新教材2023_2024學(xué)年高中物理第3章機(jī)械波專題提升4振動(dòng)圖像與波的圖像的比較機(jī)械波的多解問(wèn)題分層作業(yè)新人教版選擇性必修第一冊(cè)

這是一份新教材2023_2024學(xué)年高中物理第3章機(jī)械波專題提升4振動(dòng)圖像與波的圖像的比較機(jī)械波的多解問(wèn)題分層作業(yè)新人教版選擇性必修第一冊(cè)，共7頁(yè)。
振動(dòng)圖像與波的圖像的比較、機(jī)械波的多解問(wèn)題A級(jí) 必備知識(shí)基礎(chǔ)練1.圖甲是一列簡(jiǎn)諧橫波在t=20 s時(shí)的部分波形,圖乙是這列波中P點(diǎn)的振動(dòng)圖線,那么該波的傳播速度和傳播方向是(　　)A.v=25 cm/s,向左傳播B.v=50 cm/s,向左傳播C.v=25 cm/s,向右傳播D.v=50 cm/s,向右傳播2.(多選)圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=2 s時(shí)的波形,圖乙為平衡位置在x=1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,P是平衡位置為x=2 m的質(zhì)點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是(　　)甲乙A.波速為0.5 m/sB.波的傳播方向向右C.0~2 s時(shí)間內(nèi),P運(yùn)動(dòng)的路程為8 cmD.0~2 s時(shí)間內(nèi),P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)3.一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,t=0時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示,t=0.2 s時(shí)刻的波形如圖中虛線所示,則(　　)A.t=0.2 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)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/s4.(多選)如圖所示,機(jī)械波沿直線ab向右傳播,ab=2 m,某時(shí)刻a點(diǎn)處于波谷位置,b點(diǎn)在平衡位置且向上運(yùn)動(dòng),下列說(shuō)法正確的是(　　)A.波長(zhǎng)可能是 m B.波長(zhǎng)可能是 mC.波長(zhǎng)可能小于 m D.波長(zhǎng)可能大于 m5.(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)波形如圖所示,P、Q兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(-1,0)、(-7,0),波的傳播方向由右向左,已知 t=0.7 s 時(shí),P點(diǎn)第二次出現(xiàn)波峰,則????????????? (　　)A.t=0.9 s時(shí),Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰B.t=1.2 s時(shí),Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰C.波源起振方向一定向上D.質(zhì)點(diǎn)Q位于波峰時(shí),質(zhì)點(diǎn)P位于波谷6.(多選)甲如圖甲所示,一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播,圖乙和圖丙分別為x軸上P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,且xPQ=6 m。下列判斷正確的是(　　)A.波長(zhǎng)可能是8 mB.波長(zhǎng)可能是10 mC.波速可能是1.2 m/sD.波速可能是3.6 m/s7.一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形如圖甲所示,從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí),波上質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像如圖乙所示,則:(1)從該時(shí)刻起,再經(jīng)過(guò)Δt=0.4 s,質(zhì)點(diǎn)P的位移、通過(guò)的路程分別為多少?(2)再經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間x=45 m處的質(zhì)點(diǎn)(未畫出)第二次位于波峰?            B級(jí) 關(guān)鍵能力提升練8.(多選)一機(jī)械波沿x軸傳播,圖甲為t=0時(shí)的波形,此時(shí)P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的位移均為-1 m,圖乙為x=5 m處的A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,則(　　)A.這列波向x軸正方向傳播,波速為 m/sB.t=0.2 s時(shí),P、Q兩質(zhì)點(diǎn)加速度相同C.P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為y=2sint- cmD.這列波的波動(dòng)方程為y=2sinx+ cm9.(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播,圖甲和圖乙分別為x軸上a、b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,a質(zhì)點(diǎn)在b質(zhì)點(diǎn)左側(cè),且兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為9 m。下列說(shuō)法正確的是(　　)A.該波一定由a向b傳播B.該波可能由b向a傳播C.該波最大波速為9 m/sD.該波波長(zhǎng)可能為4 m10.(多選)(2023山東青島高二期中)如圖所示,t=0時(shí)刻,位于原點(diǎn)O處的波源質(zhì)點(diǎn)從平衡位置開始沿y軸正方向做振幅A=4 cm的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),該波源產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸正向傳播。t=0.5 s時(shí),平衡位置在x=10 m處的質(zhì)點(diǎn)P開始運(yùn)動(dòng),此時(shí)波源質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移為2 cm,下列說(shuō)法正確的是(　　)A.該列簡(jiǎn)諧橫波的傳播速度為20 m/sB.該列簡(jiǎn)諧橫波的最大周期為1.2 sC.該列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中傳播的最大波長(zhǎng)為120 mD.t=0.5 s時(shí),x=5 m處質(zhì)點(diǎn)的位移可能為y=4sinπ cm(n=0,1,2,3,…)11.如圖所示,A、B是一列簡(jiǎn)諧橫波中的兩質(zhì)點(diǎn)。某時(shí)刻,A正處于正向最大位移處,另一點(diǎn)B恰好通過(guò)平衡位置向-y方向振動(dòng)。已知A、B的平衡位置坐標(biāo)分別為xA=0、xB=70 m,并且波長(zhǎng)λ符合不等式:20 m<λ<80 m。求波長(zhǎng)。
參考答案振動(dòng)圖像與波的圖像的比較、機(jī)械波的多解問(wèn)題1.B　由題圖乙知T=2s。由題圖甲知λ=100cm。由v=得v=cm/s=50cm/s,選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤;由題圖乙知,2s末,P點(diǎn)向上振動(dòng),根據(jù)振動(dòng)的周期性,可得 20s 時(shí)P點(diǎn)仍向上振動(dòng),可判斷波向左傳播,選項(xiàng)B正確,D錯(cuò)誤。2.AC　由題圖甲讀出波長(zhǎng)λ=2m,由題圖乙讀出周期T=4s,則v==0.5m/s,選項(xiàng)A正確;題圖甲是t=2s時(shí)的波形,題圖乙是x=1.5m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,該質(zhì)點(diǎn)在t=2s時(shí)向下振動(dòng),所以波向左傳播,B錯(cuò)誤;在0~2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P由波峰向波谷振動(dòng),通過(guò)的路程s=2A=8cm,C正確,D錯(cuò)誤。3.C　t=0.2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向向上(y軸正方向),A錯(cuò)誤;波長(zhǎng)λ=24m,Δt=T=0.2s,T=s(n=0,1,2,3,…),B錯(cuò)誤;f=Hz,n=0時(shí),f=1.25Hz,C正確;波速v==30(4n+1)m/s,D錯(cuò)誤。4.BC　t=0時(shí)刻,a質(zhì)點(diǎn)在波谷,b質(zhì)點(diǎn)在平衡位置且向上運(yùn)動(dòng),如圖所示,根據(jù)波由a傳向b,可知波長(zhǎng)λ滿足λ+nλ=2m(n=0,1,2,…),這樣λ=m(n=0,1,2,…),由此可知波長(zhǎng)不可能大于m。當(dāng)n=0時(shí),λ=m;當(dāng)n=2時(shí),λ=m,大于m;當(dāng)n=3時(shí),λ=m,小于m。故選B、C。5.ACD　由題圖知波長(zhǎng)λ=4m,第二個(gè)波峰到達(dá)P點(diǎn)所需時(shí)間為T=0.7s,有T=0.4s,波速v=m/s=10m/s。第一個(gè)波峰傳播到Q,傳播距離Δx=2m-(-7m)=9m,所需時(shí)間Δt=s=0.9s,故選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;P、Q兩點(diǎn)間距6m=λ,振動(dòng)情況相反,選項(xiàng)D正確;波的最前方x=1m處的質(zhì)點(diǎn)正處于平衡位置向上運(yùn)動(dòng),由此可知波源起振方向向上,選項(xiàng)C正確。6.AC　若波是從Q向P傳播,則P、Q的振動(dòng)相差個(gè)周期,距離相差個(gè)波長(zhǎng),則λ1=6m,即λ1=m(n=0,1,2,…),同理,波從P向Q傳播時(shí),λ2=m(n=0,1,2,…),由此知選項(xiàng)A正確,B錯(cuò)誤;根據(jù)波速公式v=,波對(duì)應(yīng)的傳播速度分別為v1=m/s(n=0,1,2,…),v2=m/s(n=0,1,2,…),由此知選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。7.答案 (1)0　4 cm　(2)1.8 s解析 (1)由振動(dòng)圖像可以看出,此波的周期為0.8s。因?yàn)棣?/span>t=0.4s=,故經(jīng)0.4s質(zhì)點(diǎn)P回到平衡位置。質(zhì)點(diǎn)P的位移為0,質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為2A=4cm。(2)由Q點(diǎn)在t=0時(shí)刻向上振動(dòng)知,波沿x軸正方向傳播。波速v=m/s=25m/s,x=45m處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰的時(shí)間t1=s=1s,此質(zhì)點(diǎn)第二次位于波峰的時(shí)間t=t1+T=1.8s。8.CD　t=0時(shí)x=5m處的A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向上,可知該波向x軸正方向傳播,根據(jù)題圖甲可知該波的波長(zhǎng)為λ=20m,根據(jù)題圖乙可知該波的周期為T=1.2s,所以該波的波速為v=m/s=m/s,故A錯(cuò)誤;根據(jù)題意分析,t=0.2s時(shí),P、Q質(zhì)點(diǎn)加速度不相同,故B錯(cuò)誤;由題圖甲可知振幅為2cm,P點(diǎn)的振動(dòng)方程為y=AsinωPt-=Asin·t-=2sint-cm,故C正確;這列波的波動(dòng)方程為y=Acos·x=2sinx+cm,故D正確。9.BCD　由振動(dòng)圖像無(wú)法比較兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的先后順序,故該波可能由b向a傳播,故A錯(cuò)誤,B正確。若波沿x軸正方向傳播,由振動(dòng)圖像可知,T=4s,t=0時(shí)刻,a質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置向下運(yùn)動(dòng),b質(zhì)點(diǎn)處于波峰,結(jié)合波形得到x=λ=9m,則波長(zhǎng)λ=m,波速v=m/s(n=0,1,2,…),當(dāng)n=2時(shí),波長(zhǎng)為4m,當(dāng)n=0時(shí)波速最大,為9m/s;若波沿x軸負(fù)方向傳播,結(jié)合波形得到x=λ=9m,則波長(zhǎng)λ=m,波速v=m/s(n=0,1,2,…),當(dāng)n=0時(shí)波速最大,為3m/s,故該波最大波速為9m/s,C、D正確。10.ACD　由題意可知,該列簡(jiǎn)諧橫波的傳播速度為v=m/s=20m/s,故A正確;波源的振動(dòng)方程為x=4sint,當(dāng)x=2cm時(shí),得t=(在一個(gè)周期內(nèi),位移為正值,速度方向兩種可能),即t=nT+=0.5s或t=nT+=0.5s,當(dāng)n=0時(shí),周期最大,Tm=6s,故B錯(cuò)誤;該列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中傳播的最大波長(zhǎng)為λm=vTm=120m,故C正確;波傳到x=5m處質(zhì)點(diǎn)所用的時(shí)間為t1=s=s,t=0.5s時(shí),該質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了t2=0.25s,則t=0.5s時(shí),x=5m處質(zhì)點(diǎn)的位移可能為y=Asinωt=4sint2cm,結(jié)合B選項(xiàng)分析得y=4sinπcm(n=0,1,2,3,…)或y=4sinπcm(n=0,1,2,3,…),故D正確。11.答案 波向-x方向傳播時(shí),波長(zhǎng)為 m、 m或56 m　波向+x方向傳播時(shí),波長(zhǎng)為 m或40 m解析 本題考查波傳播的雙向性和空間的周期性,若無(wú)限制,則A、B之間平衡位置的距離70m=nλ+Δx,其中Δx小于λ。由某時(shí)刻A、B的位置及振動(dòng)方向可以判斷,Δx應(yīng)為λ。若Δx=,則可寫出通式xB-xA=λ,得70m=λ,所以波長(zhǎng)通式為λ=m,其中n=0,1,2,3,…,將n=0,1,2,3,…依次代入通式解得λ=280m,56m,m,m,…,由已知20m<λ<80m的限制條件,得波長(zhǎng)應(yīng)為m、m或56m,且該波向-x方向傳播。若Δx=λ,則可寫出通式xB-xA=λ,得70m=λ,所以波長(zhǎng)的通式λ=m,其中n=0,1,2,3,…,將n=0,1,2,3,…依次代入通式解得λ=m,40m,m,m,…,由已知20m<λ<80m的限制條件,得波長(zhǎng)應(yīng)為m或40m,且波向+x方向傳播。