高中物理機(jī)械波講解

1、機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波1. 如圖所示為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t時(shí)刻的波形圖。已知該波的周期為T，a、b、c、d為沿波傳播方向上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是（ ）A在時(shí)，質(zhì)點(diǎn)c的速度達(dá)到最大值B在時(shí)，質(zhì)點(diǎn)d的加速度達(dá)到最大值C從t時(shí)刻起，質(zhì)點(diǎn)a比質(zhì)點(diǎn)b先回到平衡位置D從t時(shí)刻起，在一個(gè)周期內(nèi)，a、b、c、d四個(gè)質(zhì)點(diǎn)所通過(guò)的路程均為一個(gè)波長(zhǎng)【解析】波沿x軸正方向傳播，所以質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)a先回到平衡位置，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；一個(gè)周期的時(shí)間里，各質(zhì)點(diǎn)的路程4倍的振幅，而不是一個(gè)波長(zhǎng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤?！敬鸢浮緽1圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.10s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置為x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置為x

2、=4 m處的質(zhì)點(diǎn)，圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象，則 At=0.15s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的加速度達(dá)到正向最大Bt=0.15s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向C從t=0.10s到t=0.25s，該波沿x軸正方向傳播了6 mD從t=0.10s到t=0.25s，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為30 cmy/cmy/cmx/m-101024680t/10-2s-1010 51015200QP甲乙【 解析】由乙圖中Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象可知t=0.15s時(shí)Q點(diǎn)在負(fù)的最大位移處，故具有正向最大加速度，故A正確；甲圖描述的是t=0.10s時(shí)的波動(dòng)圖象，而根據(jù)乙圖可知t=0.10s到t=0.25s內(nèi)Q點(diǎn)將向下振動(dòng)，這說(shuō)明在甲圖中此時(shí)Q點(diǎn)將向下振動(dòng)

3、，根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波傳播方向的關(guān)系可知，波向左傳播，判定出經(jīng)過(guò)四分之一周期即t=0.15s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閅軸負(fù)方向，故B錯(cuò)誤；根據(jù)甲乙兩圖可知波長(zhǎng)和周期，則波速：v=40m/s，故從t=0.10s到t=0.25s，波沿x負(fù)方向傳播了6m，而并非沿x軸正方向傳播，故C錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)通過(guò)的路程為4個(gè)振幅長(zhǎng)度，結(jié)合0.10s 時(shí)P點(diǎn)的位置可知在t=0.10s到t=0.25s的四分之三周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程小于三個(gè)振幅即小于30cm，故D錯(cuò)誤故選A2.（2013北京海淀二模，18題）根彈性繩沿x軸放置，左端位于坐標(biāo)原點(diǎn)，用手握住繩的左端，當(dāng)t = 0時(shí)使其開始沿y軸做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在t=0

4、.25s時(shí)，繩上形成 如圖4所示的波形。關(guān)于此波,下列說(shuō)法中正確的是A.此列波為橫波,0點(diǎn)開始時(shí)向上運(yùn)動(dòng)B.此列波的波長(zhǎng)為2m,波速為8m/SC.在t= 1.25s后,A、B兩點(diǎn)的振動(dòng)情況總相同D.當(dāng)t=10s時(shí)，質(zhì) 點(diǎn) B正通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)【答案】D 【 解析】由題意可知該簡(jiǎn)諧波沿x軸向右傳播，質(zhì)點(diǎn)沿y軸方向上下振動(dòng)，故此列波為橫波，由圖可看出波長(zhǎng)為2m，0點(diǎn)開始時(shí)向下運(yùn)動(dòng)， t=0.25s時(shí)，波剛傳播到x=1m處，故波速為4m/s，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。t= 1.25s時(shí),波剛好傳播到x=5m（即B點(diǎn)）處，A、B兩點(diǎn)相距半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，振動(dòng)情況總相反，C錯(cuò)誤。該簡(jiǎn)諧波的周期為=0.5s，t=

5、 1.25s時(shí),波剛好傳播到B點(diǎn)，B點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，t=1.5s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)B正通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，故再過(guò)17個(gè)周期，即當(dāng)t=10s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)B正通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)3如圖所示，位于原點(diǎn)O處的波源在t=0時(shí)刻，從平衡位置（在x軸上）開始沿y軸正方向做周期為T的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，該波源產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v，關(guān)于在處的質(zhì)點(diǎn)P，下列說(shuō)法正確的是PxyOA質(zhì)點(diǎn)P開始振動(dòng)的方向沿y軸正方向B質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)周期為T ，振動(dòng)速度的最大值為vC若某時(shí)刻波源在波谷，則質(zhì)點(diǎn)P也一定在波谷D若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P在波峰，則波源在也一定在波峰【答案】A【 解析】質(zhì)點(diǎn)P在波源的驅(qū)動(dòng)力作用下做受迫振動(dòng)，開始振動(dòng)的方向與波源開始振

6、動(dòng)方向相同，即沿y軸正方向，其振動(dòng)周期等于波源振動(dòng)的周期，則質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)周期為T，P點(diǎn)的振動(dòng)速度與波速不同，其最大速度無(wú)法確定，故A正確B錯(cuò)誤波長(zhǎng)為=vT，=，則P點(diǎn)與波源振動(dòng)情況總是相反，若某時(shí)刻波源在波谷，則質(zhì)點(diǎn)P一定在波峰，若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P在波峰，則波源一定在波谷，CD錯(cuò)誤。4如圖所示是一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖，若此時(shí)質(zhì)元P正處于加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，則此時(shí)A質(zhì)元Q和質(zhì)元M均處于加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B質(zhì)元Q和質(zhì)元N均處于加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中C質(zhì)元Q處于加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，質(zhì)元M處于減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中D質(zhì)元Q處于減速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，質(zhì)元N處于加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 本題應(yīng)選D。5. 沿軸正方向傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t = 0時(shí)

7、刻的波形曲線如圖所示，其波速為10ms，該時(shí)刻波恰好傳播到x = 6m的位置。介質(zhì)中有a、b兩質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法中正確的是 A時(shí)刻，b質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向向上B時(shí)刻，b質(zhì)點(diǎn)的速度大于a質(zhì)點(diǎn)的速度C時(shí)刻，b質(zhì)點(diǎn)的加速度大于a質(zhì)點(diǎn)的加速度D時(shí)刻，處的質(zhì)點(diǎn)位于波谷【答案】B【 解析】由于波沿x軸正向傳播，故時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)b向下運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A錯(cuò)誤。由于此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的位移達(dá)到最大值，故此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的速度為0，加速度最大，選項(xiàng)B正確C錯(cuò)誤。由于波速為10ms，所以時(shí)刻x=8m的質(zhì)點(diǎn)剛要起振，波還未傳到處的質(zhì)點(diǎn)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。6.如圖甲所示，一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，O點(diǎn)為振源，P點(diǎn)到O點(diǎn)的距離L=8.0m。t=0時(shí)刻O

8、點(diǎn)由平衡位置開始振動(dòng)，圖乙為質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像。下列判斷正確的是甲 乙A該波的波速為2m/s，t=2s時(shí)刻振源O的振動(dòng)方向沿y軸正方向B該波的波速為4m/s，t=2s時(shí)刻振源O的振動(dòng)方向沿y軸正方向C該波的波速為2m/s，t=2s時(shí)刻振源O的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向D該波的波速為4m/s，t=2s時(shí)刻振源O的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向【答案】A【 解析】由圖乙可知由O傳波到P需要4s，故波速等于2m/s；由圖乙可知質(zhì)點(diǎn)P的起振方向沿y軸正方向，且周期為2s，故振源O的起振方向也沿y軸正方向，t=2s時(shí)刻，振源O剛好振動(dòng)一個(gè)周期，振動(dòng)方向跟起振方向一致，本題應(yīng)選A.7.如圖所示為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫

9、波，實(shí)線為t0時(shí)刻的波形圖，虛線為t0.6 s 時(shí)的波形圖，波的周期T0.6 s，則A波的周期為0.8 sB在t0.9 s時(shí)，P點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)C經(jīng)過(guò)0.6 s，P點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為0.2 mD在t0.5 s時(shí)，Q點(diǎn)到達(dá)波峰位置【答案】C【 解析】由已知條件可知=0.6 s，故波的周期為2.4s，A錯(cuò)誤；t0 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P向上振動(dòng)，故t0.9 s時(shí)，P點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，B錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)0.6 s，P點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為一個(gè)振幅，即0.2 m，C正確；t0 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q向上振動(dòng)，故在t0.5 s時(shí)，Q點(diǎn)不能到達(dá)波峰位置，D錯(cuò)誤。8.如圖所示為一列沿著x軸正方向傳播的橫波在t=0時(shí)刻的波形圖。已知這列波的周

10、期T=2.0s。則0.20.2010.5vbx/mmmmmmmmmy/mA這列波的波速v=2.0m/sB在t=0時(shí)，x=0.5m處的質(zhì)點(diǎn)速度為零C經(jīng)過(guò)2.0s，這列波沿x軸正方向傳播0.8mD在t=0.4s時(shí)，x=0.5m處的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閥軸正方向【答案】D【 解析】由圖像可知波長(zhǎng)=1m，由可知這列波的波速v=0.5m/s，A錯(cuò)誤；在t=0時(shí)，x=0.5m處的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，速度最大，B錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)2.0s，這列波沿x軸正方向傳播1.0m，C錯(cuò)誤；由于波沿x軸正方向傳播，經(jīng)過(guò)t=0.4s，x=0.5m處的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閥軸正方向，D正確。9.一彈簧振子的位移y隨時(shí)間t變化的關(guān)系式為y0.1

11、sin，位移y的單位為m，時(shí)間t的單位為s。A. 彈簧振子的振幅為0.2mB. 彈簧振子的周期為1.25sC. 在t = 0.2s時(shí)，振子的運(yùn)動(dòng)速度為零D. 在任意0.2s時(shí)間內(nèi)，振子的位移均為0.1m【答案】C【 解析】將關(guān)系式y(tǒng)0.1sin與簡(jiǎn)諧波的表達(dá)式對(duì)比可得，振幅A=0.1m，周期0.8s，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤。在t = 0.2s=時(shí)，振子的位移達(dá)到最大，此時(shí)運(yùn)動(dòng)速度為零，選項(xiàng)C正確。陣子在平衡位置附近上下振動(dòng)，若起振點(diǎn)在平衡位置或最大位移處，則0.2s時(shí)間內(nèi)，振子的位移均為0.1m，若起振點(diǎn)不是上述位置，則D項(xiàng)錯(cuò)誤。10右圖是沿x軸正向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖，波速為2.0m/s，下

12、列說(shuō)法正確的是 A該波的振動(dòng)周期為4.0s B此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方向沿y軸正方向C經(jīng)過(guò)t=3.0s，質(zhì)點(diǎn)P將沿x軸正向移動(dòng)6.0mD經(jīng)過(guò)t=4.0s，質(zhì)點(diǎn)Q通過(guò)的路程是0.40m【答案】D【 解析】周期T= =2.0s，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；“峰前升，峰后降”，質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)在峰后，故沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)P只在其平衡位置附近上下振動(dòng)，不隨波逐流，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)t=4.0s=2T，質(zhì)點(diǎn)Q通過(guò)的路程是振幅的8倍，即0.40m，選項(xiàng)D正確。11甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖， Q是平衡位置x=4.0m處的質(zhì)點(diǎn)，圖乙是質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象， At=0.10s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的速度達(dá)到正向最大Bt=0.10

13、s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向C從t=0.10s到t=0.25s，該波沿x軸正方向傳播了6.0mD從t=0.10s到t=0.15s，質(zhì)點(diǎn)Q通過(guò)的路程為30cm乙t/sy/cm00.0510-100.150.200.10y/cm100Q4862x/m-10甲圖2【答案】C【 解析】由題圖可知該簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，t=0.10s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q到達(dá)平衡位置，正向下運(yùn)動(dòng)，其速度達(dá)到負(fù)向最大，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；該簡(jiǎn)諧橫波的波速為，從t=0.10s到t=0.25s，該波沿x軸正方向傳播了6.0m，選項(xiàng)C正確；從t=0.10s到t=0.15s，即，質(zhì)點(diǎn)Q通過(guò)的路程為10cm，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。12.如圖所示為一

14、列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t0時(shí)刻的波形圖象（圖中僅畫出012m范圍內(nèi)的波形）。經(jīng)過(guò)s的時(shí)間，恰好第三次重復(fù)出現(xiàn)圖示的波形。根據(jù)提供的信息，下列判斷中正確的A波的傳播速度的大小為30m/sB波中質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)的周期為0.3 sC可以畫出波中質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像D該時(shí)間段內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過(guò)的路程為24 m【答案】C【 解析】由波動(dòng)圖象讀出波長(zhǎng)根據(jù)“經(jīng)過(guò)1.2s該波形恰好第三次重復(fù)出現(xiàn)”，確定周期，由公式v=確定波速質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)3個(gè)周期，通過(guò)的路程是12個(gè)振幅，由于波的傳播方向沿x軸正向，所以可以畫出P點(diǎn)的振動(dòng)圖象本題應(yīng)選C。13 .下列沿著x軸正方向傳播的橫波，在t=0s刻的波形如圖甲所示，則圖乙表示圖甲中

15、E, F,G,H四個(gè)質(zhì)點(diǎn)中哪一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像A. E 點(diǎn),B. F 點(diǎn)C. G 點(diǎn)D. H 點(diǎn)B【 解析】由于該橫波沿x軸正方向傳播，根據(jù)“峰前升，峰后降”可知圖乙表示質(zhì)點(diǎn)F的振動(dòng)圖象，14（2013北京大興一模，17題）一列沿x軸正向傳播的橫波在某時(shí)刻波的圖象如圖甲所示，A、B、C、D為介質(zhì)中沿波的傳播方向上四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，若從該時(shí)刻開始再經(jīng)過(guò)5s作為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，則圖乙可以用來(lái)反映下列哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象( )A質(zhì)點(diǎn)B質(zhì)點(diǎn)B C質(zhì)點(diǎn)C D質(zhì)點(diǎn)DC【 解析】由題圖乙可知該橫波周期為4s，經(jīng)過(guò)5s即1.25個(gè)周期作為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，結(jié)合圖甲以及橫波沿x軸正向傳播Px/cmy/mO0.2-0.22

16、040甲t/sy/m00.2-0.212乙15如圖甲為t=0時(shí)刻沿x軸方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，圖乙是橫波上P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖線，則該橫波A沿x軸正方向傳播，波速為0.2m/sB沿x軸正方向傳播，波速為20m/sC沿x軸負(fù)方向傳播，波速為0.2m/sD沿x軸負(fù)方向傳播，波速為20m/s【答案】C【 解析】由圖甲可知該橫波波長(zhǎng)=40cm，由圖乙可知該橫波周期T=2s，故該橫波的波速又P質(zhì)點(diǎn)的起振方向向上，故該橫波沿x軸負(fù)方向傳播；故選C。16圖5是一列簡(jiǎn)諧橫波在t = 2s時(shí)的波形圖，圖6是這列波中P點(diǎn)的振動(dòng)圖象，則該波的傳播速度和傳播方向是Av = 25 m/s ，向x軸負(fù)方向傳播Bv = 25 m/s

17、 ，向x軸正方向傳播Cv = 50 m/s ，向x軸負(fù)方向傳播Dv = 50 m/s ，向x軸正方向傳播P 圖5 圖65 Ox / my/cm0.2-0.250100150200圖6Ot / sy/cm0.2-0.21234【答案】 C【 解析】由圖6知，2s時(shí)刻P點(diǎn)正經(jīng)過(guò)平衡位置向正方向運(yùn)動(dòng)，則由波動(dòng)圖象可知波應(yīng)向x軸的負(fù)方向傳播；而波的周期為2s，波長(zhǎng)為100m，則波速v= m/s=50m/s；故C正確17.如圖為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，實(shí)線為t0時(shí)刻的波形圖，虛線為t0.6 s時(shí)的波形圖，波的周期T0.6 s，則（ ）A.波的周期為0.8 s B.在t0.9 s時(shí)，P點(diǎn)沿y軸正方

18、向運(yùn)動(dòng)C.經(jīng)過(guò)0.4 s，P點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為0.4 m D.在t0.5s時(shí)，Q點(diǎn)到達(dá)波峰位置ACD 【 解析】根據(jù)題意應(yīng)用平移法可知由實(shí)線得到虛線需要將圖象沿x軸負(fù)方向平移（n+），其中n=0、1、2、3、4，故由實(shí)線傳播到虛線這種狀態(tài)需要（n+）T，即（n+）T=0.6s，解得T=，其中n=0、1、2、3、4，當(dāng)n=0時(shí)，解得T=0.8s，當(dāng)n=1時(shí)，解得T=0.34s，又T0.6s，故周期為0.8s，故A正確；由于波沿x軸負(fù)方向傳播，故t=0時(shí)p點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，故t=0.8s時(shí)p點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，而周期T=0.8s，故0.9s時(shí)P點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)故B錯(cuò)誤在一個(gè)周期內(nèi)p點(diǎn)完成一個(gè)全振動(dòng)，即其運(yùn)動(dòng)路程為4A，而0.4s=T，故p點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)路程為2A=0.4m，C正確；由題意可知波長(zhǎng)=8m，則波速v=10m/s，在t=0時(shí)Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)為5m，由于波沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，故在t=0.5s的時(shí)間內(nèi)波沿x軸負(fù)方向傳播的距離為x=vt=100.5=5m，故在t=0.5s時(shí)，Q點(diǎn)振動(dòng)情況和t=0時(shí)距離坐標(biāo)原點(diǎn)10m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況相同，而t=0