【全程復習方略】2021年春高中物理選修3-4-課時達標·效果檢測-12.3-波長.頻率和波速

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標滾軸，調整合適的觀看比例，答案解析附后。關閉Word文檔返回原板塊。課時達標·效果檢測一、選擇題1.一列波從空氣傳入水中,保持不變的物理量是()A.波速B.波長C.頻率D.振幅【解析】選C。波的頻率由波源打算,所以聲波從空氣進入水中,頻率不變,波速變大,波長變長,所以C正確。2.如圖是一列簡諧橫波在某時刻的波形圖,已知圖中b位置的質點起振時間比a位置的質點晚0.5s,b和c之間的距離是5m,則此列波的波長和頻率應分別為()A.5m,1Hz B.10m,2HzC.5m,2Hz D.10m,1Hz【解析】選A。從波的圖像可以看出,波長λ=5m,b點比a點的起振時間晚0.5s,則波速v=QUOTE=QUOTEm/s=5m/s,所以T=QUOTE=1s,f=QUOTE=1Hz。3.如圖所示為一列簡諧波的波形圖像,依據(jù)圖像可確定該波的()A.波長、波速 B.周期、波速C.波長、振幅 D.周期、振幅【解析】選C。由波形圖像可以直接確定該波的波長和質點振動的振幅,但不能確定波的周期和波速,故C正確。4.(2021·北京高考)一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波,波速為4m/s。某時刻波形如圖所示,下列說法正確的是()A.這列波的振幅為4cmB.這列波的周期為1sC.此時x=4m處質點沿y軸負方向運動D.此時x=4m處質點的加速度為0【解題指南】解答本題可按以下思路進行:(1)先由圖像讀出這列波的振幅和波長。(2)再由v=fλ=QUOTE算出這列波的周期。(3)依據(jù)波的外形和波的傳播方向推斷質點的振動方向,最終由質點的位移分析質點加速度的大小?！窘馕觥窟xD。由圖像可知波的振幅為2cm,波長為8m,故A錯誤;依據(jù)v=fλ=QUOTE可得該波的周期為2s,故B錯誤;依據(jù)波的外形和波的傳播方向的關系或“同側法”可知x=4m處的質點沿y軸正方向運動,C錯誤;由于x=4m處的質點的位移為零,說明回復力為零,即加速度為零,D正確。5.某一列簡諧橫波中的質點a的振動圖像如圖甲所示,這列簡諧波在t=1s時的波形圖如圖乙所示,則()A.這列波沿x軸負方向傳播,波速為v=0.02m/sB.這列波沿x軸負方向傳播,波速為v=0.5m/sC.t=0到t=1s的時間內,質點a的位移始終在增大D.t=4s時刻,a質點經(jīng)平衡位置向下運動【解析】選B。由振動圖像可知,t=1s時,質點a從平衡位置向下運動,結合波的圖像可知,波向左傳播,由于T=2s,λ=100cm,所以v=QUOTE=50cm/s=0.5m/s,選項A錯,B對;從t=0.5s到t=1s時間內,質點a的位移在減小,C錯;t=4s時,質點a經(jīng)平衡位置向上運動,D錯。二、非選擇題6.(2021·東城區(qū)高二檢測)一列沿x軸方向傳播的簡諧橫波,某時刻的波形如圖中的實線所示,經(jīng)過2s后波形如圖中虛線所示。求這列波的波速?！窘馕觥坑蓤D可知:波長λ=8m若波沿x軸正方向傳播:Δt=(n+QUOTE)T由v=QUOTE解得:v=(4n+1)(n=0,1,2,3…)若波沿x軸負方向傳播:Δt=(n+QUOTE)T由v=QUOTE解得:v=(4n+3)(n=0,1,2,3…)答案:(4n+1)(n=0,1,2,3…)或(4n+3)(n=0,1,2,3…)【總結提升】波的圖像的周期性特點(1)質點振動時,每隔一個周期總是重復前面的振動,所以每隔一個周期,波形恢復原波形,則t+nT時刻波的圖像與t時刻的波形相同。t+(n+0.5)T(n=0,1,2…)時刻波的圖像與t時刻波形關于x軸對稱。(2)沿著波的傳播方向,每經(jīng)過一個或幾個波長,波形不變。一、選擇題1.(多選)(2022·深圳高二檢測)關于公式v=λf,下列說法中正確的是()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三個量中,對同一列波來說,在不同介質中傳播時保持不變的只有fD.由v=λf知,波長是6m的聲波為波長是3m的聲波傳播速度的2倍【解析】選A、C。公式v=λf適用于一切波,無論是機械波還是電磁波,A正確;機械波的波速僅由介質打算,與頻率、波長無關,所以B、D錯誤;對同一列波,其頻率由振源打算,與介質無關,C正確。【總結提升】關于波長、頻率和波速理解的四個誤區(qū)誤區(qū)1:誤認為波的傳播速度等于質點的振動速度其緣由為沒有正確理解振動和波動的關系,在同種介質中,波勻速傳播,而質點的振動速度隨時間做周期性變化。誤區(qū)2:誤認為振動狀況總是相同的兩個質點間的距離等于波長毀滅上述錯誤生疏的緣由是沒有正確理解波長的概念,只有振動狀況總相同的、相鄰的兩個質點間的距離等于波長。誤區(qū)3:誤認為波由一種介質進入另一種介質時,頻率會發(fā)生變化究其緣由是忽視了打算頻率的因素。波傳播的頻率等于波源的頻率,波從一種介質進入另一種介質時,波源沒有變化,頻率也不會變化。誤區(qū)4:誤認為頻率越高,波傳播的速度會越大產(chǎn)生誤區(qū)的緣由是沒有正確理解波速的打算因素。波速與頻率無關,不同頻率的機械波在同一種介質中波速相同。2.(2022·四川高考)如圖所示,甲為t=1s時某橫波的波形圖像,乙為該波傳播方向上某一質點的振動圖像,距該質點Δx=0.5m處質點的振動圖像可能是()【解析】選A。由甲圖知波長為2m,由乙圖知振動周期為2s、該質點不在平衡位置且開頭時向上振動,與乙圖質點相距0.5m處的質點不在平衡位置,則D錯誤;依據(jù)圖像平移法無論波向右傳播還是向左傳播與乙圖質點相差四分之一周期的質點再振動時位移都是減小的,則B、C錯誤,A正確。【變式訓練】(多選)(2021·杭州高二檢測)一列波源在x=0處的簡諧波,沿x軸正方向傳播,周期為0.02s,t0時刻的波形如圖所示。此時x=12cm處的質點P恰好開頭振動。則()A.質點P開頭振動時的方向沿y軸正方向B.波源開頭振動時的方向沿y軸負方向C.此后一個周期內,質點P通過的路程為8cmD.這列波的波速為4.00m/s【解析】選B、D。依據(jù)波的傳播方向與質點的振動方向的關系可以推斷P點沿y軸負方向振動,A錯誤;質點P的起振方向與波源的起振方向相同,所以波源的起振方向也是沿y軸負方向,B正確;一個周期內,質點P通過的路程為振幅的4倍,是20cm,C錯誤;從圖像可以看出這列波的波長為8cm,由v=QUOTE計算可得波速為4m/s,D正確。3.(2022·北京高考)一簡諧機械橫波沿x軸正方向傳播,波長為λ,周期為T。t=0時刻的波形如圖甲所示,a、b是波上的兩個質點。圖乙是波上某一質點的振動圖像。下列說法中正確的是()A.t=0時質點a的速度比質點b的大B.t=0時質點a的加速度比質點b的小C.圖乙可以表示質點a的振動D.圖乙可以表示質點b的振動【解析】選D。質點在平衡位置處的振動速度是最大的,所以在零時刻a的速度小于b的速度,A錯誤;而質點偏離平衡位置越遠加速度越大,a的加速度大于b的加速度,B錯誤;依據(jù)波的圖像“同側法”可以推斷在零時刻,b在平衡位置且向下振動,D正確,C錯誤。【變式訓練】(多選)一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖如圖甲所示,圖中P、Q兩質點的橫坐標分別為x=1.5m和x=4.5m。P點的振動圖像如圖乙所示。在下列四幅圖中,Q點的振動圖像可能是()【解析】選B、C。P、Q兩質點間沿波的傳播方向的距離為Δx=xQ-xP=3m=QUOTEλ,波從P點傳到Q點或者從Q點傳到P點需要QUOTET。若波沿x軸正方向傳播,則Q點落后P點,即Q點經(jīng)QUOTET后與P點在t=0時的振動狀況相同,B項正確;若波沿x軸負方向傳播,則P點落后Q點,即P點經(jīng)QUOTET后與Q點在t=0時的振動狀況相同,C項正確。4.(2021·重慶高考)一列簡諧橫波沿直線傳播,某時刻該列波上正好經(jīng)過平衡位置的兩質點相距6m,且這兩質點之間的波峰只有一個,則該簡諧波可能的波長為()A.4m、6m和8m B.6m、8m和12mC.4m、6m和12m D.4m、8m和12m【解題指南】解答本題應留意以下兩點:(1)兩質點間波峰只有一個,則兩質點間波形圖可以確定。(2)利用兩質點相距6m,可得波長的可能值。【解析】選C。由于該波上兩質點處于平衡位置且相距6m,且兩質點間波峰只有一個,故6m與波長λ的關系有三種可能:6m=λ,6m=QUOTE,6m=QUOTEλ,故波長的可能值為6m、12m、4m,C正確。二、非選擇題5.一列簡諧波在某時刻的圖像如圖所示,波沿x軸方向傳播,經(jīng)Δt=0.7s,質點b其次次毀滅在波峰上,求此波的傳播速度?！窘馕觥慨敳ㄑ豿軸正向傳播時,此刻b點沿+y方向運動,經(jīng)QUOTET其次次到達波峰,所以有:QUOTET=0.7s,T=0.56s,所以波速為v=QUOTE=7.1m/s。當波沿x軸負向傳播時,此刻b點沿-y方向運動,經(jīng)QUOTET其次次到達波峰,所以有:QUOTET=0.7s,T=0.4s,所以波速為v=QUOTE=10m/s。答案:沿x軸正向傳播時為7.1m/s,沿x軸負向傳播時為10m/s6.如圖所示是一列橫波在某一時刻的波形圖,圖像中x軸的正方向表示波的傳播方向,y軸表示質點相對平衡位置的位移。已知波速為v=32m/s,試求:(1)波長λ是多少?(2)周期T是多少?(3)畫出QUOTE后的波