高三物理一轮总复习 专题144 波的形成与传播名师伴学Word格式文档下载.docx
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【解析】 因为机械波在传播过程中,靠近波源的质点的振动带动相邻的后边质点的振动,而后面质点要“模仿”前面质点的振动,所以本题中,已知质点F的运动方向向y轴负方向,即F质点正在“模仿”右边质点的振动,这说明波源在右边,波从右向左传播,即此波向x轴负方向传播,选项A正确;
质点C此时刚到达最大位移处,速度为0,此后才向y轴负方向运动,选项B错误;
质点B要先向y轴正方向运动到达波峰位置再回到平衡位置,而质点C直接从波峰位置回到平衡位置,所以选项C正确;
振幅指的是质点离开平衡位置的最大距离,虽然此时质点E的位移为零,但其振幅不为零,选项D错误,E正确.
3.下列关于横波、纵波的说法正确的是( )
A.凸凹相间的波叫横波,凸起的最高处叫波峰,凹下的最低处叫波谷
B.质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫纵波
C.横波和纵波传播的都只是振动这种运动形式
D.沿横向传播的波叫横波,沿纵向传播的波叫纵波
E.沿横向传播的波叫纵波,沿纵向传播的波叫横波
【答案】 ABC
【解析】 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波为横波,质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波为纵波;
横波具有波峰和波谷,两种波传播的都是运动形式,A、B、C正确.
4.一根张紧的水平弹性绳,绳上的S点在外界驱动力的作用下沿竖直方向做简谐运动,在绳上形成稳定的横波,在S点的左、右两侧分别有A,B,C,D四点,如图所示,已知AB,BS和SC的距离相等,CD的距离为SC的2倍,下面的说法中正确的是( )
A.若B点的位移与S点的位移始终相同,则A点的位移一定与S的位移始终相同
B.若B点的位移与S点的位移始终相反,则A点的位移一定与S点的位移始终相反
C.若C点的位移与S点的位移始终相同,则D点的位移一定与C点的位移始终相同
D.若C点的位移与S点的位移始终相反,则D点的位移一定与C点的位移始终相同
E.因不知S点的起振方向,以上说法均不对
【答案】 ACD
5.机械波在介质中传播时,下列说法中正确的是( )
A.各质点都在各自的平衡位置附近振动
B.相邻质点间必有相互作用力
C.前一质点的振动带动相邻后一质点的振动,后一质点的振动必定落后于前一质点
D.各质点也随波的传播而迁移
E.在横波中质点不随波迁移,在纵波中,质点随波一直向前移动
课堂讲练●典例分析
【要点提炼】
一、波的形成和传播
1.波的形成
当手握绳端上下振动时,绳端带动相邻质点,使它也上下振动.这个质点又带动更远一些的质点……绳上的质点都很快跟着振动起来,只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动,这样在整个绳子上就形成了凸凹相间的波.
2.介质
(1)定义:
波借以传播的物质.
(2)特点:
组成介质的质点之间有相互作用,一个质点的振动会引起相邻质点的振动.
3.机械波
(1)形成:
机械振动在介质中传播,形成机械波.
(2)产生条件
①要有波源.
②要有传播振动的介质.
(3)特点
①介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播,因此说它传播的只是振动这种运动形式.
②介质中本来静止的质点,随着波的传来而发生振动,可见波是传递能量的一种方式.
③我们能用语言进行交流,说明波可以传播信息.
二、横波和纵波
1.对比
定 义
标识性物理量
实物波形
横波
质点的振动方向和波的传播方向垂直的波
①波峰:
凸起的最高处
②波谷:
凹下的最低处
纵波
质点的振动方向和波的传播方向平行的波
①密部:
质点分布密集的部分
②疏部:
质点分布稀疏的部分
2.说明
(1)发声体振动时在空气中产生的声波是纵波,声波不仅能在空气中传播,也能在固体、液体中传播.
(2)不管是横波还是纵波,如果传播的振动是简谐运动,这种波就叫简谐波.
【典例1】如图是一列沿着绳向右传播的绳波波形,此时波刚传到B点,由图可判断波源A点开始的振动方向是________.
【答案】 向上
【解析】 由于波刚刚传到B点,所以B点此时的振动方向就是波源的起振方向,由图根据波的传播与质点振动的关系可以知道,B质点此时正向上振动,所以波源A质点刚开始的振动方向向上.
【典例2】将一个小石子投向平静的湖面中心,会激起一圈圈向外传播的波纹,如果此时水面上有一片树叶,那么树叶运动情况是怎样的?
【答案】 在原位置上下振动
【总结反思】
1.机械波的形成
2.波的特点
(1)振幅:
像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波,若不计能量损失,各质点的振幅相同.
(2)周期:
各质点振动的周期均与波源的振动周期相同.
(3)步调:
离波源越远,质点振动越滞后.
(4)立场:
各质点只在各自的平衡位置振动,并不随波迁移,且起振方向与振源的起振方向相同.
(5)机械波向前传播的是振动这种运动形式,同时也传递能量和信息.
3机械波的形成和传播特点
(1)机械波的形成过程及特点可以概括为“带动、重复、落后”,即前一质点“带动”后一质点振动,后一质点“重复”前一质点的振动形式,并且后一质点的振动“落后”于前一质点.
(2)就整个物体来说,呈现的现象是波动,而就构成物体的单个质点来说,所呈现的现象是振动.
(3)要画另一时刻的波形图,应先确定特殊点的位置,即此时刻在平衡位置或最大位移处的点,这些点的位置确定后,其他点可顺势找出.
【典例3】关于横波和纵波,下列说法正确的是( )
A.对于纵波,质点的振动方向和波的传播方向有时相同,有时相反
B.对于横波,质点的运动方向与波的传播方向一定垂直
C.形成纵波的质点随波一起迁移
D.空气介质只能传播纵波
E.空气介质只能传播横波
【答案】 ABD
【典例4】一列横波沿绳子向右传播,传播过程无能量损失,某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状.对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点,下列说法正确的是( )
A.它们的振幅相同
B.质点D和F的速度方向相同
C.质点A和C的速度方向相同
D.从此时算起,质点B比C先回到平衡位置
E.从此时算起,质点E比F先到达波峰
【答案】 ADE
【解析】 波源振动时,绳上各质点通过相互间的弹力作用跟着做受迫振动,不考虑传播中的能量损耗时,各质点的振幅均相同,选项A正确;
波传播时,离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动,并跟随着离波源近的质点振动.由题图可知,波源在左端,因此,质点D跟随离波源近的质点C正向上运动,质点F跟随离波源近的质点E正向下运动,两者速度方向相反,选项B错误;
同理,此时质点A正向下运动,质点C正向上运动,两者速度方向也相反,选项C错误;
由于此时B、C两质点都向上运动,B比C先到最大位移处,故B比C先回到平衡位置,选项D正确.同理知选项E正确.
1.横波和纵波的比较
概念
在波动中,质点的振动方向和波的传播方向相互垂直
在波动中,质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上
介质
只能在固体介质中传播
在固体、液体和气体介质中均能传播
特征
在波动中交替、间隔出现波峰和波谷
在波动中交替、间隔出现密部和疏部
2.振动与波动的联系和区别
振动
波动
运动
现象
振动是单个物体所表现出的周而复始的运动现象
波动是介质中大量的质点受到扰动时,从扰动中心传播开来的周而复始的运动现象
运动的
成因
物体由于某种原因离开平衡位置,同时受到指向平衡位置的力——回复力作用
介质中的质点受到相邻质点的扰动而随着运动,并由近及远传播开去,且各部分都受到指向原位置的力的作用
联系
(1)振动是波的起因,波是振动的传播
(2)有波动一定有振动,有振动不一定有波动
(3)牢记波动的周期等于质点振动的周期
3解答波动问题的两个关键
(1)波在传播过程中,质点只在其平衡位置附近做简谐运动,并不随波迁移.
(2)根据质点做简谐运动的特点确定质点的位置和速度方向.
课后巩固●课时作业
1.如图所示,为波沿着一条右端固定的绳子传播到B点的波形图,由图可判断出A点开始振动的方向是________.
【答案】 向下
【解析】 由题图可知波向右传播,传播到B点,B点刚开始振动且振动方向向下,其重复波源A的运动,所以A点开始振动的方向向下.
2.一列横波某时刻的波形如图所示,经过0.25s图中P点第一次到达波峰的位置,此后再经0.75s,P点的位移和速度可能是( )
A.位移是2cm
B.位移是零
C.位移是-2cm
D.速度最大,方向沿-y的方向
E.速度最大,方向沿+y方向
【答案】 BDE
3.一列横波某时刻的波形如图所示.质点A的受力方向是________.
【解析】 无论波向左还是向右传播,回复力始终指向平衡位置,且质点A的回复力是由相邻的质点对质点A的作用力来提供,质点A的受力方向始终向下.
4.一列沿x轴正方向传播的简谐横波,某时刻的波形如图所示.P为介质中的—个质点,从该时刻开始的一段极短时间内,P的速度v和加速度a的大小变化情况是v变________,a变________.
【答案】 大 小
5.如图所示是一列简谐波沿x轴正方向传播的某时刻的波形图.a是正向最大位移处,b恰好处于平衡位置,经过Δt=时间,a,b两个质点所通过的路程的关系是sa________sb.(填“<”,“>”或“=”)
【答案】 <
【解析】 因各个质点均做受迫振动,重复波源的振动,故振动频率、周期、振幅相同,而a正处于正向最大位移处,速度为零,在时间内,向平衡位置运动,速度由零逐渐增大,但达不到最大速度;
b正在从平衡位置向上运动,具有最大速度,在时间内,它向正方向最大位移处运动,速度逐渐减小,但平均速度比a的大.
6.振源A带动细绳振动,某时刻形成的横波波形如图所示,在波传播到细绳上一点P时开始计时,画出P点的振动图象.
【答案】
【解析】 由于波源带动了后面的质点依次振动,且后面的质点总是重复前面质点的振动状态,所以,介质中各质点开始振动时的方向都与波源开始振动时的方向相同,此时波刚好传播至P点,P点此时的振动状态即与波源A开始振动时的状态相同.由波的传播特点可知P点此时是从平衡位置向下运动的.
7.细绳的一端在外力作用下从t=0时刻开始做简谐运动,激发出一列简谐横波.在细绳上选取15个点,图中甲为t=0时刻各点所处的位置,乙为t=时刻的波形图(T为波的周期).在丙中画出t=时刻的波形图.
【答案】 见解析
8.某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和9km/s.一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成(如图所示).在一次地震中,震源在地震仪下方,观察到两振子相差5s开始振动,求:
(1)先振动的是哪个振子?
(2)震源距地震仪的距离是多少?
【答案】
(1)P
(2)36km
【解析】 横波速度小于纵波速度,所
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