高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第二节 机械波的描述教案配套课件ppt

课后素养落实(九)　机械波的描述

(建议用时：40分钟)

◎考点一　波的图像

1．如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，已知质点A在此时刻的振动方向如图中箭头所示，则以下说法中正确的是(　　)

A．波向左传播，质点B向下振动，质点C向上振动

B．波向右传播，质点B向上振动，质点C向下振动

C．波向左传播，质点B向上振动，质点C向上振动

D．波向右传播，质点B向下振动，质点C向下振动

C　[解决该题有许多方法，用“上下坡”法判断，若波向右传播，则A质点处于下坡，应向上振动，由此可知波向左传播，同理可判断C向上振动，B向上振动，故C正确．]

2．(多选)如图所示为一列向右传播的简谐波在传播过程中某一时刻的图象，则(　　)

A．A和C两质点加速度相同

B．质点B沿y轴正方向运动，质点F沿y轴负方向运动

C．质点A、E的加速度相同

D．质点D沿y轴负向运动

CD　[质点A、E位移相同，即回复力相同、加速度相同；质点A、C位移大小相等、方向相反，其加速度大小相等、方向相反；波向右传播，质点D向下运动，质点B、F沿y轴正方向运动．则A、B错误，C、D正确．故选C、D．]

3．一列沿x轴方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示．P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是(　　)

A．v变小，a变大　　 B．v变小，a变小

C．v变大，a变大  D．v变大，a变小

D　[由图像可知：波的传播方向是沿x轴正方向．由同侧原理可以知道，质点P的下一时刻的振动方向是沿y轴正方向的，即靠近平衡位置，速度逐渐变大，加速度逐渐变小，所以D正确．]

4．(多选)取向上为质点振动的正方向，得到如图所示的两个图像，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，关于图甲中A质点在该时刻的运动方向和图乙中B时刻质点的运动方向，下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　乙

A．A质点向下　　　　 B．A质点向上

C．B时刻向下 D．B时刻向上

AC　[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，选项A正确，B错误；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)，选项C正确，D错误．]

5．(多选)简谐横波某时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点，下列说法中正确的是(　　)

A．若该波沿x轴正方向传播，则质点P此时刻的加速度方向沿y轴正方向

B．若该波沿x轴正方向传播，则质点P此时刻的速度方向沿y轴正方向

C．从该时刻开始再经过四分之一周期，质点P运动的距离为a

D．从该时刻开始再经过半个周期时，质点P的位移为负值

BD　[无论波沿x轴哪个方向传播，此时P点的加速度方向一定沿y轴负方向，A错误；若该波沿x轴正方向传播，据“下坡上”的方法可以确定此时P点正沿y轴正方向运动，B正确；由于无法确定此时P点向哪个方向运动，故从此时起经周期，质点P运动的距离可能比a大，也可能比a小，C错误；再经过半个周期时，P所在的位置与它现在的位置关于x轴对称，故那时P点的位移一定为负值，D正确．]

◎考点二　波速、波长和频率

6．(多选)下列关于机械振动与机械波的说法，正确的是(　　)

A．机械波的频率与振源的振动频率无关

B．机械波的传播速度与振源的振动速度无关

C．质点振动的方向不一定垂直于波传播的方向

D．机械波在介质中传播的速度由振源的频率决定

BC　[机械波的频率是振源的振动频率，A错误；机械波的传播速度与振源的振动速度无关，B正确；波分横波与纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，C正确；机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，D错误．]

7．一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚线所示，由图可确定这列波的(　　)

A．周期　　B．波速　　C．波长　　　D．频率

C　[由简谐波的波形图可知简谐波的波长为λ＝4 m．虽然知道两不同时刻的波形图，但不知道时间差．无法确定周期和频率，也无法确定波速．故选C．]

8．如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x＝5 m的M点时开始计时，已知P点的振动频率为2.5 Hz，下面说法中不正确的是(　　)

A．这列波的波长是4 m

B．t＝0时P点向y轴负方向振动

C．图中相邻波峰到波谷的距离等于半个波长

D．M点右边各质点开始振动时的方向都是向下

C　[由图像可知这列波的波长是4 m，故A正确；由“带动法”知P点此时向y轴负方向振动，故B正确；图中相邻波峰、波谷的平衡位置之间的距离等于半个波长，故C错误；由质点带动法知Q点刚开始振动时振动方向向下，则M点右边各质点开始振动时的方向都是向下，故D正确．故选C．]

9．一列波长大于3 m的横波沿着x轴正方向传播，处在x1＝1.5 m和x2＝4.5 m的两质点A、B，当B点的位移为正的最大值时，A点位移恰为零，且向上运动，从此时开始计时，经1.0 s后A点的位移处于正的最大值，由此可知(　　)

A．2 s末A点的振动速度大于B点的振动速度

B．1 s末A、B两质点的位移相同

C．波长为12 m

D．波速一定为1 m/s

A　[由题意作出波的图像：

因为λ>3 m，当B点的位移为正的最大值时，A点位移恰为零，且向上运动可知，AB间距离为λ＝x2－x1＝3 m，由此解得该波波长λ＝4 m；经1 s A回到正向最大位移，则经2 s A必回到平衡位置，而此时B处于波谷处，根据波动特征知，A的振动速度大于B的振动速度，故A正确；1 s末质点A在正向最大位移处，质点B在平衡位值，位移不相等，B错误；由分析知，波长为4 m，故C错误；经1 s A回到正向最大位移处故有：T＋nT＝1 s，可解得T＝ s，由v＝＝ m/s＝(4n＋1)m/s(n＝0,1,2，…)，故可知D错误．故选A．]

10．(多选)如图所示，1、2、3、4…是某绳(可认为是均匀介质)上一系列等间距的质点．开始时绳处于水平方向，质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．已知t＝0时，质点1开始向下运动，经过二分之一周期，质点9开始运动．则在二分之一周期时，下列说法正确的是(　　)

A．质点3向上运动

B．质点5所受回复力为最大值

C．质点6的加速度向下

D．质点9的振幅为零

AB　[经过时，质点1从平衡位置再次运动到平衡位置，质点3振动了T，即质点3在从波谷向平衡位置的运动过程中(向上运动)，A正确；经过时，质点5从平衡位置运动到波谷，根据F＝－kx＝ma得加速度方向向上，质点5所受回复力向上，为最大，B正确；经过时，质点6振动了T，根据a＝－x可知，质点6的加速度方向向上，C错误；在波传播过程中，后一个质点重复前一个质点的振动，可知每一个质点开始振动的时候都和波源起振的情况相同，其振幅一样大，所以质点9的振幅不为零，D错误．]

11．(多选)如图是某绳波形成过程的示意图．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点 2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．已知相邻两质点间的距离为1 m，t＝0.5 s时，质点1第一次偏离平衡位置20 cm速度恰好为零，此时质点5刚要被带动．下列说法正确的是(　　)

A．绳波是横波，其振幅为20 cm，波长为16 m

B．t＝0.5 s时，质点5开始向下运动

C．t＝7.3 s到t＝7.4 s，质点8的速度先减小后增大

D．若波源振动周期变为1 s时，波速变为原来的两倍

AC　[绳波中振动方向与传播方向垂直，可知绳波是横波，其振幅为20 cm，波长为λ＝4×4 m＝16 m，选项A正确；t＝0.5 s时，质点5开始向上运动，选项B错误；因T＝2 s，波速v＝＝ m/s＝8 m/s

振动传到质点8需要t＝ s＝0.875 s

则t＝7.3 s到t＝7.4 s，质点8已经振动6.425 s～6.525 s，即质点8处在从平衡位置向上振动到最高点后再向下振动的阶段，其速度先减小后增大，选项C正确；波速由介质决定，与质点振动的周期无关，选项D错误．]

12．(多选)2019年10月30日在新疆喀什发生4级地震，震源深度为12千米．如果该地震中的简谐横波在地壳中匀速传播的速度大小为4 km/s，已知波沿x轴正方向传播，某时刻刚好传到x＝120 m处，如图所示，则下列说法正确的是(　　)

A．从波源开始振动到波源迁移到地面需要经过3 s时间

B．从波传到x＝120 m处开始计时，经过t＝0.06 s位于x＝360 m的质点加速度最小

C．波动图像上M点此时速度方向沿y轴负方向，动能在变大

D．此刻波动图像上除M点外与M点位移大小相同的质点有7个

BCD　[波在传播的时候，波源没有迁移，A错误；根据图像可知，波长为60 m，波速为4 km/s，所以可得周期为0.015 s,0.06 s的时间刚好是整数个周期，可知横波刚传到360 m处，此处质点开始从平衡位置向－y方向运动，加速度最小，B正确；波的传播方向是向右，所以根据同侧法可知，波动图像上M点此时速度方向沿y轴负方向，动能在变大，C正确；过M点作水平线，然后作关于x轴的对称线，可知与波动图像还有7个交点，所以此刻波动图像上除M点外与M点位移大小相同的质点有7个，D正确．]

13．一列横波在x轴线上传播，在t1＝0时和t2＝0.5 s时的波形图像如图所示，

(1)这列波的传播速度多大？

(2)若波速v＝68 m/s，则波向哪个方向传播？

(3)若波向左传播，且3T＜Δt＜4T，则这列波的波速多大？

[解析]　(1)当波向右传播时，由于振动的周期性，波向前传播的距离Δx＝nλ＋λ＝(8n＋2)m(n＝0,1,2,3…)，

波的传播速度

v右＝＝＝4(4n＋1)m/s(n＝0,1,2,3…)，

若波向左传播，波向前传播的距离Δx＝nλ＋λ＝(8n＋6)m(n＝0,1,2,3…)，

波的传播速度

v左＝＝＝4(4n＋3)m/s(n＝0,1,2,3…)．

(2)若波速v＝68 m/s，则波在Δt时间内移动的距离

s＝v·Δt＝68×0.5＝34 m＝4λ，故波向右传播．

(3)若波向左传播，且3T＜Δt＜4T，则在这段时间内波传播的距离为3λ＜Δx＜4λ，故n＝3，则波速为v左＝60 m/s．

[答案]　(1)见解析　(2)向右传播　(3)60 m/s