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2016-2017学年高中物理 第12章 机械波本章整合 选修3-4

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本章整合 专题一 专题二 专题一 振动图象和波的图象的区别和联系 1.先看两轴:由两轴确定图象种类。 2.直接读取信息:从振动图象上可直接读取周期和振幅;从波的图 象上可直接读取波长和振幅。 3.利用波速关系式:波长、波速、周期间一定满足 v==λf。 4.如果是相互联系的波的图象与振动图象,要注意质点的振动方 向与波的传播方向的相互确定。 专题一 专题二 【例题1】 一列简谐横波沿x轴正方向传播,位于原点的质点的振动 图象如图甲所示。图乙所示为该波在某一时刻的波形,A点位于x=0.5 m 处。 (1)该振动的振幅是 cm。 (2)振动的周期是 s。 1 (3)在t等于 4周期时,位于原点的质点离开*衡位置的位移是 (4)该波的传播速度是 m/s。 (5)经过 1 2 周期后,A点离开*衡位置的位移是 cm。 cm。 专题一 专题二 解析:(1)由题图甲可知振幅为 8 cm。 (2)周期 T=0.2 s。 (3)t=4时,位于原点的质点在*衡位置,其位移为 0。 (4)由题图乙知 λ=2 m,则 v==10 m/s。 (5)经12周期,A 位于波谷,位移为-8 cm。 答案:(1)8 (2)0.2 (3)0 (4)10 (5)-8 专题一 专题二 变式训练1 一列简谐横波,在t=0.6 s时刻的图象如图甲所示,波上 A质点的振动图象如图乙所示,则以下说法正确的是( ) 甲 乙 A.这列波沿x轴正方向传播 B.这列波的波速是530 m/s C.从t=0.6 s开始,质点P比质点Q晚0.4 s回到*衡位置 D.从t=0.6 s开始,紧接着的Δt=0.6 s时间内,A质点通过的路程是4 m E.若该波在传播过程中遇到一个尺寸为10 m的*,不能发生明 显的衍射现象 专题一 专题二 解析:由题图乙可知,t=0.6 s时A点的振动是向下的,因此可判断这 列波是向x轴正方向传播的,选项A正确;由题图甲可知,该波的波长 为20 m,由题图乙可知,该波的周期为1.2 s,可得该波的波速为 m/s,选项B正确;由波上各质点振动情况可知,P点向上振动,应5该30 先 回到*衡位置,选项C错误;0.6 s的时间为半个周期,因此质点振动路 程为4 m,选项D正确;该波的波长为20 m,大于10 m,因此该波遇到一 个尺寸为10 m的*锸,会发生明显衍射现象,选项E错误。 答案:ABD 专题一 专题二 专题二 Δt 前后波形的画法 给出某时刻的波形,由波的传播方向,根据波传播的是一种运动 形式,即波形的传播,或根据参与波动的质点都在各自的*衡位置 做简谐运动,结合波速便可确定Δt之前或之后的波形。 专题一 专题二 1.Δt后波形的画法 (1)*移法(如画图中①Δt时间后的波形) 方法与步骤: a.算出波在Δt时间内传播的距离: Δx=vΔt=·Δt。 b.把波形沿波的传播方向*移Δx,得到如图所示的图线②。 c.然后将图线向反方向顺延即可,如图中虚线部分。 专题一 专题二 (2)特殊点法(如画图中①Δt时间后的波形) 方法与步骤: a.取相距为 的两个特殊点(最大位移处与*衡位置处)为研究对 象。 4 b.根据图示时刻质点的振动方向确定出Δt时间后两个质点的位置。 c.画出通过此时两个质点位置的正(余)弦曲线即可。 注意:此法仅适用于 Δt=n·4 的时间前后。 2.Δt前波形的画法也是利用以上两种方法,只不过利用“*移法”时 需将波形向波传播的反方向*移,其他地方均相同。 专题一 专题二 【例题2】 图甲为一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形。P是* 衡位置在x=1.0 m处的质点,Q是*衡位置在x=4.0 m处的质点;图乙 为质点Q的振动图象。下列说法正确的是( ) A.在t=0.10 s时,质点Q向y轴正方向运动 B.在t=0.25 s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同 C.从t=0.10 s到t=0.25 s,该波沿x轴负方向传播了6 m D.从t=0.10 s到t=0.25 s,质点P通过的路程为30 cm 专题一 专题二 解析:由题图乙可知0.10 s时Q质点向y轴的负方向运动,A错误;根 据t=0.10 s时Q的振动方向,可判断波沿x轴负方向传播,由振动图象 和波动图象知振动周期和波长,分别是T=0.2 s,λ=8 m,在t=0.10 s到 t=0.25 s时间内波沿x轴负方向传播距离Δx=vΔt= 3 4 λ=6 m,将t=0.10 s时的波形沿x轴负方向*移Δx得到t=0.25 s时的波形,如图甲所示。 专题一 专题二 P点在*衡位置下方,每个质点的加速度总是指向*衡位置,因此 P质点加速度t=0.25 s时刻与y轴正方向相同,选项B、C正确;从 t=0.1 s到t=0.25 s质点P的振动图象如图乙所示,由图可知,其运动路 程x<3A=30 cm,D错误。 答案:BC 专题一 专题二 变式训练2 导学号38190066如图甲是一列简谐横波在t=0.2 s时 的波形,其中坐标原点处是波源,图乙是波上某一点P的振动图象。 (1)求波速,并说明P质点的位置。 (2)画出t=0.4 s和t=0.55 s的波形。 专题一 专题二 解析:(1)由题图甲知波长λ=4 m,由题图乙知周期 T=0.2 s,所以波 速 v= =20 m/s。 由题图乙知0.2 s时P质点经过*衡位置正向上运动,且它已振动 了一个周期,所以它应是题图甲中的波源,其横坐标x=0。 (2)t=0.4 s时,Δt1=0.2 s=T,波形正好向右*移了一个波长,因此0~4 m之间的波形与t=0.2 s时波形相同,此时波形如图中实线所示。 把tt==00..525s时s时的,Δ波t2=形0向.35右s*=1移34 T34,由λ即画可图,结的果一如般



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