2018高中物理选修3-4学案：专题2 机械波的理解和应用教科版

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1、2018年高中物理创新学案含解析一、波的图像反映的信息及其应用从波的图像可以看出：(1)波长λ；(2)振幅A；(3)该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况；(4)如果波的传播方向已知，可判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形；(5)如果波的传播速度大小已知，可利用图像所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率：T＝，f＝.[复习过关]1．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻其波形如图1所示．下列说法正确的是(　　)图1A．波长为4cmB．波的周期为4sC．经周期后质点P运动到Q点D

2、．经周期后质点P的速度变为零解析　这是波形图，由图可直接读出波长λ＝4cm，不能读周期，A对，B错；质点P在平衡位置，经过周期到达最大位移处，速度为零，C错，D对．答案　AD2．(多选)一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图2实线所示，从此刻起，经0.1s波形图如图虚线所示，若波传播的速度为10m/s，则(　　)图262018年高中物理创新学案含解析A．这列波沿x轴负方向传播B．这列波的周期为0.4sC．t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动D．从t＝0时刻开始质点a经0.2s通过的路程为0.4mE．x

3、＝4m处的质点的位移表达式为y＝0.2sin5πtm解析　从题图可以看出波长等于4m，由已知得波速等于10m/s，周期T＝0.4s；经0.1s波传播的距离x＝vΔt＝1m，说明波沿x轴负方向传播；t＝0时刻质点a沿y轴负方向运动；从t＝0时刻开始质点a经0.2s，即半个周期通过的路程为0.4m；由y＝Asinωt易得E正确．答案　ABDE3．如图3所示的横波正在沿x轴正方向传播，波速为0.5m/s.请回答下列问题：图3(1)质点P此时速度方向如何？加速度方向如何？(2)质点K和P哪个先回到平衡位

4、置？(3)经过半个周期，质点L的位移和路程分别等于多少？波传播的距离是多少？(4)请画出此波经过1s后的波形曲线．解析　(1)由于波沿x轴正方向传播，可判断质点P向上振动，即质点P速度方向向上；加速度方向与位移方向相反，指向y轴负方向．(2)质点P向上振动，回到平衡位置的时间大于，而质点K经回到平衡位置，故质点K先回到平衡位置．(3)质点L经过半个周期，回到平衡位置，位移为0；路程为2A＝0.2m．波传播的距离为λ＝1.0m.(4)T＝＝s＝4s，而Δt＝1s＝，在内波传播，经后的波形如图中虚线

5、所示．答案　见解析二、波的图像与振动图像的区别和联系面对波的图像和振动图像问题时可按如下步骤来分析：(1)先看两轴：由两轴确定图像种类．62018年高中物理创新学案含解析(2)读取直接信息：从振动图像上可直接读取周期和振幅；从波的图像上可直接读取波长和振幅．(3)读取间接信息：利用振动图像可确定某一质点在某一时刻的振动方向；利用波的图像可进行波传播方向与某一质点振动方向的互判．(4)利用波速关系式：波长、波速、周期间一定满足v＝＝λf.[复习过关]4．一列简谐波在t＝0时刻的波形图如图4(a)所

6、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像，则(　　)图4A．若波沿x轴正方向传播，(b)图应为a点的振动图像B．若波沿x轴正方向传播，(b)图应为b点的振动图像C．若波沿x轴正方向传播，(b)图应为c点的振动图像D．若波沿x轴正方向传播，(b)图应为d点的振动图像解析　在题图(b)中，t＝0时刻质点在平衡位置且向y轴正方向运动，若波沿x轴正方向传播，只有b点满足此条件，选项B正确．答案　B5．(多选)如图5甲所示的y－x图像表示一列简谐波在沿x轴方向传播时的波形图，则图乙所

7、示的y－t图像表示的是(　　)图5A．当这列波沿x轴正方向传播时，表示a质点的振动图像B．当这列波沿x轴负方向传播时，表示a质点的振动图像C．当这列波沿x轴正方向传播时，表示b质点的振动图像D．当这列波沿x轴负方向传播时，表示b质点的振动图像解析　如果这列波沿x轴正方向传播，a质点应向上运动，b质点应向下运动，振动图像表示的是a质点的振动图像；如果这列波沿x轴负方向传播，a质点应向下运动，b62018年高中物理创新学案含解析质点应向上运动，振动图像表示的是b质点的振动图像．答案　AD三、波动问题

8、的多解性波动问题出现多解性的原因：(1)空间周期性：波在均匀介质中传播时，传播的距离Δx＝nλ＋x0(n＝0,1,2……)，式中λ为波长，x0表示传播距离中除去波长的整数倍部分后余下的那段距离．(2)时间周期性：波在均匀介质中传播的时间Δt＝nT＋t0(n＝0,1,2……)，式中T表示波的周期，t0表示总时间中除去周期的整数倍部分后余下的那段时间．(3)传播方向的双向性：我们解决的都是仅限于波在一条直线上传播的情况，即有沿x轴正方向或负方向传播的可能．(4)介质中质点间距离与波长的关系的不确定性