2022-2023高中物理 第12章 機械波 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 【基礎達標練】 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.波動圖象表示某一時刻質(zhì)點相對于各自平衡位置的位移 D.波動圖象表示各個時刻各個質(zhì)點的位移 【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錯誤,A正確;波的圖象反映了某一時刻介質(zhì)中各個質(zhì)點相對于各自平衡位置的位移,C正確,D錯誤。 2.(2016·黃岡高二檢測)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,某時刻的波形如圖所示。P為介質(zhì)

2、中的一個質(zhì)點,從該時刻開始的一段極短時間內(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)點在該時刻的運動方向沿y軸正方向,向平衡位置靠近,做加速度減小的加速運動,v變大,a變小,選項D正確。 3.(多選)一列橫波沿繩子向右傳播,某時刻形成如圖所示的凸凹形狀,對此時繩上A、B、C、D、E、F六個質(zhì)點　(　　) 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.從此時算起,B比C先回到平衡

3、位置 【解析】選A、D。波源振動,繩上各質(zhì)點都做受迫振動,不計傳播中的能量損耗,各質(zhì)點的振幅相同,則A正確;波向右傳播,則波源在左側(cè),離波源遠的質(zhì)點落后并重復離波源近的質(zhì)點的振動,由此可知此時質(zhì)點A正向下振動,C隨質(zhì)點B向上振,D隨C向上振,F隨E向下振,則A與C,D與F的振動方向均相反,則B、C錯誤;而質(zhì)點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。 【補償訓練】 (多選)一列橫波沿水平方向傳播,某一時刻的波形如圖所示,則圖中a、b、c、d四點在此時刻具有相同運動方向的是　(　　) 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,b、c位于上坡中,都向下振動;若波沿x軸負向傳播,a、d都位于上坡中,都向下振動,b、c位于下坡中,都向上振動;故B、C正確,A、D錯誤。 4.(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播,某時刻的波形如圖所示,已知此時質(zhì)點F的運動方向沿y軸負方向,則　(　　) A.此波沿x軸負方向傳播 B.質(zhì)點D此時向下運動 C.質(zhì)點B將比質(zhì)點C先回到平衡位置 D.質(zhì)點E的振幅為零 【解析】選A、B。F向下振動,應處于上坡,故波向左傳播,故B位于下坡,D處于上坡,則B向上運動,D向下運動,C比B先回到平衡位置,E

5、點此時刻位移為零,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.甲是振動圖象,乙是波動圖象 B.甲是波動圖象,乙是振動圖象 C.甲中A質(zhì)點向下振,乙中B時刻質(zhì)點向下振 D.甲中A質(zhì)點向上振,乙中B時刻質(zhì)點向下振 【解析】選B、D。波動圖象的橫坐標為波的傳播方向上各質(zhì)點的平衡位置,振動圖象的橫坐標為時間,故A錯,B對。甲中A質(zhì)點被其左側(cè)的質(zhì)點帶動向上振,乙中B時刻后位移由零變?yōu)樨撝?故向下振,所以C錯,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時刻的波形圖

6、,此時P點沿y軸的負方向運動,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兩點的振幅均為5cm C.再過0.1s的時間P點將運動到波峰位置 D.平衡位置在x=-0.4m處的質(zhì)點振動后,其振動步調(diào)與P點始終相反 【解析】選B、D。此時P點沿y軸的負方向運動,根據(jù)上下坡法判斷知這列波沿x軸負方向傳播,故A錯誤;簡諧橫波中各個質(zhì)點的振幅相同,則P、Q兩點的振幅均為5cm,故B正確;由v=得T==s=0.2 s,t=0.1s=,則知再過0.1s的時間P點仍處于平衡位置,故C錯誤;平衡位置在x=-0.4m處的質(zhì)點與P點相距1.5λ,振動情況總是相反,

7、其振動步調(diào)與P點始終相反,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刻的波形圖,波沿x軸正向傳播,各質(zhì)點的振動周期為0.4s,則: (1)A點振動方向是　　　　,C點振動方向是　　　　　,D點振動方向是　　　　。 (2)再經(jīng)1min,質(zhì)點A通過的路程是　　　　m,質(zhì)點C的位移是　　　　cm。 【解析】(1)據(jù)“上下坡”法可以確定A點向上振動,C點向下振動,D點向下振動。 (2)介質(zhì)中各質(zhì)點的振幅都為2cm,經(jīng)過1 minA點通過的路程為150×4×2cm= 1 200 cm=12 m,1min包含150個周期,1 min時與開始時的波形圖相同,故那時C

8、點的位移為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時刻的圖象,圖乙為參與波動的某一質(zhì)點的振動圖象。 (1)兩圖中AA′各表示什么物理量?其值各是多少? (2)設波速為0.04m/s,畫出再經(jīng)過0.25 s后的波形圖和振動圖象。 【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′表示振動質(zhì)點在t=0.25s時位移值為-0.2m。 (2)在Δt=0.25s時間內(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”巧解波動圖象與振動圖象綜合類問題 (1)分清振動圖象與波動圖象。只要看清橫坐標即可,橫坐標為x則為波動圖象,橫坐標為t則為振動圖象。 (2)看清橫、縱坐標的單位。尤其要注意單位前的數(shù)量級。 (3)找準波動圖象對應的時刻。 (4)找準振動圖象對應的質(zhì)點。 (5)通過波動圖象可以得到波長,而通過振動圖象可以得到振動周期。 【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)點的位移為 -0.1 m,故A正確,B錯誤;A的速度沿y軸正方向,則波向右傳播,B向上運動,故C正確;各質(zhì)點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時刻波恰傳到x=6m處的P質(zhì)點,此時波的圖象如圖所示,之后在t=1s時刻,x=10m處的質(zhì)點Q第一次經(jīng)平衡位置向上運動,則　(　　) A.t=0時

11、刻,P質(zhì)點振動方向沿+y方向 B.t=1s時刻,P質(zhì)點的加速度最大 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時刻,P質(zhì)點振動方向沿-y方向,故A錯誤;由圖知:P、Q相距半個波長,振動情況總是相反,所以t=1s時刻,質(zhì)點Q第一次經(jīng)平衡位置向上運動時,質(zhì)點P經(jīng)過平衡位置向下,加速度為零,故B錯誤;根據(jù)波形平移法可知質(zhì)點Q開始振動方向向下,由于在t=1s時刻,x=10m處的質(zhì)點Q第一次經(jīng)平衡位置向上運動,質(zhì)點Q振動的時間為T,則波從P傳到Q的時間為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E只上下振動,不沿x方向運動,故D錯誤。 【補償訓練】 如圖為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時的波形,當R點在t=0時的振動狀態(tài)傳到S點時,PR范圍內(nèi)(含P、R)有一些質(zhì)點正在向y軸負方向運動,這些質(zhì)點的x坐標取值范圍是　(　　) A.2 cm≤x≤4cm　　　　　　 B.2 cm

13、和5 cm

14、的波形圖。 【解析】根據(jù)t=0時刻波的圖象及傳播方向,可知此時刻A、B、C、D、E、F各質(zhì)點在該時刻的振動方向,由各個質(zhì)點的振動方向可確定出經(jīng)后各個質(zhì)點所在的位置,將這些點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)各個質(zhì)點的振動方向可確定出前時刻各個質(zhì)點所在的位置,于是便可以得到前時刻的波的圖象。如圖中虛線(b)所示。 答案:見解析 【總結(jié)提升】已知一個時刻的波形圖畫另一個時刻波形圖的方法 (1)描點法:先利用波的傳播方向判斷出各質(zhì)點的振動方向,再描出各質(zhì)點經(jīng)時間Δt后(或前)的位置,然后用平滑曲線連接各點即可得到經(jīng)時間Δt后(或前)某時刻的波形。 (2)平移法:如果已知一列簡諧波在t時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在已知的某一時刻的波形圖上將波的圖象沿波的傳播方向移動一段距離 Δx=vΔt,即得到t+Δt時刻的波形圖。 ②若要畫出t-Δt時刻的波形圖,則需將波形圖逆著波的傳播方向移動一段距離Δx=vΔt,即得到t-Δt時刻的波形圖。