波动图像专题
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2020年高考物理专题练习振动图象和波动图象1.图1为一列简请横波在t=0时刻的波形图,P、Q为介质中的两个质点,图2为质点P的振动图象,则A. t=0.2s时,质点Q沿y轴负方向运动B. 0~0.3s内,质点Q运动的路程为0.3mC. t=0.5s时,质点Q的加速度小于质点P的加速度D. t=0.7s时,质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离【答案】CD【解析】【详解】A.由振动图像可知T=0.4s,t=0时刻质点P向上振动,可知波沿x轴负向传播,则t=0.2s=0.5T 时,质点Q沿y轴正方向运动,选项A错误;B.0.3s=T,因质点Q在开始时不是从平衡位置或者最高点(或最低点)开始振动,可知0~0.3s 内,质点Q 运动的路程不等于,选项B错误;C.t=0.5s=1T时,质点P到达最高点,而质点Q经过平衡位置向下运动还没有最低点,则质点Q 的加速度小于质点P的加速度,选项C正确;D.t=0.7s=1T时,质点P到达波谷位置而质点而质点Q还没到达波峰位置,则质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离,选项D正确。
2.图1是一列简谐横波在t=1.25s时的波形图,已知c位置的质点比a位置的晚0.5s起振。
则图2所示振动图像对应的质点可能位于A.a<x<bB.b<x<c C.c<x<d D.d<x<e 【答案】:Da b c d e f x/my/mAO-A图1t/sy/mO图2【解析】:由c 质点比a 质点起振晚0.5s ,知道波动周期T=1s;在振动图像上确定1.25s 时刻的位置,是 t 轴上第二个平衡位置和第二个最大位移之间,由此可判断该质点的运动状态是处于正向位移,向下振动,根据“上坡下,下坡上”,知质点应该位于“正向位移,上坡位置”,选项D 正确。
3. 一简谐横波沿x 轴正向传播,图1是t =0时刻的波形图,图2是介质中某点的振动图象,则该质点的x 坐标值合理的是 ( ) A .0.5m B .1.5m C .2.5m D .3.5m 【答案】C【解析】由图2结合图1可知该质点x 坐标值可能是1.5m 和2.5m ,而简谐横波沿x 轴正向传播,由图1可得向下振动的质点为x 坐标值2.5m 的质点,故C 正确。
振动图像与波动图像【核心考点提示】两种图象的比较振动图象波动图象研究对象一振动质点沿波传播方向的所有质点研究内容一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示同一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)某一质点在各时刻的位移(4)各时刻速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻的加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判图象变化随着时间推移,图象延续,但已有形状不变随着时间推移,波形沿传播方向平移一完整曲线占横坐标的距离表示一个周期表示一个波长【微专题训练】例题1:如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,P是参与波动的、离原点x1=2m处的质点,Q是参与波动的、离原点x2=4m处的质点。
图乙是参与波动的某一质点的振动图像(所有参与波动的质点计时起点相同)。
由图可知()A.从t=0到t=6s,质点P通过的路程为0.6mB.从t=0到t=6s,质点Q通过的路程为1.2mC.这列波的传播速度为v=2m/sD.从t=0起,质点P比质点Q先到达波峰E.图乙可能是图甲中质点Q的振动图像[解析]由题图乙可知周期为2s,6s=3T,每个周期内质点运动的路程为4A,因此从t=0到t=6s,质点P通过的程为12A=60cm=0.6m,选项A正确;质点Q通过的路程也为0.6m,选项B错误;由题图甲可知波长为4m,这列波的波速为v=λT=2m/s,选项C正确;质点P在t=0时正沿y轴负方向运动,质点Q正沿y轴正方向运动,因此质点Q比质点P先到达波峰,选项D错误;由于质点Q在t=0时正沿y轴正方向运动,因此题图乙可能是题图甲中质点Q的振动图像,选项E正确。
例题2:图甲为一列简谐横波在t =0.05s 时刻的波形图,图乙为质点P 的振动图象,则下列说法正确的是 ( )A .简谐波速度大小为20m/sB .简谐波沿x 轴的负方向传播C .t =0.25s 时,质点Q 的加速度大于质点P 的加速度D .t =0.1s 时,质点Q 的运动方向沿y 轴正方向E .t =0.3s 时,质点Q 距平衡位置的距离大于质点P 距平衡位置的距离[解析] 由图中数据及波速公式得v =λT =20m/s ,选项A 正确;由图乙可知t =0.05s 时质点P 正沿y 轴负方向运动,可知简谐波沿x 轴正方向传播,选项B 错误;Δt =0.25s -0.05s =0.20s =T ,经过一个周期各质点回到t =0.05s 时的位置,而t =0.05s 时,质点Q 的加速度大于质点P 的加速度,可知选项C 正确;由图示位置再经0.05s 即t =0.1s 时,质点Q 正经过平衡位置沿y 轴正方向运动,选项D 正确;t =0.3s 时与图示位置时间间隔Δt =0.3s -0.05s =0.25s =114T ,此时Q 位于平衡位置,P 位于波谷,选项E 错误。
波动图象一、根本知识点波的图象和振动图象都是正弦(或余弦)曲线,两者有密切的联系,但又有着本振动图象波的图象研究对象一个质点多个质点物理意义某个质点在各时刻的位移某一时刻各个质点的位移图象相邻波峰(波谷)间距离表示周期T 波长λ横轴质点振动的时间各质点平衡位置距原点的距离t∆后图象变化随时间推移,图象延续,但已有形状不变随时间推移,图象沿传播方向平移意义①表示一个质点在各个时刻相对平衡位置的位移②曲线上相邻两个最大值间的间隔表示周期,显示出时间的周期性①表示介质中各个质点在某一时刻对平衡位置的位移②曲线上相邻两个最大值间的间隔等于波长,显示出空间的周期性(1)、波的传播方向,判定质点的振动方向〔此类问题通常有下面四种判断方法〕1、质点振动先后法〔参照选点法〕以波峰或波谷上的点为参考点,假设研究点在参考点之前,那么振向与参考点一样,假设研究点在参考点之后,那么振向与参考点相反〔波峰波谷上的点指向平衡位置〕如图一、以3为参考点,那么4在3之前,所以4、3同向,向下;2在3之后,反向,2向上。
同理知:5、6在3之前向下,在7之后,与7反向,也向下,8、9、10在7之前向上,在11之后与11反向,12、13在11之前与11反向,向下。
图一2、“上坡下坡〞法顺着波的传播方向向前看,波峰波谷依次相连,形如起伏的山坡,各质点分别处在起伏的山坡上、下坡道上,特点为“下坡上的质点向上跑,上坡上的质点往下钻。
如图二、波向左传扩,所以由右向左看,13、12、6、5、4、均为上坡的质点〔往下钻〕故振向向下,10、9、8、2、1均为下点坡上的质点〔向上跑〕故振向向上。
图二3、逆复波形法就是逆着波的传扩方向复描波形,但凡复描时笔尖向上所经过的质点此刻振向均向上,但凡复描时笔尖向下所经过的质点,此刻振向均向下。
〔注意,此法除波谷和波峰点〕如图三、波各左传播,用笔尖从左向右复描波形,那么在1、2、8、9、10时笔尖向上,所以振向向上,在4、5、6、12、13时笔尖向下,所以振向向下。
波动图像常见题型及常用方法1.由波的传播方向确定质点振动方向(或由质点振动方向确定波的传播方向).①特殊点法:在质点P 靠近波源一方附近图像上找另一点P ',若P '在下方,则P 向下运动. ②微平移法:作出经微小时间△t 后的波形,就知道了各质点经过△t 后到达的位置,运动方向就知道了.2.由波的传播方向及某时刻的波形图线画出另一时刻的波形图线.①平移法:先算出经过△t 时间波传播距离△s =v △t =λ△t/T ,再把波形往波传播方向推进λ△t/T 即可,当波形推进波长整数倍时,波形和原来重合,所以实际处理时通常采用去整留零头的方法处理.②特殊点法:取几个特殊点,根据他们的振动方向,判断经△t 后的位置,连接这些位置画出相应的正弦(或余弦)曲线即可得.③根据两个时刻的波形图像判断可能出现的波动情况.④根据两个质点的位置,判断可能出现的波动情况.例一 一列简谐波某时刻的波形图如图1甲所示,图1乙表示该波传播介质中某质点此后一段时间内的振动图像,则( )A.若波沿x 轴正方向传播,图乙为a 点的振动图像B.若波沿x 轴正方向传播,图乙为b 点的振动图像C.若波沿x 轴负方向传播,图乙为c 点的振动图像D.若波沿x 轴负方向传播,图乙为d 点的振动图像解析:设图甲对应t =0时刻,由图知图乙对应的质点在t =0时刻,在平衡位置,则向上振动.若波向正向传,a 、b 、c 、d 中,只有b 质点符合;若波向负向传,只有d 符合,所以选B 、D.例二 如图2所示,画出了一列向右传播的横波在某个时刻的波形图像,由图像可知( )A.质点b 此时位移为零B.质点b 此时向-y 方向运动C.质点d 的振幅是2cmD.质点a 再经过T/2通过的路程是4cm ,偏离平衡位置的位移是4cm解析:由图像可知质点b 此时位于平衡位置,故其位移为零,A 正确.根据带动法,在质点b靠近波源一侧的附近,选参考质点b ',由于质点b '在质点b 上方,所以此刻质点b 向+y 方向运动,B 错误.简谐波在介质中传播时,介质中各质点振幅都相同,故C 正确.再经过T/2,质点a 运动到负最大位移处,其路程为2A ,即4cm ,位移为-2cm ,故D 错误.例三 如图3甲表示一列简谐波在介质中传播时,某一质点a 的振动图像,请你在乙图中作出这列简谐波在t =0时刻的波形图(质点a 画在坐标原点上).解析:t =0时刻质点a 正处于平衡位置且沿+y 方向运动,经T/4达正向最大位移处.设x 轴正向为波传播的方向,利用波形与振动方向关系的判断方法,得出t =0时的波形图如乙图所示.例四 图4甲中有一条均匀的绳,1,2,3,4,…是绳上一系列等间距的点.现有一列简谐横波沿此绳传播.某时刻,绳上9,10,11,12四点的位置和运动方向如图乙所示(其他电的运动情况未画出),其中点12的位移为零,向上运动,点9的位移达到最大值.画出再经过3/4周期时的波形图.解析:从题中的图乙可以看出,在图乙所示的某时刻,该均匀绳上点9正达位移最大时,而点12正通过平衡位置向上运动.因而由图乙中点9、10、11、12所在的位置点连成的那段曲线,代表在该均匀绳上传播的简谐横波在图乙所示的某时刻的从0至点12的波形图.由图乙中表示的这段波形图的形状和点9、10、11、12四个点的运动方向,可以判断出在均匀绳上传播的简谐横波是向右传播的.由于介质中各质点都围绕各自平衡位置往复运动,所以再经过3/4周期,质点9在平衡位置,而质点12到负的最大位移处.由此可得出点9到点12间的波形.由这段波形也就知道了这一时间整条绳上的波形,如图丙所示.图4。
专题09 振动图像与波动图像目录一.振动图像 (1)二.共振曲线 (2)三.波的图像 (2)四.振动图像和波动图像的比较 (4)五.根据两个波形图求周期、波速 (5)六.根据两个振动图求周期、波速 (6)A.1t时刻小球向上运动B.2t时刻光源的加速度向上t时刻影子的位移为5AC.2t时刻小球与影子相位差为 D.3【典例分析2】(2024上·山东青岛·高三山东省平度第一中学校考期末)如图甲,一质量为m的物体B放在水平面上,质量为2m的物体A通过一轻弹簧与其连接。
给A一竖直方向上的初速度,当A运动到最高点时,B与水平面间的作用力刚好为零。
从某时刻开始计时,A的位移随时间变化规律如图乙,已知重力加速度为g,下列说法正确的是()二.共振曲线【分析要点】系统做受迫振动时,如果驱动力的频率可以调节,把不同频率的驱动力先后作用于同—个振动系统,其受迫振动的振幅将不同,如图是共振曲线图.驱动力频率f等于系统的固有频率f0时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振.【要点诠释】:驱动力频率接近物体的固有频率时,受迫振动的振幅最大,这种现象叫做共振.【典例分析1】(2023上·江苏扬州·高三统考阶段练习)如图甲所示,一个竖直圆盘转动时,固定在圆盘上的小圆柱带动一个T形支架在竖直方向振动,T形支架下面系着一个弹簧和小球组成的振动系统。
改变圆盘匀速转动的周期,其共振曲线如图乙所示、则()A.圆盘以2s的周期匀速转动时,小球稳定后振动频率约为3HzB.当圆盘转动周期为3s时,小球振动的振幅最大C.若圆盘匀速转动的周期减小,共振曲线的峰值将向右移动D.若圆盘匀速转动的周期增大,系统的振动频率变小【典例分析2】.两单摆在不同的驱动力作用下其振幅A随驱动力频率f变化的图象如图中甲、乙所示,则下列说法正确的是()A.单摆振动时的频率与固有频率有关,振幅与固有频率无关B.若两单摆放在同一地点,则甲、乙两单摆的摆长之比为4∶1C.若两单摆摆长相同放在不同的地点,则甲、乙两单摆所处两地的重力加速度之比为4∶1D.周期为2 s的单摆叫作秒摆,在地面附近,秒摆的摆长约为2 m三.波的图像【分析要点】1.图像的建立用横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置,纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移,并规定横波中位移方向向某一个方向时为正值,位移方向向相反的方向时为负值.在xOy平,),用平滑的曲线面上,描出各个质点平衡位置x与对应的各质点偏离平衡位置的位移y的坐标点(x y把各点连接起来就得到了横波的波形图像(如图所示).2.图像的特点(1)横波的图像形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似,波形中的波峰即为图像中的位移正向的最大值,波谷即为图像中位移负向的最大值,波形中通过平衡位置的质点在图像中也恰处于平衡位置.(2)波形图像是正弦或余弦曲线的波称为简谐波.简谐波是最简单的波.(3)波的图像的重复性:相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同.(4)波的传播方向的双向性:不指定波的传播方向时,图像中波可能向x轴正方向或z轴负方向传播.波动图像的意义:描述在波的传播方向上的介质中的各质点在某一时刻离开平衡位置的位移.3.由波的图像可以获得的信息知道了一列波在某时刻的波形图像,如图所示,能从这列波的图像中了解到波的传播情况主要有以下几点:(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各质点的位移.图线上各点的纵坐标表示的是各质点在该时刻的位移.如图中的M点的位移是2 cm.(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A,即波动图线上纵坐标最大值的绝对值,即A .4 cm(3)可以判断出沿传播方向上各质点在该时刻的运动方向.如要确定图线上N点的振动方向,可以根据波的传播方向和波的形成过程,知道质点N开始振动的时刻比它左侧相邻质点M要滞后一些,所以质点M在此时刻的位移值是质点N在下一时刻的位移值,由此判断出质点N此时刻的速度方向应沿y轴正方向,即向上振动.如果这列波的传播方向改为自右向左,则质点M开始振动的时刻比它右侧相邻质点N要滞后一些,所以质点N此时刻的位移值将是质点M在晚些-方向,即向下振动.总之,利用波的传播方时刻的位移值,由此判断出质点M此时刻的速度方向应沿y向确定质点运动方向的方法是要抓住波动的成因,即先振动的质点(即相邻两点中离波源比较近的质点)总是要带动后面的质点(即相邻两点中离波源比较远的质点)运动.【典例分析1】(2024上·河南·高三校联考期末)位于坐标原点的质点P在t=0时刻从平衡位置开始振动,t=1.0s时刻振动刚好传播到x=2.2m处,如图所示,此时质点Q处平衡位置,则下列说法正确的是()A.质点P起振方向为y轴负方向B.质点Q的平衡位置坐标为x Q=0.9m【典例分析2】(2024上·山东聊城·高三统考期末)某列沿x 轴正方向传播的简谐横波,在0=t 时的波形图如图所示,P 为平衡位置在2m x =处的质点。
专题九振动图像与波动图像知识点一、振动图像与波动图像1.两种图象的比较图象类型振动图象波的图象研究对象一振动质点沿波传播方向上所有质点研究内容一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示某质点各个时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)各时刻质点位移(4)各时刻速度、加速度方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻的加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判2.“一分、一看、二找”巧解波的图象与振动图象综合类问题(1)分清振动图象与波的图象.只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波的图象,横坐标为t则为振动图象.(2)看清横、纵坐标的单位,尤其要注意单位前的数量级.(3)找准波的图象对应的时刻.(4)找准振动图象对应的质点.类型1 振动图像和波形图,读图知波长和周期,进行定性判定和定量计算(多选)1.(2024•富平县一模)沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波动图像如图甲所示,平衡位置在x=4m处的质点Q的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是()A.该波沿x轴正方向传播B.该波的波长为10m C.该波的周期为1.6s D.该波的传播速度为12m/sE.t=415s时刻,x=0处的质点回到平衡位置【解答】解:A、根据质点Q的振动图像可知,t=0时刻质点Q沿y轴正方向振动,则该波沿x 轴正方向传播,故A正确;BCD、该波的波长λ=12m,周期T=1.6s,由v=λT可得该波的传播速度v=7.5m/s,故BD错误,C正确;E、波动图像的方程为y=Asin(2πλx+φ),当x=4时,y=0,代入解得φ=π3,则波动方程为y=20sin(π6x+π3)(cm),t=0时刻,x=0处的质点偏离平衡位置的位移大小为10√3cm,振动方程为y=20sin(5π4t+2π3)(cm),t=415s时刻回到平衡位置,故E正确.故选:ACE。
2023年高三物理二轮高频考点冲刺突破专题31振动图像和波动图像专练目标专练内容目标1高考真题(1T—4T )目标2波动图像(5T—8T )目标3振动图像和波动图像相结合的问题(9T—12T )目标4通过振动和波动图像的处理多解问题(13T—16T )【典例专练】一、高考真题1.如图甲所示,一导体杆用两条等长细导线悬挂于水平轴OO ',接入电阻R 构成回路.导体杆处于竖直向上的匀强磁场中,将导体杆从竖直位置拉开小角度由静止释放,导体杆开始下摆。
当0R R =时,导体杆振动图像如图乙所示。
若横纵坐标皆采用图乙标度,则当02R R =时,导体杆振动图像是()A .B .C .D .2.在同一均匀介质中,分别位于坐标原点和7m x =处的两个波源O 和P ,沿y 轴振动,形成了两列相向传播的简谐横波a 和b ,某时刻a 和b 分别传播到3m x =和5m x =处,波形如图所示。
下列说法正确的是()A.a与b的频率之比为2:1B.O与P开始振动的时刻相同C.a与b相遇后会出现干涉现象D.O开始振动时沿y轴正方向运动t 时,简谐波的3.一列简谐横波沿x轴传播,平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如图所示。
当7s波动图像可能正确的是()A.B.C.D.4.均匀介质中,波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播,波面为圆。
t=0时刻,波面分布如图(a)所示,其中实线表示波峰,虚线表示相邻的波谷。
A处质点的振动图像如图(b)所示,z轴正方向竖直向上。
下列说法正确的是()A.该波从A点传播到B点,所需时间为4st=时,B处质点位于波峰B.6st=时,C处质点振动速度方向竖直向上C.8st=时,D处质点所受回复力方向竖直向上D.10sE.E处质点起振后,12s内经过的路程为12cm二、波动图像5.甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中传播,甲波沿x轴正方向传播,乙波沿x轴负方向传播,0=t时刻两列波恰好在坐标原点相遇,波形图如图所示。
专题·振动图像和颠簸图像·教课设计一、教课目的1.经过对照振动图像和颠簸图像的联系与差别,使学生进一步深刻地认识到两种图像的不一样的物理意义,培育学生的剖析能力.2.娴熟掌握振动图像与颠簸图像的特色,能够正确识图并判断图形的变化.二、要点、难点1.要点是正确认识颠簸图像和振动图像,能从图像辨识位移、振幅、周期、波长,以及振动加快度、速度的方向、大小的比较;及速度、加快度、位移的变化的趋向;波的流传方向,并能联合其余条件计算波速,研究颠簸图线的变化等问题.2.难点是正确划分振动图像和颠簸图像,明确它们不一样的物理意义,划分质点的振动与波的流传.三、教具演示用沙摆振动图像仪;计算机;自制演示振动、颠簸图形关系软件;投影仪、投影胶片,长绳索.四、主要教课过程(一)引入新课在高一年级,我们已分别学习过振动的图像和颠簸图像,这两种图像的物理意义有什么不一样,它们的联系又是什么,怎样应用这两种图像解决振动和颠簸问题,就是这节课所要研究的内容.(二)教课过程设计1.振动图像和颠簸图像的差别和联系.振动图像的演示.用沙摆演示振动图像的形成,说明因为木板做匀速直线运动,其位移s∝时间t,所以可用木板中线上的不一样地点代表不一样的时辰,振动图像记录的是一个质点在不一样时辰的振动位移.颠簸图像的演示.用长绳演示颠簸图像的形成,说明长绳不动时,其上各点表示的是振动质点的均衡地点,颠簸图像记录的是在同一时辰,不一样均衡地点质点的振动位移.振动图像与颠簸图像的差别.指引学生回想并总结两种图像的差别,展现投电影1,其内容以下:振动图像颠簸图像研究对象①②横轴的物理意义③④周期性⑤⑥相邻波峰(谷)间距离⑦⑧图形与时间的关系⑨⑩图形斜率的物理意义教师指导并组织学生填写,表格内从①~的内容分别为:①单个质点;②无数质点;③表示时间;④表示振动质点的均衡地点;⑤表示质点位移随时间变化的周期性;⑥表示质点位移随空间变化的周期性;⑦表示一个周期;⑧表示一个波长;⑨跟着时间的推移,图形不发生变化;⑩跟着时间的推移,图形沿波的流传方向平移;斜率的大小表示振动速度的大小;斜率无物理意义.振动图像与颠簸图像的相像点.指引学生回想并总结两种图像相像点为:①图像都是正弦或余弦函数曲线.②纵轴表述的都是质点的位移,其最大值表示的都是振幅.(5)振动图像与颠簸图像的关系.用计算机演示,以下图.一列横波沿绳流传.在t=0时辰闪光照相,便获取颠簸图像y-x图;看准x=0处一个质点P,研究不一样时辰 P的振动位移,便获取振动图像y-t图,两图会交于P处,就振动图像来看,此点表述的是x=0处质点在t=0时辰的位移,就颠簸图像来看,此点表述的是t=0时辰x=0处质点的位移.明显不论从哪个角度来说,描绘结果都必定同样,所以,x=0处质点,t=0时辰位移,便成为两个图像的关系.展现投电影2,其内容以下:组织学生仔细读题.发问1:这两个图形的关系点在什么地方?发问2:怎样利用关系点获取必需的信息?教师概括学生的回答内容,总结以下两点:第一,两个图形叙述的况,所以描绘结果必定同样.第二,从振动图中可见,此时辰质点正在移减小,所以波向左传.2.正确认识振动图像和颠簸图像.正确认识振动图像.展现投电影3,其内容为一振动图像,以下图.发问:从振动图像能够获取哪些信息?概括同学的回答内容,教师最后总结以下:①读出周期T;②读出振幅A;③读出任一时辰质点的振动位移(一个解),或由位移读出时辰t(无数个解);④由曲线的斜率读出任一时辰质点振动的速度大小;⑤读出任一时辰质点振动的速度方向;⑥读出任一时辰质点的加快度方向;⑦比较不一样时辰加快度的大小;⑧结合详细问题判断振子的初始地点.正确认识颠簸图像.展现投电影4,其内容以下图,为一颠簸图像.发问:从颠簸图像中能够获取哪些信息?概括学生回答的内容,教师总结以下几点:①读出波长;②读出振幅;③读出各质点在该时辰的位移(一个解),或由位移读出对应的质点均衡地点(无数个解);④若已知波的流传方向可读出任一质点的振动速度方向;⑤若已知任一质点的振动速度方向可读出波的流传方向;⑥借助关系式λ=υT,从图中读出λ后,已知υ或T中的任一个,均可求出此外一个.(1)3.学会解决振动图像和颠簸图像问题.展现投电影5,其内容以下:以下图是演示简谐振动图像的装置,当盛沙漏斗下边的薄木板N被匀速拉出时,摇动着的漏斗中漏出的沙在板上形成的曲线显示出摆的位移随时间变化的关系,板上的直线OO'代表时间轴.右边的两个图是两个摆中的沙在各自木板上形成的曲线,若板N1和板N2拉动的速度v1和v2的关系为v2=2v1,则板N1、N2上曲线所代表的振动的周期T1和T2的关系是[].组织学生仔细读题.发问:显见两木板上ON1=ON2,而v2=2v1,这两点联合,意味着什么?指引学生联合演示实验认识清楚,①本实验中以ON之间的长度来表示时间的长短,因为速度不等,所以等长不代表等时,v2=2v1,所以,②ON1对应一个振动周期,所以T1=t1;ON2对应两个周期,所以正确答案要学生自己得出,是D选项.展现投电影6,其内容以下:以下图,一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点,相距,b点在a点的右方,当一列简谐横波沿此长绳向右流传时,若a点的位移达到正极大时,b点的位移恰为零,且向下运动,经事后,a点的位移为零,且向下运动,而b点的位移恰达到负极大.则这列简谐横渡的波速可能等于[].组织学生仔细审题.发问:依据题目中第一种状况的表达,你能画出多少种波形图来,这些图形的关系是什么?(要修业生在黑板上画出图来)对绘图出现的错误(比如以下图)一定仔细帮助学生剖析认识错误原由(流传方向反了),并予以校正.指引学生剖析概括得出结论:各样可能图形的间距相差波长的整数发问:依据题目中第二种状况的描绘,你能画出什么样的波形来?由第一种状况到第二种状况,波可能流传了多长的距离?(要修业生在黑板上画出图来)发问:波流传的距离与流传所用时间的关系是什么?概括学生的回答,总结为:在一个周期的时间内,波沿流传方向流传一个波长的距离.因此此题中,由第一种状况到第二种状况,波的传给出三分钟的时间,让学生自己持续写出答案来.选择的结果,选项A、C正确.(三)讲堂小结解决波的流传问题,常常碰到多解的问题,初始和终了的波形图像长(n为自然数)而获取的,都有可能.在解题时要考虑到这全部的可能性,而后再依据题目附带的相关条件而决定挑选和弃取.五、教课说明1.振动、颠簸图像问题既是教课的要点又是教课的难点,将振动和颠簸图像进行对照复习,对学生认识图像的物理意义,掌握图像的特色应当是有益处的.2.本节安排了三个例题,不是很难,但各自重申了不一样的侧面.突出了对振动图像时间轴的理解,对波的流传方向,流传速度的判断问题,以帮助学生更娴熟地掌握知识,活化知识,提升解决问题的能力.3.本节中加了两个演示实验,虽是在高一作过的,但重复的目的不单在于使学生们更熟习这部分内容,更在于这两个实验有益于学生对问题本质的理解和领悟.4.教课中大多数内容采纳了学生议论的方式,这关于提升学生的学习自主性,激发他们的发散型思想是很有益处的.。
2020年高考物理100考点最新模拟题千题精练(选修 3-4)第二部分机械振动和机械波 专题2.7振动图像和波动图像1. (6分)(2019北京通州二模) 图甲为一简谐横波在 t=0时刻的波形图象,图乙为横波中 x=2m 处质点B.波的传播速度大小为 2m/sC.在t=0时刻,图甲中质点 A 的振动速度大小为0D.在t=1s 时刻,图甲中质点 A 的位置坐标为(0, 20)【名师解析】由图乙可知,横波中 x=2m 处质点A 在t=0时刻的振动方向沿 据横波的特征:质点的振动方向和波的传播方向相互垂直,可知波的传播方向沿 由图甲可知波长为 8m,由图乙可知周期 T=4s,因此该简谐横波的传播速度大小为 v = -=—m/s=2m/s, 故B 正确;在t=0时刻,图甲中质点 A 在平衡位置,振动速度大小为最大,故 C 错误;从t=0到t=1s, 即经过四分之一周期,图甲中质点A 运动到波峰位置,所以其位置坐标为(2m, 20cm ),故D 错误。
2. (5分)(2019广西桂林、崇左二模) 如图所示,一列简谐横波 t=0时波形如图,波沿 x 轴负向传播,传播速度v=1m/s,则下列说法正确的是()y 轴向上,再回到图甲中,根x 轴正方向,故A 错误; A 的振动图象,下列说法正确的是(A .波的传播方向沿 x 轴负方向i cmx/mA .此时x= 1.25 m处的质点正在做加速度增大的减速运动B.x = 0.4 m处的质点比x=0.6 m处的质点先回到平衡位置C.x = 4 m处的质点再经过1.5 s可运动到波峰位置D.t=2s的波形图与t=0时的波形图重合E.x = 2 m处的质点在做简谐运动,其振动方程为y=0.4sin (兀1 (m)【参考答案】ACD。
【命题意图】本题以波动图像给出解题信息,考查机械振动和机械波的相关知识点。
【解题思路】波沿x轴负向传播,此时x= 1.25 m处的质点右侧的质点纵坐标较大,故质点向上运动,质点纵坐标大于零,故由质点运动远离平衡位置可得:质点做加速度增大的减速运动,故A正确;由波沿x轴负向传播可得:x = 0.6 m处的质点向平衡位置运动,x=0.4 m处的质点先运动到负的最大位移处后向平衡位置运动,所以x= 0.6m处的质点比x=0.4 m处的质点先回到平衡位置,选项B错误;由波沿x轴负向传3播可得:x=4 m处的质点由平衡位置向下振动,故x=4 m处的质点再经过@T可运动到波峰位置,又有波长入=2m,波速v= 1m/s,所以,周期T =入/v= 2s,那么,x = 4 m处的质点再经过1.5 s可运动到波峰位置,选项C 正确;故经过2s (一个周期),波正好向前传播一个波长,波形重合,故t= 2s的波形图与t=0时的波形图重合,选项D正确;x = 2 m处的质点在做简谐运动的周期T = 2s,④=2兀/T=,兀又有振幅A = 0.4m, t=0时,质点位移为零,根据波沿x轴负向传播可知质点向下振动,其初相位为忸兀,故可得:x = 2 m处质点的振动方程为y=A sin ( d+ 4) =0.4sin (兀t+尢(m),选项E错误。
波动图像专题一 简谐运动的数学表达公式例题1 某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为x =Asin 4t π,则质点 ( AD )A.第1 s 末与第3 s 末的位移相同B.第1 s 末与第3 s 末的速度相同 s 末至5 s 末的位移方向都相同 s 末至5 s 末的速度方向都相同 解析:由关系式可知rad/s 4πω=,s 82==ωπT ,将t=1s 和t=3s 代入关系式中求得两时刻位移相同,A 对;画出对应的位移-时间图像,由图像可以看出,第1s 末和第3s 末的速度方向不同,B 错;仍由图像可知,3s 末至5s 末的位移大小相同,方向相反,而速度是大小相同,方向也相同。
故C 错、D二 波动图像常见问题1波中质点振动的问题例题2 如图所示,波源S 在t =0时刻从平衡位置开始向上运动,形成向左右两侧传播的简谐横波。
S 、a 、b 、c 、d 、e 和a ′、b ′、c ′是沿波传播方向上的间距为1m 的9个质点,t =0时刻均静止于平衡位置。
已知波的传播速度大小为1m/s ,当t =1s 时波源S 第一次到达最高点,则在t =4s 到t =这段时间内,下列说法中正确的是(. D )(A )质点c 的加速度正在增大 (B )质点a 的速度正在减小(C )质点b 的运动方向向上(D )质点c ′的位移正在减小例题 3 一列简谐横波沿x 轴传播,周期为=0时刻的波形如图所示.此时平衡位置位于x=3 m 处的质点正在向上运动,若a 、b 两质点平衡位置的坐标分别为x a =2.5m,x b =5.5 m,则( )A -A:8 t/sx 1 235 67 (A.当a 质点处在波峰时,b 质点恰在波谷 =T/4时,a 质点正在向y 轴负方向运动!=3T/4时,b 质点正在向y 轴负方向运动D.在某一时刻,a 、b 两质点的位移和速度可能相同 答案 C解析 a 、b 两质点的平衡位置间的距离为Δx=x b -x a = m=3 m,从波的图象可知:λ=4 m,所以 Δx=43 λ.若Δx=(n+21)λ且n=0,1,2,3…时两质点的振动反相,故A 项错.由x=3 m 处的质点在t=0时刻的速度方向可判断出波速方向为-x 方向,此时质点a 、b 的速度方向分别为+y 、-y 方向,可知B 错,C 对.若Δx=n λ且n=1,2,3…时两个质点的振动同相,故D 错.练习1 如图所示为沿波的传播方向上有间距均为2 m 的五个质点a 、b 、c 、d 、e,均静止在各自的平衡位置,一列简谐横波以2 m/s 的速度水平向右传播.t =0时刻波到达质点a,质点a 开始由平衡位置向下运动,t =3 s 时质点a 第一次到达最高点,则下列说法中不正确...的是 ( ):A.质点d 开始振动后振动周期为4 s =4 s 时刻波恰好传到质点e=5 s 时质点b 到达最高点D.在3 s < t <4 s 这段时间内质点c 速度方向向2 波动与振动的综合运用例题4 一简谐机械波沿x 轴正方向传播,周期为T ,波长为 。
若在x=0处质点的振动图像如右图 所示,则该波在t=T/2时刻的波形曲线为 ( A )解析:从振动图上可以看出x=0处的质点在t=T/2时刻处于平衡位置,且正在向下振动,四个选项中只有A图符合要求,故A项正确。
^例题5 图甲为一列简谐横波在t=时刻的波形图,P是平衡位置为x=1 m处的质点,Q是平衡位置为x=4 m处的质点,图乙为质点Q的振动图象,则(AB )=时,质点Q的加速度达到正向最大=时,质点P的运动方向沿y轴负方向C.从t=到t=,该波沿x轴正方向传播了6 mD.从t=到t=,质点P通过的路程为30 cm解析:由y-t图像知,周期T=,且在t=点在平衡位置沿y负方向运动,可以推断波没x负方向传播,所以C错;从t=到t=时,Δt==T/4,质点Q从图甲所示的位置振动T/4到达负最大位移处,又加速度方向与位移方向相反,大小与位移的大小成正比,所以此时Q的加速度达到正向最大,而P 点从图甲所示位置运动T/4时正在由正最大位移处向平衡位置运动的途中,速度沿y轴负方向,所以A、B都对;振动的质点在t=1T内,质点运动的路程为4A;t=T/2,质点运动的路程为2A;但t=T/4,质点运动的路程不一定是1A;t=3T/4,质点运动的路程也不一定是3A。
本题中从t=到t=内,Δt==3T/4,P点的起始位置既不是平衡位置,又不是最大位移处,所以在3T/4时间内的路程不是30cm。
例题6 图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=s 时的波形图,波的周期T>s,则( D );A.波的周期为 sB.在t =时,P 点沿y 轴正方向运动C.经过,P 点经过的路程为4mD.在t =时,Q 点到达波峰位置 解析:根据题意应用平移法可知34T =,解得T =,A 错;由图可知振幅A =0.2m 、波长λ=8m 。
t ==118T ,此时P 点沿y 轴负方向运动,B 错;=12T ,运动路程为2A =0.4m ,C 错; t ==58T =12T +18T ,波形图中Q 正在向下振动,从平衡位置向下振动了18T ,经18T 到波谷,再过12T 到波峰,D 对。
例题7一列波长大于1m 的横波沿着x 轴正方向传播,处在m x 11=和m x 22=的两质点A 、B 的振动图像如图所示。
由此可知 ( A )A .波长为34m B .波速为s m /1C .s 3末A 、B 两质点的位移相同`D .s 1末A 点的振动速度大于B 点的振 动速度解析:m x x x 112=-=∆,由于波沿x 正方向传播,所以A 先振动,又由于波长大于1m ,所以T 43s t ==3∆,所以λ∆43=x ,m 34=λ,A 对,波速s m t x v /31==∆∆,B 错;由振动图像知,在3s 末,A 、B 两质点的位移不相同,C 错;1s 末A 点速度为零,B 点速度最大,D 错。
三机械波的多解性问题1波的传播双向性例题8 一列简谐横波在某一时刻的波形图如图1所示,图中P 、Q 两质点的横坐标分别为x=1.5m 和x=4.5m 。
P 点的振动图像如图2所示。
在下列四幅图中,Q 点的振动图像可能是( BC )\解析:本题考查波的传播.该波的波长为4m.,PQ 两点间的距离为3m..当波沿x 轴正方向传播时当P 在平衡位置向上振动时而Q 点此时应处于波峰,B 正确.当沿x 轴负方向传播时,P 点处于向上振动时Q 点应处于波谷,C 对。
练习 一列简谐波在传播方向上相距x=3m 的两质点P 、Q 的振动图像如图7-26所示.这列波的波长可能是Am 4=λ B m 12=λ C m 8=λ D m 16=λ分析 由于P 、Q 两点离波源的远、近不明确,因此要分两种情况讨论.》1.若P 比Q 离波源近,则P 先振动.比较t=0时两质点的位移可知,Q 比P 落后的时间为当n=0时,λ= 4m;随着n取值的增大,波长λ变短.这种情况下最大波长为λ=4m.2.若Q比P离波源近,则Q先振动,同样由比较t=0时,两质点的位移可知,P比Q 落后的时间为当n=0时,λ=12m;练习一列横波在某时刻的波形图如图7-25中实线所示,经 2 × 10-2s后的波形如图7-25中虚线所示.则该波的波速v和频率f可能是()A.v为5m/s B.v为45m/s C.f为50Hz D.f为—分析由图可知,波长λ=.当波向右传时,在Δt= 2×10-2s 内波向前传播距离n n x 4.01.04+=+=∆λλ所以波速和频率分别为当波向左传时,在Δt=2×10-2s 内波向前传过的距离n n x 4.03.043+=+=∆λλ所以波速和频率分别为分别以n=0,1,2…代入①~④式,即得可能的波速和频率为/v=5m/s ,v=45m/s ,f=.答 A 、B 、C .2 质点位置的不确定性例题9 一列简谐横波沿x 轴正方向传播,振幅为=0时,平衡位置在x=0处的质元位于y=0处,且向y 轴负方向运动;此时,平衡位置在x=0.15 m 处的质元位于y=A 处.该波的波长可能等于 ( ) A.0.60 mB.0.20 mC.0.12 mD.0.086 m 答案AC解析 由已知条件可写出已知距离与波长的关系式: Δx=(41+n )λ,其中n=0,1,2… Δx== m所以,λ1= m,λ2= m,λ3= m.{2一列简谐横波沿直线由a 向b 传播,相距10.5 m 的a 、b 两处的质点振动图象如图中a 、b 所示,则 ( )A.该波的振幅可能是20 cmB.该波的波长可能是8.4 mC.该波的波速可能是10.5 m/sD.该波由a 传播到b 可能历时7 s答案 D解析 由图知振幅A=10 cm;(n+43)λ=,则不论n 取任何非负数都不可能得到 m,B 不对;由图可以看出T=4 s,v=T λ=)34(442+n =345.10+n ,显然波速不可能是 m/s.由图象分析可知,经历时间可能为t=(1+43)T.所以可能为7 s. 练习 M 、N 为介质中波的传播方向上的两点.间距s=,它们的振动图像如图7-24所示.这列波的波速的可能值为[ ]A .15m/sB .sC .5m/sD .3m/s分析 因为M 、N 两点振动时恰好反相,所以它们的间距应等于~由振动图像知,波的周期为T=,因此,波速的一般表达式为答A、C、D.3时间的周期性例题10 图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t=0和t= s时刻的波形图,x= m处的质点在t= s时刻向y轴正方向运动,则()A.该波的频率可能是125 HzB.该波的波速可能是10 m/s=0时x= m处质点的加速度方向沿y轴正方向D.各质点在s内随波迁移m答案A解析 由机械波传播的周期性特点可知,由实线波到虚线波所用时间Δt=43T+nT= s 故f=T 1=12.034 n ,当f=125 Hz 时,n=3,故A 正确;横波可能的速度v=λf=40n+30(m/s)>10 m/s,故B 错误;t=0时刻, m 处质点加速度为零;各质点仅在平衡位置附近上下振动,并不随波迁移./。