专题六振动和波Word下载.docx
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机械能转化及守恒;
简谐运动的运动特征:
变加速运动.
二、单摆的振动规律
单摆在摆角小于5°
情况下是简谐运动.单摆周期公式与其他力学规律的综合是重点拓展内容.单摆回复力是重力沿切线方向的分力,而不是重力和绳子张力的合力.单摆的回复力也并非一直指向平衡位置.
三、阻尼振动与无阻尼振动
阻尼振动和无阻尼振动的区别只在于表面现象,即振幅是否衰减.无阻尼振动不能单一理解成无阻力自由振动,当策动力补充能量与克服阻力消耗能量相等时,受迫有阻尼振动也可成为无阻尼振动.
四、几个辨析
机械振动能量只取决于振幅,与周期和频率无关;
机械波的传播速度只与介质有关,与周期和频率无关;
波由一介质进入另一介质,只改波速和波长,不改频率;
波干涉中振动加强的点比振动减弱的点振幅大,但每时刻的位移并不一定大,即振动加强的点也有即时位移为零的时候;
波的干涉图象中除加强和减弱点外,还有振动介于二者之间的质点,且波的干涉是有前提条件的.
五、波动问题的周期性和多解性
波动过程具有时间和空间的周期性,介质在传播振动的过程中,介质中每一个质点相对于平衡位置的位移随时间作周期性变化,这体现了时间的周期性.另一方面每一时刻,介质中沿波传播方向上各个质点的空间分布具有空间周期性.如相距波长整数倍的两个质点振动状态系统,即它们在任一时刻的位移、速度及相关量均相反.
双向性与重复性是波的两个基本特征.波的这两个特征决定了波问题通常具有多解性.为了准确地表达波的多解性,通常先写出含有的通式,再结合某些限制条件,得出所需要的特解,这样可有效地防止漏解.
【名师解题指南】
机械振动与机械波的综合题所应用的概念是机械波的形成----介质中各质点通过相互作用,将机械振动传递,所以机械波与各质点的机械振动情况是考查理解考查推理的常见考点。
推理中所应用的公式是波速公式。
在推理分析的过程中要抓住要点,从而抓住分析的技巧。
在波形图上,判断质点的振动方向或波的传播方向是高考的重点和热点。
波形图上二者方向的判断方法除“微平移法”和“带动法”之外,还有学生更易掌握且简洁的另外三种新法:
“上下坡法”、“振向波向同侧法”和“头头尾尾相对法”。
本文把这五种方法一并介绍给大家,通过比较,选择更适合自己的方法吧!
1.上下坡法
“上下坡法”是把波形图线比喻为凸凹的路面,凸凹路面就有上坡段和下坡段,沿着波的传播方向看去,位于上坡段的质点,则向下运动,位于下坡段的质点,则向上运动;
反之,向上运动的质点,必位于下坡段,向下运动的质点,必位于上坡段。
注:
法则中的“向上运动”,表示质点向规定的正方向运动,“向下运动”表示质点向规定的负方向运动。
“上下坡法则”对横波和纵波都适用。
例1.(全国高考)简谐横波某时刻的波形图线如图1所示,由图可知()
图1
A.若质点a向下运动,则波是从左向右传播
B.若质点b向上运动,则波是从左向右传播
C.若波是从右向左传播,则质点c向下运动
D.若波是从右向左传播,对质点d向上运动
质点d向上运动,选项C错误,选项D正确。
答案:
BD
4.微平移法
把原波形沿波的传播方向平移一段小于
的距离,通过比较某点在原波形和移动后波形上的位移大小,就可判断该点的振动方向。
例2.图6中实线为一列沿x轴正方向传播的简谐波在t时刻的波形,试确定图中P点的振动方向。
图6
解析:
把实线波形沿波的传播方向向右平移小于
的长度,图中虚线所示。
因P点运动到了
点,
例3.图7所示为一简谐横波在某一时刻的波形图,已知此时质点A正向上运动,如图中箭头所示,由此可断定此横波()
图7
A.向右传播,且此时质点B正向上运动
B.向右传播,且此时质点C正向下运动
C.向左传播,且此时质点D正向上运动
D.向左传播,且此时质点E正向下运动
【09真题全解全析】
考点一、波速、波长、周期
(重庆)15同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播,某时刻的波形曲线见题15图,以下说法正
确的是
A.声波在水中波长较大,b是水中声波的波形曲线。
B.声波在空气中波长较大,b是空气中声波的波形曲线
C.水中质点振动频率较高,a是水中声波的波形曲线
D.空气中质点振动频率较高,a是空气中声波的波形曲线
【答案】A
(四川)19.图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.6s
时的波形图,波的周期T>0.6s,则
A.波的周期为2.4s
B.在t=0.9s时,P点沿y轴正方向运动
C.经过0.4s,P点经过的路程为4m
D.在t=0.5s时,Q点到达波峰位置
【答案】D
(浙江)
21.一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向的传播。
处在x1=1m和x2=2m的两质点A、B的振动图像如图所示。
由此可知()
A.波长为
m
B.波速为1m/s
C.3s末A、B两质点的位移相同
D.1s末A点的振动速度大于B点的振动
(上海)12.弹性绳沿x轴放置,左端位于坐标原点,用手握住绳的左端,当t=0时使其开始沿y轴做振幅为8cm的简谐振动,在t=0.25s时,绳上形成如图所示的波形,则该波的波速为___________cm/s,t=___________时,位于x2=45cm的质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置。
【答案】20,2.75
【解析】由图可知,这列简谐波的波长为20cm,周期T=0.25s×
4=1s,所以该波的波速
考点二、振动和波
(全国1)20.一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示,图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5m和x=4.5m。
P点的振动图像如图2所示。
在下列四幅图中,Q点的振动图像可能是
(全国2)14.下列关于简谐振动和简谐波的说法,正确的是
A.媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等
B.媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等
C.波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致
D.横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍。
(天津)8.某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为x=Asin
,则质点
A.第1s末与第3s末的位移相同
B.第1s末与第3s末的速度相同
C.3s末至5s末的位移方向都相同
D.3s末至5s末的速度方向都相同
(福建)17.图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1m处的质点,Q是平衡位置为x=4m处的质点,图乙为质点Q的振动图象,则
A.t=0.15s时,质点Q的加速度达到正向最大
B.t=0.15s时,质点P的运动方向沿y轴负方向
C.从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴正方向传播了6m
D.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30cm
【答案】AB
【解析】从t=0.10s到t=0.15s,Δt=0.05s=T/4,质点Q从图甲所示的位置振动T/4到达负最大位移
(北京)15.类比是一种有效的学习方法,通过归类和比较,有助于掌握新知识,提高学习效率。
在类比过程中,既要找出共同之处,又要抓住不同之处。
某同学对机械波和电磁波进行类比,总结出下列内容,其中不正确的是
A.机械波的频率、波长和波速三者满足的关系,对电磁波也适用
B.机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象
C.机械波的传播依赖于介质,而电磁波可以在真空中传播
D.机械波既有横波又有纵波,而电磁波只有纵波
(北京)
17.一简谐机械波沿x轴正方向传播,周期为T,波长为
。
若在x=0处质点的振动图像如右图所示,则该波在t=T/2时刻的波形曲线为
(上海)4.做简谐振动的单摆摆长不变,若摆球质量增加为原来的4倍,摆球经过平衡位置时速度
减小为原来的1/2,则单摆振动的()
(A)频率、振幅都不变(B)频率、振幅都改变
(C)频率不变、振幅改变(D)频率改变、振幅不变
预测2010年的机械振动与波的考题仍将保持以选项题为主,考查的知识综合较强的风格.一个考题往往多个知识点,重点在简谐运动的规律和图象;
波的形成过程和波长、波速和频率的关系,波的图象和波的多解问题仍是考查的热点.尤其是波的图象中已知某一时刻的波形图,判断方向和求位移、路程及质点坐标;
已知某两时刻的波形图涉用的多解;
振动图象与波动图象的综合运用预测是重点考查的重点。
另外对共振现象和波的特性在实际中的应用问题也要引起注意。
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