高中物理滬科版4第二章機械波 學業(yè)分層測評第2章機械波的案例分析

學業(yè)分層測評第2章機械波的案例分析(建議用時：45分鐘)[學業(yè)達標]1.圖2-3-7為一列簡諧波在t＝0時刻的圖像，已知質點P將比質點Q后回到平衡位置，則下列說法中正確的是()圖2-3-7A.波一定沿x軸正方向傳播B.質點Q與質點R的運動方向相同C.質點P的速度正在增大D.質點R的加速度正在減小E.質點Q的速度正在增大【解析】因P點比Q點后回到平衡位置，可知P點向＋y方向振動，Q點向－y方向振動，可判斷波向＋x方向傳播，即P點遠離平衡位置，速度正在減小，Q點靠近平衡位置，速度正在增大；R點與Q點均向－y方向運動，R點正遠離平衡位置，位移增大，加速度增大.【答案】ABE2.一簡諧機械橫波沿x軸正方向傳播，波長為λ，周期為＝0時刻的波形如圖2-3-8甲所示，a、b是波上的兩個質點.圖乙是波上某一質點的振動圖像.下列說法中正確的是()甲乙圖2-3-8＝0時質點a的速度比質點b的大＝0時質點a的加速度比質點b的大C.圖乙可以表示質點a的振動D.圖乙可以表示質點b的振動、b兩質點的振幅相同【解析】質點在平衡位置處的振動速度是最大的，所以在零時刻a的速度小于b的速度，A錯誤；而質點偏離平衡位置越遠加速度越大，a的加速度大于b的加速度，B正確；根據(jù)波的圖像“同側法”可以判斷在零時刻，b在平衡位置且向下振動，D正確，C錯誤.因是簡諧波，E正確.【答案】BDE3.質點A做簡諧運動，其振動圖像和t＝s時刻的波動圖像如圖2-3-9所示，則下列說法正確的是()圖2-3-9A.質點A向上運動B.波向右傳播C.質點A向下運動D.波向左傳播E.質點A比質點B先回到平衡位置【解析】由振動圖像可得質點A正在向上運動，則結合波動圖像可以看出，波正向右傳播，故A、B、E正確.【答案】ABE4.一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上的a、b兩點相距m.圖2-3-10中實、虛兩條曲線分別表示平衡位置在a、b兩點處質點的振動曲線.從圖示可知()【導學號：38910024】圖2-3-10A.此列波的頻率一定是10HzB.此列波的波長一定是mC.此列波的傳播速度可能是34m/s點一定比b點距波源近E.此列波的波長可能是m【解析】由振動圖像可知T＝s，故f＝eq\f(1,T)＝10Hz，A對.由振動周期性可知當波從a傳到b時有eq\f(λ,4)＋eq\f－,λ＋nλ＝m，即eq\f(3,10)λ＋nλ＝m，λ＝eq\f,3＋10n)m(n＝0,1,2，…)，可知B錯，E對；由v＝λ·f得v＝eq\f(442,3＋10n)m/s(n＝0,1,2，…)，當n＝1時，v＝34m/s，C對.由于不知波的傳播方向，故無法判斷a、b中的哪一點離波源近，D錯.【答案】ACE5.如圖2-3-11所示，甲是________圖像，乙是___________圖像.圖2-3-11【解析】波動圖像的橫坐標為各質點的平衡位置；振動圖像中橫坐標為時間.【答案】波動振動6.取向上為質點振動的正方向，得到如圖2-3-12所示的兩個圖像，其中圖甲是一列波的圖像，A是介質中的一個質點，圖乙是介質中另一個質點的振動圖像，B為振動中的某一個時刻，圖甲中A質點在該時刻的運動方向是________，圖乙中B時刻質點的運動方向是________.甲乙圖2-3-12【解析】圖甲表示的是波的圖像，由于波沿x軸負方向傳播，所以，圖中質點A的振動方向向下；圖乙表示的是振動圖像，在圖中B所對應的時刻質點應當向下運動(因為下一時刻位移為負值).【答案】向下(或沿－y方向)向下(或沿－y方向)7.圖2-3-13(a)表示一列簡諧波在介質中傳播時，某一質點a的振動圖像，請在圖(b)中作出這列簡諧波在t＝0時刻的波形圖(質點a畫在坐標原點上，且波沿x軸正方向傳播).圖2-3-13【解析】由圖(a)可知，t＝0時刻質點a正處于平衡位置且沿＋y方向運動，經eq\f(T,4)達到正向最大位移處，x軸正向為波傳播的方向，利用波形與振動方向關系的判斷方法，得出t＝0時的波形如圖所示.【答案】見解析8.如圖2-3-14甲為某一列波在t＝s時的圖像，圖乙為參與該波的質點P的振動圖像.圖2-3-14(1)求該波波速；(2)求再經過s時P質點通過的路程；(3)波的傳播方向.【導學號：38910025】【解析】(1)根據(jù)兩圖像得λ＝4m，T＝s所以v＝eq\f(λ,T)＝4m/s.(2)s內的路程為s＝eq\f(t,T)×4A＝eq\f,1)×m＝m.(3)由題中乙圖知P質點s時沿y軸負方向振動，由“同側法”可知，題圖甲中波向左傳播.【答案】(1)4m/s(2)m(3)向左[能力提升]9.圖2-3-15(a)為一列簡諧橫波在t＝2s時的波形圖，圖(b)為媒質中平衡位置在x＝m處的質點的振動圖像，P是平衡位置為x＝2m的質點.下列說法正確的是()圖2-3-15A.波速為m/sB.波的傳播方向向右～2s時間內，P運動的路程為8cm～2s時間內，P向y軸正方向運動E.當t＝7s時，P恰好回到平衡位置【解析】由題圖(a)讀出波長λ＝m，由題圖(b)讀出周期T＝4s，則v＝eq\f(λ,T)＝m/s，選項A正確；題圖(a)是t＝2s時的波形圖，題圖(b)是x＝m處質點的振動圖像，所以該質點在t＝2s時向下振動，所以波向左傳播，選項B錯誤；在0～2s內質點P由波峰向波谷振動，通過的路程s＝2A＝8cm，選項C正確，選項D錯誤；t＝7s時，P點振動了eq\f(7,4)個周期，所以這時P點位置與t＝eq\f(3,4)T＝3s時位置相同，即在平衡位置，所以選項E正確.【答案】ACE10.一列簡諧機械橫波某時刻的波形如圖2-3-16所示，波源的平衡位置坐標為x＝0.當波源質點處于其平衡位置上方且向下運動時，介質中平衡位置坐標x＝2m的質點在其平衡位置________方且向________運動.圖2-3-16【解析】此列波沿x軸正向傳播，波源質點在平衡位置上方且向下運動，其波形示意圖如圖所示.由圖可知，x＝2m處質點在平衡位置下方且向上運動.【答案】下上11.某列波在t＝0時刻的波形如圖2-3-17中實線所示，虛線為t＝s(該波的周期T＞s)時刻的波形圖，已知t＝0時刻質點P向平衡位置方向運動，請判定波的傳播方向并求出波速.圖2-3-17【解析】由于在t＝0時刻質點P向平衡位置方向運動，因此根據(jù)振動方向與波的傳播方向的“同側”關系可知，波向x軸負方向傳播，從圖中可知，此波的波長為λ＝4m，從實線到虛線經過的時間為s，因此周期滿足的關系通項為(n＋eq\f(3,4))T＝s，解得T＝eq\f,4n＋3)s，其中n＝0,1,2，…，又因為T＞s，因此只有n＝0滿足，此時T＝s，根據(jù)波長、波速、周期的關系可知，波的傳播速度為v＝eq\f(λ,T)＝10m/s.【答案】x軸負方向10m/s12.如圖2-3-18所示，實線是一列簡諧波在某一時刻的波形圖像，虛線是s后它的波形圖像，則這列波可能的波速為多大？【導學號：38910026】圖2-3-18【解析】若向右傳播則s右＝(n＋eq\f(1,4))λ＝(4n＋1)m所以波速v右＝eq\f(s右,t)＝eq\f(4n＋1,m/s＝(20n＋5)