《高考备考指南 物理 》课件-第2讲　机械波及图像

第2讲机械波及图像(本栏目对应配套训练P96~97)知识巩固练习1.关于多普勒效应，下列说法正确的是()A.多普勒效应是由波的干涉引起的B.多普勒效应说明波源的频率发生改变C.当警车向你驶来，你听到的音调会变低D.机械波和电磁波都可以产生多普勒效应【答案】D2.(2023年全国模拟)如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法正确的是()A.在t=0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大B.从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子做加速度减小的减速运动C.在t=0.6s时，弹簧振子的弹性势能最小D.在t=0.2s与t=0.6s两个时刻，弹簧振子的速度都为零【答案】D【解析】在t=0.2s时，弹簧振子的位移为正向最大值，而弹簧振子的加速度大小与位移大小成正比，方向与位移方向相反，A错误.从t=0到t=0.2s时间内，弹簧振子从平衡位置向正向最大位移处运动，位移逐渐增大，加速度逐渐增大，加速度方向与速度方向相反，弹簧振子做加速度增大的减速运动，B错误.在t=0.6s时，弹簧振子的位移为负向最大值，即弹簧的形变量最大，弹簧振子的弹性势能最大，C错误.在t=0.2s与t=0.6s两个时刻，弹簧振子在最大位移处，速度为零，D正确.3.沿x轴负向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40m/s.则t=140s时A.质点M相对平衡位置的位移一定为负值B.质点M的速度方向与相对平衡位置的位移方向相反C.质点M的加速度方向与速度方向一定相同D.质点M的加速度方向与相对平衡位置的位移方向相同【答案】A【解析】由图读出波长λ=4m，则该波的周期T=λv=0.1s，t=140s=14T.t=0时刻质点M向下运动，则在t=140s时刻质点M正向波谷处运动，所以其速度减小，加速度增大.位移为负，质点M的速度沿y轴负方向，质点M的速度方向与相对平衡位置的位移方向相同；加速度沿y轴正方向，所以加速度方向与速度方向相反；质点M综合提升练习4.(多选)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传播到x=6m处的质点P开始计时，经t=0.3s时，质点P第一次到达波谷.下面说法正确的是()A.这列波的传播速度为10m/sB.当t=0.3s时，质点a的速度沿y轴负方向C.x=8m处的质点Q在t=0.7s时处于波峰位置D.在开始的四分之一周期内，质点b通过的路程大于10cm【答案】ACD【解析】由波形图可知，波长λ=4m，波由图示位置开始计时后，质点P向上振动.当质点P在t=0.3s时刻第一次到达波谷，则有34T=0.3s，所以周期为0.4s.根据v=λT=40.4m/s=10m/s，A正确.当t=0.3s时，x=2m处的质点也处于波谷，所以a处于y轴负向并向上振动，即沿y轴正方向，B错误.波经过t=0.2s时刚好传到Q点，此时Q向上运动，再经过0.5s=54T，Q处于波峰，C正确.5.(多选)图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置在x=1.0m处的质点，Q是平衡位置在x=4.0m处的质点；图乙为质点Q的振动图像.下列说法正确的是()A.这列简谐横波向左传播B.这列简谐横波的波速为80m/sC.在t=0.10s时刻，质点P的位移为53cmD.从t=0.10s到t=0.25s，质点Q通过的路程为30cm【答案】AD【解析】根据振动图像，质点Q下一时刻的振动方向向下，结合波的图像，可知这列简谐横波向左传播，A正确.波速为v=λT=80.2m/s=40m/s，B错误.简谐波的方程为y=10sin2πλxcm=10sinπ4xcm；将x=1.0m代入得y=10sinπ4cm=52cm，C错误.从t=0.10s到t=0.25s，经历了34T，质点Q通过的路程为s=36.(2023年洛阳模拟)如图甲所示，一可视为质点的小球在光滑圆弧曲面AOB之间做简谐运动.取向右偏离平衡位置的位移方向为正，小球在曲面AOB间运动的x-t图像如图乙所示.取g=π2m/s2.则小球振动的频率f=________Hz；圆弧曲面的半径R=________m.

【答案】0.6250.64【解析】小球振动的频率f=1T=11.6s=0.625Hz，小球的运动周期T=2πRg，解得圆弧曲面的半径R=T7.t=0时刻，坐标原点O处的波源开始做简谐运动，t=0.4s时的波形图如图所示，此时波刚好传播到x=2.4m处.(1)写出波源的振动方程.(2)求平衡位置x=1.0m处的质点P第1次到达波谷的时刻t'.解：(1)由题可知，波源的振动周期T=0.4s.由图像可知，波源的起振方向从平衡位置沿y轴负方向振动，因此波源的振动方程y=Asin2πTt+π=10sin(5πt+π)(2)由图像可知波长λ=2.4m，因此波速v=λT=6m/s由图可知，波从开始传到x=1.0m处，用时t1=xv=1P点第一次到达波谷时刻t'=t1+14T=4158.两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处，两列波的波速均为0.4m/s，下图为t=0时刻两列波的图像.此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动.(1)求两列波的周期；(2)t=0时刻开始，10秒内质点M、N运动的路程分别是多少？解：(1)由图可知两列波的波长均为0.4m，则波的周期为T=λv=0.40.4(2)P、Q两质点到M的距离都是0.3m，两列波同时传到M的时间均为t=34T=0.75s两列波的起振方向都是向下，所以M点的起振方向向下，在两波相遇过程中M点为振动加强点.M点做简谐运动，振幅为A=4cm，一个周期内的路程为4A，0.75s时刻开始振动，所以10s内M点振动时间为t1=(10-0.75)s=9.25s.所以路程为s=t1T·4A，代入数据解得s=148沿x轴正方向传播的波先传播到N点，用时t2=ΔxΔv=0.5s；负方向传播的波后传播到N点，用时t3=Δx在负方向传播的波传到N点之前，质点N向下运动到最低点又回到平衡位置，振动路程为4cm.两列波都传播到N点后，由于两列波到N点的距离差为半个波长，两列波在N点位移总是等大反向，合位移为0，两列波都传播到N点后质点N不振动，所以10秒内质点N运动的路程为4cm.9.一列简谐横波沿x方向传播，如图所示，其中实线和虚线分别为t1=0和t2=0.5s时刻的波形图.坐标为x=8m处的质点在t1=0时刻运动方向沿y轴负方向.(1)试判断