高中物理沪科版4第二章机械波 学业分层测评第2章机械波的案例分析

学业分层测评第2章机械波的案例分析(建议用时：45分钟)[学业达标]1.图2­3­7为一列简谐波在t＝0时刻的图像，已知质点P将比质点Q后回到平衡位置，则下列说法中正确的是()图2­3­7A.波一定沿x轴正方向传播B.质点Q与质点R的运动方向相同C.质点P的速度正在增大D.质点R的加速度正在减小E.质点Q的速度正在增大【解析】因P点比Q点后回到平衡位置，可知P点向＋y方向振动，Q点向－y方向振动，可判断波向＋x方向传播，即P点远离平衡位置，速度正在减小，Q点靠近平衡位置，速度正在增大；R点与Q点均向－y方向运动，R点正远离平衡位置，位移增大，加速度增大.【答案】ABE2.一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为＝0时刻的波形如图2­3­8甲所示，a、b是波上的两个质点.图乙是波上某一质点的振动图像.下列说法中正确的是()甲乙图2­3­8＝0时质点a的速度比质点b的大＝0时质点a的加速度比质点b的大C.图乙可以表示质点a的振动D.图乙可以表示质点b的振动、b两质点的振幅相同【解析】质点在平衡位置处的振动速度是最大的，所以在零时刻a的速度小于b的速度，A错误；而质点偏离平衡位置越远加速度越大，a的加速度大于b的加速度，B正确；根据波的图像“同侧法”可以判断在零时刻，b在平衡位置且向下振动，D正确，C错误.因是简谐波，E正确.【答案】BDE3.质点A做简谐运动，其振动图像和t＝s时刻的波动图像如图2­3­9所示，则下列说法正确的是()图2­3­9A.质点A向上运动B.波向右传播C.质点A向下运动D.波向左传播E.质点A比质点B先回到平衡位置【解析】由振动图像可得质点A正在向上运动，则结合波动图像可以看出，波正向右传播，故A、B、E正确.【答案】ABE4.一列简谐横波沿直线传播，该直线上的a、b两点相距m.图2­3­10中实、虚两条曲线分别表示平衡位置在a、b两点处质点的振动曲线.从图示可知()【导学号：38910024】图2­3­10A.此列波的频率一定是10HzB.此列波的波长一定是mC.此列波的传播速度可能是34m/s点一定比b点距波源近E.此列波的波长可能是m【解析】由振动图像可知T＝s，故f＝eq\f(1,T)＝10Hz，A对.由振动周期性可知当波从a传到b时有eq\f(λ,4)＋eq\f－,λ＋nλ＝m，即eq\f(3,10)λ＋nλ＝m，λ＝eq\f,3＋10n)m(n＝0,1,2，…)，可知B错，E对；由v＝λ·f得v＝eq\f(442,3＋10n)m/s(n＝0,1,2，…)，当n＝1时，v＝34m/s，C对.由于不知波的传播方向，故无法判断a、b中的哪一点离波源近，D错.【答案】ACE5.如图2­3­11所示，甲是________图像，乙是___________图像.图2­3­11【解析】波动图像的横坐标为各质点的平衡位置；振动图像中横坐标为时间.【答案】波动振动6.取向上为质点振动的正方向，得到如图2­3­12所示的两个图像，其中图甲是一列波的图像，A是介质中的一个质点，图乙是介质中另一个质点的振动图像，B为振动中的某一个时刻，图甲中A质点在该时刻的运动方向是________，图乙中B时刻质点的运动方向是________.甲乙图2­3­12【解析】图甲表示的是波的图像，由于波沿x轴负方向传播，所以，图中质点A的振动方向向下；图乙表示的是振动图像，在图中B所对应的时刻质点应当向下运动(因为下一时刻位移为负值).【答案】向下(或沿－y方向)向下(或沿－y方向)7.图2­3­13(a)表示一列简谐波在介质中传播时，某一质点a的振动图像，请在图(b)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，且波沿x轴正方向传播).图2­3­13【解析】由图(a)可知，t＝0时刻质点a正处于平衡位置且沿＋y方向运动，经eq\f(T,4)达到正向最大位移处，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时的波形如图所示.【答案】见解析8.如图2­3­14甲为某一列波在t＝s时的图像，图乙为参与该波的质点P的振动图像.图2­3­14(1)求该波波速；(2)求再经过s时P质点通过的路程；(3)波的传播方向.【导学号：38910025】【解析】(1)根据两图像得λ＝4m，T＝s所以v＝eq\f(λ,T)＝4m/s.(2)s内的路程为s＝eq\f(t,T)×4A＝eq\f,1)×m＝m.(3)由题中乙图知P质点s时沿y轴负方向振动，由“同侧法”可知，题图甲中波向左传播.【答案】(1)4m/s(2)m(3)向左[能力提升]9.图2­3­15(a)为一列简谐横波在t＝2s时的波形图，图(b)为媒质中平衡位置在x＝m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x＝2m的质点.下列说法正确的是()图2­3­15A.波速为m/sB.波的传播方向向右～2s时间内，P运动的路程为8cm～2s时间内，P向y轴正方向运动E.当t＝7s时，P恰好回到平衡位置【解析】由题图(a)读出波长λ＝m，由题图(b)读出周期T＝4s，则v＝eq\f(λ,T)＝m/s，选项A正确；题图(a)是t＝2s时的波形图，题图(b)是x＝m处质点的振动图像，所以该质点在t＝2s时向下振动，所以波向左传播，选项B错误；在0～2s内质点P由波峰向波谷振动，通过的路程s＝2A＝8cm，选项C正确，选项D错误；t＝7s时，P点振动了eq\f(7,4)个周期，所以这时P点位置与t＝eq\f(3,4)T＝3s时位置相同，即在平衡位置，所以选项E正确.【答案】ACE10.一列简谐机械横波某时刻的波形如图2­3­16所示，波源的平衡位置坐标为x＝0.当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x＝2m的质点在其平衡位置________方且向________运动.图2­3­16【解析】此列波沿x轴正向传播，波源质点在平衡位置上方且向下运动，其波形示意图如图所示.由图可知，x＝2m处质点在平衡位置下方且向上运动.【答案】下上11.某列波在t＝0时刻的波形如图2­3­17中实线所示，虚线为t＝s(该波的周期T＞s)时刻的波形图，已知t＝0时刻质点P向平衡位置方向运动，请判定波的传播方向并求出波速.图2­3­17【解析】由于在t＝0时刻质点P向平衡位置方向运动，因此根据振动方向与波的传播方向的“同侧”关系可知，波向x轴负方向传播，从图中可知，此波的波长为λ＝4m，从实线到虚线经过的时间为s，因此周期满足的关系通项为(n＋eq\f(3,4))T＝s，解得T＝eq\f,4n＋3)s，其中n＝0,1,2，…，又因为T＞s，因此只有n＝0满足，此时T＝s，根据波长、波速、周期的关系可知，波的传播速度为v＝eq\f(λ,T)＝10m/s.【答案】x轴负方向10m/s12.如图2­3­18所示，实线是一列简谐波在某一时刻的波形图像，虚线是s后它的波形图像，则这列波可能的波速为多大？【导学号：38910026】图2­3­18【解析】若向右传播则s右＝(n＋eq\f(1,4))λ＝(4n＋1)m所以波速v右＝eq\f(s右,t)＝eq\f(4n＋1,m/s＝(20n＋5)