《高考備考指南 物理 》課件-第2講　機械波及圖像

第2講機械波及圖像(本欄目對應(yīng)配套訓練P96~97)知識鞏固練習1.關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是()A.多普勒效應(yīng)是由波的干涉引起的B.多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生改變C.當警車向你駛來，你聽到的音調(diào)會變低D.機械波和電磁波都可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng)【答案】D2.(2023年全國模擬)如圖甲所示為以O(shè)點為平衡位置，在A、B兩點間做簡諧運動的彈簧振子，圖乙為這個彈簧振子的振動圖像，由圖可知下列說法正確的是()A.在t=0.2s時，彈簧振子的加速度為正向最大B.從t=0到t=0.2s時間內(nèi)，彈簧振子做加速度減小的減速運動C.在t=0.6s時，彈簧振子的彈性勢能最小D.在t=0.2s與t=0.6s兩個時刻，彈簧振子的速度都為零【答案】D【解析】在t=0.2s時，彈簧振子的位移為正向最大值，而彈簧振子的加速度大小與位移大小成正比，方向與位移方向相反，A錯誤.從t=0到t=0.2s時間內(nèi)，彈簧振子從平衡位置向正向最大位移處運動，位移逐漸增大，加速度逐漸增大，加速度方向與速度方向相反，彈簧振子做加速度增大的減速運動，B錯誤.在t=0.6s時，彈簧振子的位移為負向最大值，即彈簧的形變量最大，彈簧振子的彈性勢能最大，C錯誤.在t=0.2s與t=0.6s兩個時刻，彈簧振子在最大位移處，速度為零，D正確.3.沿x軸負向傳播的一列簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示，M為介質(zhì)中的一個質(zhì)點，該波的傳播速度為40m/s.則t=140s時A.質(zhì)點M相對平衡位置的位移一定為負值B.質(zhì)點M的速度方向與相對平衡位置的位移方向相反C.質(zhì)點M的加速度方向與速度方向一定相同D.質(zhì)點M的加速度方向與相對平衡位置的位移方向相同【答案】A【解析】由圖讀出波長λ=4m，則該波的周期T=λv=0.1s，t=140s=14T.t=0時刻質(zhì)點M向下運動，則在t=140s時刻質(zhì)點M正向波谷處運動，所以其速度減小，加速度增大.位移為負，質(zhì)點M的速度沿y軸負方向，質(zhì)點M的速度方向與相對平衡位置的位移方向相同；加速度沿y軸正方向，所以加速度方向與速度方向相反；質(zhì)點M綜合提升練習4.(多選)如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，從波傳播到x=6m處的質(zhì)點P開始計時，經(jīng)t=0.3s時，質(zhì)點P第一次到達波谷.下面說法正確的是()A.這列波的傳播速度為10m/sB.當t=0.3s時，質(zhì)點a的速度沿y軸負方向C.x=8m處的質(zhì)點Q在t=0.7s時處于波峰位置D.在開始的四分之一周期內(nèi)，質(zhì)點b通過的路程大于10cm【答案】ACD【解析】由波形圖可知，波長λ=4m，波由圖示位置開始計時后，質(zhì)點P向上振動.當質(zhì)點P在t=0.3s時刻第一次到達波谷，則有34T=0.3s，所以周期為0.4s.根據(jù)v=λT=40.4m/s=10m/s，A正確.當t=0.3s時，x=2m處的質(zhì)點也處于波谷，所以a處于y軸負向并向上振動，即沿y軸正方向，B錯誤.波經(jīng)過t=0.2s時剛好傳到Q點，此時Q向上運動，再經(jīng)過0.5s=54T，Q處于波峰，C正確.5.(多選)圖甲為一列簡諧橫波在t=0.10s時刻的波形圖，P是平衡位置在x=1.0m處的質(zhì)點，Q是平衡位置在x=4.0m處的質(zhì)點；圖乙為質(zhì)點Q的振動圖像.下列說法正確的是()A.這列簡諧橫波向左傳播B.這列簡諧橫波的波速為80m/sC.在t=0.10s時刻，質(zhì)點P的位移為53cmD.從t=0.10s到t=0.25s，質(zhì)點Q通過的路程為30cm【答案】AD【解析】根據(jù)振動圖像，質(zhì)點Q下一時刻的振動方向向下，結(jié)合波的圖像，可知這列簡諧橫波向左傳播，A正確.波速為v=λT=80.2m/s=40m/s，B錯誤.簡諧波的方程為y=10sin2πλxcm=10sinπ4xcm；將x=1.0m代入得y=10sinπ4cm=52cm，C錯誤.從t=0.10s到t=0.25s，經(jīng)歷了34T，質(zhì)點Q通過的路程為s=36.(2023年洛陽模擬)如圖甲所示，一可視為質(zhì)點的小球在光滑圓弧曲面AOB之間做簡諧運動.取向右偏離平衡位置的位移方向為正，小球在曲面AOB間運動的x-t圖像如圖乙所示.取g=π2m/s2.則小球振動的頻率f=________Hz；圓弧曲面的半徑R=________m.

【答案】0.6250.64【解析】小球振動的頻率f=1T=11.6s=0.625Hz，小球的運動周期T=2πRg，解得圓弧曲面的半徑R=T7.t=0時刻，坐標原點O處的波源開始做簡諧運動，t=0.4s時的波形圖如圖所示，此時波剛好傳播到x=2.4m處.(1)寫出波源的振動方程.(2)求平衡位置x=1.0m處的質(zhì)點P第1次到達波谷的時刻t'.解：(1)由題可知，波源的振動周期T=0.4s.由圖像可知，波源的起振方向從平衡位置沿y軸負方向振動，因此波源的振動方程y=Asin2πTt+π=10sin(5πt+π)(2)由圖像可知波長λ=2.4m，因此波速v=λT=6m/s由圖可知，波從開始傳到x=1.0m處，用時t1=xv=1P點第一次到達波谷時刻t'=t1+14T=4158.兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播，兩波源分別位于x=-0.2m和x=1.2m處，兩列波的波速均為0.4m/s，下圖為t=0時刻兩列波的圖像.此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q兩質(zhì)點剛開始振動.(1)求兩列波的周期；(2)t=0時刻開始，10秒內(nèi)質(zhì)點M、N運動的路程分別是多少？解：(1)由圖可知兩列波的波長均為0.4m，則波的周期為T=λv=0.40.4(2)P、Q兩質(zhì)點到M的距離都是0.3m，兩列波同時傳到M的時間均為t=34T=0.75s兩列波的起振方向都是向下，所以M點的起振方向向下，在兩波相遇過程中M點為振動加強點.M點做簡諧運動，振幅為A=4cm，一個周期內(nèi)的路程為4A，0.75s時刻開始振動，所以10s內(nèi)M點振動時間為t1=(10-0.75)s=9.25s.所以路程為s=t1T·4A，代入數(shù)據(jù)解得s=148沿x軸正方向傳播的波先傳播到N點，用時t2=ΔxΔv=0.5s；負方向傳播的波后傳播到N點，用時t3=Δx在負方向傳播的波傳到N點之前，質(zhì)點N向下運動到最低點又回到平衡位置，振動路程為4cm.兩列波都傳播到N點后，由于兩列波到N點的距離差為半個波長，兩列波在N點位移總是等大反向，合位移為0，兩列波都傳播到N點后質(zhì)點N不振動，所以10秒內(nèi)質(zhì)點N運動的路程為4cm.9.一列簡諧橫波沿x方向傳播，如圖所示，其中實線和虛線分別為t1=0和t2=0.5s時刻的波形圖.坐標為x=8m處的質(zhì)點在t1=0時刻運動方向沿y軸負方向.(1)試判斷