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(共27張PPT)
機械波
第2課時波的描述
基礎鞏固
1、船上的人和水下的潛水員都能聽見輪船的鳴笛聲。聲波在空氣中和在水中傳播時的( )
A. 波速和波長均不同
B. 頻率和波速均不同
C. 波長和周期均不同
D. 周期和頻率均不同
【答案】A
【解答】波的周期和頻率由振源決定，故聲波在空氣中和在水中傳播的周期和頻率均相同，但聲波在空氣中傳播的速度小于在水中傳播的速度，由波速與波長的關系 知，周期相同，波速不同，則波長不同，故A正確，BCD錯誤。
2、某同學手握繩子的一端，上下?lián)]動，繩上產(chǎn)生波。則當該同學手運動的頻率加快時，繩波的( )
A. 波長不變
B. 波長變大
C. 波速不變
D. 波速變大
【答案】C
【解析】解：波在同種介質(zhì)的傳播速度是相同的，根據(jù)可知波長變??；
故ABD錯誤，C正確；
3、質(zhì)點O為波源，激發(fā)的簡諧橫波沿x軸正方向傳播。t＝0時，波源由平衡位置開始振動；t＝3.0 s時，波傳到x＝1.2 m處，如圖所示。質(zhì)點M的平衡位置在x1＝0.3 m處，質(zhì)點N的平衡位置在x1＝0.9 m處，則(　　)
A. t＝0時，質(zhì)點O向y軸正方向運動
B. 質(zhì)點M、N可能同時回到平衡位置
C. t＝3.0 s時，質(zhì)點M、N的速度方向相同
D. t＝3.5 s時，質(zhì)點M、N的加速度方向相同
【答案】A
【解析】t＝3.0 s時，波傳到x＝1.2 m處，又波沿x軸正方向傳播，所有質(zhì)點的起振方向相同，根據(jù)微平移法可知，t＝0時，質(zhì)點O向y軸正方向運動，選項A正確；t＝3.0 s時，質(zhì)點M向上運動，質(zhì)點N向下運動，兩者速度方向相反，質(zhì)點M、N不可能同時回到平衡位置，選項B、C錯誤；t＝3.5 s，即題圖所示時刻再過 周期，質(zhì)點M的加速度方向沿y軸負方向，質(zhì)點N的加速度方向沿y軸正方向，選項D錯誤。
4、如圖所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖，已知波的傳播速度v＝2 m/s。下列說法正確的是(　　)
A. 該簡諧橫波的頻率為2.0 Hz
B. x＝1.0 m處的質(zhì)點振動的表達式y(tǒng)＝－5sin 2πt(cm)
C. x＝1.5 m處質(zhì)點在0～4.5 s內(nèi)通過的路程為90 cm
D. x＝1.5 m處質(zhì)點在t＝4.5 s時的位移為－5 cm
【答案】C
【解析】由題圖可知，該簡諧橫波的波長λ＝2.0 m，周期T＝ ＝1.0 s，該簡諧橫波的頻率為f＝ ＝1.0 Hz，A錯誤；同理，由題圖可知，振幅A＝5 cm，則x＝1.0 m處質(zhì)點振動的函數(shù)表達式為y＝5sin 2πt (cm)，B錯誤；在0～4.5 s內(nèi)振動的周期數(shù)n＝ ＝4.5，則4.5 s內(nèi)路程s＝18A＝90 cm，C正確；x＝1.5 m處質(zhì)點在t＝0時位移為y＝－5 cm，則經(jīng)過4個周期后與初始時刻相同，再經(jīng)過0.5個周期后該質(zhì)點位移y＝5 cm，即t＝4.5 s時刻該質(zhì)點的位移y＝5 cm，D錯誤。
基礎鞏固
5．一列簡諧橫波某時刻的波形如圖所示，比較介質(zhì)中的三個質(zhì)點a、b、c，則（ ）
A. 此刻a的加速度最小
B. 此刻b的速度最小
C. 若波沿x軸正方向傳播，此刻b向y軸正方向運動
D. 若波沿x軸負方向傳播，a比c先回到平衡位置
【答案】C
【解答】
AB.由圖可知，質(zhì)點a的位移大小最大，等于振幅，質(zhì)點b在平衡位置，位移最小為0，則可知質(zhì)點a的加速度最大，速度最小，質(zhì)點b的加速度最小，速度最大，故AB錯誤；
C.若波沿x軸正方向傳播，根據(jù)同側(cè)法可知質(zhì)點b向y軸正方向振動，故C正確；
D.若波沿x軸負方向傳播，此時質(zhì)點c向上振動，偏離平衡位置的位移小于振幅，則可知質(zhì)點c回到平衡位置的時間小于四分之一個周期，而質(zhì)點a要回到平衡位置的時間需要四分之一個周期，故質(zhì)點c比質(zhì)點a先回到平衡位置，故D錯誤。
6．（一列簡諧橫波某時刻波形如圖甲所示，由該時刻開始計時，質(zhì)點L的振動情況如圖乙所示．下列說法正確的是 ( )
A. 該橫波沿x軸負方向傳播
B. 質(zhì)點L經(jīng)半個周期將沿x軸正方向移動到N點
C. 質(zhì)點N該時刻向y軸負方向運動
D. 該時刻質(zhì)點K與M的速度、加速度都相同
【答案】C
【解答】
A.由圖乙可知，質(zhì)點L在該時刻，向y軸正方向振動，依據(jù)微平移法，可知，該橫波沿x軸正方向傳播，故A錯誤；
C.由上分析，結(jié)合微平移法，可知，質(zhì)點N該時刻向y軸負方向運動，故C正確；
B.依據(jù)機械波在傳播過程中質(zhì)點并不隨波一起遷移，因此質(zhì)點L經(jīng)半個周期不會沿x軸正方向移動到N點，故B錯誤；
D.因K、M之間間隔半個波長，K、M的步調(diào)始終相反，因此該時刻質(zhì)點K與M的速度、加速度大小都相同，但它們的方向不同，故D錯誤；
【答案】C
8、如圖甲所示為一列簡諧橫波在某時刻的波動圖像，圖乙所示為該波中平衡位置在x＝1.5 m處的質(zhì)點P的振動圖像，下列說法正確的是(　　)
A. 該波的傳播速度為2 m/s
B. 該波一定沿x軸負方向傳播
C. t＝1 s時，質(zhì)點P的加速度最小，速度最大
D. 圖甲對應的時刻可能是t＝0.5 s
【答案】D
【解析】由題圖甲可知波長λ＝4 m，由題圖乙知周期T＝4 s，則該波的傳播速度v＝ λ/T＝1 m/s，故A錯誤；由于不知題圖甲是哪個時刻的波動圖像，所以無法在題圖乙中找到質(zhì)點P對應的時刻來判斷質(zhì)點P的振動方向，故無法判斷波的傳播方向，故B錯誤；由題圖乙可知，t＝1 s時，質(zhì)點P位于波峰位置，速度最小，加速度最大，故C錯誤；因為不知道波的傳播方向，所以由題圖甲中質(zhì)點P的位置結(jié)合題圖乙可知，若波向右傳播，則對應的時刻為t＝(0.5±4n) s，若波向左傳播，則對應的時刻為t＝(1.5±4n) s，其中n＝0,1,2,3…，所以當波向右傳播，n＝0時，t＝0.5 s，故D正確．
拓展提升
1、一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波t=0時刻的波形如圖中實線所示，t=0.3s時刻的波形如圖中的虛線所示，質(zhì)點振動的周期為T，已知T>0.3s，則 ( )
A. t=0時刻質(zhì)點P沿y軸正方向運動
B. 波的周期為1.2s
C. 波的頻率為2.5Hz
D. 波的傳播速度為20m/s
【答案】C
A.由同側(cè)法可知，t=0時刻質(zhì)點P沿y軸負方向運動，故A錯誤；
B.根據(jù)題意可知：Δt=(n+3/4)T=0.3s(n=0,1,2,3,...)
解得：T=1.2/(4n+3) s(n=0,1,2,3,…)
由于T>0.3s，可知，n=0，周期為0.4s，故B錯誤；
C.由公式f=1/T可得，波的頻率為f=1/0.4 Hz=2.5Hz，故C正確；
D.由圖可知，該波的波長為24m，由公式v=λ/T可得，波的傳播速度為60m/s，故D錯誤。
2、一簡諧橫波沿x軸方向傳播，已知t=0.1 s時的波形如圖甲所示，圖乙是x=4 m處的質(zhì)點的振動圖象，則下列說法不正確的是( )
A. 簡諧橫波是沿x軸負方向傳播
B. 簡諧橫波的波速為10 m/s
C. 在t=0.5 s時，x=2 m處的質(zhì)點到達平衡位置，沿y軸正方向運動
D. 經(jīng)過0.4 s，x=2 m處的質(zhì)點經(jīng)過的路程為20 cm
【答案】C
【解答】
解：A、由圖乙可得：t=0.1s時刻，x=4m處質(zhì)點在平衡位置向上振動，故由圖甲可得：波向左傳播，故A正確，不符合題意；
B、由圖甲可得：波長λ=4m，由圖乙可得：周期T=0.4s，故波速v=( λ )/T=10m/s，故B正確，不符合題意；
C、根據(jù)波向左傳播可得：t=0.1s時刻，x=2m處質(zhì)點在平衡位置向下振動；故經(jīng)過一個周期，在t=0.5 s時，x=2 m處的質(zhì)點到達平衡位置，沿y軸負方向運動，故C錯誤，符合題意；
D、經(jīng)過0.4 s=T，x=2 m處的質(zhì)點經(jīng)過的路程為4A=20cm，故D正確，不符合題意。
3、一列簡諧橫波在t=0時的波形圖如圖所示，介質(zhì)中x=0處的質(zhì)點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y=10sin(5πt)(y的單位是cm)。
(1)試判斷這列波的傳播方向；
(2)求這列波的波長與振幅；
(3)求這列波的波速。
【答案】解：(1)根據(jù)振動方程，質(zhì)點P在 t=0 時的振動方向沿y軸正方向，結(jié)合此時刻的波形圖，這列波向x軸負方向傳播。
(2)根據(jù)圖像可知，這列波的波長 λ=4m ，振幅為 A=10cm 。
(3)根據(jù)振動方程可知，振動周期為 T=2π/ω=2π/5π=0.4s
根據(jù)波速公式得 v=λ/T=10m/s
【解析】根據(jù)質(zhì)點P的振動方程y=10sin (5πt)，讀出振幅和角頻率ω。
由圖直接讀出波長。由T=T=2π/ω求周期，即可根據(jù)波速公式v=λ/T求出波速大小。根據(jù)t=0時刻質(zhì)點P的速度方向，即可判斷出波的傳播方向。
4、一列橫波某時刻的圖像如圖甲所示，圖乙表示介質(zhì)中某質(zhì)點從該時刻開始一段時間內(nèi)的振動圖像．則有(　　)
A.若波沿x軸的正方向傳播，則圖乙可能為K質(zhì)點的振動圖像
B.若波沿x軸的正方向傳播，則圖乙可能為M質(zhì)點的振動圖像
C. 若圖乙為L質(zhì)點的振動圖像，則波沿x軸的正方向傳播
D. 若圖乙為N質(zhì)點的振動圖像，則波沿x軸的正方向傳播
【答案】C
【解析】題圖乙所示質(zhì)點在t＝0時處在平衡位置向上運動；那么，由題圖甲可得，若波沿x軸負方向傳播，題圖乙與N質(zhì)點振動一致；若波沿x軸正方向傳播，題圖乙和L質(zhì)點振動一致，A、B、D錯誤，C正確
【答案】D
【解析】
由于t = 0時波源從平衡位置開始振動，由振動方程可知，波源起振方向沿y軸正方向，且t = T時波的圖像應和t = 0時的相同，根據(jù)“上坡下，下坡上”可知t = T時的波形圖為選項D圖。
故選D。

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