高考物理二輪復習名師專題點津系列――波動問題doc高中物理

/2023高考物理二輪復習名師專題點津系列――波動問題一、特別提示1、從受力和運動兩個方面分析簡諧運動的特點及簡諧運動中能量轉化。2、靈活應用簡諧運動模型——單擺、彈簧振子。3、加深理解波是傳遞振動形式和波是能量傳遞的一種方式。4、注意理解波的圖象及波的形成過程。5、注意橫波中介質質點運動路程與波傳播距離的區(qū)別。6、波由一種介質傳到另一介質中，波的頻率不變，波速由介質決定與頻率無關。7、據(jù)質點運動方向能正確判斷出簡諧橫波的傳播方向。8、應用公式時應注意時間和空間的周期性。9、波的干預中，應注重理解加強和減弱的條件。二、典型例題例1如圖5-1，在質量為M的無底的木箱頂部用一輕彈簧懸掛質量均為的A、B兩物體，箱子放在水平面上，平衡后剪斷A、B間細線，此后A將做簡諧振動，當A運動到最高點時，木箱對地面的壓力為：（）A、B、C、D、解剪斷A、B間細繩后，A與彈簧可看成一個豎直方向的彈簧振子模型，因此，在剪斷瞬間A具有向上的大小為的加速度，當A運動到最高點時具有向下的大小為的加速度（簡諧運動對稱性），此時對A來說完全失重，從整體法考慮，箱對地面的作用力為，選A。評析注意應用彈簧振子模型中運動的對稱性，及超重、失重知識，注重物理過程的分析，利用理想化模型使復雜的物理過程更加簡單。例2如圖5-2，有一水平軌道AB，在B點處與半徑R=160m的光滑弧形軌道BC相切，一質量為M=0.99kg的木塊靜止于B處，現(xiàn)有一顆質量為的子彈以的水平速度從左邊射入木塊且未穿出，如以下圖，已知木塊與該水平軌道的動摩擦因數(shù)，，試求子彈射入木塊后，木塊需經(jīng)多長時間停頓？解子彈射入木塊由動量守恒定律得子彈和木塊的共同速度為子彈和木塊在光滑弧形軌道BC上的運動可看作簡諧運動，，，子彈在水平軌道上作勻減速運動加速度，，評析注意子彈擊中木塊過程中有機械能損失，子彈沖上圓弧及返回過程中，為一變速圓周運動，運動時間無其它方法求解，只能利用簡諧運動中的單擺模型；所以建立和應用物理模型在物理學習中是至關重要的。例3如圖5-3，一列橫波沿軸傳播，波速。當位于處的A質點在軸上方的最大位移處時，位于處的質點恰好在平衡位置，且振動方向沿軸負方向，求這列波的頻率。解設波沿軸正方向傳播，當波長最長時，A、B之間的波形如圖5-3a示，由波的周期性，有，由得，；同理波沿軸負方向傳播，當波長最長時，A、B之間的波形如圖5-3b示，有，評析應注意A、B兩點間水平距離與波長的關系考慮波長的空間周期性及波傳播方向的雙向性。例4某質點在坐標原點O處做簡諧運動，其振幅是0.05m，振動周期為0.4s，振動在介質中沿軸正方向直線傳播，傳播速度為1m/s，已知它在平衡位置O向上開場振動，振動0.2s后立即停頓振動，那么停頓振動后經(jīng)過0.2s時間的波是圖5-4中的（）解由題意得，振動在介質中沿軸正向直線傳播，且開場振動時方向向上，由此可知介質中各質點的起振方向均向上，由于振動周期為0.4S，而振源振動0.2S后立即停頓振動，所以形成的是半個波長的脈沖，波形一定在軸上方，振源停頓振動后經(jīng)過0.2S，波形沿軸正方向平移半個波長即0.2m，波形不變，應選B。評析此題應注意的是O點起振時方向是向上的，振動傳播至任何一點該點的起振方向均應向上，0.4S振動向外傳播一個波長。應用簡諧橫波中介質質點振動方向與傳播方向的關系，是解此類題的關鍵。例5振幅是2cm的一列簡諧波，以12m/s的速度沿軸正方向傳播，在傳播方向上有A、B兩質點，A的平衡位置，B的平衡位置。已知A在最大位移處時，B正在平衡位置處向方向運動，試求這列波的頻率的值。解當A在正向最大位移處時，AB間距離最少為，考慮波動空間的周期性，應有AB=，即有=6，根據(jù)知：；同理，當A在正向最大位移處時，AB間距離最少為，考慮波動空間的周期性，應有AB=，即有=6，根據(jù)知：；因此這列波的頻率值為或評析應注意A、B兩點水平距離與波長的關系考慮波長的空間周期性，另應注意A點是在正向還是在負向最大位移處。例6如圖5-5，表示兩列同頻率相干水波在t=0時刻的疊加情況，圖中實線表示波谷，已知兩列波的振幅均為2cm（且在圖示范圍內振幅不變）。波速為2m/s，波長為0.4mA、A、C兩點是振動減弱點B、E點是振動加強點C、B、D兩點在該時刻的豎直高度差4D、t=0.05s時，E點離平衡位置的位移大小2解A、C兩點均波峰與波谷疊加，使振動減弱，故A正確。E點為AC與BD連線的交點，它到波峰CD及波谷BC距離相等，因兩列波傳播速率相等，故將同一時刻在E點疊加，故E點振動減弱，B錯；B、D兩點均為加強點其振幅均為4cm，故此時兩點的高度差8cm，C錯。波的周期T=0.2