高中物理滬科版4第二章機(jī)械波 學(xué)業(yè)分層測評(píng)第2章機(jī)械波的案例分析

學(xué)業(yè)分層測評(píng)第2章機(jī)械波的案例分析(建議用時(shí)：45分鐘)[學(xué)業(yè)達(dá)標(biāo)]1.圖2-3-7為一列簡諧波在t＝0時(shí)刻的圖像，已知質(zhì)點(diǎn)P將比質(zhì)點(diǎn)Q后回到平衡位置，則下列說法中正確的是()圖2-3-7A.波一定沿x軸正方向傳播B.質(zhì)點(diǎn)Q與質(zhì)點(diǎn)R的運(yùn)動(dòng)方向相同C.質(zhì)點(diǎn)P的速度正在增大D.質(zhì)點(diǎn)R的加速度正在減小E.質(zhì)點(diǎn)Q的速度正在增大【解析】因P點(diǎn)比Q點(diǎn)后回到平衡位置，可知P點(diǎn)向＋y方向振動(dòng)，Q點(diǎn)向－y方向振動(dòng)，可判斷波向＋x方向傳播，即P點(diǎn)遠(yuǎn)離平衡位置，速度正在減小，Q點(diǎn)靠近平衡位置，速度正在增大；R點(diǎn)與Q點(diǎn)均向－y方向運(yùn)動(dòng)，R點(diǎn)正遠(yuǎn)離平衡位置，位移增大，加速度增大.【答案】ABE2.一簡諧機(jī)械橫波沿x軸正方向傳播，波長為λ，周期為＝0時(shí)刻的波形如圖2-3-8甲所示，a、b是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn).圖乙是波上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像.下列說法中正確的是()甲乙圖2-3-8＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的速度比質(zhì)點(diǎn)b的大＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的大C.圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)D.圖乙可以表示質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)、b兩質(zhì)點(diǎn)的振幅相同【解析】質(zhì)點(diǎn)在平衡位置處的振動(dòng)速度是最大的，所以在零時(shí)刻a的速度小于b的速度，A錯(cuò)誤；而質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置越遠(yuǎn)加速度越大，a的加速度大于b的加速度，B正確；根據(jù)波的圖像“同側(cè)法”可以判斷在零時(shí)刻，b在平衡位置且向下振動(dòng)，D正確，C錯(cuò)誤.因是簡諧波，E正確.【答案】BDE3.質(zhì)點(diǎn)A做簡諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)圖像和t＝s時(shí)刻的波動(dòng)圖像如圖2-3-9所示，則下列說法正確的是()圖2-3-9A.質(zhì)點(diǎn)A向上運(yùn)動(dòng)B.波向右傳播C.質(zhì)點(diǎn)A向下運(yùn)動(dòng)D.波向左傳播E.質(zhì)點(diǎn)A比質(zhì)點(diǎn)B先回到平衡位置【解析】由振動(dòng)圖像可得質(zhì)點(diǎn)A正在向上運(yùn)動(dòng)，則結(jié)合波動(dòng)圖像可以看出，波正向右傳播，故A、B、E正確.【答案】ABE4.一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上的a、b兩點(diǎn)相距m.圖2-3-10中實(shí)、虛兩條曲線分別表示平衡位置在a、b兩點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)曲線.從圖示可知()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：38910024】圖2-3-10A.此列波的頻率一定是10HzB.此列波的波長一定是mC.此列波的傳播速度可能是34m/s點(diǎn)一定比b點(diǎn)距波源近E.此列波的波長可能是m【解析】由振動(dòng)圖像可知T＝s，故f＝eq\f(1,T)＝10Hz，A對.由振動(dòng)周期性可知當(dāng)波從a傳到b時(shí)有eq\f(λ,4)＋eq\f－,λ＋nλ＝m，即eq\f(3,10)λ＋nλ＝m，λ＝eq\f,3＋10n)m(n＝0,1,2，…)，可知B錯(cuò)，E對；由v＝λ·f得v＝eq\f(442,3＋10n)m/s(n＝0,1,2，…)，當(dāng)n＝1時(shí)，v＝34m/s，C對.由于不知波的傳播方向，故無法判斷a、b中的哪一點(diǎn)離波源近，D錯(cuò).【答案】ACE5.如圖2-3-11所示，甲是________圖像，乙是___________圖像.圖2-3-11【解析】波動(dòng)圖像的橫坐標(biāo)為各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置；振動(dòng)圖像中橫坐標(biāo)為時(shí)間.【答案】波動(dòng)振動(dòng)6.取向上為質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的正方向，得到如圖2-3-12所示的兩個(gè)圖像，其中圖甲是一列波的圖像，A是介質(zhì)中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，圖乙是介質(zhì)中另一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，B為振動(dòng)中的某一個(gè)時(shí)刻，圖甲中A質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向是________，圖乙中B時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是________.甲乙圖2-3-12【解析】圖甲表示的是波的圖像，由于波沿x軸負(fù)方向傳播，所以，圖中質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方向向下；圖乙表示的是振動(dòng)圖像，在圖中B所對應(yīng)的時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)向下運(yùn)動(dòng)(因?yàn)橄乱粫r(shí)刻位移為負(fù)值).【答案】向下(或沿－y方向)向下(或沿－y方向)7.圖2-3-13(a)表示一列簡諧波在介質(zhì)中傳播時(shí)，某一質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)圖像，請?jiān)趫D(b)中作出這列簡諧波在t＝0時(shí)刻的波形圖(質(zhì)點(diǎn)a畫在坐標(biāo)原點(diǎn)上，且波沿x軸正方向傳播).圖2-3-13【解析】由圖(a)可知，t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a正處于平衡位置且沿＋y方向運(yùn)動(dòng)，經(jīng)eq\f(T,4)達(dá)到正向最大位移處，x軸正向?yàn)椴▊鞑サ姆较?，利用波形與振動(dòng)方向關(guān)系的判斷方法，得出t＝0時(shí)的波形如圖所示.【答案】見解析8.如圖2-3-14甲為某一列波在t＝s時(shí)的圖像，圖乙為參與該波的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像.圖2-3-14(1)求該波波速；(2)求再經(jīng)過s時(shí)P質(zhì)點(diǎn)通過的路程；(3)波的傳播方向.【導(dǎo)學(xué)號(hào)：38910025】【解析】(1)根據(jù)兩圖像得λ＝4m，T＝s所以v＝eq\f(λ,T)＝4m/s.(2)s內(nèi)的路程為s＝eq\f(t,T)×4A＝eq\f,1)×m＝m.(3)由題中乙圖知P質(zhì)點(diǎn)s時(shí)沿y軸負(fù)方向振動(dòng)，由“同側(cè)法”可知，題圖甲中波向左傳播.【答案】(1)4m/s(2)m(3)向左[能力提升]9.圖2-3-15(a)為一列簡諧橫波在t＝2s時(shí)的波形圖，圖(b)為媒質(zhì)中平衡位置在x＝m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，P是平衡位置為x＝2m的質(zhì)點(diǎn).下列說法正確的是()圖2-3-15A.波速為m/sB.波的傳播方向向右～2s時(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的路程為8cm～2s時(shí)間內(nèi)，P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)E.當(dāng)t＝7s時(shí)，P恰好回到平衡位置【解析】由題圖(a)讀出波長λ＝m，由題圖(b)讀出周期T＝4s，則v＝eq\f(λ,T)＝m/s，選項(xiàng)A正確；題圖(a)是t＝2s時(shí)的波形圖，題圖(b)是x＝m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，所以該質(zhì)點(diǎn)在t＝2s時(shí)向下振動(dòng)，所以波向左傳播，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在0～2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P由波峰向波谷振動(dòng)，通過的路程s＝2A＝8cm，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；t＝7s時(shí)，P點(diǎn)振動(dòng)了eq\f(7,4)個(gè)周期，所以這時(shí)P點(diǎn)位置與t＝eq\f(3,4)T＝3s時(shí)位置相同，即在平衡位置，所以選項(xiàng)E正確.【答案】ACE10.一列簡諧機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形如圖2-3-16所示，波源的平衡位置坐標(biāo)為x＝0.當(dāng)波源質(zhì)點(diǎn)處于其平衡位置上方且向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，介質(zhì)中平衡位置坐標(biāo)x＝2m的質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置________方且向________運(yùn)動(dòng).圖2-3-16【解析】此列波沿x軸正向傳播，波源質(zhì)點(diǎn)在平衡位置上方且向下運(yùn)動(dòng)，其波形示意圖如圖所示.由圖可知，x＝2m處質(zhì)點(diǎn)在平衡位置下方且向上運(yùn)動(dòng).【答案】下上11.某列波在t＝0時(shí)刻的波形如圖2-3-17中實(shí)線所示，虛線為t＝s(該波的周期T＞s)時(shí)刻的波形圖，已知t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P向平衡位置方向運(yùn)動(dòng)，請判定波的傳播方向并求出波速.圖2-3-17【解析】由于在t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P向平衡位置方向運(yùn)動(dòng)，因此根據(jù)振動(dòng)方向與波的傳播方向的“同側(cè)”關(guān)系可知，波向x軸負(fù)方向傳播，從圖中可知，此波的波長為λ＝4m，從實(shí)線到虛線經(jīng)過的時(shí)間為s，因此周期滿足的關(guān)系通項(xiàng)為(n＋eq\f(3,4))T＝s，解得T＝eq\f,4n＋3)s，其中n＝0,1,2，…，又因?yàn)門＞s，因此只有n＝0滿足，此時(shí)T＝s，根據(jù)波長、波速、周期的關(guān)系可知，波的傳播速度為v＝eq\f(λ,T)＝10m/s.【答案】x軸負(fù)方向10m/s12.如圖2-3-18所示，實(shí)線是一列簡諧波在某一時(shí)刻的波形圖像，虛線是s后它的波形圖像，則這列波可能的波速為多大？【導(dǎo)學(xué)號(hào)：38910026】圖2-3-18【解析】若向右傳播則s右＝(n＋eq\f(1,4))λ＝(4n＋1)m所以波速v右＝eq\f(s右,t)＝eq\f(4n＋1,m/s＝(20n＋5)