122 波的图象 2 高中物理选修34Word版缺答案Word文档格式.docx
- 文档编号:20012704
- 上传时间:2023-01-15
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:186.25KB
122 波的图象 2 高中物理选修34Word版缺答案Word文档格式.docx
《122 波的图象 2 高中物理选修34Word版缺答案Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《122 波的图象 2 高中物理选修34Word版缺答案Word文档格式.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
D.质点A的加速度为沿y轴负方向,而B、C的加速度沿y轴正方向
借题发挥由波的图象可直接看出该时刻沿波的传播方向上各质点的位移和各质点的振幅,可以判断出各质点该时刻的加速度方向.利用波的传播方向判断任一质点的振动方向或利用任一质点的振动方向判断波的传播方向的方法很多,但只要正确理解并掌握其中的一至两种,并能够熟练应用即可.
图12-2-4
针对训练如图12-2-4是一列简谐波某一时刻波的图象,下列说法正确的是()
A.波一定沿x轴正方向传播
B.a、b两个质点的振动速度方向相反
C.若a点此时的速度方向沿y轴正向,那么波的传播方向是沿x轴的正方向
D.若波沿x轴的负向传播,则b质点的振动速度方向沿y轴的负方向
二、波的图象的画法
1.特殊点法
先找出两点(平衡位置和波峰及波谷特殊点)并确定其运动方向;
然后确定经Δt时间内这两点所达到的位置;
最后按正弦规律画出新的波形.
该法适用于Δt=n
(n=1,2,3……)的情况.
2.波形平移法
在已知波的传播速度的情况下,由Δx=vΔt可得经Δt时间后波向前移动的距离Δx,把图象沿传播方向平移Δx即得到相对应的图象.
【例2】某一简
图12-2-5
谐横波在t=0时刻的波形图如图12-2-5所示.若波向右传播,画出
后和
前两个时刻的波的图象.
借题发挥本题我们采用了“平移法”,在已知波速的情况下,由公式Δx=vΔt可得经Δt时间后波向前移动的距离Δx,把波形平移Δx即可得Δt时间后的波形图,注意,当Δx=kλ+Δx0时,只需将波形沿波的传播方向平移Δx0即可得Δt时间后的波形图,这就是所谓的“去整留零平移法”.当然也可以采用“特殊点法”.
三、振动图象与波动图象的比较
简谐振动
横波
图象
续表
坐
标
横坐标
时间
介质中各质点的平衡位置
纵坐标
质点的振动位移
各质点在同一时刻的振动位移
研究对象
一个质点
介质中的大量质点
物理意义
一个质点在不同时刻的振动位移
介质中各质点在同一时刻的振动位移
随时间的变化
原有图形不变,图线随时间而延伸
原有波形沿波的传播方向平移
显示的主要物理量
振幅和周期
振幅和波长(下节学)
【例3】根据图12-2-6甲、乙所示,分别判断下列说法正确的是()
图12-2-6
A.甲是振动图象,乙是波动图象
B.甲是波动图象,乙是振动图象
C.甲中A质点向下振,乙中B时刻质点向下振
D.甲中A质点向上振,乙中B时刻质点向下振
借题发挥振动图象与波的图象的区别:
(1)波的图象和振动图象是根本不同的,波的图象描述的是介质中的“各质点”在“某一时刻”离开平衡位置的位移;
而振动图象描述的是“一个质点”在“各个时刻”离开平衡位置的位移.
(2)坐标轴所表示的物理量:
波动图象中的横轴x表示介质中各个振动质点的平衡位置,纵轴y表示各个振动质点在某时刻的位移;
振动图象的横轴t表示一个振动质点振动的时间,纵轴y表示这个质点振动时各个不同时刻的位移.
质点的振动方向与波传播方向的关系
图12-2-7
1.简谐横波某时刻的波形图线如图12-2-7所示,由此图可知()
A.若质点a向下运动,则波是从左向右传播的
B.若质点b向上运动,则波是从左向右传播的
C.若波从右向左传播,则质点c向下运动
D.若波从右向左传播,则质点d向上运动
波的图象的理解
2.(2014·
安徽理综,16)一简谐横波沿x轴正向传播,图12-2-8甲是t=0时刻的波形图,图乙是介质中某质点的振动图象,则该质点的x坐标值合理的是()
图12-2-8
A.0.5mB.1.5mC.2.5mD.3.5m
波的图象的画法
图12-2-9
3.一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图象如图12-2-9所示,已知波的传播速率是16m/s.
(1)指出这列波中质点振动的振幅是多少;
(2)画出再经过0.125s时的波形图象.
振动图象与波动图象的关系
4.一列简谐波在t=0时刻的波形图如图12-2-10(a)所示,图(b)表示该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图象,则()
图12-2-10
A.若波沿x轴正方向传播,(b)图应为a点的振动图象
B.若波沿x轴正方向传播,(b)图应为b点的振动图象
C.若波沿x轴正方向传播,(b)图应为c点的振动图象
D.若波沿x轴正方向传播,(b)图应为d点的振动图象
题组一质点的振动方向与波传播方向的关系
1.下列图中正确的波形图是()
2.如图12-2-11所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图,已知质点A在此时刻的振动方向如图中箭头所示,则以下说法中正确的是()
图12-2-11
A.波向左传播,质点B向下振动,质点C向上振动
B.波向右传播,质点B向上振动,质点C向下振动
C.波向左传播,质点B向上振动,质点C向上振动
D.波向右传播,质点B向下振动,质点C向下振动
3.
图12-2-12
一列沿x轴正方向传播的简谐横波,某时刻的波形如图12-2-12所示.P为介质中的一个质点,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()
A.v变小,a变大B.v变小,a变小
C.v变大,a变大D.v变大,a变小
4.一列在竖直方向上振动的简谐波沿水平的x轴正方向传播,振幅为20cm,周期为4×
10-2s.现沿x轴任意取五个相邻的点P1、P2、P3、P4、P5,它们在某一时刻离开平衡位置的位移都向上,大小都为10cm.则在此时刻,P1、P2、P3、P4四点可能的运动方向是()
A.P1向下,P2向上,P3向下,P4向上
B.P1向上,P2向下,P3向上,P4向下
C.P1向下,P2向下,P3向上,P4向上
D.P1向上,P2向上,P3向上,P4向上
题组二波的图象的理解
5.关于波的图象的物理意义,下列说法正确的是()
A.表示某一时刻某一质点的位移
B.表示各个时刻某一质点的位移
C.表示某一时刻各个质点的位移
D.表示各个时刻各个质点的位移
6.如图12-2-13所示为一列简谐横波在某时刻的波形图,传播方向向左,则此时刻有()
图12-2-13
A.各质点的位移都为5cm
B.x=2m处的质点速度沿y轴正方向
C.x=4m处的质点加速度方向为正方向
D.x=8m处质点速度为正的最大值
7.
图12-2-14
简谐横波某时刻波形图如图12-2-14所示.a为介质中的一个质点,由图象可知()
A.质点a加速度方向一定沿y轴负方向
B.质点a的速度方向一定沿y轴负方向
C.经过半个周期,质点a的位移一定为负值
D.经过半个周期,质点a通过的路程一定为2A
图12-2-15
8.如图12-2-15所示为一列简谐波在某一时刻的波形图,此时刻质点F的振动方向如图所示.则()
A.该波向左传播
B.质点B和D的运动方向相同
C.质点C比质点B先回到平衡位置
D.此时质点F和H的加速度相同
E.此时刻E点的位移为零
题组三振动图象与波的图象的关系
9.关于振动图象和波的图象,下列说法正确的是()
A.波的图象反映的是很多质点在同一时刻的位移
B.通过波的图象可以找出任一质点在任一时刻的位移
C.它们的横坐标都表示时间
D.它们的纵坐标都表示质点的位移
10.如图12-2-16所示,一列简谐横波沿x轴负方向传播,图甲是t=1s时的波形图,图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图线(两图用同一时间起点),则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图线()
图12-2-16
A.x=0处的质点B.x=1m处的质点
C.x=2m处的质点D.x=3m处的质点
11.取向上为质点振动的正方向,得到如图12-2-17所示的两个图象,则图线上A、B两点的运动方向是()
图12-2-17
A.A点向下B.A点向上
C.B点向下D.B点向上
题组四波的图象的画法
12.如图12-2-18所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线和虚线分别表示t1=0和t2=0.5s(T>0.5s)时的波形.能正确反映t3=7.5s时波形的是图()
图12-2-18
13.如图12-2-19所示,甲为某一波在t=1.0s时的图象,乙为参与该波动P质点的振动图象,波速为4m/s,求:
图12-2-19
(1)说出两图中AA′的意义;
(2)说出甲图中OA′B图线的意义;
(3)在甲图中画出再经3.5s时的波形图;
(4)求再经过3.5s时P质点的路程s和位移.
学案3简谐运动的描述
[目标定位]1.知道什么是振动的振幅、周期、频率,知道周期和频率的关系.2.知道简谐运动的数学表达式,知道其中各物理量的意义.3.了解相位的概念.
一、描述简谐运动的物理量
[问题设计]
如图1所示,水平桌面上的木质框架质量为M,悬挂在框架上的轻质弹簧劲度系数为k,小铁球质量为m.小铁球能静止在A点,现将小铁球从A上方1cm处的B由静止释放,经0.5s小铁球第1次到达A点.小铁球的运动可视为简谐运动,则:
图1
(1)小铁球的周期是多少?
振幅多大?
(2)有人说小铁球的振幅只不过是其振动过程中位移的一个特殊值而已,你是否赞同这个观点?
[要点提炼]
1.全振动
(1)振子以相同的速度相继通过同一位置所经历的过程叫做一次全振动.
(2)某一阶段的振动是否为一次全振动,可以从以下两个角度判断:
一是从物体经过某点时的特征物理量看:
如果物体的位移和速度都回到原值(大小、方向两方面),即物体从同一个方向回到出发点,则物体完成了一次全振动.
二是看物体在这段时间内通过的路程是否等于振幅的四倍.
2.周期和频率
(1)周期是振动物体完成一次全振动所需要的时间,频率是单位时间完成全振动的次数,所以T和f的关系为T=
.
(2)周期和频率由振动系统本身的性质决定,与振幅无关.
3.振幅和路程
(1)振幅是表示振动强弱的物理量,是标量.振幅的大小反映了振动系统能量的大小.
(2)振动物体一个周期内的路程为4A,半个周期内的路程为2A,
个周期内的路程不一定(填“一定”或“不一定”)是A.
二、简谐运动的表达式
在上一节的学习中,我们知道做简谐运动物体的振动位移随时间按正弦函数规律变化,在数学课上我们学习过正弦函数y=Asin(ωt+φ),你知道A、ω、φ各表示简谐运动的什么物理量吗?
对表达式x=Asin(ωt+φ)的理解:
1.式中x表示振动物体相对于平衡位置的位移;
t表示振动的时间.
2.A表示振动物体偏离平衡位置的最大距离,即.
3.ω称做简谐运动的,它也表示简谐运动振动的快慢,与周期T及频率f的关系:
ω=
=2πf.
4.ωt+φ代表简谐运动的相位,其中φ是t=0时的相位,称为初相.
相位是一个角度,单位是或.
5.相位差
若两个简谐运动的表达式为x1=A1sin(ωt+φ1),x2=A2sin(ωt+φ2),则相位差为Δφ=-(ωt+φ1)=.
当Δφ=时,两振动物体振动步调一致.
当Δφ=时,两振动物体振动步调完全相反.
三、简谐运动的周期性和对称性
如图2所示,物体在A与B之间运动,O点为,C和D两点关于O点对称,则:
图2
1.时间的对称
(1)物体来回通过相同的两点间的时间,即tDB=tBD.
(2)物体经过关于平衡位置对称的等长的两线段的时间相等,图中tOB=tBO=tOA=tAO,tOD=tDO=tOC=tCO.
2.速度的对称
(1)物体连续两次经过同一点(如D点)的大小相等,方向相反.
(2)物体经过关于O点对称的两点(如C点与D点)时,速度大小相等,方向可能相同,也可能相反.
3.位移的对称
(1)物体经过同一点(如C点)时,位移.
(2)物体经过关于O点对称的两点(如C点与D点)时,位移大小,方向.
一、描述简谐运动的物理量及其关系
例1
弹簧振子在A、B间做简谐运动,O为平衡位置,A、B间的距离是20cm,振子由A运动到B的时间是2s,如图3所示,则()
图3
A.从O→B→O振子做了一次全振动
B.振动周期为2s,振幅是10cm
C.从B开始经过6s,振子通过的路程是60cm
D.从O开始经过3s,振子处在平衡位置
二、对简谐运动表达式的理解
例2
一个小球和轻质弹簧组成的系统,按x1=5sin(8πt+
π)cm的规律振动.
(1)求该振动的周期、频率、振幅和初相;
(2)另一简谐运动表达式为x2=5sin(8πt+
π)cm,求它们的相位差.
例3
如图4所示,一质点沿水平直线做简谐运动,先后以相同速度通过a、b两点,经历时间tab=1s,过b点后再经t′=1s质点第一次反向通过b点.若在这两秒内质点所通过的路程是8cm,该质点的振动周期为________,振幅为________.
图4
1.(描述简谐运动的物理量)一质点做简谐运动,其位移x与时间t的关系图象如图5所示,由图可知()
图5
A.质点振动的频率是4Hz
B.质点振动的振幅是2cm
C.t=3s时,质点的速度最大
D.t=3s时,质点的振幅为零
2.(简谐运动的周期性和对称性)一个做简谐运动的质点,先后以同样的速度通过相距10cm的A、B两点,历时0.5s(如图6所示).过B点后再经过t=0.5s,质点以大小相等、方向相反的速度再次通过B点,则质点振动的周期是()
图6
A.0.5sB.1s
C.2sD.4s
3.(简谐运动的图象与表达式)根据如图7所示的某振子的振动图象,完成下列问题:
图7
(1)算出下列时刻振子相对平衡位置的位移.
①t1=0.5s;
②t2=1.5s.
(2)将位移随时间的变化规律写成x=Asin(ωt+φ)的形式并指出振动的初相位的大小.
题组一描述简谐运动的物理量
1.如图1所示,弹簧振子以O为平衡位置,在BC间振动,则()
A.从B→O→C→O→B为一次全振动
B.从O→B→O→C→B为一次全振动
C.从C→O→B→O→C为一次全振动
D.OB的大小不一定等于OC
2.一质点做简谐运动,振幅是4cm、频率是2.5Hz,某时刻该质点从平衡位置起向正方向运动,经2.5s质点的位移和路程分别是()
A.4cm,24cmB.-4cm,100cm
C.零,100cmD.4cm,100cm
3.一个做简谐运动的弹簧振子,周期为T,振幅为A,设振子第一次从平衡位置运动到x=
处所经历的时间为t1,第一次从最大位移处运动到x=
所经历的时间为t2,关于t1与t2,以下说法正确的是()
A.t1=t2B.t1<t2
C.t1>t2D.无法判断
4.有一个在光滑水平面内的弹簧振子,第一次用力把弹簧压缩x后释放让它振动,第二次把弹簧压缩2x后释放让它振动,则先后两次振动的周期之比和振幅之比分别为()
A.1∶1,1∶1B.1∶1,1∶2
C.1∶4,1∶4D.1∶2,1∶2
题组二简谐运动的周期性和对称性
5.如图2所示,振子以O点为平衡位置在A、B间做简谐运动,从振子第一次到达P点时开始计时,则()
A.振子第二次到达P点的时间间隔为一个周期
B.振子第三次到达P点的时间间隔为一个周期
C.振子第四次到达P点的时间间隔为一个周期
D.振子从A点到B点或从B点到A点的时间间隔为一个周期
6.一水平弹簧振子做简谐运动,周期为T,则()
A.若t时刻和(t+Δt)时刻振子运动位移的大小相等、方向相同,则Δt一定等于T的整数倍
B.若t时刻和(t+Δt)时刻振子运动位移的大小相等、方向相反,则Δt一定等于
的整数倍
C.若Δt=T,则在t时刻和(t+Δt)时刻振子振动的速度一定相等
D.若Δt=
,则在t时刻和(t+Δt)时刻弹簧的长度一定相等
题组三简谐运动表达式的应用
7.物体A做简谐运动的振动位移为xA=3cos(100t+
)m,物体B做简谐运动的振动位移为xB=5cos(100t+
)m.比较A、B的运动()
A.振幅是矢量,A的振幅是6m,B的振幅是10m
B.周期是标量,A、B周期相等为100s
C.A振动的频率fA等于B振动的频率fB
D.A振动的频率fA大于B振动的频率fB
8.有一个弹簧振子,振幅为0.8cm,周期为0.5s,初始时(t=0)具有正的最大位移,则它的振动方程是()
A.x=8×
10-3sin
m
B.x=8×
C.x=8×
10-1sin
D.x=8×
9.有两个简谐运动,其表达式分别是x1=4sin(100πt+
)cm,x2=5sin(100πt+
)cm,下列说法正确的是()
A.它们的振幅相同B.它们的周期相同
C.它们的相位差恒定D.它们的振动步调一致
10.做简谐运动的小球按x=0.05sin(2πt+
)m的规律振动.
(1)求小球振动的圆频率、周期、频率、振幅和初相位;
(2)当t1=0.5s、t2=1s时小球的位移分别是多少?
题组四简谐运动的图象及理解
11.如图3所示是一做简谐运动的物体的振动图象,下列说法正确的是()
A.振动周期是2×
10-2s
B.第2个10-2s内物体的位移变化是-10cm
C.物体的振动频率为25Hz
D.物体的振幅是10cm
12.如图4所示为A、B两个简谐运动的位移—时间图象.
试根据图象写出:
(1)A的振幅是______cm,周期是________s;
B的振幅是________cm,周期是________s.
(2)试写出这两个简谐运动的位移随时间变化的关系式.
(3)在时间t=0.05s时两质点的位移分别是多少?
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 122 波的图象 高中物理选修34Word版缺答案 图象 高中物理 选修 34 Word 答案