高中物理滬科版4第二章機(jī)械波 公開(kāi)課

有關(guān)機(jī)械波的案例分析同步測(cè)控1.介質(zhì)中有一列簡(jiǎn)諧機(jī)械波傳播，對(duì)于其中某個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)()A．它的振動(dòng)速度等于波的傳播速度B．它的振動(dòng)方向一定垂直于波的傳播方向C．它在一個(gè)周期內(nèi)走過(guò)的路程等于一個(gè)波長(zhǎng)D．它的振動(dòng)頻率等于波源的振動(dòng)頻率解析：選D.機(jī)械波在傳播過(guò)程中，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，只是在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤．機(jī)械波可能是橫波，也可能是縱波，故振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向不一定垂直于波的傳播方向，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是由波源的振動(dòng)引起的，故質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率等于波源的振動(dòng)頻率，選項(xiàng)D正確．2.對(duì)機(jī)械波關(guān)于公式v＝λf的理解，正確的是()A．v＝λf適用于一切波B．由v＝λf知，f增大，則波速v也增大C．v、λ、f三個(gè)量中，對(duì)同一列波來(lái)說(shuō)，在不同介質(zhì)中傳播時(shí)保持不變的只有fD．由v＝λf知，波長(zhǎng)是2m的聲音比波長(zhǎng)是4解析：選AC.公式v＝λf適用于一切波，無(wú)論是機(jī)械波還是電磁波，A正確；機(jī)械波的波速僅由介質(zhì)決定，與頻率f無(wú)關(guān)，所以B、D錯(cuò)；對(duì)同一列波，其頻率由波源決定，與介質(zhì)無(wú)關(guān)，故C正確．3.如圖所示的兩圖像，下列判斷正確的是()A．甲是振動(dòng)圖像，乙是波動(dòng)圖像B．甲是波動(dòng)圖像，乙是振動(dòng)圖像C．A、B兩質(zhì)點(diǎn)均向上運(yùn)動(dòng)D．A、B兩質(zhì)點(diǎn)均向下運(yùn)動(dòng)解析：選BD.由兩圖像的橫坐標(biāo)可看出甲是波動(dòng)圖像，乙是振動(dòng)圖像，選項(xiàng)B正確，A錯(cuò)誤．由甲圖中的傳播方向，可看出A質(zhì)點(diǎn)此刻應(yīng)向下運(yùn)動(dòng)，由乙圖中也可判定B質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)D正確，C錯(cuò)誤．4.如圖所示，圖甲為某一波動(dòng)在t＝s時(shí)的圖像，圖乙為參與該波動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像．(1)求該波波速；(2)求再經(jīng)過(guò)s時(shí)P質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程；(3)判斷波的傳播方向．解析：(1)由題中甲、乙兩圖像得A＝0.2m，λ＝4m，T＝1s，所以波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,1)m/s＝4m/s.(2)s內(nèi)P點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為eq\f(t,T)×4A＝eq\f,1)×4A＝×4×0.2m＝2.8m.(3)由題中乙圖知t＝s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，結(jié)合題中甲圖可以確定波向左傳播．答案：(1)4m/s(2)2.8課時(shí)作業(yè)一、選擇題1.關(guān)于波長(zhǎng)的下列說(shuō)法中正確的是()A．機(jī)械振動(dòng)在一個(gè)周期內(nèi)傳播的距離就是一個(gè)波長(zhǎng)B．在波形圖上位移相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)C．在波形圖上速度最大且相同的相鄰兩質(zhì)點(diǎn)間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)D．在波形圖上振動(dòng)情況總是相同的兩點(diǎn)間的距離等于一個(gè)波長(zhǎng)解析：選AC.機(jī)械振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)向遠(yuǎn)處傳播一個(gè)完整的波形，故A正確；由波形圖可見(jiàn)，在一個(gè)完整波形上，位移相同的相鄰質(zhì)點(diǎn)之間的距離不一定等于一個(gè)波長(zhǎng)，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；速度最大且相同的質(zhì)點(diǎn)，在波形圖上是在平衡位置上，如果相鄰，那么正好是一個(gè)完整波形的兩個(gè)端點(diǎn)，所以C選項(xiàng)正確；振動(dòng)情況總是相同的兩點(diǎn)間的距離是波長(zhǎng)λ的整數(shù)倍，故D選項(xiàng)不正確．2.下列對(duì)波速的理解正確的是()A．波速表示振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢B．波速表示介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的快慢C．波速表示介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)遷移的快慢D．波速跟波源振動(dòng)的快慢無(wú)關(guān)解析：選AD.機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播的快慢用波速表示，它的大小由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，與介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度是兩個(gè)不同的概念，與波源振動(dòng)快慢無(wú)關(guān)，故A、D正確；波速不表示質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的快慢，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)也不隨波遷移，因此B、C錯(cuò)誤．3.一列機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波速變大，則下列判斷正確的是()A．由v＝λ/T可知，波長(zhǎng)也變大B．由T＝λ/v可知，周期變小C．由v＝λf可知，可能是波長(zhǎng)λ變小而頻率f變得更大D．由v＝λf可知，可能是頻率f變小而波長(zhǎng)λ變得更大解析：選A.機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，周期和頻率保持不變，選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤；由于周期不變，波速變大，所以波長(zhǎng)變大，選項(xiàng)A正確．4.下圖中正確的波形圖是()解析：選BC.根據(jù)上下坡法，凡是在“上坡”區(qū)的必向下運(yùn)動(dòng)，在“下坡”區(qū)的必向上運(yùn)動(dòng)，故B、C正確．5.一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧波，在t＝0時(shí)刻的圖像如圖所示，波的周期為T(mén)，圖中兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)A和B的振動(dòng)情況是()A．A、B質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向總相同B．A、B質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向總相反C．在t＝eq\f(1,4)T時(shí)，A、B質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是相同的D．在t＝eq\f(1,4)T時(shí)，A、B質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是相反的解析：選C.由“帶動(dòng)法”或“微平移法”或“上下坡法”，在t＝0時(shí)刻，A點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸正方向，B點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，A不正確；經(jīng)過(guò)eq\f(T,4)，波向前傳播eq\f(λ,4)，出現(xiàn)虛線所示的波形，這時(shí)A點(diǎn)的振動(dòng)方向與B點(diǎn)的振動(dòng)方向相同，都沿y軸的負(fù)方向．C正確，B、D不正確．6.一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形如圖甲所示，圖乙表示該波傳播的介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)此后一段時(shí)間內(nèi)的振動(dòng)圖像，則()A．若波沿x軸正方向傳播，圖乙為a點(diǎn)的振動(dòng)圖像B．若波沿x軸正方向傳播，圖乙為b點(diǎn)的振動(dòng)圖像C．若波沿x軸負(fù)方向傳播，圖乙為c點(diǎn)的振動(dòng)圖像D．若波沿x軸負(fù)方向傳播，圖乙為d點(diǎn)的振動(dòng)圖像解析：選BD.圖乙表示質(zhì)點(diǎn)正通過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)．由圖甲可知，在該時(shí)刻，a、c質(zhì)點(diǎn)分別位于波峰、波谷，圖乙不可能是a、c質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像．b、d質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置，若波沿x軸正方向傳播，b點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，d點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)；若波沿x軸負(fù)方向傳播，b點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，d點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)．7.一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)的波形圖如圖所示．介質(zhì)中x＝2m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(5πt)cm.關(guān)于這列簡(jiǎn)諧波，A．周期為s B．振幅為20C．傳播方向沿x軸正向 D．傳播速度為10m解析：選CD.由y＝10sin(5πt)cm可知振幅A＝10cm，角頻率ω＝5π，則振動(dòng)周期也即波的周期T＝eq\f(2π,ω)＝s，A、B皆錯(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)刻波形圖可知波沿x軸正方向傳播，波長(zhǎng)λ＝4m，則波速v＝eq\f(λ,T)＝10m/s，C、D正確．8.一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線由A向B傳播，A、B相距0.45m，如圖所示是A處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像．當(dāng)A處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到波峰位置時(shí)，B處質(zhì)點(diǎn)剛好到達(dá)平衡位置且向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，這列波的波速可能是()A．4.5m/s B．3.0m/sC．1.5m/s D．0.7m/s解析：選A.由y－t圖像知：T＝s；由題意知：0．45m＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ則v＝eq\f(λ,T)＝eq\f,4n＋1)m/s(n＝0，1，2…)當(dāng)n＝0時(shí)，v＝4.5m/s；當(dāng)n＝1時(shí)，v＝0.9m/s；當(dāng)n＝2時(shí)，v＝0.5m/s.由此可判斷出A項(xiàng)正確，B、C、D項(xiàng)均錯(cuò)．9.(2023·高考四川卷)如圖為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)的波形圖，當(dāng)Q點(diǎn)在t＝0時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)傳到P點(diǎn)時(shí)，則()A．1cm<x<3cm范圍內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)正在向y軸的負(fù)方向運(yùn)動(dòng)B．Q處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)的加速度沿y軸的正方向C．Q處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)正在波峰位置D．Q處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)運(yùn)動(dòng)到P處解析：選B.由波沿x軸負(fù)方向傳播知，當(dāng)Q點(diǎn)在t＝0時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)傳到P點(diǎn)時(shí)，波形如圖中虛線所示，所以此時(shí)1cm<x<2cm范圍內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)正在向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，因此選項(xiàng)A錯(cuò)誤；Q處質(zhì)點(diǎn)此時(shí)正在波谷位置，加速度沿y軸的正方向，故選項(xiàng)B正確，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；波傳播的是振動(dòng)的形式和能量，質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤．eq\a\vs4\al(10.)如圖所示為一列波長(zhǎng)為λ、周期為T(mén)且沿x軸正向傳播的簡(jiǎn)諧橫波的波動(dòng)圖象和其中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，但兩圖象的x軸或t軸未標(biāo)出，則下列判斷正確的是()甲乙A．若圖甲是某時(shí)刻的波動(dòng)圖象，則圖乙可能是x＝eq\f(λ,4)的質(zhì)點(diǎn)從該時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象B．若圖甲是某時(shí)刻的波動(dòng)圖象，則圖乙可能是x＝eq\f(λ,2)的質(zhì)點(diǎn)從該時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象C．若圖乙是某時(shí)刻的波動(dòng)圖象，則圖甲可能是x＝eq\f(λ,4)的質(zhì)點(diǎn)從該時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象D．若圖乙是某時(shí)刻的波動(dòng)圖象，則圖甲可能是x＝λ的質(zhì)點(diǎn)從該開(kāi)始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象解析：選D.根據(jù)題意，若圖甲是某時(shí)刻的波動(dòng)圖象，則x＝eq\f(λ,4)的質(zhì)點(diǎn)剛好從該時(shí)刻開(kāi)始從正向最大位移處向－y方向振動(dòng)，同理，x＝eq\f(λ,2)的質(zhì)點(diǎn)從該時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)應(yīng)從平衡位置正向＋y方向振動(dòng)，可知選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；若圖乙是某時(shí)刻的波動(dòng)圖象，則x＝eq\f(λ,4)的質(zhì)點(diǎn)從該時(shí)刻開(kāi)始正從負(fù)向最大位移處向＋y方向振動(dòng)，x＝λ的質(zhì)點(diǎn)從該時(shí)刻開(kāi)始正從平衡位置向＋y方向振動(dòng)，則選項(xiàng)C錯(cuò)誤、選項(xiàng)D正確．二、非選擇題eq\a\vs4\al(11.)如圖所示為沿x軸向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t＝s時(shí)的波形，位于坐標(biāo)原點(diǎn)處的觀察者測(cè)到在4s內(nèi)有10個(gè)完整的波經(jīng)過(guò)該點(diǎn)．(1)求該波的振幅、頻率、周期和波速．(2)畫(huà)出平衡位置在x軸上P點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)在0～s內(nèi)的振動(dòng)圖像.解析：(1)由波的圖像可以看出：振幅A＝0.1m，波長(zhǎng)λ＝2m，由題設(shè)條件知：頻率f＝eq\f(n,t)＝Hz，周期T＝eq\f(1,f)＝s，波速v＝λf＝5m/s；(2)由波動(dòng)圖像可以看出：t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的位移為0.08m，且沿y軸負(fù)方向振動(dòng)．其振動(dòng)圖像如圖所示．答案：見(jiàn)解析eq\a\vs4\al(12.)一列橫波在x軸上傳播，如圖所示，t1＝0和t2＝s時(shí)的波形分別為圖中的實(shí)線和虛線．(1)設(shè)周期小于(t2－t1)，求波速；(2)設(shè)周期大于(t2－t1)，并且波速為6000m/s，解析：當(dāng)波傳播時(shí)間小于一個(gè)周期時(shí)，波沿傳播方向前進(jìn)的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)，當(dāng)波傳播的時(shí)間大于一個(gè)周期時(shí)，波沿傳播方向前進(jìn)的距離大于一個(gè)波長(zhǎng)．這時(shí)從波形的變化上看出的傳播距離加上n個(gè)波長(zhǎng)才是波實(shí)際傳播的距離．(1)因Δt＝(t2－t1)<T，所以波傳播的距離可以直接由圖讀出．若波向右傳播，則在s內(nèi)傳播了2m，v＝eq\f(2m