2022-2023高中物理 第12章 機(jī)械波 12.2 波的圖象課后提升作業(yè) 新人教版選修3-4

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1、2022-2023高中物理 第12章 機(jī)械波 12.2 波的圖象課后提升作業(yè) 新人教版選修3-4 【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)練】 1.(多選)下列說法正確的是　(　　) A.橫波中波的圖象與波的形狀相同 B.縱波中波的圖象與波的形狀相同 C.波動(dòng)圖象表示某一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)相對于各自平衡位置的位移 D.波動(dòng)圖象表示各個(gè)時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移 【解析】選A、C。橫波中波的圖象與波的形狀相同,縱波中波的圖象與波的形狀不同,B錯(cuò)誤,A正確;波的圖象反映了某一時(shí)刻介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對于各自平衡位置的位移,C正確,D錯(cuò)誤。 2.(2016·黃岡高二檢測)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,某時(shí)刻的波形如圖所示。P為介質(zhì)

2、中的一個(gè)質(zhì)點(diǎn),從該時(shí)刻開始的一段極短時(shí)間內(nèi),P的速度v和加速度a的大小變化情況是　(　　) A.v變小,a變大　　　　　　　 B.v變小,a變小 C.v變大,a變大 D.v變大,a變小 【解析】選D。由題圖可得,波沿x軸正方向傳播,P質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向,向平衡位置靠近,做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),v變大,a變小,選項(xiàng)D正確。 3.(多選)一列橫波沿繩子向右傳播,某時(shí)刻形成如圖所示的凸凹形狀,對此時(shí)繩上A、B、C、D、E、F六個(gè)質(zhì)點(diǎn)　(　　) A.它們的振幅相同 B.其中D、E速度方向相同 C.其中A、C速度方向相同 D.從此時(shí)算起,B比C先回到平衡

3、位置 【解析】選A、D。波源振動(dòng),繩上各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng),不計(jì)傳播中的能量損耗,各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同,則A正確;波向右傳播,則波源在左側(cè),離波源遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)落后并重復(fù)離波源近的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),由此可知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A正向下振動(dòng),C隨質(zhì)點(diǎn)B向上振,D隨C向上振,F隨E向下振,則A與C,D與F的振動(dòng)方向均相反,則B、C錯(cuò)誤;而質(zhì)點(diǎn)B、C都向上振,都要先到最大位移處再回到平衡位置,但C落后于B,則B比C先回到平衡位置,故D正確。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 (多選)一列橫波沿水平方向傳播,某一時(shí)刻的波形如圖所示,則圖中a、b、c、d四點(diǎn)在此時(shí)刻具有相同運(yùn)動(dòng)方向的是　(　　) A.a和c　　　 B.a和d　　　 C.b和

4、c　　 　D.b和d 【解析】選B、C。若波沿x軸正向傳播,a、d都位于下坡中,都向上振動(dòng),b、c位于上坡中,都向下振動(dòng);若波沿x軸負(fù)向傳播,a、d都位于上坡中,都向下振動(dòng),b、c位于下坡中,都向上振動(dòng);故B、C正確,A、D錯(cuò)誤。 4.(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播,某時(shí)刻的波形如圖所示,已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,則　(　　) A.此波沿x軸負(fù)方向傳播 B.質(zhì)點(diǎn)D此時(shí)向下運(yùn)動(dòng) C.質(zhì)點(diǎn)B將比質(zhì)點(diǎn)C先回到平衡位置 D.質(zhì)點(diǎn)E的振幅為零 【解析】選A、B。F向下振動(dòng),應(yīng)處于上坡,故波向左傳播,故B位于下坡,D處于上坡,則B向上運(yùn)動(dòng),D向下運(yùn)動(dòng),C比B先回到平衡位置,E

5、點(diǎn)此時(shí)刻位移為零,但振幅不為零,綜上可知A、B正確。 5.(多選)(2016·合肥高二檢測)根據(jù)圖甲、乙所示,分別判斷下列說法正確的是 　(　　) A.甲是振動(dòng)圖象,乙是波動(dòng)圖象 B.甲是波動(dòng)圖象,乙是振動(dòng)圖象 C.甲中A質(zhì)點(diǎn)向下振,乙中B時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)向下振 D.甲中A質(zhì)點(diǎn)向上振,乙中B時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)向下振 【解析】選B、D。波動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)為波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,振動(dòng)圖象的橫坐標(biāo)為時(shí)間,故A錯(cuò),B對。甲中A質(zhì)點(diǎn)被其左側(cè)的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)向上振,乙中B時(shí)刻后位移由零變?yōu)樨?fù)值,故向下振,所以C錯(cuò),D對。 6.(多選)(2016·德州高二檢測)如圖所示是一列簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖

6、,此時(shí)P點(diǎn)沿y軸的負(fù)方向運(yùn)動(dòng),已知波的傳播速度為2m/s。下列說法正確的是(　　) A.波沿x軸正方向傳播 B.P、Q兩點(diǎn)的振幅均為5cm C.再過0.1s的時(shí)間P點(diǎn)將運(yùn)動(dòng)到波峰位置 D.平衡位置在x=-0.4m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)后,其振動(dòng)步調(diào)與P點(diǎn)始終相反 【解析】選B、D。此時(shí)P點(diǎn)沿y軸的負(fù)方向運(yùn)動(dòng),根據(jù)上下坡法判斷知這列波沿x軸負(fù)方向傳播,故A錯(cuò)誤;簡諧橫波中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振幅相同,則P、Q兩點(diǎn)的振幅均為5cm,故B正確;由v=得T==s=0.2 s,t=0.1s=,則知再過0.1s的時(shí)間P點(diǎn)仍處于平衡位置,故C錯(cuò)誤;平衡位置在x=-0.4m處的質(zhì)點(diǎn)與P點(diǎn)相距1.5λ,振動(dòng)情況總是相反,

7、其振動(dòng)步調(diào)與P點(diǎn)始終相反,故D正確。 7.(2016·廈門高二檢測)如圖所示是一列橫波在某一時(shí)刻的波形圖,波沿x軸正向傳播,各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期為0.4s,則: (1)A點(diǎn)振動(dòng)方向是　　　　,C點(diǎn)振動(dòng)方向是　　　　　,D點(diǎn)振動(dòng)方向是　　　　。 (2)再經(jīng)1min,質(zhì)點(diǎn)A通過的路程是　　　　m,質(zhì)點(diǎn)C的位移是　　　　cm。 【解析】(1)據(jù)“上下坡”法可以確定A點(diǎn)向上振動(dòng),C點(diǎn)向下振動(dòng),D點(diǎn)向下振動(dòng)。 (2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅都為2cm,經(jīng)過1 minA點(diǎn)通過的路程為150×4×2cm= 1 200 cm=12 m,1min包含150個(gè)周期,1 min時(shí)與開始時(shí)的波形圖相同,故那時(shí)C

8、點(diǎn)的位移為0。 答案:(1)向上　向下　向下　(2)12　0 8.如圖所示,圖甲為一列沿x軸正方向傳播的波在t=0.1s時(shí)刻的圖象,圖乙為參與波動(dòng)的某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象。 (1)兩圖中AA′各表示什么物理量?其值各是多少? (2)設(shè)波速為0.04m/s,畫出再經(jīng)過0.25 s后的波形圖和振動(dòng)圖象。 【解析】(1)圖甲中AA′表示沿波的傳播方向,距波源1cm處,質(zhì)點(diǎn)在t=0.1s離開平衡位置的位移值為-0.2m。圖乙中AA′表示振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)在t=0.25s時(shí)位移值為-0.2m。 (2)在Δt=0.25s時(shí)間內(nèi)波沿波的傳播方向平移的距離Δx=vΔt=0.04×0.25m=0.01 m,故

9、再過0.25 s波形圖象如圖丙所示,再過0.25 s后振動(dòng)圖象如圖丁所示。 答案:見解析 【總結(jié)提升】“一分、一看、二找”巧解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象綜合類問題 (1)分清振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象。只要看清橫坐標(biāo)即可,橫坐標(biāo)為x則為波動(dòng)圖象,橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖象。 (2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位。尤其要注意單位前的數(shù)量級。 (3)找準(zhǔn)波動(dòng)圖象對應(yīng)的時(shí)刻。 (4)找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)。 (5)通過波動(dòng)圖象可以得到波長,而通過振動(dòng)圖象可以得到振動(dòng)周期。 【能力提升練】 1.(多選)(2016·哈爾濱高二檢測)如圖所示,下列說法中正確的是　(　　) A.此列波的振幅是0.1m B.

10、x=15cm處質(zhì)點(diǎn)的位移是0.1m C.若A的速度沿y軸正方向,則B的速度亦沿y軸正方向 D.A的加速度沿y軸的負(fù)方向,而B、C的加速度沿y軸的正方向 【解析】選A、C、D。由圖象可知,此波振幅為0.1 m,x=15cm處質(zhì)點(diǎn)的位移為 -0.1 m,故A正確,B錯(cuò)誤;A的速度沿y軸正方向,則波向右傳播,B向上運(yùn)動(dòng),故C正確;各質(zhì)點(diǎn)的加速度方向均指向平衡位置,故D正確。 2.(2016·余姚高二檢測)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,t=0時(shí)刻波恰傳到x=6m處的P質(zhì)點(diǎn),此時(shí)波的圖象如圖所示,之后在t=1s時(shí)刻,x=10m處的質(zhì)點(diǎn)Q第一次經(jīng)平衡位置向上運(yùn)動(dòng),則　(　　) A.t=0時(shí)

11、刻,P質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向沿+y方向 B.t=1s時(shí)刻,P質(zhì)點(diǎn)的加速度最大 C.該波的波速為8m/s D.從t=0到t=0.25s,質(zhì)點(diǎn)E沿x方向傳播的位移為1m 【解析】選C。簡諧橫波沿x軸正方向傳播,波形向右平移,則知t=0時(shí)刻,P質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向沿-y方向,故A錯(cuò)誤;由圖知:P、Q相距半個(gè)波長,振動(dòng)情況總是相反,所以t=1s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)Q第一次經(jīng)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí),質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過平衡位置向下,加速度為零,故B錯(cuò)誤;根據(jù)波形平移法可知質(zhì)點(diǎn)Q開始振動(dòng)方向向下,由于在t=1s時(shí)刻,x=10m處的質(zhì)點(diǎn)Q第一次經(jīng)平衡位置向上運(yùn)動(dòng),質(zhì)點(diǎn)Q振動(dòng)的時(shí)間為T,則波從P傳到Q的時(shí)間為t=,故t=×1s=0.5 s,傳

12、播的距離為x=4m,則波速為v==m/s=8 m/s,故C正確;簡諧橫波沿x軸正方向傳播,質(zhì)點(diǎn)E只上下振動(dòng),不沿x方向運(yùn)動(dòng),故D錯(cuò)誤。 【補(bǔ)償訓(xùn)練】 如圖為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)的波形,當(dāng)R點(diǎn)在t=0時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)傳到S點(diǎn)時(shí),PR范圍內(nèi)(含P、R)有一些質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),這些質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)取值范圍是　(　　) A.2 cm≤x≤4cm　　　　　　 B.2 cm

13、和5 cm

14、的波形圖。 【解析】根據(jù)t=0時(shí)刻波的圖象及傳播方向,可知此時(shí)刻A、B、C、D、E、F各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向,由各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向可確定出經(jīng)后各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所在的位置,將這些點(diǎn)所在位置用平滑曲線連接起來,便可得經(jīng)后波的圖象,如圖中的虛線(a)所示。同樣的道理,據(jù)各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向可確定出前時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)所在的位置,于是便可以得到前時(shí)刻的波的圖象。如圖中虛線(b)所示。 答案:見解析 【總結(jié)提升】已知一個(gè)時(shí)刻的波形圖畫另一個(gè)時(shí)刻波形圖的方法 (1)描點(diǎn)法:先利用波的傳播方向判斷出各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,再描出各質(zhì)點(diǎn)經(jīng)時(shí)間Δt后(或前)的位置,然后用平滑曲線連接各點(diǎn)即可得到經(jīng)時(shí)間Δt后(或前)某時(shí)刻的波形。 (2)平移法:如果已知一列簡諧波在t時(shí)刻的波形圖及波的傳播方向,又知波速,就可以畫出經(jīng)Δt后的波形圖。 具體方法是: ①在已知的某一時(shí)刻的波形圖上將波的圖象沿波的傳播方向移動(dòng)一段距離 Δx=vΔt,即得到t+Δt時(shí)刻的波形圖。 ②若要畫出t-Δt時(shí)刻的波形圖,則需將波形圖逆著波的傳播方向移動(dòng)一段距離Δx=vΔt,即得到t-Δt時(shí)刻的波形圖。