备考2024届高考物理一轮复习讲义第八章机械振动和机械波第2讲机械波考点3波的多解问题
展开明确波产生多解问题的原因
研透高考 明确方向
7.[2023福建福州调研/多选]如图所示,一列简谐横波沿x轴传播,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.6s时刻的波形图,已知波的周期T>0.6s,下列说法正确的是( BC )
A.该波的波速大小一定是10m/s
B.该波的波速大小可能是103m/s
C.t=2.7s时,Q点的位移一定是0
D.t=5.1s时,Q点的位移大小可能是0.2m
解析 据题图可知,波长λ=8m,如果波向左传播,则有(n+34)T=0.6s(n=0,1,2,…),只有当n=0时,T1=0.8s>0.6s,此时波速为v1=λT1=10m/s;如果波向右传播,则有(n+14)T=0.6s(n=0,1,2,…),只有当n=0时,T2=2.4s>0.6s,此时波速为v2=λT2=103m/s,故A错误,B正确.如果波向左传播,则2.7s=338T1,t=2.7s时,Q点正好到达平衡位置,位移为零;如果波向右传播,则2.7s=118T2,t=2.7s时,Q点也正好到达平衡位置,位移为零,C正确.同理,t=5.1s时,如果波向左传播,Q点正好到达平衡位置,位移为零;如果波向右传播,Q点也正好到达平衡位置,位移为零,故D错误.
8.[波的周期性形成多解/2023海南]如图所示分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点P、Q的振动图像,下列说法正确的是( C )
A.该波的周期是5s
B.该波的波速是3m/s
C.4s时P质点向上振动
D.4s时Q质点向上振动
解析 由题图可知,该波的周期T=4s,A错;由P、Q两个质点的振动图像可知,P、Q两个质点振动方向相反,则P、Q间距离为(n+12)λ=6m(n=0,1,2,…),则波速v=λT=32n+1m/s(n=0,1,2,…),B错;由质点P的振动图像可知,4s时P质点向上振动,C对;由质点Q的振动图像可知,4s时Q质点向下振动,D错.
周期性
时间周期性:时间间隔Δt与周期T的关系不明确
波经Δt由质点0传到相距Δx的质点1,两质点振动情况始终相同,则有Δt=nT,Δx=nλ
空间周期性:波传播距离Δx与波长λ的关系不明确
双向性
传播方向双向性:波的传播方向不确定
振动方向双向性:质点振动方向不确定
隐含性
在波动问题中,往往只给出完整波形的一部分,或给出几个特殊点,而其余信息均处于隐含状态.这样,波形就有多种情况,造成了波动问题的多解性
例如,波上两恰好处于平衡位置的质点P、Q间只有一个波峰,可能有如下几种情况:
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