2018-2019學(xué)年高中物理 課時(shí)提升作業(yè) 八 12.3 波長(zhǎng)、頻率和波速(含解析)新人教版選修3-4.doc
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波長(zhǎng)、頻率和波速 (40分鐘 100分) 一、選擇題(本題共7小題,每小題8分,共56分) 1.(多選)(2018昆明高二檢測(cè))介質(zhì)中有一列簡(jiǎn)諧機(jī)械波傳播,波源振動(dòng)周期為T,振幅為A,波速為v,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)振幅一定為A 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 E.若這一點(diǎn)P與波源距離s=vT,則質(zhì)點(diǎn)P的位移與波源的位移相同 【解析】選B、D、E。在同種均勻介質(zhì)中波的傳播過(guò)程中傳播速度為定值,而質(zhì)點(diǎn)在平衡位置兩側(cè)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其速度大小是變化的,和波速無(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;波傳播過(guò)程中,各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期、振幅、起振方向都和波源質(zhì)點(diǎn)相同,故B、D正確;質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)走過(guò)的路程等于4個(gè)振幅的長(zhǎng)度,并非一個(gè)波長(zhǎng),故C錯(cuò)誤;若這一點(diǎn)P與波源距離s=vT,恰好為波長(zhǎng)的整數(shù)倍,所以質(zhì)點(diǎn)P的位移與波源的位移相同,故E正確。所以B、D、E正確,A、C錯(cuò)誤。 2.(2018邢臺(tái)高二檢測(cè))同一波源分別在甲、乙兩種不同介質(zhì)中產(chǎn)生的甲、乙兩列波,它們的頻率分別為f1、f2,波速分別為v1、v2,波長(zhǎng)分別為λ1、λ2,在下列關(guān)系式中正確的是 ( ) A.v1λ1=v2λ2 B.v1f1=v2f2 C.f1λ1=f2λ2 D.v1f2=v2f1 【解析】選A。波的頻率由波源決定,同一波源產(chǎn)生的兩列波頻率是一定的,所以f1=f2;根據(jù)波速公式v=λf,f相同,則v∝λ,即有v1λ1=v2λ2,A正確、B、C、D錯(cuò)誤。故選A。 3.(2015四川高考)平靜湖面?zhèn)鞑ブ涣兴娌?橫波),在波的傳播方向上有相距3 m的甲、乙兩小木塊隨波上下運(yùn)動(dòng)。測(cè)得兩小木塊每分鐘都上下30次,甲在波谷時(shí),乙在波峰,且兩木塊之間有一個(gè)波峰。這列水面波 ( ) A.頻率是30 Hz B.波長(zhǎng)是3 m C.波速是1 m/s D.周期是0.1 s 【解題指南】解答本題可按以下思路進(jìn)行: (1)根據(jù)小木塊每分鐘上下30次,可計(jì)算出頻率和周期。 (2)根據(jù)甲在波谷時(shí),乙在波峰,且兩木塊之間有一個(gè)波峰,可計(jì)算出波長(zhǎng)。 (3)由v=λT可求出波速。 【解析】選C。由于小木塊每分鐘振動(dòng)30次,因此周期為:T=6030 s=2 s,頻率為:f=1T=0.5 Hz,故A、D錯(cuò);又因?yàn)榧自诓ü葧r(shí),乙在波峰,且兩木塊之間有一個(gè)波峰,所以32λ=sAB,解得波長(zhǎng)λ=2 m。波速v=λT=1 m/s,B錯(cuò)、C對(duì)。 4. (多選)如圖所示為一列簡(jiǎn)諧橫波的波動(dòng)圖象。已知波速v=60 m/s且沿x軸正方向傳播,從圖中可知 ( ) A.各質(zhì)點(diǎn)振幅為2 cm,波長(zhǎng)為24 m,周期為2.5 s B.在x=6 m處質(zhì)點(diǎn)的位移為零,速度方向沿x軸正方向 C.在x=18 m處質(zhì)點(diǎn)的位移為零,速度最大 D.在x=24 m處質(zhì)點(diǎn)的位移為2 cm,振動(dòng)周期為0.4 s 【解析】選C、D。由v=λT得,T=λv=0.4 s,橫波質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向垂直,x=6 m處質(zhì)點(diǎn)的速度方向向上,故A、B選項(xiàng)錯(cuò)誤,C、D選項(xiàng)正確。 5.(多選)(2018太原高二檢測(cè))在均勻介質(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的9個(gè)質(zhì)點(diǎn),相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離均為L(zhǎng),如圖甲所示。一列橫波沿該直線向右傳播,t=0時(shí)到達(dá)質(zhì)點(diǎn)1,質(zhì)點(diǎn)1開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)時(shí)間Δt,第一次出現(xiàn)如圖乙所示的波形,則該波的 ( ) A.周期為Δt,波長(zhǎng)為8L B.周期為23Δt,波長(zhǎng)為8L C.周期為23Δt,波速為12LΔt D.周期為Δt,波速為8LΔt 【解析】選B、C。由圖知波長(zhǎng)λ=8L。簡(jiǎn)諧橫波向右傳播,圖中質(zhì)點(diǎn)9的振動(dòng)向上,而波源1起振方向向下,所以經(jīng)過(guò)時(shí)間Δt第一次出現(xiàn)如圖所示的波形,圖中還有半個(gè)波長(zhǎng)的波形沒(méi)有畫(huà)出,則圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)9已經(jīng)振動(dòng)了0.5T,則質(zhì)點(diǎn)1振動(dòng)了1.5T,即1.5T=Δt,得到T=23Δt,波速v=λT=12LΔt。故B、C正確,A、D錯(cuò)誤。故選B、C。 6.(多選)一列橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示,在t=1 s時(shí)的波形如圖中虛線所示。由此可以判定此波的 ( ) A.波長(zhǎng)一定是4 cm B.周期一定是4 s C.振幅一定是2 cm D.傳播速度一定是1 cm/s 【解析】選A、C。關(guān)于波的圖象的題目,一般可分為兩類:一類是讀圖,可以直接從圖上讀出振幅和波長(zhǎng),此題便可讀出波長(zhǎng)是4 cm,振幅是2 cm,故選項(xiàng)A、C正確;另一類是根據(jù)圖象給定的條件,去計(jì)算波速、周期,判定波傳播的方向,判定某一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況及判定某一時(shí)刻的波形圖。由題可知nT+14T=1 s(n=0,1,2,3,…),周期有不確定解,因此選項(xiàng)B錯(cuò)誤。同理,傳播速度v=λT也不確定,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 7.(多選)(2018全國(guó)卷Ⅲ)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,在t=0和t=0.20 s 時(shí)的波形分別如圖中實(shí)線和虛線所示。已知該波的周期T>0.20 s。下列說(shuō)法正確的是( ) A.波速為0.40 m/s B.波長(zhǎng)為0.08 m C.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.70 s時(shí)位于波谷 D.x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)在t=0.12 s時(shí)位于波谷 E.若此波傳入另一介質(zhì)中其波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)為 0.32 m 【解析】選A、C、E。由圖象可知波長(zhǎng)λ=0.16 m,B錯(cuò);由于該波的周期T> 0.2 s,結(jié)合圖象可知T=0.4 s,則波速為0.40 m/s,A對(duì);t=0時(shí)x=0.08 m的質(zhì)點(diǎn)從平衡位置沿y軸正向振動(dòng),t=0.70 s時(shí)位于波谷,t=0.12 s時(shí)位于平衡位置與波峰之間的某一位置,C對(duì),D錯(cuò);據(jù)f=可知此波波速變?yōu)?.80 m/s,則它在該介質(zhì)中的波長(zhǎng)為0.32 m,E對(duì),故選A、C、E。 二、非選擇題(14分) 8.一列簡(jiǎn)諧橫波正在沿x軸的正方向傳播,波速為0.5 m/s, t=0時(shí)刻的波形如圖甲所示。 (1)求橫波中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期T。 (2)在圖乙中畫(huà)出t=1 s時(shí)刻的波形圖(至少畫(huà)出一個(gè)波長(zhǎng))。 (3)在圖丙中畫(huà)出平衡位置為x=0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象(從t=0時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí),在圖中標(biāo)出橫軸的標(biāo)度,至少畫(huà)出一個(gè)周期)。 乙 丙 【解析】(1)由圖甲讀出波長(zhǎng)λ=2 m,由波速公式v=λT得: T=λv=20.5 s=4 s。 (2)因?yàn)閠=1 s=14T,則簡(jiǎn)諧橫波向右平移14λ,畫(huà)出t=1 s時(shí)刻的波形圖如圖所示。 (3)從t=0時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí), x=0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的位移為正向最大,所以該處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象是余弦曲線。畫(huà)出平衡位置為x=0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖所示。 答案:(1)4 s (2) (3) 1.(15分)(1)(多選)一振動(dòng)周期為T、振幅為A,位于x=0點(diǎn)的波源從平衡位置沿y軸正向開(kāi)始做簡(jiǎn)諧振動(dòng)。該波源產(chǎn)生的一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播,波速為v,傳播過(guò)程中無(wú)能量損失。一段時(shí)間后,該振動(dòng)傳播至某質(zhì)點(diǎn)P,關(guān)于質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的說(shuō)法正確的是 ( ) A.振幅一定為A B.周期一定為T C.速度的最大值一定為v D.開(kāi)始振動(dòng)的方向沿y軸向上或向下取決于它離波源的距離 E.若質(zhì)點(diǎn)P與波源的距離x=vT,則質(zhì)點(diǎn)P的位移與波源的相同 F.質(zhì)點(diǎn)P在一個(gè)周期內(nèi)走過(guò)的路程等于一個(gè)波長(zhǎng) (2)(2018沈陽(yáng)高二檢測(cè))一列簡(jiǎn)諧波沿x軸方向傳播,已知x軸上x(chóng)1=0和x2= 1 m兩處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象分別如圖甲、乙所示,求此波的傳播速度。 【解析】(1)選A、B、E。機(jī)械波是將波源的振動(dòng)形式和能量向外傳遞的過(guò)程,對(duì)簡(jiǎn)諧波而言,介質(zhì)中各振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振幅和周期都與波源的相同,A、B正確;質(zhì)點(diǎn)P的最大振動(dòng)速度不是波的傳播速度v,C錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)P開(kāi)始振動(dòng)的方向與波源開(kāi)始振動(dòng)的方向相同,與它們的距離無(wú)關(guān),D錯(cuò)誤;若質(zhì)點(diǎn)P與波源的距離x=vT=λ,相差波長(zhǎng)λ整數(shù)倍的質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)情況都相同,故E正確;質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí),一個(gè)周期內(nèi)走過(guò)的路程等于振幅的4倍,與波長(zhǎng)無(wú)關(guān),故F錯(cuò)誤。 (2)由所給出的振動(dòng)圖象可知周期T=410-3 s。由題圖可知,t=0時(shí)刻,x1=0的質(zhì)點(diǎn)在正向最大位移處,x2=1 m的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng);所以當(dāng)簡(jiǎn)諧波沿x軸正向傳播時(shí),兩質(zhì)點(diǎn)間距離為Δx=(n+34)λ1,當(dāng)波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí),兩質(zhì)點(diǎn)間距離為Δx=(n+14)λ2,其中n=0,1,2… 因?yàn)?n+34)λ1=1 m,所以λ1=44n+3 m 因?yàn)?n+14)λ2=1 m,所以λ2=44n+1 m 波沿x軸正方向傳播時(shí)的波速 v1=λ1T=1 0004n+3 m/s,(n=0,1,2…) 波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)的波速 v2=λ2T=1 0004n+1 m/s,(n=0,1,2…) 答案:(1)A、B、E (2)若沿x軸正方向傳播時(shí)的波速v1=1 0003+4n m/s(n=0,1,2,…);若沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)的波速v2=1 0001+4n m/s(n=0,1,2,…) 2.(15分)(1)(多選)(2016全國(guó)卷Ⅰ)某同學(xué)漂浮在海面上,雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8 m/s的速率向著海灘傳播,但他并不向海灘靠近。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過(guò)身下的時(shí)間間隔為15 s。下列說(shuō)法正確的是( ) A.水面波是一種機(jī)械波 B.該水面波的頻率為6 Hz C.該水面波的波長(zhǎng)為3 m D.水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊,是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會(huì)傳遞出去 E.水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊,是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移 (2)一列簡(jiǎn)諧橫波t1時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示,t2時(shí)刻的波形如圖中虛線所示,已知Δt=t2-t1=0.5 s。問(wèn): ①這列波的傳播速度是多少? ②若波向左傳播,且3T<Δt<4T,波速是多大? ③若波速等于68 m/s,則波向哪個(gè)方向傳播? 【解析】(1)選A、C、E。水波是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播形成的,A對(duì);由題意可知T=159 s=53 s,f=0.6 Hz, 波長(zhǎng)λ=vT=3 m,B錯(cuò)、C對(duì);波傳播時(shí)將振源能量向外傳播,而振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移,D錯(cuò)、E對(duì)。故選A、C、E。 (2)①有兩組解:若波向右傳播,傳播距離x=(n+14)λ,則有v右=xΔt=(n+14)80.5 m/s =(16n+4) m/s(n=0,1,2,…);若波向左傳播,傳播距離x=(n+34)λ,則有v左=xΔt=(n+34)80.5 m/s=(16n+12) m/s(n=0,1,2,…)。 ②因波向左傳播,且3T<Δt<4T,則必有3λ- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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