61 第十三章 第2讲 机械波

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
周期性形成 (1)时间的周期性:时间间隔Δt与周期T的关系不明确。 多解 (2)空间的周期性:波传播距离Δx与波长λ的关系不明确。 在波动问题中,往往只给出完整波形的一部分,或给出几个特殊点,
波形的隐含 而其余信息均处于隐含状态。这样,波形就有多种情况,形成波动
性形成多解 问题的多解性。
2.解决波的多解问题的一般思路
规律方法
求解波的图像与振动图像综合问题的技巧
【针对训练】 1.【波的图像与振动图像的综合】 (2021·辽宁高考)一列沿x轴负方向传播的简谐横波,t=2 s时的波形如图 (a)所示,x=2 m处质点的振动图像如图(b)所示,则波速可能是
√A.15 m/s
B.25 m/s
C.35 m/s
D.45 m/s
3.【由两个时刻的波的图像判定质点的振动图像】 (多选)(2021·山东等级考)一列简谐横波沿x轴传播,如图所示,实线为t1 =2 s时的波形图,虚线为t2=5 s时的波形图。以下关于平衡位置在O处 质点的振动图像,可能正确的是
√ √
AC [机械波的传播方向不确定,所以需要考虑机械波传播方向的不确定
2.波的传播方向与质点振动方向的互判
沿波的传播方向,“上坡”时质点向下 “上下坡”法
振动,“下坡”时质点向上振动
“同侧”法
波形图上某点表示传播方向和振动方 向的箭头在图线同侧
“微平移”法
将波形沿传播方向进行微小的平移, 再由对应同一x坐标的两波形曲线上的 点来判断质点振动方向
【典例精析】 考向 1 波的形成及波速公式的应用 例 1 (2022·北京高考)在如图所示的 xOy 坐标系中,一条弹性绳沿 x 轴放 置,图中小黑点代表绳上的质点,相邻质点的间距为 a。t=0 时,x=0 处 的质点 P0 开始沿 y 轴做周期为 T、振幅为 A 的简谐运动。t=34 T 时的波形 如图所示。下列说法正确的是
A.该波沿x轴负方向传播 B.0~1 s时间内,质点P沿x轴运动了1.6 cm C.该波的波速为1.6 m/s
√D.在任意1 s的时间内,质点P运动的路程一定是2 m
D [由题图乙知 t=0 时质点 P 位于平衡位置沿 y 轴正向振动,由题图甲根 据波的“微平移”法知该波沿 x 轴正方向传播,故 A 错误;质点 P 不随波
性。若机械波沿 x 轴正方向传播,在 t1=2 s 时 O 点振动方向竖直向上,则
传播时间Δt=t2-t1=3 s 满足Δt=34 T+nT(n=0,1,2,3…),解得 T=
12 4n+3
s(n=0,1,2,3…),当 n=0 时,解得周期 T=4 s,A 正确,B 错
误;若机械波沿 x 轴负方向传播,在 t2=5 s 时 O 点处于波谷,则Δt=14 T
考向 2 波的图像的应用 例 2 (2022·辽宁高考)一列简谐横波沿 x 轴正方向传播,某时刻的波形如 图所示,关于质点 P 的说法正确的是
√A.该时刻速度沿 y 轴正方向
B.该时刻加速度沿 y 轴正方向 C.此后14 周期内通过的路程为 A D.此后12 周期内沿 x 轴正方向迁移为12 λ
A [波沿 x 轴正向传播,由“同侧”法可知,该时刻质点 P 的速度方向沿 y 轴正向,加速度沿 y 轴负向,选项 A 正确,B 错误;在该时刻质点 P 不 在特殊位置,则在14 周期内的路程不等于 A,选项 C 错误;质点只能在自 己平衡位置附近振动,而不随波迁经过一个周期T完成一次全振动,波恰好向前传播一个波__长__的距
离。 ⑤机械波传播的是振动的形式和_能__量_。
2.波的图像 (1)坐标轴:横坐标表示各质点的_平__衡__位__置_,纵坐标表示某时刻各质点偏 移平衡位置的位__移__。 (2)意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开_平__衡__位__置_的位移。
质点 a 还在继续振动,t=2.1 s 到 t=2.25 s
经过时间 t2=0.15 s 即T4
T <t2<2

结合题图可知质点 a 位移为正且向 y 轴正方向运动,故 C 错误;波传到 b
点所需的时间 t3=02..755 s=0.3 s,在 0 到 2 s 内,质点 b 振动的时间为 t4 =2 s-0.3 s=1.7 s=147 T,质点 b 运动总路程 s=17 A=17×0.15 m
可知 0.1 s 内波传播四分之一波长,可得T4 =0.1 s,解得 T=0.4 s,根
据“同侧”法可知,波源的振动方向向上,t=0.42
s

5T T<t< 4
时,波
源向上振动,位移为正,故 B 正确;波的波速 v=Tλ =2.5 m/s,波源停
止振动,到质点 a 停止振动的时间 t1=1.752-.50.25 s=0.6 s>0.25 s,即
2.【由质点的振动图像判断波的图像】 (多选)(2022·山东等级考)一列简谐横波沿x轴传播,平衡位置位于坐标 原点O的质点振动图像如图所示。当t=7 s时,简谐波的波动图像可能正 确的是
√ √
AC [由 O 点的振动图像可知,周期为 T=12 s。设原点处的质点的振动方
程为 y=A
sin
2Tπt+φ
类比理解
像带
体照
(1)质点的振动周期; (2)质点的振幅; 图像信息 (3)各时刻质点的位移; (4)各时刻的速度、加速度方向
(1)波长、振幅; (2)任意一质点在该时刻的位移; (3)任意一质点在该时刻的加速度 方向; (4)传播方向、振动方向的互判
【典例精析】
例4 渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一 列超声波在t=0时的波动图像如图甲所示,图乙为质点P的振动图像, 则
=2.25 m,故 D 正确。故选 BD。]
02
考点二 波的图像与振动图像的综合问题
(重难共研类)
【重难诠释】
两种图像的比较
振动图像
波的图像
图像
物理意义
表示某质点各个时刻的位移
随时间推移,图像延续,但已有形 图像变化
状不变
表示某时刻各质点的位移 随时间推移,图像沿传播方向平移
振动图像
波的图像
记录一个人在一段时间内活动的录 记录在某时刻许多人的动作的集
A [由振动图像可知周期 T=4 s,由波形图和 x=2 m 处质点的振动图像可
知,x=2 m 为半波长的奇数倍,即有(2n-1)2λ =2 m(n=1,2,3…),则 λ =2n4-1 m(n=1,2,3…)。由波长与波速关系式 λ=vT,可知波速 v=
1 2n-1
m/s(n=1,2,3…)。A 正确。]
第十三章 机械振动与机械波
第2讲 机械波
内容 索引
➢考点一 机械波的传播与图像问题
➢考点二 波的图像与振动图像的综合问题
➢考点三 波的多解问题
➢考点四 波的干涉、衍射及多普勒效应 ➢课时精练(六十一) 机械波
01
考点一 机械波的传播与图像问题
(多维细研类)
【知识梳理】
1.机械波 (1)概念:机械振动在_介__质_中的传播形成机械波。 (2)形成条件:①有产生机械振动的_波__源_。②有传播_介__质_,如空气、水等。 (3)传播特点:①质点在各自的平__衡__位__置__附近做简谐运动,并不随波_迁__移_。 ②波传播过程中每个质点的起振方向都和波源的起振方向_相__同_。 ③介质中每个质点都做受__迫__振动,因此,任一质点的振动频率和周期都 与波源的振动频率和周期_相__同_。
A.沿x轴正、负方向传播的波发生干涉
√B.t=0.42 s时,波源的位移为正
C.t=2.25 s时,质点a沿y轴负方向振动
√D.在0到2 s内,质点b运动总路程是2.55 m
BD [波从波源发出后,向 x 轴正负方向传播,向相反方向传播的波不会
相遇,不会发生干涉,故 A 错误;由题图可知,波的波长 λ=1 m,由题意
或 v=Tλ
=λf)等有关的问题。
考向1 双向性形成多解 例5 (多选)水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧,舞者 的手有规律的振动传导至袖子上,给人营造出一种“行云流水”的美感, 这一过程其实就是机械波的传播。现有一列简谐波某时刻的波形如图中 实线所示。经过0.5 s后的波形如图中的虚线所示。已知波的周期为T, 且0.25 s<T<0.5 s,则
(3)图像图例:如图所示。
3.波长、波速、频率及其关系 (1)波长 λ:在波的传播方向上,振动相位总是相__同__的两个相邻质点间的距 离。 (2)波速 v:波在介质中的传播速度,由介__质__本身的性质决定。 (3)频率 f:由波源决定,等于波源的_振__动__频__率_。 (4)波长、波速和频率(周期)的关系:v=Tλ =__λ_f _。
【微判断】 (1)只要有振动的波源就一定产生机械波。( × ) (2)机械波在传播过程中,各质点振动的周期、起振方向都相同。( √ ) (3)波的图像表示某个质点的振动轨迹。( ) (4)机械波在一个周期内传播的距离是振幅的4倍。( ) (5)波速表示介质中质点振动的快慢。( )
× ×
×
【重难诠释】 1.波的特点 (1)当Δt=nT(n=1,2,3…)时,两个时刻的波形相同,波传播的距离 x=nλ。 (2)在波的传播方向上:①当两质点平衡位置间的距离为 nλ(n=1,2,3…) 时,它们的振动步调相同;②当两质点平衡位置间的距离为(2n+1)2λ (n=0, 1,2,3…)时,它们的振动步调相反。
(1)首先找出造成多解的原因,比如考虑传播方向的双向性,可先假设波
向右传播,再假设波向左传播,分别进行分析。
(2)根据周期性列式,若题目给出的是时间条件,则列出t=nT+Δt(n=0,
1,2…)进行求解;若给出的是距离条件,则列出x=nλ+Δx(n=0,1,
2…)进行求解。
Δx (3)根据需要进一步求与波速(v= Δt
考向3 波的传播方向、波形图与质点振动方向的相互判定 例3 (多选)(2022·浙江6月选考)位于x=0.25 m的波源P从t=0时刻开始 振动,形成的简谐横波沿x轴正、负方向传播,在t=2.0 s时波源停止 振动,t=2.1 s 时的部分波形如图所示,其中质点a的平衡位置xa= 1.75 m,质点b的平衡位置xb=-0.5 m。下列说法正确的是
,则 10=20sin
φ,解得
π φ= 6
。在 t=7
s 时刻
y7=20sin 21π2 ×7+π6 cm=-10 3 cm≈-17.3 cm。因 7 s=12 T+112
T,则在 t=7 s 时刻位于坐标原点的质点在 y 轴负向向下振动。根据“同侧”
法可判断若波向右传播,则波形如 C 所示;若波向左传播,则波形如 A 所 示。AC 正确。]
+nT(n=0,1,2,3…),解得 T=4n1+2 1 s(n=0,1,2,3…),当 n=0
时,解得周期 T=12 s,C 正确,D 错误。]
03
考点三 波的多解问题
(多维细研类)
【重难诠释】 1.波的多解问题的成因分析
双向性形成 (1)传播方向双向性:波的传播方向不确定。 多解 (2)振动方向双向性:质点的振动方向不确定。
迁移,不沿 x 轴运动,故 B 错误;由题图甲知该波的波长λ=1.6×10-2 m,
由题图乙知该波的周期 T=1×10-5 s,则该波的波速为 v=Tλ =11.6××1100--52 m/s=1.6×103 m/s,故 C 错误;由题图乙知振幅为 A=5×10-6 m,在任 意 1 s 的时间内,质点 P 运动的路程 s=Tt ×4A=1×110-5 ×4×5×10-6 m =2 m,故 D 正确。故选 D。]
A.t=0 时,质点 P0 沿 y 轴负方向运动 B.t=34 T 时,质点 P4 的速度最大 C.t=34 T 时,质点 P3 和 P5 相位相同
√D.该列绳波的波速为8Ta
D [由 t=34 T 时的波形图可知,波刚好传到质点 P6,根据“上下坡”法, 可知此时质点 P6 沿 y 轴正方向运动,故波源起振的方向也沿 y 轴正方向, 故 t=0 时,质点 P0 沿 y 轴正方向运动,A 错误;由题图可知,在 t=34 T 时质点 P4 处于正的最大位移处,故速度为零,B 错误;由题图可知,在 t =34 T 时,质点 P3 沿 y 轴负方向运动,质点 P5 沿 y 轴正方向运动,故两个 质点的相位不相同,C 错误;由题图可知4λ =2a,解得 λ=8a,故该列绳 波的波速为 v=Tλ =8Ta ,D 正确。故选 D。]
相关文档
最新文档