2018-2019學(xué)年高中物理 模塊專題復(fù)習(xí) 專題二 機(jī)械波的理解和應(yīng)用學(xué)案 魯科版選修3-4

《2018-2019學(xué)年高中物理 模塊專題復(fù)習(xí) 專題二 機(jī)械波的理解和應(yīng)用學(xué)案 魯科版選修3-4》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 模塊專題復(fù)習(xí) 專題二 機(jī)械波的理解和應(yīng)用學(xué)案 魯科版選修3-4（5頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題二 機(jī)械波的理解和應(yīng)用 一、波的圖象反映的信息及其應(yīng)用 從波的圖象可以看出： (1)波長(zhǎng)λ； (2)振幅A； (3)該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移情況； (4)如果波的傳播方向已知，可判斷各質(zhì)點(diǎn)該時(shí)刻的振動(dòng)方向以及下一時(shí)刻的波形； (5)如果波的傳播速度大小已知，可利用圖象所得的相關(guān)信息進(jìn)一步求得各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和頻率：T＝，f＝. [復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)] 1.(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形圖如圖1實(shí)線所示，從此刻起，經(jīng)0.1s波形圖如圖虛線所示，若波傳播的速度為10m/s，則(　　) 圖1 A.這列波沿x軸負(fù)方向傳播 B.這列波的周期為0.4s C.t＝0時(shí)

2、刻質(zhì)點(diǎn)a沿y軸正方向運(yùn)動(dòng) D.從t＝0時(shí)刻開(kāi)始質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)0.2s通過(guò)的路程為0.4m E.x＝4m處的質(zhì)點(diǎn)的位移表達(dá)式為y＝0.2sin5πtm 答案　ABDE 解析　從題圖可以看出波長(zhǎng)等于4m，由已知得波速等于10m/s，周期T＝0.4s；經(jīng)0.1s波傳播的距離x＝vΔt＝1m，說(shuō)明波沿x軸負(fù)方向傳播；t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)；從t＝0時(shí)刻開(kāi)始質(zhì)點(diǎn)a經(jīng)0.2s，即半個(gè)周期通過(guò)的路程為0.4m；由y＝Asinωt易得E正確. 2.如圖2所示的橫波正在沿x軸正方向傳播，波速為0.5m/s.請(qǐng)回答下列問(wèn)題： 圖2 (1)質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)速度方向如何？加速度方向如何？ (2)質(zhì)點(diǎn)

3、K和P哪個(gè)先回到平衡位置？ (3)經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)L的位移和路程分別等于多少？波傳播的距離是多少？ (4)請(qǐng)畫(huà)出此波經(jīng)過(guò)1s后的波形曲線. 答案　見(jiàn)解析 解析　(1)由于波沿x軸正方向傳播，可判斷質(zhì)點(diǎn)P向上振動(dòng)，即質(zhì)點(diǎn)P速度方向向上；加速度方向與位移方向相反，指向y軸負(fù)方向. (2)質(zhì)點(diǎn)P向上振動(dòng)，回到平衡位置的時(shí)間大于，而質(zhì)點(diǎn)K經(jīng)回到平衡位置，故質(zhì)點(diǎn)K先回到平衡位置. (3)質(zhì)點(diǎn)L經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，回到平衡位置，位移為0；路程為2A＝0.2m.波傳播的距離為λ＝1.0m. (4)T＝＝s＝4s，而Δt＝1s＝，在內(nèi)波傳播，經(jīng)后的波形如圖中虛線所示. 二、波的圖象與振動(dòng)圖象的

4、區(qū)別和聯(lián)系 面對(duì)波的圖象和振動(dòng)圖象問(wèn)題時(shí)可按如下步驟來(lái)分析： (1)先看兩軸：由兩軸確定圖象種類. (2)讀取直接信息：從振動(dòng)圖象上可直接讀取周期和振幅；從波的圖象上可直接讀取波長(zhǎng)和振幅. (3)讀取間接信息：利用振動(dòng)圖象可確定某一質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻的振動(dòng)方向；利用波的圖象可進(jìn)行波傳播方向與某一質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判. (4)利用波速關(guān)系式：波長(zhǎng)、波速、周期間一定滿足v＝＝λf. [復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)] 3.一列簡(jiǎn)諧波在t＝0時(shí)刻的波形圖如圖3(a)所示，圖(b)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)圖象，則(　　) 圖3 A.若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應(yīng)為a點(diǎn)的振動(dòng)圖象 B

5、.若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應(yīng)為b點(diǎn)的振動(dòng)圖象 C.若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應(yīng)為c點(diǎn)的振動(dòng)圖象 D.若波沿x軸正方向傳播，(b)圖應(yīng)為d點(diǎn)的振動(dòng)圖象 答案　B 解析　在題圖(b)中，t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)在平衡位置且向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，若波沿x軸正方向傳播，只有b點(diǎn)滿足此條件，選項(xiàng)B正確. 4.(多選)如圖4甲所示的y－x圖象表示一列簡(jiǎn)諧波在沿x軸方向傳播時(shí)的波形圖，則圖乙所示的y－t圖象表示的是(　　) 圖4 A.當(dāng)這列波沿x軸正方向傳播時(shí)，表示a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 B.當(dāng)這列波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)，表示a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 C.當(dāng)這列波沿x軸正方向傳播時(shí)，表示b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象

6、 D.當(dāng)這列波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)，表示b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 答案　AD 解析　如果這列波沿x軸正方向傳播，a質(zhì)點(diǎn)應(yīng)向上運(yùn)動(dòng)，b質(zhì)點(diǎn)應(yīng)向下運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖象表示的是a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象；如果這列波沿x軸負(fù)方向傳播，a質(zhì)點(diǎn)應(yīng)向下運(yùn)動(dòng)，b質(zhì)點(diǎn)應(yīng)向上運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)圖象表示的是b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象. 三、波動(dòng)問(wèn)題的多解性 波動(dòng)問(wèn)題出現(xiàn)多解性的原因： (1)空間周期性：波在均勻介質(zhì)中傳播時(shí)，傳播的距離Δx＝nλ＋x0(n＝0,1,2……)，式中λ為波長(zhǎng)，x0表示傳播距離中除去波長(zhǎng)的整數(shù)倍部分后余下的那段距離. (2)時(shí)間周期性：波在均勻介質(zhì)中傳播的時(shí)間Δt＝nT＋t0(n＝0,1,2……)，式中T表示波的周期，t

7、0表示總時(shí)間中除去周期的整數(shù)倍部分后余下的那段時(shí)間. (3)傳播方向的雙向性：我們解決的都是僅限于波在一條直線上傳播的情況，即有沿x軸正方向或負(fù)方向傳播的可能. (4)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)間距離與波長(zhǎng)的關(guān)系的不確定性：已知兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離及某一時(shí)刻它們所在的位置，由于波的空間周期性，則兩質(zhì)點(diǎn)存在著多種可能波形.做這類題目時(shí)，可根據(jù)題意，在兩質(zhì)點(diǎn)間先畫(huà)出最簡(jiǎn)波形，然后再做一般分析，從而寫(xiě)出兩質(zhì)點(diǎn)間的距離與波長(zhǎng)關(guān)系的通式. [復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)] 5.如圖5所示，簡(jiǎn)諧橫波在t時(shí)刻的波形如實(shí)線所示，經(jīng)過(guò)Δt＝3s，其波形如虛線所示.已知圖中x1與x2相距1m，波的周期為T，且2T＜Δt＜4T.則可能的最小

8、波速為_(kāi)_______m/s，最小周期為_(kāi)_______s. 圖5 答案　5　 解析　由題圖可知波長(zhǎng)為λ＝7m.若波向右傳播，則Δt＝T＋nT，故T＝，結(jié)合題目可知n＝2,3； 若波向左傳播，則Δt＝T＋mT，故T＝，結(jié)合題目可知m＝2,3. 當(dāng)波向右傳播，且n＝2時(shí)，周期T最大，為T＝s，波速最小，最小波速為v＝＝m/s＝5 m/s.當(dāng)波向左傳播，且m＝3時(shí)，周期最小，最小周期為T＝s. 6.一列橫波沿AB方向傳播，波的頻率為5Hz，振幅為2cm，A、B兩點(diǎn)間距離為6m，振動(dòng)方向總是相反，在某時(shí)刻兩質(zhì)點(diǎn)同處于平衡位置，它們之間還有一個(gè)波峰.試求波的可能波長(zhǎng). 答案　4m或1

9、2m 解析　當(dāng)波形曲線為圖中曲線1時(shí)，AB＝，得λ1＝2AB＝12m.當(dāng)波形曲線為圖中曲線2時(shí)，AB＝，λ2＝AB＝4m. 四、波的干涉及衍射　多普勒效應(yīng) 1.頻率相同的波疊加才能得到穩(wěn)定的干涉圖樣.振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)仍在平衡位置附近振動(dòng)，只是振幅變大了；振動(dòng)減弱的點(diǎn)并不是不振動(dòng)，只是振幅減小了；只有當(dāng)兩列波的振幅相等時(shí)，振動(dòng)減弱的點(diǎn)才不振動(dòng). 2.一切波都能發(fā)生衍射.對(duì)同一列波，縫、孔或障礙物的尺寸越小衍射現(xiàn)象越容易發(fā)生.只有縫、孔或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)小時(shí)才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象. 3.多普勒效應(yīng)表現(xiàn)為：當(dāng)觀察者接近波源時(shí)，接收到的頻率升高；當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源時(shí)，接收到的

10、頻率降低. [復(fù)習(xí)過(guò)關(guān)] 7.醫(yī)院通過(guò)彩超對(duì)人體進(jìn)行體檢時(shí)，彩超機(jī)向人體內(nèi)發(fā)射頻率已精確掌握的超聲波，超聲波經(jīng)血液反射后被專用儀器接收，測(cè)出反射波的頻率變化，就可以知道血液的流速.這一技術(shù)主要利用了哪一種物理現(xiàn)象(　　) A.多普勒效應(yīng) B.波的衍射 C.波的干涉 D.共振 答案　A 解析　彩超機(jī)是利用超聲波的多普勒效應(yīng)而制成的儀器. 8.已知空氣中的聲速為340m/s.現(xiàn)有幾種聲波：①周期為s；②頻率為104Hz；③波長(zhǎng)為10m.它們傳播時(shí)若遇到寬約為13m的障礙物，能產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象的是(　　) A.①和② B.②和③ C.①和③ D.都可以 答案　C 解析?、?、②、③三種聲波的波長(zhǎng)分別為λ1＝340×m＝17m，λ2＝m＝0.034m，λ3＝10m，根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，①、③兩種聲波的波長(zhǎng)與障礙物的尺寸差不多，能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，故C正確. 5