高考物理大一轮总复习江苏专版 题库 第十二章.docx
- 文档编号:30042243
- 上传时间:2023-08-04
- 格式:DOCX
- 页数:20
- 大小:248.07KB
高考物理大一轮总复习江苏专版 题库 第十二章.docx
《高考物理大一轮总复习江苏专版 题库 第十二章.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考物理大一轮总复习江苏专版 题库 第十二章.docx(20页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高考物理大一轮总复习江苏专版题库第十二章
第2课时 机械波
考纲解读
1.知道机械波的特点和分类.2.掌握波速、波长和频率的关系,会分析波的图象.3.理解波的干涉、衍射现象和多普勒效应,掌握波的干涉和衍射的条件.
考点一 波动图象与波速公式的应用
1.波的图象反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移情况,图象的横轴表示各质点的平衡位置,纵轴表示该时刻各质点的位移,如图1所示.
图1
图象的应用:
(1)直接读取振幅A和波长λ,以及该时刻各质点的位移.
(2)确定某时刻各质点加速度的方向,并能比较其大小.
(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向.
2.波速与波长、周期、频率的关系为:
v=
=λf.
例1
(2013·北京·15)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为4m/s.某时刻波形如图2所示,下列说法正确的是( )
图2
A.这列波的振幅为4cm
B.这列波的周期为1s
C.此时x=4m处的质点沿y轴负方向运动
D.此时x=4m处的质点的加速度为0
解析 由波形图可知:
振幅A=2cm,λ=8m,T=
=
s=2s,选项A、B均错误;x=4m处的质点此时正处于平衡位置处,加速度为零,由“上下坡法”可知,此时质点沿y轴正方向运动,所以选项C错误,D正确.
答案 D
拓展题组
1.[由波动图象分析质点的运动特点]一列沿x轴正方向传播的简谐横波,某时刻的波形如图3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( )
图3
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
答案 D
解析 由题图知波传播方向沿x轴正方向,根据质点振动方向与波的传播方向的关系可知质点P的速度方向在该时刻开始的一段极短时间内沿y轴正方向,即向该质点的平衡位置运动,因此P质点速度增大;质点P做简谐运动,向平衡位置运动,距离平衡位置的位移减小,所受回复力减小,因此加速度a减小,即v变大,a减小,故只有D正确.
2.[对波动图象的理解]一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在t=0时刻波刚好传播到x=6m处的质点A,如图4所示,已知波的传播速度为48m/s.请回答下列问题:
图4
(1)从图示时刻起再经过________s,质点B第一次处于波峰;
(2)写出从图示时刻起质点A的振动方程为________cm.
答案
(1)0.5
(2)y=-2sin(12πt)
考点二 振动图象与波动图象
振动图象
波动图象
研究对象
一振动质点
沿波传播方向的所有质点
研究内容
一质点的位移随时间的变化规律
某时刻所有质点的空间分布规律
图象
物理意义
表示同一质点在各时刻的位移
表示某时刻各质点的位移
图象信息
(1)质点振动周期
(2)质点振幅
(3)某一质点在各时刻的位移
(4)各时刻速度、加速度的方向
(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
图象变化
随时间推移,图象延续,但已有形状不变
随时间推移,波形沿传播方向平移
一完整曲
线占横坐
标的距离
表示一个周期
表示一个波长
例2
一列简谐横波沿x轴传播,t=0时刻的波形图如图5甲所示,此时质点P正沿y轴负方向运动,其振动图象如图乙所示,则该波的传播方向和波速分别是( )
图5
A.沿x轴负方向,60m/s
B.沿x轴正方向,60m/s
C.沿x轴负方向,30m/s
D.沿x轴正方向,30m/s
解析 由题图甲知,波长λ=24m,由题图乙知T=0.4s.根据v=
可求得v=60m/s,故C、D项错误;根据“同侧法”可判断出波的传播方向沿x轴负方向,故A项正确,B项错误.
答案 A
递进题组
3.[已知波动图象确定振动图象]一列横波沿x轴正向传播,a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置,某时刻的波形如图6甲所示,此后,若经过
周期开始计时,则图乙描述的是( )
图6
A.a处质点的振动图象B.b处质点的振动图象
C.c处质点的振动图象D.d处质点的振动图象
答案 B
解析 由题图甲可以判断此时质点a向上振动,质点b处于波谷位置,质点c向下振动,质点d处于波峰位置,经过
周期后,质点a处于波谷,质点b处于平衡位置且正向下振动,质点c处于波峰位置,质点d处于平衡位置且正向上振动,可以判断题图乙表示质点b的振动图象,B正确.
4.[利用图象求解波动和振动问题]如图7甲所示为一列沿水平方向传播的简谐横波在t=2s时的波形图,图乙是这列波中质点P的振动图线,那么:
图7
(1)该波的传播速度为________m/s;
(2)该波的传播方向为________(填“向左”或“向右”);
(3)图甲中质点Q(坐标为x=2.25m处的点)的振动方程为y=________cm.
答案
(1)0.5
(2)向左 (3)0.2cosπt
解析
(1)波的周期T=2s,波长λ=1.0m,波速v=
=0.5m/s.
(2)由y-t图象可知,t=2s时,质点P向上运动,不难判断波是向左传播.
(3)质点Q此时从最大位移开始向平衡位置运动,振动图象是一条余弦曲线,A=0.2cm,ω=
=πrad/s,质点Q的振动方程为y=0.2cosπtcm.
考点三 波的干涉、衍射、多普勒效应
1.波的干涉中振动加强点和减弱点的判断
某质点的振动是加强还是减弱,取决于该点到两相干波源的距离之差Δr.
(1)当两波源振动步调一致时
若Δr=nλ(n=0,1,2,…),则振动加强;
若Δr=(2n+1)
(n=0,1,2,…),则振动减弱.
(2)当两波源振动步调相反时
若Δr=(2n+1)
(n=0,1,2,…),则振动加强;
若Δr=nλ(n=0,1,2,…),则振动减弱.
2.波的衍射现象
波能绕过障碍物继续传播的现象,产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长.
3.多普勒效应的成因分析
(1)接收频率:
观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数.当波以速度v通过观察者时,时间t内通过的完全波的个数为N=
,因而单位时间内通过观察者的完全波的个数即接收频率.
(2)当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率变大;当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率变小.
例3
如图8表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇.图中实线表示波峰,虚线表示波谷,c和f分别为ae和bd的中点,则:
图8
(1)在a、b、c、d、e、f六点中,振动加强的点是__________.振动减弱的点是____________.
(2)若两振源S1和S2振幅相同,此时刻位移为零的点是________.
(3)画出此时刻a、c、e连线上,以a为起点的一列完整波形,标出e点.
解析
(1)a、e两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的点,故此两点为振动加强点;c点处在a、e连线上,且从运动的角度分析a点的振动形式恰沿该线传播,故c点是振动加强点,同理b、d是振动减弱点,f也是振动减弱点.
(2)因为S1、S2振幅相同,振动最强区的振幅为2A,最弱区的振幅为零,位移为零的点是b、c、d、f.
(3)题图中对应时刻a处在两波谷的交点上,即此时刻a在波谷,同理e在波峰,所以所对应的波形如图所示.
答案
(1)a、c、e b、d、f
(2)b、c、d、f (3)图见解析
拓展题组
5.[波的衍射条件的应用]图9中S为在水面上振动的波源,M、N是水面上的两块挡块,其中N板可以上下移动,两板中间有一狭缝,此时测得A处水没有振动,为使A处水也能发生振动,可采用的方法是( )
图9
A.使波源的频率增大
B.使波源的频率减小
C.移动N使狭缝的间距增大
D.移动N使狭缝的间距减小
答案 BD
解析 使孔满足明显衍射的条件即可,或将孔变小,或将波长变大,B、D正确.
6.[波的干涉原理的应用]如图10所示,实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷,此刻,M是波峰与波峰相遇点,下列说法中正确的是( )
图10
A.该时刻质点O正处在平衡位置
B.P、N两点始终处于平衡位置
C.点M到两波源的距离之差一定是波长的整数倍
D.从该时刻起,经过
周期,质点M到达平衡位置
答案 BD
解析 由题图可知,O、M为振动加强的点,此时点O处于波谷,点M处于波峰,点M是峰、峰相遇,只有当两波源振动相位相同时,点M到两波源的距离差才是波长的整数倍,若两波源振动相位相反,则点M到两波源的距离差为半波长的奇数倍,故A、C均错;P、N两点为减弱点,又因为两列波的振幅相同,因此P、N两点的振幅为零,即两点始终处于平衡位置,B正确;从该时刻经
周期,两列波分别引起的振动都使点M位于平衡位置,故点M位于平衡位置,D正确.
7.[波的多普勒效应的应用]如图11甲所示,男同学站立不动吹口哨,一位女同学坐在秋千上来回摆动,据图乙,下列关于女同学的感受的说法正确的是( )
甲
乙
图11
A.女同学从A向B运动过程中,她感觉哨声音调变高
B.女同学从E向D运动过程中,她感觉哨声音调变高
C.女同学在点C向右运动时,她感觉哨声音调不变
D.女同学在点C向左运动时,她感觉哨声音调变低
答案 AD
解析 女同学荡秋千的过程中,只要她有向右的速度,她都有靠近声源的趋势,根据多普勒效应,她都会感到哨声音调变高;反之,女同学向左运动时,她感到音调变低,选项A、D正确,B、C错误.
高考模拟 明确考向
1.(2014·浙江·14)下列说法正确的是( )
A.机械波的振幅与波源无关
B.机械波的传播速度由介质本身的性质决定
C.物体受到的静摩擦力方向与其运动方向相反
D.动摩擦因数的数值跟相互接触的两个物体的材料无关
答案 B
解析 机械波的振幅与波源有关,选项A错误;机械波传播速度由介质本身的性质决定,选项B正确;静摩擦力的方向可以与运动方向相同,也可以相反,也可以互成一定的夹角,选项C错误;动摩擦因数描述相互接触物体间的粗糙程度,与材料有关,选项D错误.
2.(2014·四川·5)如图12所示,甲为t=1s时某横波的波形图像,乙为该波传播方向上某一质点的振动图像,距该质点Δx=0.5m处质点的振动图像可能是( )
图12
答案 A
解析 从甲图可以得到波长为2m,从乙图可以得到周期为2s,即波速为1m/s;由乙图的振动图像可以找到t=1s时,该质点位移为负,并且向下运动,距该质点Δx=0.5m处的质点与该质点的振动情况相差
,即将乙图中的图像向左或向右平移
周期即可得到距该质点Δx=0.5m处的质点的振动图像,故只有A正确.
3.(2014·大纲全国·18)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇.下列说法正确的是( )
A.波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1-A2|
B.波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1+A2
C.波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移
D.波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅
答案 AD
解析 波峰与波谷相遇,振动方向相反,振幅等于两列波振幅之差,A正确;波峰与波峰相遇,振动方向相同,振幅等于两列波振幅之和,质点仍在振动而不会停在最大位移处,B错误;无论波峰与波谷相遇处还是波峰与波峰相遇处,质点都在自己的平衡位置附近做简谐运动,只是波峰与波峰相遇处质点振幅大于波峰与波谷相遇处质点振幅,C错误,D正确.
练出高分
一、单项选择题
1.(2013·重庆·11
(1))一列简谐横波沿直线传播,某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6m,且这两质点之间的波峰只有一个,则该简谐波可能的波长为( )
A.4m、6m和8mB.6m、8m和12m
C.4m、6m和12mD.4m、8m和12m
答案 C
解析
根据题意,可能的波形有三种,如图所示:
则
=6m,λ1=12m
λ2=6m
λ3=6m,λ3=4m
因此选项C正确.
2.一列简谐横波在t=0时刻的波形如图1中的实线所示,t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示,若该波的周期T大于0.02s则该波的传播速度可能是( )
图1
A.2m/sB.3m/sC.4m/sD.5m/s
答案 B
解析 这类问题通常要考虑两种情况:
(1)设波向右传播,则在t=0时刻x=4cm处的质点向上振动,设经历Δt时间时质点运动到波峰的位置,则Δt=(
+n)T(n=0,1,2…),即T=
=
s(n=0,1,2…).当n=0时,T=0.08s>0.02s,符合要求,此时v=
=
m/s=1m/s;当n=1时,T=0.016s<0.02s,不符合要求.
(2)设波向左传播,则在t=0时刻x=4cm处的质点向下振动,设经历Δt时间时质点运动到波峰的位置,则Δt=(
+n)T(n=0,1,2…),即T=
=
s(n=0,1,2…).当n=0时,T=
s>0.02s,符合要求,此时v=
=
m/s=3m/s;当n=1时,T=
s<0.02s,不符合要求.综上所述,只有B选项正确.
二、多项选择题
3.(2013·新课标Ⅰ·34
(1))如图2,a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点.相邻两点的间距依次为2m、4m和6m,一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3s时a第一次到达最高点.下列说法正确的是( )
图2
A.在t=6s时刻波恰好传到质点d处
B.在t=5s时刻质点c恰好到达最高点
C.质点b开始振动后,其振动周期为4s
D.在4s 答案 ACD 解析 当t=6s时,由x=vt=12m,波刚好传播到距a点12m的d点,所以A选项正确.当波传到c质点时所需时间为t1=3s,由题意知 T=3s,所以T=4s,c质点又振动 =2s,回到平衡位置向上运动,所以B选项错误.T=4s,各质点振动的周期均为4s,所以C选项正确.t1=3s时,c质点刚开始向下振动,又经1s,c质点运动到负向最大位移处,再经2s,c质点运动到正向最大位移处,所以4s<t<6s时,c质点由负向最大位移处向正向最大位移处运动,所以D选项正确. 4.简谐横波某时刻波形图线如图3所示,由此图可知( ) 图3 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 答案 BD 解析 由“带动法”可知,若质点a向下运动,则质点a是由其右侧邻近质点带动的,波源位于右侧,波向左传播,故A错;同理,B正确;若波从右向左传播,则质点c、d均应由其右侧邻近质点带动,其右侧质点位于c、d上方,所以c、d均向上运动,故C错误,D正确. 5.如图4,一列沿x轴正方向传播的简谐横波,振幅为2cm,波速为2m/s,在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距0.4m(小于一个波长),当质点a在波峰位置时,质点b在x轴下方与x轴相距1cm的位置,则( ) 图4 A.此波的周期可能为0.6s B.此波的周期可能为1.2s C.从此时刻起经过0.5s,b点可能在波谷位置 D.从此时刻起经过0.5s,b点可能在波峰位置 答案 ACD 解析 根据波的传播方向和质点的振动方向的关系可知: t=0时刻,b质点在-1cm处,既可能沿y轴正方向运动也可能沿y轴负方向运动,λ1= m或λ2= m(n=0,1,2,…);该波的波长λ满足: <0.4m,即λ<1.6m,T<0.8s,又λ>0.4m,T>0.2s,算得T1=0.6s或T2=0.3s,所以A正确,B错误;同理可知C、D均有可能. 6.沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图5所示,M为介质中的一个质点,该波的传播速度为40m/s,则t= s时( ) 图5 A.质点M对平衡位置的位移一定为负值 B.质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同 C.质点M的加速度方向与速度方向一定相同 D.质点M的加速度方向与平衡位置的位移方向相反 答案 CD 解析 当t= s时,波传播的距离Δx=vt=40× m=1m,所以当t= s时波的图象如图所示,由图可知,M对平衡位置的位移为正值,且沿y轴负方向运动,故选项A、B错误;根据F=-kx及a=- x知,加速度方向与位移方向相反,沿y轴负方向,与速度方向相同,选项C、D正确. 7.一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图6中实线所示,t=0.1s时刻的波形如图中虚线所示.波源不在坐标原点O,P是传播介质中离坐标原点2.5m处的一个质点.则以下说法正确的是( ) 图6 A.波的频率可能为7.5Hz B.波的传播速度可能为50m/s C.质点P的振幅为0.1m D.在t=0.1s时刻与P相距5m处的质点也一定向上振动 答案 BC 解析 从题图中可以看出波形从实线传播到虚线的时间为: t=(n+ )T(n=0,1,2,…),波的频率为: f= = = Hz=2.5(4n+1)Hz(n=0,1,2,…),A错误;从题图中得出波长为: λ=4m,波的传播速度为: v=λf=10(4n+1)m/s(n=0,1,2,…),当n=1时,v=50m/s,B正确;从题图中可以看出质点P的振幅为0.1m,C正确;从题图中可知t=0.1s时,质点P向上振动,与P相距5m的质点与质点P相距 个波长,若该质点在P点左侧,它正在向下振动,若该质点在P点右侧,它正在向上振动,D错误. 三、非选择题 8.在t=0时刻,质点A开始做简谐运动,其振动图象如图7所示,质点A振动的周期是________s;t=8s时,质点A的运动沿y轴的________(填“正”或“负”)方向;质点B在波的传播方向上与A相距16m,已知波的传播速度为2m/s,在t=9s时,质点B偏离平衡位置的位移是________cm. 图7 答案 4 正 10 解析 题图为质点A的振动图象,由图象可知周期为4s,波源的起振方向与各个质点起振方向相同且向上,t=6s时质点A在平衡位置且向下振动,故8s时质点A在平衡位置且向上振动;波传播到质点B,需要时间t1= = s=8s,故t=9s时,质点B又振动了1s( 个周期),处于正向最大位移处,位移为10cm. 9.如图8所示为声波干涉演示仪的原理图,两个U形管A和B套在一起,A管两侧各有一小孔,声波从左侧小孔传入管内,被分成两列频率________的波,当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时,若两列波传播的路程相差半个波长,则此处声波的振幅等于________;若传播的路程相差一个波长,则此处声波的振幅等于________________________________. 图8 答案 相同 零 原来声波振幅的两倍 10.如图9所示,一列简谐横波沿+x方向传播.已知在t=0时,波传播到x轴上的B质点,在它左边的A质点位于负向最大位移处;在t=0.6s时,质点A第二次出现在正的最大位移处. 图9 (1)这列简谐波的周期是________s,波速是________m/s. (2)t=0.6s时,质点D已运动的路程是________m. 答案 (1)0.4 5 (2)0.1 解析 (1)由题知,t=0.6s时,质点A第二次出现在正向最大位移处,则有1.5T=t,得到周期为: T=0.4s, 由题图读出波长为: λ=2m, 则波速为: v= = m/s=5m/s (2)由题图看出B和D的距离等于一个波长,则波从图示位置传到D点的时间为一个周期,即t1=T=0.4s,则在t=0.6s时,质点D已经振动的时间为t2=0.6s-0.4s=0.2s,即t=0.6s时,质点D已经运动了半个周期,则s=2A=2×5cm=0.1m. 11.一列简谐横波以1m/s的速度沿x轴正方向传播,t=0时刻波形如图10所示.在x=1.0m处有一质点M,该波传播到M点需要的时间t=________s,波动周期T=________s;若在x=2.0m处的波产生了频率等于2.0Hz且沿x轴负方向传播的简谐横波,则这两列波相遇时________(填“能”或“不能”)发生干涉,其原因是_____________________________ ___________________________________________. 图10 答案 0.6 0.4 不能 频率不同
- 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:
- 高考物理大一轮总复习江苏专版 题库 第十二章 高考 物理 一轮 复习 江苏 专版 第十二
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)