2014年高考物理復(fù)習(xí) 第12章 第2課時(shí) 機(jī)械波訓(xùn)練題 新人教版
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1、第2課時(shí) 機(jī)械波 考綱解讀1.知道機(jī)械波的特點(diǎn)和分類.2.掌握波速、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系,會(huì)分析波的圖象.3.理解波的干涉、衍射現(xiàn)象和多普勒效應(yīng),掌握波的干涉和衍射的條件. 1. [波的形成與波的分類]關(guān)于波的形成和傳播,下列說法正確的是 ( ) A.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向平行時(shí),形成的波是縱波 B.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向垂直時(shí),形成的波是橫波 C.波在傳播過程中,介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)隨波一起遷移 D.波可以傳遞振動(dòng)形式和能量 答案 ABD 2. [波長(zhǎng)、波速、頻率的關(guān)系]如圖1所示,實(shí)線是沿x軸傳播 的一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖,虛線是這列波在t=
2、0.05 s時(shí)刻的波形圖.已知該波的波速是80 cm/s,則下列說法中正確的是 ( ) 圖1 A.這列波有可能沿x軸正方向傳播 B.這列波的波長(zhǎng)是10 cm C.t=0.05 s時(shí)刻x=6 cm處的質(zhì)點(diǎn)正在向下運(yùn)動(dòng) D.這列波的周期一定是0.15 s 答案 D 解析 由波的圖象可看出,這列波的波長(zhǎng)λ=12 cm,B錯(cuò)誤;根據(jù)v=,可求出這列波的周期為T== s=0.15 s,D正確;根據(jù)x=vt=80×0.05 cm=4 cm可判斷,波應(yīng)沿x軸負(fù)方向傳播,根據(jù)波的“微平移”法可判斷t=0.05 s時(shí)刻x=6 cm處的質(zhì)點(diǎn)正在向上運(yùn)動(dòng),A、C錯(cuò)誤. 3. [
3、波的圖象的理解]如圖2所示是一列簡(jiǎn)諧波在t=0時(shí)的波形 圖,介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)P沿y軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y= 10sin 5πt cm.關(guān)于這列簡(jiǎn)諧波,下列說法中正確的是 ( ) 圖2 A.這列簡(jiǎn)諧波的振幅為20 cm B.這列簡(jiǎn)諧波的周期為5.0 s C.這列簡(jiǎn)諧波在該介質(zhì)中的傳播速度為25 cm/s D.這列簡(jiǎn)諧波沿x軸正向傳播 答案 D 解析 由題圖可知,質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的最大距離即振幅為10 cm,A錯(cuò);由該質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的表達(dá)式可知這列簡(jiǎn)諧橫波的周期為T== s=0.4 s,B錯(cuò);由題圖可知,該波的波長(zhǎng)為λ=4 m,波速v== m/s=10 m/s,C錯(cuò);由質(zhì)點(diǎn)P做
4、簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式可知,t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P正在向上運(yùn)動(dòng),由此可判斷波沿x軸正向傳播,D正確. 4. [波的干涉和衍射]如圖3所示為觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置,AC和BD 是兩塊擋板,AB是一個(gè)小孔,O是波源,圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況,每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個(gè)波長(zhǎng),則對(duì)波經(jīng)過孔后的傳播情況,下列描述不正確的是 ( ) A.此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象 圖3 B.擋板前后波紋間距相等 C.如果將孔AB擴(kuò)大,有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象 D.如果孔的大小不變,使波源頻率增大,能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象 答案 D 解析 由題圖可以看出
5、,孔AB尺寸與波長(zhǎng)相差不大,因只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多,或者比波長(zhǎng)更小時(shí),才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象,故選項(xiàng)A、C正確;由λ=知,v不變,f增大,只能使λ減小,故選項(xiàng)D錯(cuò);既然衍射是指“波繞過障礙物而傳播的現(xiàn)象”,那么經(jīng)過孔后的波長(zhǎng)自然不變,故選項(xiàng)B正確. 考點(diǎn)梳理 1. 機(jī)械波的形成條件:(1)波源;(2)介質(zhì). 2. 機(jī)械波的特點(diǎn) (1)機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的形式和能量,質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),并不隨波遷移. (2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同,振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同. (3)各質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)(即起振)的方向均相同. (4)一個(gè)周期
6、內(nèi),質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng),通過的路程為4A,位移為零. 3. 波長(zhǎng)、波速、頻率及其關(guān)系 (1)波長(zhǎng) 在波動(dòng)中,振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離,用λ表示. (2)波速 波在介質(zhì)中的傳播速度.由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定. (3)頻率 由波源決定,等于波源的振動(dòng)頻率. (4)波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系:v=fλ. 特別提醒 1.機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),頻率不變,波速、波長(zhǎng)都改變. 2. 機(jī)械波的波速僅由介質(zhì)來決定,波速在固體、液體中比在空氣中大.波速的計(jì)算方法:v=或v=. 4. 波的圖象的物理意義 反映了某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移. 5. 波的干涉 (1
7、)產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件:頻率相同的兩列同性質(zhì)的波相遇. (2)現(xiàn)象:兩列波相遇時(shí),某些區(qū)域振動(dòng)總是加強(qiáng),某些區(qū)域振動(dòng)總是減弱,且加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)互相間隔. (3)對(duì)兩個(gè)完全相同的波源產(chǎn)生的干涉來說,凡到兩波源的路程差為一個(gè)波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí),振動(dòng)加強(qiáng);凡到兩波源的路程差為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),振動(dòng)減弱. 6. 產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件:障礙物或孔(縫)的尺寸跟波長(zhǎng)差不多,或者比波長(zhǎng)更?。? 7. 多普勒效應(yīng) (1)波源不動(dòng) (2)觀察者不動(dòng) 5. [質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向的關(guān)系應(yīng)用]一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播, t=0時(shí)刻的波形如圖4所示.則從圖中可以看出 ( ) A.這列波的波長(zhǎng)
8、為5 m B.波中的每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都為4 s 圖4 C.若已知波沿x軸正向傳播,則此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a正向下振動(dòng) D.若已知質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)正向上振動(dòng),則波是沿x軸負(fù)向傳播的 答案 C 解析 由題圖可知,波長(zhǎng)為λ=4 m,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;波速未知,不能得出機(jī)械波的周期,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;若已知波沿x軸正向傳播,則此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a正向下振動(dòng),選項(xiàng)C正確;若已知質(zhì)點(diǎn)b此時(shí)正向上振動(dòng),則波是沿x軸正向傳播的,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 6. [質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向的關(guān)系應(yīng)用]一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播, t=0時(shí)的波形如圖5所示,質(zhì)點(diǎn)A與質(zhì)點(diǎn)B相距1 m,A點(diǎn)速度沿y軸正方向;t=0.02 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A第一
9、次到達(dá)正向最大位移處,由此可知 ( ) 圖5 A.此波沿x軸負(fù)方向傳播 B.此波的傳播速度為25 m/s C.從t=0時(shí)起,經(jīng)過0.04 s,質(zhì)點(diǎn)A沿波傳播方向遷移了1 m D.在t=0.04 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)B處在平衡位置,速度沿y軸正方向 答案 ABD 解析 根據(jù)圖象,由t=0時(shí)A點(diǎn)速度沿y軸正方向可判斷,此波沿x軸負(fù)方向傳播,選項(xiàng)A正確;根據(jù)題意,波長(zhǎng)λ=2 m,周期T=0.08 s,波速v==25 m/s,選項(xiàng)B正確;沿波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移,而是在平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)B從平衡位置向下振動(dòng),經(jīng)過0.04 s即0.
10、5T,質(zhì)點(diǎn)B處在平衡位置,速度沿y軸正方向,選項(xiàng)D正確. 方法提煉 質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向的互判方法 (1)上下坡法 沿波的傳播方向看,“上坡”的點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng),“下坡”的點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng),簡(jiǎn)稱“上坡下,下坡上”,如圖6所示. 圖6 (2)帶動(dòng)法 如圖7所示,在質(zhì)點(diǎn)P靠近波源一方附近的圖象上另找一點(diǎn)P′,若P′在P上方,則P向上運(yùn)動(dòng),若P′在P下方,則P向下運(yùn)動(dòng). 圖7 (3)微平移法 圖8 原理:波向前傳播,波形也向前平移. 方法:作出經(jīng)微小時(shí)間Δt后的波形,如圖8虛線所示,就知道了各質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過Δt時(shí)間到達(dá)的位置,也就知道了此刻質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,可知圖中P點(diǎn)振動(dòng)方
11、向向下. 考點(diǎn)一 波動(dòng)圖象與波速公式的應(yīng)用 1. 波的圖象反映了在某時(shí)刻介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移情況, 圖象的橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,縱軸表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移,如圖9: 圖象的應(yīng)用:(1)直接讀取振幅A和波長(zhǎng)λ,以及該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的 位移. (2)確定某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)加速度的方向,并能比較其大?。? (3)結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向或由各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向確定波的傳播方 向. 2. 波速與波長(zhǎng)、周期、頻率的關(guān)系為:v==λf. 例1 (2011·海南·18(1))一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)的波形圖如圖10所示.介質(zhì)中x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)P沿y軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y
12、=10sin (5πt) cm.關(guān)于這列簡(jiǎn)諧波,下列說法正確的是 ( ) 圖10 A.周期為4.0 s B.振幅為20 cm C.傳播方向沿x軸正向 D.傳播速度為10 m/s 解析 由題意知ω=5π rad/s,周期為:T==0.4 s,由波的圖象得:振幅A=10 cm、波長(zhǎng)λ=4 m,故波速為v==10 m/s,P點(diǎn)在t=0時(shí)振動(dòng)方向?yàn)檎齳方向,波向正x方向傳播. 答案 CD 突破訓(xùn)練1 如圖11所示為一列在均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播的 簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖,波速為4 m/s,則 ( ) A.質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)刻的振動(dòng)方向沿y軸正方向
13、 B.P點(diǎn)振幅比Q點(diǎn)振幅小 C.經(jīng)過Δt=3 s,質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程是0.6 m 圖11 D.經(jīng)過Δt=3 s,質(zhì)點(diǎn)P將向右移動(dòng)12 m 答案 C 解析 由機(jī)械波沿x軸正方向傳播,利用“帶動(dòng)”原理可知,質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)刻的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;沿波傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移,而是在平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),并且各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的幅度相同,即振幅相同,選項(xiàng)B、D均錯(cuò)誤;根據(jù)波形圖可知,波長(zhǎng)λ=4 m,振幅A=5 cm,已知v=4 m/s,所以T==1 s,Δt=3 s=3T,質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程是12A=60 cm=0.6 m,所以選項(xiàng)C正確. 考點(diǎn)二 振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象
14、 振動(dòng)圖象 波動(dòng)圖象 研究對(duì)象 一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn) 沿波傳播方向的所有質(zhì)點(diǎn) 研究?jī)?nèi)容 一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律 某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律 圖象 物理意義 表示同一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移 表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移 圖象信息 (1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期 (2)質(zhì)點(diǎn)振幅 (3)某一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移 (4)各時(shí)刻速度、加速度的方向 (1)波長(zhǎng)、振幅 (2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移 (3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的加速度方向 (4)傳播方向、振動(dòng)方向的互判 圖象變化 隨時(shí)間推移,圖象延續(xù),但已有形狀不變 隨時(shí)間推移,波形沿傳播方向平移 一完整曲 線占橫坐 標(biāo)的
15、距離 表示一個(gè)周期 表示一個(gè)波長(zhǎng) 例2 如圖12甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.10 s時(shí)刻的波形圖,P是平衡位置為x=1 m處的質(zhì)點(diǎn),Q是平衡位置為x=4 m處的質(zhì)點(diǎn),圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象,則 ( ) 圖12 A.t=0.15 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q的加速度達(dá)到正向最大 B.t=0.15 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向 C.從t=0.10 s到t=0.25 s,該波沿x軸正方向傳播了6 m D.從t=0.10 s到t=0.25 s,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30 cm 解析 A選項(xiàng),由乙圖象看出,當(dāng)t=0.15 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q位于負(fù)方向的最大位移處,而簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的加速度大小與位移成正
16、比,方向與位移方向相反,所以加速度為正向最大值;B選項(xiàng)中,由乙圖象看出,簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的周期為T=0.20 s,t=0.10 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q的速度方向沿y軸負(fù)方向,由甲圖可以看出,波的傳播方向應(yīng)該沿x軸負(fù)方向,因甲圖是t=0.10 s的波形,所以t=0.15 s時(shí),經(jīng)歷了0.05 s=的時(shí)間,圖甲的波形沿x軸負(fù)方向平移了=2 m的距離,如圖所示,因波沿x軸負(fù)方向傳播,則此時(shí)P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向;C選項(xiàng)中,由題意知λ=8 m,T=0.2 s,則v==40 m/s.從t=0.10 s到t=0.25 s,該波沿x軸負(fù)方向傳播的距離為0.15 s×40 m/s=6 m;D選項(xiàng)中,由圖甲可以看出,由于t=
17、0.10 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P不處于平衡位置,故從t=0.10 s到t=0.25 s質(zhì)點(diǎn)P通過的路程不為30 cm,本題正確選項(xiàng)為A、B. 答案 AB 突破訓(xùn)練2 如圖13所示,甲圖為沿x軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波動(dòng)圖象,乙圖是x=2 m處質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象,下列判斷正確的是 ( ) 圖13 A.該波的傳播速率為4 m/s B.該波沿x軸正方向傳播 C.經(jīng)過0.5 s,質(zhì)點(diǎn)P沿波的傳播方向移動(dòng)2 m D.若遇到3 m的障礙物,該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 答案 AD 解析 由題圖可知,機(jī)械波的波長(zhǎng)為λ=4 m,周期為T=1 s,則v==4 m/s,該波的傳播
18、速率為4 m/s,選項(xiàng)A正確;由乙圖可知,t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)平衡位置往下振動(dòng),由甲圖可知,該波沿x軸負(fù)方向傳播,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)P只在平衡位置附近振動(dòng),不沿波的傳播方向移動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于波長(zhǎng)大于障礙物尺寸,該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,選項(xiàng)D正確. 考點(diǎn)三 波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng) 1. 波的干涉中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷 某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱,取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr. (1)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí) 若Δr=nλ(n=0,1,2,…),則振動(dòng)加強(qiáng); 若Δr=(2n+1)(n=0,1,2,…),則振動(dòng)減弱. (2)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí) 若Δr=(2n+1)
19、(n=0,1,2,…),則振動(dòng)加強(qiáng); 若Δr=nλ(n=0,1,2,…),則振動(dòng)減弱. 2. 波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象,產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不大或者小于波長(zhǎng). 3. 多普勒效應(yīng)的成因分析 (1)接收頻率:觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù).當(dāng)波以速度v通過觀察者時(shí),時(shí)間t內(nèi)通過的完全波的個(gè)數(shù)為N=,因而單位時(shí)間內(nèi)通過觀察者的完全波的個(gè)數(shù),即接收頻率. (2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí),觀察者接收到的頻率變大,當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí),觀察者接收到的頻率變?。? 例3 如圖14表示兩個(gè)相干波源S1、S2
20、產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇.圖中實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,c和f分別為ae和bd的中點(diǎn),則: 圖14 (1)在a、b、c、d、e、f六點(diǎn)中,振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是__________.振動(dòng)減弱的點(diǎn)是____________. (2)若兩振源S1和S2振幅相同,此時(shí)刻位移為零的點(diǎn)是________. (3)畫出此時(shí)刻ace連線上,以a為起點(diǎn)的一列完整波形,標(biāo)出e點(diǎn). 解析 (1)a、e兩點(diǎn)分別是波谷與波谷、波峰與波峰相交的點(diǎn),故此兩點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn);c點(diǎn)處在a、e連線上,且從運(yùn)動(dòng)的角度分析a點(diǎn)的振動(dòng)形式恰沿該線傳播,故c點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),同理b、d是振動(dòng)減弱點(diǎn),f也是振動(dòng)減弱點(diǎn). (2
21、)因?yàn)镾1、S2振幅相同,振動(dòng)最強(qiáng)區(qū)的振幅為2A,最弱區(qū)的振幅為零,位移為零的點(diǎn)是b、d. (3)題圖中對(duì)應(yīng)時(shí)刻a處在兩波谷的交點(diǎn)上,即此刻a在波谷,同理e在波峰,所以所對(duì)應(yīng)的波形如圖所示. 答案 (1)a、c、e b、d、f (2)b、d (3)見解析圖 突破訓(xùn)練3 如圖15甲所示,男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨,一位女同學(xué)坐在秋千上來回?cái)[動(dòng),下列關(guān)于女同學(xué)的感受的說法正確的是 ( ) 甲 乙 圖15 A.女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過程中,她感覺哨聲音調(diào)變高 B.女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過程中,她感覺哨聲音調(diào)變高 C.女同學(xué)在C點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí),她感
22、覺哨聲音調(diào)不變 D.女同學(xué)在C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí),她感覺哨聲音調(diào)變低 答案 AD 突破訓(xùn)練4 (2011·上?!?0)兩波源S1、S2在水槽中形成的波形如 ` 圖16所示,其中實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,則( ) A.在兩波相遇的區(qū)域中會(huì)產(chǎn)生干涉 B.在兩波相遇的區(qū)域中不會(huì)產(chǎn)生干涉 圖16 C.a(chǎn)點(diǎn)的振動(dòng)始終加強(qiáng) D.a(chǎn)點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱 答案 B 解析 由題圖可知兩列波的波長(zhǎng)不同,在同一水槽中兩波的波速相同,由v=λf知兩波的頻率不同,故不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象. 53.波的多解問題的處理方法 1. 造成波動(dòng)問題多解的主要因素有 (1)周期性: ①時(shí)間周期
23、性:時(shí)間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確; ②空間周期性:波傳播距離Δx與波長(zhǎng)λ的關(guān)系不明確. (2)雙向性: ①傳播方向雙向性:波的傳播方向不確定; ②振動(dòng)方向雙向性:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定. 2. 解決波的多解問題的思路 一般采用從特殊到一般的思維方法,即找出一個(gè)周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx,若此關(guān)系為時(shí)間,則t=nT+Δt(n=0,1,2…);若此關(guān)系為距離,則x=nλ+Δx(n=0,1,2…). 例4 一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖17中的實(shí)線所示,t=0.02 s時(shí)刻的波形如圖中虛線所示.若該波的周期T大于0.02 s,則該波的傳播速度可能是 ( ) 圖17
24、 A.2 m/s B.3 m/s C.4 m/s D.5 m/s 解析 這類問題通常要考慮兩種情況: (1)設(shè)波向右傳播,則在0時(shí)刻x=4 m處的質(zhì)點(diǎn)往上振動(dòng),設(shè)經(jīng)歷Δt時(shí)間時(shí)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到波峰的位置,則Δt=(+n)T(n=0,1,2…),即T== s (n=0,1,2…).當(dāng)n=0時(shí),T=0.08 s>0.02 s,符合要求,此時(shí)v== m/s=1 m/s;當(dāng)n=1時(shí),T=0.016 s< 0.02 s,不符合要求. (2)設(shè)波向左傳播,則在0時(shí)刻x=4 m處的質(zhì)點(diǎn)往下振動(dòng),設(shè)經(jīng)歷Δt時(shí)間時(shí)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到波峰的位置,則Δt=(+n)T(n=0,1,2…),即T== s(
25、n=0,1,2…).當(dāng)n=0時(shí),T= s>0.02 s,符合要求,此時(shí)v== m/s=3 m/s;當(dāng)n=1時(shí),T= s< 0.02 s,不符合要求.綜上所述,只有B選項(xiàng)正確. 答案 B 突破訓(xùn)練5 如圖18甲所示,一列機(jī)械橫波沿ab直線向右傳播,已知a、b兩點(diǎn)間的距離為1 m,a、b兩點(diǎn)的振動(dòng)情況如圖乙所示,下列說法中正確的是 ( ) 圖18 A.波速可能是 m/s B.波速可能大于1 m/s C.波長(zhǎng)可能是 m D.波長(zhǎng)可能大于4 m 答案 C 解析 由振動(dòng)圖象可知,T=4 s,由題意結(jié)合a、b兩點(diǎn)的振動(dòng)情況可得,(+n)λ=1 m,解得,λ= m(n=0,1
26、,2…),選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤;波速可能值是v== m/s(n=0,1,2…),選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤. 高考題組 1.(2012·天津理綜·7)沿x軸正方向傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻 的波形如圖19所示,M為介質(zhì)中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn),該波的傳播速度為40 m/s,則t= s時(shí) ( ) A.質(zhì)點(diǎn)M對(duì)平衡位置的位移一定為負(fù)值 圖19 B.質(zhì)點(diǎn)M的速度方向與對(duì)平衡位置的位移方向相同 C.質(zhì)點(diǎn)M的加速度方向與速度方向一定相同 D.質(zhì)點(diǎn)M的加速度方向與對(duì)平衡位置的位移方向相反 答案 CD 解析 當(dāng)t= s時(shí),波傳播的距離Δx=vt=40× m=1 m,所以當(dāng)t=
27、s時(shí)波的圖象如圖所示,由圖可知,M對(duì)平衡位置的位移為正值,且沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),故選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;根據(jù)F=-kx及a=-x知,加速度方向與位移方向相反,沿y軸負(fù)方向,與速度方向相同,選項(xiàng)C、D正確. 2. (2012·安徽理綜·15)一列簡(jiǎn)諧波沿x軸正方向傳播,在t=0時(shí)波形如圖20所示,已知波速為10 m/s.則t=0.1 s時(shí)正確的波形應(yīng)是下圖中的 ( ) 圖20 答案 C 解析 由題圖知:波長(zhǎng)λ=4.0 m,波在t=0.1 s內(nèi)傳播的距離x=vt=10×0.1 m=1 m= λ,故將原波形圖沿波的傳播方向(即x軸正方向)平移λ即可,故選項(xiàng)C正確,選
28、項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤. 3. (2012·福建理綜·13)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,t=0時(shí)刻的波形如圖21甲所示,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),其振動(dòng)圖象如圖乙所示,則該波的傳播方向和波速分別是 ( ) 圖21 A.沿x軸負(fù)方向,60 m/s B.沿x軸正方向,60 m/s C.沿x軸負(fù)方向,30 m/s D.沿x軸正方向,30 m/s 答案 A 解析 由題圖甲知,波長(zhǎng)λ=24 m,由題圖乙知T=0.4 s.根據(jù)v=可求得v=60 m/s,故C、D項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)“同側(cè)法”可判斷出波的傳播方向沿x軸負(fù)方向,故A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤. 4.(2012·四川理綜·19)在xOy平面內(nèi)
29、有一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波, 波速為2 m/s,振幅為A.M、N是位于平衡位置且相距2 m的兩個(gè)質(zhì) 點(diǎn),如圖22所示.在t=0時(shí),M通過其平衡位置沿y軸正方向運(yùn) 圖22 動(dòng),N位于其平衡位置上方最大位移處.已知該波的周期大于1 s.則 ( ) A.該波的周期為 s B.在t= s時(shí),N的速度一定為2 m/s C.從t=0到t=1 s,M向右移動(dòng)了2 m D.從t= s到t= s,M的動(dòng)能逐漸增大 答案 D 解析 根據(jù)題意,M、N間的基本波形如圖所示.則Δx=nλ+λ(n= 0,1,2,…),所以該簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)λ= m(n=0,1,2,…).根據(jù)v =,得簡(jiǎn)
30、諧橫波的周期T== s(n=0,1,2,…).當(dāng)n=0時(shí),T= s;當(dāng)n=1時(shí), T= s.又題設(shè)T>1 s,所以該波的周期T= s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤.波的傳播速度與質(zhì)點(diǎn)的 振動(dòng)速度是兩個(gè)不同的物理量,當(dāng)t= s時(shí),N在平衡位置,振動(dòng)速度最大但不一定為2 m/s,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.波在傳播的過程中,介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)不沿波的傳播方向移動(dòng),選項(xiàng)C錯(cuò)誤.從t= s到t= s,M從正的最大位移處向平衡位置振動(dòng),速度逐漸增大,動(dòng)能也逐漸增大,選項(xiàng)D正確. 模擬題組 5. 位于坐標(biāo)原點(diǎn)的波源S不斷地產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,波速v=40 m/s,已知t=0時(shí)刻波剛好傳播到x=13 m處,部分波形圖如圖23所示
31、,下列說法正確的是 ( ) 圖23 A.波源S開始振動(dòng)的方向沿y軸正方向 B.t=0.45 s時(shí),x=9 m處的質(zhì)點(diǎn)的位移為零 C.t=0.45 s時(shí),波剛好傳播到x=18 m處 D.t=0.45 s時(shí),波剛好傳播到x=31 m處 答案 AD 解析 已知波沿x軸正方向傳播,結(jié)合波形圖可知,x=13 m處質(zhì)點(diǎn)的起振方向沿y軸 正方向,所以波源S開始振動(dòng)的方向沿y軸正方向,選項(xiàng)A正確;由圖可知,波長(zhǎng)λ= 8 m,周期T==0.2 s,根據(jù)波的傳播方向可知,t=0時(shí)刻,x=9 m處的質(zhì)點(diǎn)正從平衡位置向下運(yùn)動(dòng),經(jīng)過0.45 s=2.25T即t=0.45 s時(shí)刻,該質(zhì)點(diǎn)位于波谷,
32、選項(xiàng)B錯(cuò)誤;t=0.45 s時(shí),波剛好傳播到x=13 m+vt=31 m處,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確. 6. 如圖24所示為一列在均勻介質(zhì)中傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖,波速為2 m/s,此時(shí)P點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,則 ( ) 圖24 A.該波傳播的方向沿x軸正方向 B.P點(diǎn)的振幅比Q點(diǎn)的小 C.經(jīng)過Δt=4 s,質(zhì)點(diǎn)P將向右移動(dòng)8 m D.經(jīng)過Δt=4 s,質(zhì)點(diǎn)Q通過的路程是0.4 m 答案 AD 解析 由P點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向可知波向右傳播,選項(xiàng)A正確.波傳播過程中,各點(diǎn)振幅相同,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.周期T== s=2 s,Δt=4 s為兩個(gè)周期,P、Q兩
33、質(zhì)點(diǎn)完成兩個(gè)全振動(dòng),通過的路程為8A=40 cm=0.4 m,位移為零,選項(xiàng)C錯(cuò),D正確. (限時(shí):30分鐘) ?題組1 波的干涉與衍射現(xiàn)象的理解 1. 關(guān)于波的衍射現(xiàn)象,下列說法正確的是 ( ) A.當(dāng)孔的尺寸比波長(zhǎng)大時(shí),一定不會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象 B.只有孔的尺寸與波長(zhǎng)相差不多時(shí),或者比波長(zhǎng)還小時(shí)才會(huì)觀察到明顯的衍射現(xiàn)象 C.只有波才有衍射現(xiàn)象 D.以上說法均不正確 答案 BC 解析 當(dāng)孔的尺寸比波長(zhǎng)大時(shí),會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象,只不過不明顯.只有當(dāng)孔、縫或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多,或者比波長(zhǎng)更小時(shí),才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,切不可把此條件用來判斷波是否發(fā)生
34、了衍射現(xiàn)象. 2. 如圖1所示,S1、S2為兩個(gè)振動(dòng)情況完全一樣的波源,兩列波 的波長(zhǎng)都為λ,它們?cè)诮橘|(zhì)中產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,S1、S2在空間共形成6個(gè)振動(dòng)減弱的區(qū)域(圖中虛線處),P是振動(dòng)減弱區(qū)域中的一點(diǎn),從圖中可看出 ( ) A.P點(diǎn)到兩波源的距離差等于1.5λ 圖1 B.兩波源之間的距離一定在2.5個(gè)波長(zhǎng)到3.5個(gè)波長(zhǎng)之間 C.P點(diǎn)此時(shí)刻振動(dòng)最弱,過半個(gè)周期后,振動(dòng)變?yōu)樽顝?qiáng) D.當(dāng)一列波的波峰傳到P點(diǎn)時(shí),另一列波的波谷也一定傳到P點(diǎn) 答案 ABD 解析 從S1、S2的中點(diǎn)起到向右三條虛線上,S1、S2的距離差依次為0.5λ、1.5λ、2.5λ.
35、 ?題組2 波的圖象的理解和波速公式的應(yīng)用 3. 有一列簡(jiǎn)諧橫波在彈性介質(zhì)中沿x軸正方向以速率v= 5.0 m/s傳播,t=0時(shí)刻的波形如圖2所示,下列說法中正確的是 ( ) A.該列波的波長(zhǎng)為0.5 m,頻率為5 Hz 圖2 B.t=0.1 s時(shí),波形沿x軸正方向移動(dòng)0.5 m C.t=0.1 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A的位置坐標(biāo)為(1.25 m,0) D.t=0.1 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A的速度為零 答案 B 解析 由波形圖知λ=1.0 m.T==0.2 s,f=5 Hz,A項(xiàng)錯(cuò).t=0.1 s時(shí),波傳播的距離 x=vt=5×0.1 m=0.5 m,B項(xiàng)正確.在t
36、=0.1 s=時(shí),A在平衡位置,位置坐標(biāo)仍為 (0.75 m,0),且A此時(shí)的速度最大,C、D項(xiàng)錯(cuò). 4. 如圖3所示,實(shí)線是沿x軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí) 刻的波形圖,虛線是這列波在t=0.2 s時(shí)刻的波形圖.該波的波速為0.8 m/s,則下列說法正確的是 ( ) A.這列波的波長(zhǎng)是14 cm 圖3 B.這列波的周期是0.5 s C.這列波可能是沿x軸正方向傳播的 D.t=0時(shí),x=4 cm處的質(zhì)點(diǎn)速度沿y軸負(fù)方向 答案 D 解析 由題圖知該波的波長(zhǎng)λ=12 cm,故A項(xiàng)錯(cuò)誤.由v=,得T= s= 1.5×10-1 s,故B項(xiàng)錯(cuò)誤.因==,
37、故該波沿x軸負(fù)方向傳播,所以C項(xiàng)錯(cuò)誤.由波沿x軸負(fù)方向傳播可判定t=0時(shí)刻,x=4 cm處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,故D項(xiàng)正確. 5. 如圖4為一列在均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在某 時(shí)刻的波形圖,波速為4 m/s.圖中“A、B、C、D、E、F、G、H”各質(zhì)點(diǎn)中 ( ) A.沿y軸正方向速率最大的質(zhì)點(diǎn)是D 圖4 B.沿y軸正方向加速度最大的質(zhì)點(diǎn)是B C.經(jīng)過Δt=0.5 s,質(zhì)點(diǎn)D將向右移動(dòng)2 m D.經(jīng)過Δt=2.5 s,質(zhì)點(diǎn)D的位移是0.2 m 答案 A 解析 在平衡位置的質(zhì)點(diǎn)速率最大,又從傳播方向可以判斷,質(zhì)點(diǎn)D向上振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)H
38、向下振動(dòng),所以A項(xiàng)正確;在最大位移處的質(zhì)點(diǎn)加速度最大,加速度的方向與位移方向相反,B質(zhì)點(diǎn)的加速度方向向下,B項(xiàng)錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)只能在平衡位置兩側(cè)上下振動(dòng),并不隨波遷移,C項(xiàng)錯(cuò)誤;波傳播的周期T==1 s,經(jīng)過Δt=2.5 s=2.5T,質(zhì)點(diǎn)D仍位于平衡位置,所以位移為0,D項(xiàng)錯(cuò)誤. 6. 如圖5所示,在坐標(biāo)原點(diǎn)的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,波速v=200 m/s,已知t=0時(shí),波剛好傳播到x=40 m處.在x′=400 m處有一處于靜止?fàn)顟B(tài)的接收器(圖中未畫出),則下列說法正確的是 ( ) 圖5 A.波源振動(dòng)周期為0.1 s B.波源開始振動(dòng)時(shí)方向沿y軸
39、正方向 C.t=0.15 s時(shí),x=40 m的質(zhì)點(diǎn)已運(yùn)動(dòng)的路程為30 m D.接收器在t=1.8 s時(shí)開始接收此波 E.若波源向x軸正方向運(yùn)動(dòng),接收器接收到的波的頻率可能為15 Hz 答案 ADE 7. (2012·山東理綜·37(1))一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,t=0 時(shí)刻的波形如圖6所示,介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)P、Q分別位于x=2 m,x=4 m處.從t=0時(shí)刻開始計(jì)時(shí),當(dāng)t=15 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q剛好第4次到達(dá)波峰. ①求波速. ②寫出質(zhì)點(diǎn)P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式(不要求推導(dǎo)過程). 圖6 答案?、? m/s?、趛=0.2sin (0.5πt) m 解析?、僭O(shè)簡(jiǎn)諧橫波的波速為v
40、,波長(zhǎng)為λ,周期為T,由題圖知,λ=4 m.由題意知t=3T+T① v=② 聯(lián)立①②式,代入數(shù)據(jù)得 v=1 m/s ②ω==0.5π 質(zhì)點(diǎn)P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y=0.2sin (0.5πt) m 題組3 波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象的結(jié)合 8. 一列沿著x軸正方向傳播的橫波,在t=2 s時(shí)刻的波形如圖7甲所示,則圖乙表示圖甲中E、F、G、H四個(gè)質(zhì)點(diǎn)中哪一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 ( ) 圖7 A.E點(diǎn) B.F點(diǎn) C.G點(diǎn) D.H點(diǎn) 答案 D 解析 由題圖乙可知,t=2 s質(zhì)點(diǎn)經(jīng)平衡位置往下振動(dòng),波沿著x軸正方向傳播,圖甲中符合要求的是H點(diǎn),選項(xiàng)D正確. 9. 一
41、簡(jiǎn)諧波沿x軸正方向傳播,波長(zhǎng)為λ,周期為T.在t=時(shí)刻該波的波形圖如圖8甲所示,a、b是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn).圖乙表示某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象.下列說法中正確的是( ) 圖8 A.質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)圖象如圖乙所示 B.質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)圖象如圖乙所示 C.t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度比質(zhì)點(diǎn)b的大 D.t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的大 答案 D 解析 在t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)a在波谷,質(zhì)點(diǎn)b在平衡位置,振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)位移增大時(shí),回復(fù)力、加速度、勢(shì)能均增大,速度、動(dòng)能均減小,所以在t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)a的加速度比質(zhì)點(diǎn)b的加速度大,質(zhì)點(diǎn)a的速度比質(zhì)點(diǎn)b的速度小,選項(xiàng)D正確,C錯(cuò)誤.由圖乙知,時(shí)刻圖乙表示的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置向
42、下振動(dòng),故圖乙既不是a的振動(dòng)圖象也不是b的振動(dòng)圖象,選項(xiàng)A、B均錯(cuò)誤. 10.一列簡(jiǎn)諧橫波,沿x軸正方向傳播,波長(zhǎng)2 m.位于原點(diǎn)O的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖9所示,則下列說法正確的是 ( ) 圖9 圖10 A.在t=0.05 s時(shí),位于原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移是8 cm B.圖10可能為該波在t=0.15 s時(shí)刻的波形圖 C.該波的傳播速度為10 m/s D.從圖10時(shí)刻開始計(jì)時(shí),再經(jīng)過0.10 s后,A點(diǎn)離開平衡位置的位移是-8 cm 答案 C 解析 在t等于周期時(shí),位于原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移是0,故A選項(xiàng)錯(cuò)誤.由公式v=可知該波的傳
43、播速度是10 m/s,C選項(xiàng)正確.根據(jù)振動(dòng)與波動(dòng)之間的聯(lián)系,可知B選項(xiàng)錯(cuò)誤.從題圖10時(shí)刻開始計(jì)時(shí),再經(jīng)過0.10 s后,A點(diǎn)離開平衡位置的位移是 8 cm,D選項(xiàng)錯(cuò)誤. ?題組4 波的多解問題 11. 一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,t=0時(shí)刻的波形如圖11 中實(shí)線所示,t=0.1 s時(shí)刻的波形如圖中的虛線所示.波源不在坐標(biāo)原點(diǎn)O,P是傳播介質(zhì)中離坐標(biāo)原點(diǎn)2.5 m處的一個(gè)質(zhì)點(diǎn).則以下說法正確的是 ( ) 圖11 A.波的頻率可能為7.5 Hz B.波的傳播速度可能為50 m/s C.質(zhì)點(diǎn)P的振幅為0.1 m D.在t=0.1 s時(shí)刻與P相距5 m處的質(zhì)點(diǎn)也
44、一定向上振動(dòng) 答案 BC 解析 從題圖中可以看出波形從實(shí)線傳播到虛線的時(shí)間為:t=(n+)T(n=0,1,2,…),波的頻率為:f=== Hz=2.5(4n+1) Hz(n=0,1,2,…),A錯(cuò)誤;從圖中得出波長(zhǎng)為:λ=4 m,波的傳播速度為:v=λf=10(4n+1) m/s(n=0,1,2,…),當(dāng)n=1時(shí),v=50 m/s,B正確;從圖中可以看出質(zhì)點(diǎn)P的振幅為0.1 m,C正確;從圖中可知t=0.1 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P向上振動(dòng),與P相距5 m的質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)P相距1 個(gè)波長(zhǎng),若該質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)左側(cè),它正在向下振動(dòng),若該質(zhì)點(diǎn)在P點(diǎn)右側(cè),它正在向上振動(dòng),D錯(cuò)誤. 12.某時(shí)刻的波形圖如圖12所示,
45、波沿x軸正方向傳播,質(zhì)點(diǎn)P的坐標(biāo)x=0.32 m.從此時(shí)刻開始計(jì)時(shí) 圖12 (1)若P點(diǎn)經(jīng)0.4 s第一次達(dá)到最大正位移,求波速. (2)若P點(diǎn)經(jīng)0.4 s到達(dá)平衡位置,波速又如何? 答案 (1)0.3 m/s (2)(0.8+n) m/s(n=0,1,2,3……) 解析 (1)依題意,經(jīng)時(shí)間Δt=0.4 s,波向右傳播的距離Δx=0.32 m-0.2 m=0.12 m,此時(shí)P點(diǎn)恰好第一次達(dá)到最大正位移 波速v== m/s=0.3 m/s. (2)波向右傳播0.32 m,P點(diǎn)恰好第一次到達(dá)平衡位置,由波的周期性可知,波可能傳播的距離Δx′=0.32 m+n(n=0,1,2,3
46、,……) 波速v′=== m/s=(0.8+n) m/s(n=0,1,2,3,……). 13.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x方向傳播,如圖13所示,其中實(shí)線和虛線分 別為t=0和t=0.5 s兩時(shí)刻的波形圖,坐標(biāo)為x=8 m處的質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向. (1)判斷這列波的傳播方向; (2)如果T>0.5 s,求波速; 圖13 (3)如果T<0.5 s,求波速的所有可能值. 答案 (1)沿x軸正方向 (2)4 m/s (3)4(4n+1) m/s (n=1,2,3,……) 解析 (1)根據(jù)x=8 m處的質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向可判定該簡(jiǎn)諧橫波的傳播方向沿x軸正方向 (2)設(shè)該簡(jiǎn)諧橫波中質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為T(T>0.5 s),該波的波長(zhǎng)λ=8 m,根據(jù)題目所給信息可得 T=0.5 s 根據(jù)公式v= 可得v=4 m/s (3)若T<0.5 s,則 (+n)T=t=0.5 s(n=1,2,3,……), 解得T= s 因v= 則波速的所有可能值為v=4(4n+1) m/s (n=1,2,3,……).
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