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1、学习好资料欢迎下载专题 13 振动和波【母题来源一】2016 年天津卷【母题原题】 在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动,其表达式为5sin()2yt,它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻波刚好传播到x=12 m 处,波形图象如图所示,则: ()A此后再经6 s 该波传播到x=24 m 处BM点在此后第3 s 末的振动方向沿y轴正方向C波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D此后M点第一次到达y=3 m 处所需时间是2 s 【答案】 AB 【考点定位】机械波的传播、质点的振动【名师点睛】 此题考查了质点的振动及机械波的传播;要知道质点振动一个周期,波向前传播一个波长的距离;各个
2、质点的振动都是重复波源的振动,质点在自己平衡位置附近上下振动,而不随波迁移;能根据波形图及波的传播方向判断质点的振动方向。【母题来源二】2016 年上海卷【母题原题】甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播,波速为2 m/s ,振幅相同;某时刻的图像如图所示。则:()精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页学习好资料欢迎下载A甲乙两波的起振方向相反B甲乙两波的频率之比为3:2 C再经过3 s ,平衡位置在x=7 m 处的质点振动方向向下D再经过3 s ,两波源间(不含波源)有5 个质点位移为零【答案】
3、 ABD 【考点定位】机械波的传播、质点的振动【方法技巧】 通过波的前沿质点振动方向判断波的起振方向,根据波长、 波速与频率关系计算两列波的频率,通过平移法画出3 s 时的波形,再分析问题。【命题意图】 通过两种不同的图象呈现题设信息,考查了考生的读图、识图能力, 对简谐运动与波动图象的基本知识的理解能力和综合分析能力。【考试方向】 高考对机械振动和机械波的考查重点在于波的传播规律、波动图象、 振动图象的转换等方面, 主要题型为选择题、填空题为主。 物理图象是一种非常形象的信息呈现方式,能够很好地反映各物理量之间的关系,将振动图象与波动图象结合命题,可以全面考查波动理论,是高考考查热点。【得分
4、要点】 1. 带动法判断质点振动的方向:波的形成和传播过程中,前一质点的振动带动后一相邻质点的振动,后一质点重复前一质点的振动形式。只要知道某点振动方向或波的传播方向, 再通过比较某质点的位移与它相邻质点的位移,即可判断波的传播方向或确定该质点的振动方向。2. 振动图象与波动图象的区别与联系:(1)振动图象描述的是某一质点在不同时刻的振动情况,图象上任意两点表示同一质点在不同时刻偏离平衡位置的位移;波的图象描述的是波在传播方向上无数质点在某一时刻的振动情况,图象上任意两点表示不同的两个质点在同一时刻偏离平衡位置的位移。 (2)振动图象随时间的延续将向着横坐标箭头方向延伸,原图象形精选学习资料
5、- - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页学习好资料欢迎下载状不变; 波的图象随着时间的延续,原图象的形状将沿横坐标方向整个儿地平移,而不是原图象的延伸。 (3)在不同时刻波的图象是不同的;对于不同的质点振动图象是不同的。(4)从振动图象上可以读出振幅和周期;从波的图象上可以读出振幅和波长。【母题 1】如图所示,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=0.6s ,时的波形图,波的周期T0.6s ; ,则。 (填正确答案标号。选对1 个得 2 分,选对 2 个得 4 分,选对3 个得 5 分;每选错l 个
6、扣 3 分,最低得分为0 分)A波的周期为2.4s B波速为10m/s C在 t=0.9s时 P点沿 y 轴正方向运动D从 t=0.6s起的 0.4s 内, P点经过的路程为0.4m E在 t=0.5s时, Q点到达波峰位置【答案】 BDE 考点:考查了横波图像【名师点睛】 本题考查了机械波的传播规律及波形图的问题,解题时运用波形的平移法分析时间与周期的关系,得到周期, 然后求解波速等基本参量;解题的关键是注意机械波传播的波形的重复性;此题难度中等. 【母题 2】如图所示是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹
7、 (图中曲线)之间距离表示一个波长,则波经过孔之后的传播情况,下列描述正确的是。(填正确答案标号。选对1个得 2 分,选对2 个得 4 分,选对3 个得 5 分;每选错l 个扣 3 分,最低得分为0 分)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 10 页学习好资料欢迎下载A此时能明显观察到波的衍射现象B挡板前后波纹间距离相等C如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变,使波源频率增大,能更明显地观察到衍射现象E挡板前后波纹间距离不等【答案】 ABC 考点:波的衍射. 【名师点睛】 此题是关于水波的衍射问题;解
8、决本题的关键是掌握产生明显衍射的条件,当孔、缝的宽度与波长差不多或者比波长还小时,就能够发生明显的衍射现象,这是发生明显衍射的条件;知道波速、频率、波长的关系. 【母题 3】一列简谐横波沿x轴正方向传播,t0 时刻的波形如图中实线所示,t0.1 s时刻的波形如图中虚线所示波源不在坐标原点O,P是传播介质中离坐标原点xp2.5 m处的一个质点则以下说法正确的是。(填正确答案标号。选对1 个得 2 分,选对2 个得 4分,选对3 个得 5 分;每选错l 个扣 3 分,最低得分为0 分)A质点P的振幅为0.1 m B波的频率可能为7.5 Hz C波的传播速度可能为50 m/s D在t0.1 s时刻与
9、P相距 5 m 处的质点一定沿x轴正方向运动E在t0.1 s时刻与P相距 5 m 处的质点可能是向上振动,也可能是向下振动【答案】 ACE 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页学习好资料欢迎下载考点:波形图【名师点睛】 本题中考查了波的基本特点,由波形图求出波长,根据波的传播方向求出周期及波速大小通式本题考查分析波动形成过程的能力,要抓住波的周期性,确定周期与时间的关系【母题 4】如图所示,实线与虚线分布表示振幅(A) 、频率(f)均相同的两列波的波峰和波谷,此刻,M是波峰与波谷相遇点,下列说法正确的是。(填正确答案
10、标号。选对1 个得 2分,选对2 个得 4 分,选对 3 个得 5 分;每选错l 个扣 3 分,最低得分为0 分)A、P、N两质点始终处在平衡位置,B、该时刻质点O正处在平衡位置C、随着时间的推移,质点M将向O点处移动D、从该时刻起,经过四分之一周期,质点M到达平衡位置,此时位移为零E、OM连线中点时振动加强点,其振幅为2A【答案】 ADE 【解析】PN两点处两列波的振动步调正好相反,所以合振动在平衡位置,故A正确;O处是波谷与波谷相遇,故O点的质点处于波谷处,B错误;波上的质点只在波的平衡位置上下振动,不随波迁移,C错误;在此刻M点是波谷遇见波谷,该处的质点处于波谷处,经过四分之一周期,质点
11、M到达平衡位置,位移为零,D正确;OM两点都是振动加强点,所以连线中点是振动加强点,其振幅为2A, E正确考点:考查了波的叠加【名师点睛】 做本题的关键是知道介质中同时存在几列波时,每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰 在波的重叠区域里各点的振动的物理量等于各列波在该点引起的物理量的矢量和,另外在波传播过程中波上的质点不会随波迁移,只在平衡位置附近上下振动【母题 5】一简谐横波沿x轴负向传播,t时刻的波形如图所示,则该时刻。(填正确答案标号。选对 1 个得 2 分,选对 2 个得 4 分,选对 3 个得 5 分;每选错 l 个扣 3 分,最低得分为0 分)精选学习资料 - - - - - -
12、 - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页学习好资料欢迎下载A质点 A的速度向下B质点 B的动能为零C从该时刻经过半个周期,质点C将移动到质点B的位置D从该时刻经过41个周期,质点D的加速度达到最大EB、D两质点的振动情况总相反【答案】 ADE 考点:考查了横波图像【名师点睛】 在根据波的传播方向判断质点振动方向或者根据质点振动方向判断波传播方向时,走坡法是一种重要的方法,即下坡路上, 上坡路下, 简谐横波在传播过程中波上的各个质点只在平衡位置附近上下振动,不会随波迁移, 当两个质点相隔波长的整数倍时,则这两个点为同相点,即振动步调相同,如果两个质点相隔半波
13、长的奇数倍时,两个点为反相点,即振动步调相反【母题 6】一振动周期为T,振幅为A,位于x=0 点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动,该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播,波速为v,传播过程中无能量损失,一段时间后, 该振动传播至某质点P,关于质点P振动的说法正确的是。(填正确答案标号。选对 1 个得 2 分,选对2 个得 4分,选对3 个得 5 分;每选错l 个扣 3 分,最低得分为0分)A振幅一定为AB周期一定为T C速度的最大值一定为vD开始振动的方向沿y轴向上精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页学习好资
14、料欢迎下载E开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离【答案】 ABD 【解析】简谐波在传播过程中,波上各个质点的起振方向,振幅,周期都是相同的,故P点的振幅一定为A,周期为T,起振方向沿y轴正向,故ABD正确 E错误;质点振动的最大速度即在平衡位置的速度与波传播的速度无关,C错误;考点:考查了简谐波的传播【名师点睛】 介质中各质点的起振方向与波源的起振方向相同,沿波的传播方向质点的振动越来越迟, 后振动的质点重复先振动的质点的运动各点振动周期相同,若无能量损耗,则振幅相同。 机械波的基本特点是:介质中各质点随着波源做受迫振动,起振方向都与波源相同,各质点的振动情况概括起来为:“前带后
15、,后跟前【母题 7】关于机械振动与机械波说法正确的是。(填正确答案标号。选对1个得 2 分,选对 2 个得 4 分,选对3 个得 5 分;每选错l 个扣 3 分,最低得分为0 分)A机械波的频率等于振源的振动频率B机械波的传播速度与振源的振动速度相等C质点振动的方向总是垂直于波传播的方向D在一个周期内,沿着波的传播方向,振动在介质中传播一个波长的距离E机械波在介质中传播的速度由介质本身决定【答案】 ADE 考点:考查了机械振动与机械波【名师点睛】 关键是知道: 机械波形成要有两个条件:一是机械振动, 二是传播振动的介质 有机械振动才有可能有机械波,波的传播速度与质点振动速度没有直接关系横波在介
16、质中的传播速度由介质本身的性质决定【母题 8】一列简谐横波沿x轴正方向传播,周期为2s,t=0 时刻的波形如图所示。质点a平衡位置的坐标xa=2.5m。求:精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 10 页学习好资料欢迎下载该列波的波速是多少?再经过多长时间质点a第一次经过平衡位置向y轴正方向运动?【答案】sm/2s25. 0【解析】由图读出波长=4m ,则波速4/2/2vm smsT;根据波的传播方向判断可知,图中质点x=2m处质点此时的振动状态传到a 点时,质点a 第一次经过平衡位置向y 轴正方向运动则质点a 第一次经过平衡位
17、置向y 轴正方向运动的时间2.520.252xtssv考点:机械波的传播【名师点睛】 本题是机械波的传播问题;解题时采用波形的平移法求质点a 第一次经过平衡位置向 y 轴正方向运动的时间,这是常用的方法。【母题 9】一列简谐横波沿x轴方向传播,在t =0 时刻的波形如图所示,t=0.1s 时,波形上P点的速度恰好第一次达到与t =0 时刻的速度等值反向。若波沿x轴正方向传播,则波速v =m/s ;若波沿x轴负方向传播,则波速v =m/s 。【答案】 20 m/s ; 30 m/s(2)t=0 时刻, x=0 处的质点位于平衡位置,若波沿 x 轴负方向传播, 则 x=0 处质点正在向精选学习资料
18、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页学习好资料欢迎下载上运动,设该波的周期为T,则波动方程为:()(2)xxyAsintAsintvTv,由波的平移法可知, t=0 时刻 P点运动的方向向下,所以:2()PPxyAsintTv,若 t=0.1s时,波形上 P点的速度恰好第一次达到与t=0 时刻的速度等值反向,则由波形图可知,一定是x=4.5m-x=6m 处某一点的振动传播到P点,将波动方程:2()xxyAsintTv又: yx=-0.01m 联立解得:111111121651522.xTvmm,所以,若波沿x 轴负方向传播, 则
19、经过 0.1s 的时间, x处质点的振动传播到x=2.5m 处的 P点,高波传播的距离是:x2=x -x=5.5-2.5=3.0m;所以该波的传播速度:13.0/30/0.1xvm sm st考点:机械波的传播【名师点睛】 本题考查了波动方程和波传播的特点,能根据质点带动法判断质点振动方向利用波形的平移法求解波传播的时间。【母题 10】设B、C为两列机械波的波源,它们在同种介质中传播,其振动表达式分别为0.1cos 2Bt cmy和0.1cos 2ctcmy, 发出的波的传播方向如图中的虚线所示,2s末P点开始起振,它们传到P点时相遇,40PBcm ,50PCcm,试求:这两列波的波长;P点形成合振动的振幅。【答案】0.2m; 0.2cm精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页学习好资料欢迎下载据题可知,两个波源振动反向,两列波到P点的波程差504002.1scmcmPPBmC,故P点为加强点,振幅为2 0.10.2Acmcm 。考点:波长、频率和波速的关系、横波的图象精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页
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