資源簡介 專題提升七 機械振動與機械波的綜合問題選擇題1~8題,每小題8分,共64分。基礎對點練題組一 波的圖像與振動圖像的綜合1.一簡諧橫波沿x軸正方向傳播,周期為T,波長為λ。若在x=0處質點的振動圖像如圖所示,則該波在t=時刻的波形為( )A B C D2.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,a、b、c、d為介質中沿波傳播方向上四個質點的平衡位置。某時刻的波形如圖甲所示,此后,若經過周期開始計時,則圖乙描述的可能是( )a處質點的振動圖像 b處質點的振動圖像c處質點的振動圖像 d處質點的振動圖像3.如圖甲為一列簡諧橫波在t=0.2 s時刻的波形圖,P、Q為介質中的兩個質點,圖乙為質點P的振動圖像,則( )簡諧橫波沿x軸負方向傳播簡諧橫波的波速為0.25 m/st=0.5 s時,質點Q的加速度大于質點P的加速度t=0.7 s時,質點Q距平衡位置的距離小于質點P距平衡位置的距離題組二 波的周期性及多解問題4.如圖所示,一列簡諧橫波向右傳播,P、Q兩質點平衡位置相距0.15 m。當P運動到上方最大位移處時,Q剛好運動到下方最大位移處,則這列波的波長可能是( )0.60 m 0.20 m 0.15 m 0.10 m5.如圖所示,實線為一列簡諧橫波在某一時刻的波形曲線,經過0.3 s后,其波形曲線如圖中虛線所示。若波是沿x軸正方向傳播的(周期大于0.3 s),則該波的速度大小及周期分別為( )0.5 m/s 0.4 s m/s 0.4 s0.5 m/s 1.2 s m/s 1.2 s6.一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,t=0時刻的波形如圖中實線所示,t=0.2 s時刻的波形如圖中虛線所示,則( )t=0.2 s時質點P的運動方向向右波的周期可能為0.27 s波的頻率可能為1.25 Hz波的傳播速度可能為20 m/s題組三 Δt后波形圖的畫法7.如圖,一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播,實線和虛線分別表示t1=0和t2=0.75 s時的波形圖。若該波的周期T>0.75 s,則t3=1 s時的波形圖為( )A B C D8.如圖為一列簡諧橫波在某時刻的波形圖,已知圖中質點b的起振時刻比質點a超前了0.4 s,則以下說法正確的是( )這列波的波速為10 m/s這列波沿x軸正方向傳播這列波的周期為0.4 s再經過0.3 s,P質點的位移為負,振動方向向上綜合提升練9.(12分)坐標原點O處有一波源從t=0時刻開始做簡諧運動,t=0.6 s時波剛好傳播到x=2.4 m處,此時的波形如圖所示。(1)(6分)寫出波源的振動方程;(2)(6分)求平衡位置x=1.0 m處的質點P經過多長時間第1次到達波峰。10.(12分)(2024·廣東肇慶市期末)一列沿x軸正向傳播的簡諧波在t=0時的波形如圖所示,且波恰好傳播到x=3 m處;t=0.75 s時,x=2 m處的質點位于波峰處。求:(1)(4分)該波的波長和周期;(2)(4分)該波的波速;(3)(4分)波速最小時,x=3 m處質點的振動方程。培優加強練11.(12分)(2024·江西新余市高二統考期末)如圖所示,甲為某一簡諧橫波在t=0時刻的圖像,x=2 m處的質點P的振動圖像如圖乙所示。(1)(4分)寫出該波振幅和周期;(2)(4分)求該波的傳播方向和波速v;(3)(4分)求 s時質點P的位置坐標。專題提升七 機械振動與機械波的綜合問題1.A [由振動圖像可知,x=0處的質點在t=時刻處在平衡位置,且正向下運動;該簡諧橫波沿著x軸正方向傳播,根據“上下坡法”可知,只有A圖中x=0處的質點正通過平衡位置向下運動,符合要求,故A正確,B、C、D錯誤。]2.B [因橫波沿x軸正方向傳播,經周期振動到平衡位置的質點為平衡位置在b、d處的質點,該時刻平衡位置在b處的質點的振動方向沿y軸負方向,平衡位置在d處的質點的振動方向沿y軸正方向,故題圖乙可能為平衡位置在b處的質點的振動圖像,故B正確。]3.D [由題圖乙知,質點P在0.2 s時沿y軸負方向振動,根據題圖甲可知,簡諧橫波沿x軸正方向傳播,故A錯誤;由題圖甲可知,波長為2 m,由題圖乙可知,周期為0.4 s,則波速為v==5 m/s,故B錯誤;t=0.5 s時,即由題圖甲再經過T,質點P處于波峰,而質點Q并沒有處于最大位移處,所以質點Q的加速度小于質點P的加速度,故C錯誤;t=0.7 s時,即由題圖甲再經過T,質點P處于波谷,而質點Q并沒有處于最大位移處,所以質點Q距平衡位置的距離小于質點P距平衡位置的距離,故D正確。]4.D [由題意可知,P位于波峰時,Q位于波谷,故兩點平衡位置間距滿足0.15 m=+nλ(n=0,1,2,…),所以波長λ= m(n=0,1,2,…),當n=0時,λ=0.30 m;當n=1時,λ=0.10 m,故選項D正確。]5.A [由圖可得λ=20 cm,因為波沿x軸正方向傳播,則T+nT=0.3 s(n=0,1,2,…),即T= s(n=0,1,2,…),又因為周期大于0.3 s,所以T=0.4 s,則波速為v== m/s=0.5 m/s,故A正確。]6.C [t=0.2 s時質點P的運動方向向上(y軸正方向),A錯誤;波長λ=24 m,t=T=0.2 s,T= s(n=0,1,2,…),B錯誤;f= Hz(n=0,1,2,…),n=0時,f=1.25 Hz,C正確;波速v==30(4n+1) m/s(n=0,1,2,…),D錯誤。]7.A [由題圖可判定Δt=t2-t1=0.75 s=,解得T=1 s,由t3-t1=1 s=T,可知,t3時刻的波形圖和t1時刻相同,A正確。]8.D [圖中質點b的起振時刻比質點a超前了0.4 s,說明質點b先振動,質點a后振動,這列波沿x軸負方向傳播,故B錯誤;圖中質點b的起振時刻比質點a超前了0.4 s,有T=0.4 s,這列波的周期為T=0.8 s,故C錯誤;這列波的波速為v==5 m/s,故A錯誤;根據同側法可知,圖中P質點向下振動,有0.2 s=T≤0.3 s≤0.4 s=T,可知再經過0.3 s,P質點位于平衡位置下側向上振動,故P質點的位移為負,振動方向向上,故D正確。]9.(1)y=10sincm或y=-10sincm (2)0.1 s解析 (1)該波傳播的周期為T=0.6 s所以ω==π rad/s該波的振幅為A=10 cm所以波源的振動方程為y=Asin(ωt+φ)=-10sincm或y=10sincm。(2)波的傳播速度為v==4 m/s所以平衡位置在x=1.0 m處的質點P第1次到達波峰的時間為t== s=0.1 s。10.(1)2 m s(n=0,1,2,3,…)(2) m/s(n=0,1,2,3,…) (3)y=0.2sin(2πt)m解析 (1)由波形圖知,波長為λ=2 mt=0.75 s時,x=2 m處的質點從平衡位置運動到波峰處,則0.75 s=T(n=0,1,2,3,…)可得T= s(n=0,1,2,3,…)。(2)波的傳播速度為v=,可得v= m/s(n=0,1,2,3,…)。(3)t=0時刻波已傳播到x=3 m處,波速最小為v=2 m/s可得T==1 sx=3 m處質點的振動方程為y=Asin t=0.2sin(2πt)m。11.(1)3 cm 4 s (2)沿x軸正方向 2 m/s (3)(2 m,1.5 cm)解析 (1)由圖可知該波振幅和周期的大小分別為A=3 cm,T=4 s。(2)由質點P的振動圖像可以看出,0時刻質點P向上振動,根據上下坡法可知,該波沿x軸正方向傳播。由圖甲知λ=8 m,所以波速 v=,v=2 m/s。(3)質點P的振動方程為y=3sin(ωt)cm由ω=得y=3sincm則t= s時,y=1.5 cm,橫坐標不變,所以質點P的坐標為(2 m,1.5 cm)。專題提升七 機械振動與機械波的綜合問題學習目標 1.理解振動與波動的聯系與區別。2.理解波的圖像與振動圖像的聯系與區別。3.理解波的周期性和多解性,能分析波的綜合問題。提升一 振動圖像與波的圖像的綜合振動圖像與波的圖像的比較振動圖像 波的圖像不同 圖像研究對象 某個振動質點 所有質點研究內容 某質點位移隨時間的變化規律 某時刻所有質點的空間分布規律圖像變化 隨時間延伸 隨時間推移一個完整圖像所占橫坐標的距離 表示一個周期T 表示一個波長λ比喻 單人舞的錄像 抓拍的集體舞照片相同點及聯系 圖像形狀 正弦曲線可獲得的信息 質點振動的振幅、位移、加速度的方向聯系 質點的振動是組成波動的基本要素例1 (魯科版教材P72例題改編)藝術體操表演中,運動員抖動彩帶的一端,彩帶隨之波浪翻卷可簡化為簡諧波。如圖甲所示為運動員表演過程中某時刻的波形圖,此時刻記為t=0,M是平衡位置x=8 m的質點,圖乙為質點M的振動圖像,則( )A.該簡諧波沿x軸正方向傳播B.該簡諧波的傳播速度為0.25 m/sC.質點M在5 s內通過的路程為200 cmD.質點M在5 s內沿x軸方向移動了20 m例2 如圖為一列簡諧橫波在t=0.1 s時刻的波形圖,已知該波沿x軸正方向傳播,波速v=20 m/s,則質點P的振動圖像為( )分析振動圖像與波的圖像的綜合問題,主要有以下兩個方面。(1)由振動圖像確定波的周期(質點振動周期),由波的圖像確定波長,進而計算波速。(2)先在振動圖像中確定與波的圖像對應時刻質點的振動方向,然后根據波的圖像確定波的傳播方向。注意:分清波的圖像與哪一時刻對應,振動圖像與哪一質點對應?! ?br/>提升二 Δt后波形圖的畫法1.簡諧運動在介質中傳播形成簡諧波,其圖像均為正弦式曲線。2.波的傳播特點(1)波傳播的是振動的形式和能量,振動質點不隨波遷移。(2)沿波的傳播方向,各質點的起振方向相同,重復波源的振動。3.波的傳播速度:v==λf,且v=。4.波的圖像具有周期性、重復性的特點,即每隔整數倍個周期波形完全相同。例3 如圖甲為某波在t=1.0 s時的圖像,圖乙為參與該波動P質點的振動圖像。(1)求該波的波速;(2)畫出再經過Δt=3.5 s時的波形。 波形圖的畫法1.平移法:算出波在Δt時間內傳播的距離s=vΔt,把波形沿波的傳播方向平移s。如果s較大,可化為s=nλ+s′,由于波的空間周期性,可以去整留零,只需平移s′即可,平移波形后一定要注意把圖像補畫完整。2.特殊點法:找出波形圖一個波形中相鄰的幾個特殊點(如波峰、波谷、平衡位置等點),畫出這些特殊點在Δt時刻的位置,然后用正、余弦曲線連起來畫出波形圖,如果Δt較長,可先表示為Δt=nT+Δt′。由于波的時間的周期性,可以去整留零,只需畫出特殊點在Δt′時刻的波形圖。特殊點法適用于特殊時間,Δt或Δt′必須為T的整數倍才好確定特殊點的位置來畫波形。特殊點法畫波形圖較為簡單易行?! ?br/>提升三 波的周期性及多解問題1.周期性(1)時間的周期性:時間間隔t與周期T的關系不明確。(2)空間的周期性:波傳播距離s與波長λ的關系不明確。2.雙向性(1)傳播方向的雙向性:波的傳播方向不確定。(2)振動方向的雙向性:質點振動方向不確定。3.隱含性在波動問題中往往只給出完整波形的一部分,或給出幾個特殊點,而其余信息均處于隱含狀態。這樣,波形就有多種情況,造成波動問題的多解性,具體可能從以下四個方面出現:(1)質點達到最大位移處,則有正向和負向最大位移處兩種可能。(2)質點由平衡位置起振,則起振方向有向y軸正方向和向y軸負方向兩種可能。(3)只給出波速不指明波的傳播方向時,應考慮波沿x軸正方向和沿x軸負方向傳播的可能。(4)只給出兩時刻的波形圖,則有多次重復出現的可能。例4 (2023·海南卷,4)如圖所示分別是一列機械波在傳播方向上相距6 m的兩個質點P、Q的振動圖像,下列說法正確的是( )A.該波的周期是5 sB.該波的波速是3 m/sC.4 s時P質點向上振動D.4 s時Q質點向上振動例5 一列簡諧橫波在x軸上傳播,已知t1=0時波形如圖中實線所示,t2=0.2 s時的波形如圖中虛線所示(橫軸上所標數據對應實線與橫軸交點)。(1)若波向x軸負向傳播,求該波的波速;(2)用T表示該簡諧波的周期,若3T<(t2-t1)<4T,且波向x軸正向傳播,求x=6 m處的質點從t1到t2的時間內通過的路程;(3)若該波的波速為110 m/s,試通過計算判斷該波的傳播方向。 多解問題的分析方法1.首先考慮傳播方向的雙向性:如果題目未說明波的傳播方向或沒有其他條件暗示,應首先按波傳播方向的可能性進行討論。2.對設定的傳播方向,首先確定t和T(或確定s和λ)的關系,一般先確定最簡單的情況,即一個周期內(或一個波長內)的情況,然后在此基礎上加nT(或nλ)。3.應注意題目是否有限制條件,如有的題目限制波的傳播方向,或限制時間t大于或小于一個周期等。所以解題時應綜合考慮,加強多解意識,認真分析題意?! ?br/>專題提升七 機械振動與機械波的綜合問題提升一例1 C [由圖乙可知,t=0時刻,質點M向上振動,根據“上下坡”法結合圖甲可知,波沿x軸負方向傳播,故A錯誤;由圖可知λ=8 m,T=2 s,所以波的傳播速度為v==4 m/s,故B錯誤;由于5 s=2T+,所以質點M在5 s內通過的路程為s=2×4A+2A=10A=200 cm,故C正確;質點只在平衡位置上下振動,并不會隨波遷移,故D錯誤。]例2 D [根據v=可知振動周期T=0.2 s,A、C錯誤;由于波沿x軸正方向傳播,因此在t=0.1 s時刻,P點通過平衡位置向y軸正方向運動,D正確,B錯誤。]提升二例3 (1)4 m/s,沿x軸負方向 (2)見解析圖解析 (1)由題圖甲得波長λ=4 m,由題圖乙得周期T=1.0 s,所以波速v==4 m/s。由題圖乙可知1.0 s時質點P向y軸負方向振動,故波沿x軸負方向傳播。(2)法一 平移法題圖甲中的波沿x軸負方向傳播,傳播距離s=vΔt=4×3.5 m=14 m=λ,所以只需將波形沿x軸負方向平移λ=2 m即可,如圖(a)所示。法二 特殊點法如圖(b)所示,在圖中取兩特殊質點a、b,因Δt=3.5 s=3T,則取,找出a、b兩質點振動后的位置a′、b′,過a′、b′畫出正弦曲線即可。提升三例4 C [由題圖可知,該波的周期T=4 s,A錯誤;由P、Q兩個質點的振動圖像可知,P、Q兩個質點振動方向相反,則P、Q間距離為λ=6 m(n=0,1,2,…),則波速v== m/s(n=0,1,2,3,…),B錯誤;由質點的振動圖像可知,4 s時P質點向上振動,Q質點向下振動,C正確,D錯誤。]例5 (1)(40n+10)m/s(n=0,1,2,…) (2)3 m (3)沿x軸正方向解析 (1)若波向x軸負向傳播,由圖像知在t=t2-t1內波向左傳播的距離為s=nλ+λ=(8n+2)m(n=0,1,2…)則波速為v== m/s=(40n+10)m/s(n=0,1,2,…)。(2)若3T<(t2-t1)<4T且波向x軸正向傳播,t1=0時x=6 m處的質點向下振動,在t內,該質點振動了3T,通過的路程為s′=×4A=15×0.2 m=3 m。(3)已知波速v=110 m/s,故在t內波傳播的距離為s=vt=22 m=2λ,所以波沿x軸正方向傳播。(共41張PPT)專題提升七 機械振動與機械波的綜合問題第3章 機械波1.理解振動與波動的聯系與區別。2.理解波的圖像與振動圖像的聯系與區別。3.理解波的周期性和多解性,能分析波的綜合問題。學習目標目 錄CONTENTS提升01課后鞏固訓練02提升1提升二 Δt后波形圖的畫法提升一 振動圖像與波的圖像的綜合提升三 波的周期性及多解問題提升一 振動圖像與波的圖像的綜合振動圖像與波的圖像的比較C例1 (魯科版教材P72例題改編)藝術體操表演中,運動員抖動彩帶的一端,彩帶隨之波浪翻卷可簡化為簡諧波。如圖甲所示為運動員表演過程中某時刻的波形圖,此時刻記為t=0,M是平衡位置x=8 m的質點,圖乙為質點M的振動圖像,則( )A.該簡諧波沿x軸正方向傳播B.該簡諧波的傳播速度為0.25 m/sC.質點M在5 s內通過的路程為200 cmD.質點M在5 s內沿x軸方向移動了20 mD例2 如圖為一列簡諧橫波在t=0.1 s時刻的波形圖,已知該波沿x軸正方向傳播,波速v=20 m/s,則質點P的振動圖像為( )分析振動圖像與波的圖像的綜合問題,主要有以下兩個方面。(1)由振動圖像確定波的周期(質點振動周期),由波的圖像確定波長,進而計算波速。(2)先在振動圖像中確定與波的圖像對應時刻質點的振動方向,然后根據波的圖像確定波的傳播方向。注意:分清波的圖像與哪一時刻對應,振動圖像與哪一質點對應。 提升二 Δt后波形圖的畫法例3 如圖甲為某波在t=1.0 s時的圖像,圖乙為參與該波動P質點的振動圖像。(1)求該波的波速;(2)畫出再經過Δt=3.5 s時的波形。答案 (1)4 m/s,沿x軸負方向 (2)見解析圖解析 (1)由題圖甲得波長λ=4 m,由題圖乙得周期T=1.0 s,(2)法一 平移法提升三 波的周期性及多解問題1.周期性(1)時間的周期性:時間間隔t與周期T的關系不明確。(2)空間的周期性:波傳播距離s與波長λ的關系不明確。2.雙向性(1)傳播方向的雙向性:波的傳播方向不確定。(2)振動方向的雙向性:質點振動方向不確定。3.隱含性在波動問題中往往只給出完整波形的一部分,或給出幾個特殊點,而其余信息均處于隱含狀態。這樣,波形就有多種情況,造成波動問題的多解性,具體可能從以下四個方面出現:(1)質點達到最大位移處,則有正向和負向最大位移處兩種可能。(2)質點由平衡位置起振,則起振方向有向y軸正方向和向y軸負方向兩種可能。(3)只給出波速不指明波的傳播方向時,應考慮波沿x軸正方向和沿x軸負方向傳播的可能。(4)只給出兩時刻的波形圖,則有多次重復出現的可能。C例4 (2023·海南卷,4)如圖所示分別是一列機械波在傳播方向上相距6 m的兩個質點P、Q的振動圖像,下列說法正確的是( )A.該波的周期是5 sB.該波的波速是3 m/sC.4 s時P質點向上振動D.4 s時Q質點向上振動例5 一列簡諧橫波在x軸上傳播,已知t1=0時波形如圖中實線所示,t2=0.2 s時的波形如圖中虛線所示(橫軸上所標數據對應實線與橫軸交點)。(1)若波向x軸負向傳播,求該波的波速;(2)用T表示該簡諧波的周期,若3T<(t2-t1)<4T,且波向x軸正向傳播,求x=6 m處的質點從t1到t2的時間內通過的路程;(3)若該波的波速為110 m/s,試通過計算判斷該波的傳播方向。答案 (1)(40n+10)m/s(n=0,1,2,…) (2)3 m (3)沿x軸正方向解析 (1)若波向x軸負向傳播,由圖像知在t=t2-t1多解問題的分析方法1.首先考慮傳播方向的雙向性:如果題目未說明波的傳播方向或沒有其他條件暗示,應首先按波傳播方向的可能性進行討論。2.對設定的傳播方向,首先確定t和T(或確定s和λ)的關系,一般先確定最簡單的情況,即一個周期內(或一個波長內)的情況,然后在此基礎上加nT(或nλ)。3.應注意題目是否有限制條件,如有的題目限制波的傳播方向,或限制時間t大于或小于一個周期等。所以解題時應綜合考慮,加強多解意識,認真分析題意。課后鞏固訓練2基礎對點練ABA.a處質點的振動圖像 B.b處質點的振動圖像C.c處質點的振動圖像 D.d處質點的振動圖像D3.如圖甲為一列簡諧橫波在t=0.2 s時刻的波形圖,P、Q為介質中的兩個質點,圖乙為質點P的振動圖像,則( )A.簡諧橫波沿x軸負方向傳播B.簡諧橫波的波速為0.25 m/sC.t=0.5 s時,質點Q的加速度大于質點P的加速度D.t=0.7 s時,質點Q距平衡位置的距離小于質點P距平衡位置的距離D題組二 波的周期性及多解問題4.如圖所示,一列簡諧橫波向右傳播,P、Q兩質點平衡位置相距0.15 m。當P運動到上方最大位移處時,Q剛好運動到下方最大位移處,則這列波的波長可能是( )A.0.60 m B.0.20 mC.0.15 m D.0.10 mA5.如圖所示,實線為一列簡諧橫波在某一時刻的波形曲線,經過0.3 s后,其波形曲線如圖中虛線所示。若波是沿x軸正方向傳播的(周期大于0.3 s),則該波的速度大小及周期分別為( )C6.一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,t=0時刻的波形如圖中實線所示,t=0.2 s時刻的波形如圖中虛線所示,則( )A.t=0.2 s時質點P的運動方向向右B.波的周期可能為0.27 sC.波的頻率可能為1.25 HzD.波的傳播速度可能為20 m/sA題組三 Δt后波形圖的畫法7.如圖,一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播,實線和虛線分別表示t1=0和t2=0.75 s時的波形圖。若該波的周期T>0.75 s,則t3=1 s時的波形圖為( )D8.如圖為一列簡諧橫波在某時刻的波形圖,已知圖中質點b的起振時刻比質點a超前了0.4 s,則以下說法正確的是( )A.這列波的波速為10 m/sB.這列波沿x軸正方向傳播C.這列波的周期為0.4 sD.再經過0.3 s,P質點的位移為負,振動方向向上9.坐標原點O處有一波源從t=0時刻開始做簡諧運動,t=0.6 s時波剛好傳播到x=2.4 m處,此時的波形如圖所示。(1)寫出波源的振動方程;(2)求平衡位置x=1.0 m處的質點P經過多長時間第1次到達波峰。綜合提升練10.(2024·廣東肇慶市期末)一列沿x軸正向傳播的簡諧波在t=0時的波形如圖所示,且波恰好傳播到x=3 m處;t=0.75 s時,x=2 m處的質點位于波峰處。求:(1)該波的波長和周期;(2)該波的波速;(3)波速最小時,x=3 m處質點的振動方程。培優加強練11.(2024·江西新余市高二統考期末)如圖所示,甲為某一簡諧橫波在t=0時刻的圖像,x=2 m處的質點P的振動圖像如圖乙所示。解析 (1)由圖可知該波振幅和周期的大小分別為A=3 cm,T=4 s。(2)由質點P的振動圖像可以看出,0時刻質點P向上振動,根據上下坡法可知,該波沿x軸正方向傳播。 展開更多...... 收起↑ 資源列表 專題提升七 機械振動與機械波的綜合問題 練習(含解析).doc 專題提升七 機械振動與機械波的綜合問題.doc 專題提升七 機械振動與機械波的綜合問題.pptx 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫