P點(diǎn)第二次達(dá)到波峰?解析：(1)橫波沿x軸正方向傳播,初始時(shí)x坐標(biāo)為0.24 m處質(zhì)點(diǎn)起振方向沿y軸負(fù)方向,故P質(zhì)點(diǎn)剛開(kāi)始振動(dòng)的方向也沿y軸負(fù)方向。(2)P點(diǎn)第一次達(dá)到波谷的時(shí)間,就是初始時(shí)刻x坐標(biāo)為0.18 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)傳到P點(diǎn)所需要的時(shí)間,即t1=x1v,其中x1=(0.96-0.18) m=0.78 m,所以t1=0.780