2020年高考复习：机械波点点清专题4 机械波的周期性和多解问题
机械波点点清专题4 波传播的周期性和多解性问题
1.波动问题多解的主要因素 (1)周期性
①时间周期性：时间间隔Δt 与周期T 的关系不明确.
每经过nT ，质点完成n 次全振动回到原来的状态，在时间上形成多解，多解通式为t ＝nT ＋Δt.
②空间周期性：波传播的距离Δx 与波长λ的关系不明确.
在波形图上，相距n λ的质点振动状态完全一致，在空间上形成多解，多解通式为x ＝n λ＋Δx. (2)双向性
①传播方向双向性：波的传播方向不确定.
只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能，即沿x 轴正方向或沿x 轴负方向传播。
②振动方向双向性：质点位移、速度方向不确定.
质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能，质点在某一确定位置，振动速度方向有向上、向下(或向左、向右)两种可能；
(3)波形的不确定：
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，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性。 2.求解波的多解问题一般思路
(1)根据题设条件结合多解的主要因素判断是唯一解还是多解
(2)根据周期性、双向性、波形的隐含性，采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt 或Δx ，确定时间t 和距离x 的关系通式。若此关系为时间，则t ＝nT ＋Δt (n ＝0,1,2，…)；若此关系为距离，则x ＝n λ＋Δx (n ＝0,1,2，…). (3)根据波速公式v ＝Δx Δt 或v ＝λ
T
＝λf 求波速。
题型1 波形的不确定性形成多解
【典例1】（2013年重庆卷）（多选）一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m ，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为（ ）
A.4 m 、6 m 和8 m
B.6 m 、8 m 和12 m
C.4 m 、6 m 和12 m
D.4 m 、8 m 和12 m 【解析】 根据题意，有以下三种情况符合要求：
ab ＝6 m ，即
λ1
2
＝6 m ， λ1＝12
m. cd ＝6 m ，即λ2＝6 m.
ef ＝6 m ，即32
λ3＝6 m ，
λ3＝4 m ，故C 正确，A 、B 、D 错误.
【答案】 C
题型2 双向性形成多解 【典例2】（双向性）一列简谐横波在t ＝0时刻的波形如图中的实线所示，t ＝0.02 s 时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T 大于0.02 s ，则该波的传播速度可能是( )
A ．2 m/s
B ．3 m/s
C ．4 m/s
D ．5 m/s 解析 这类问题通常要设出波的传播方向：
(1)设波向右传播，则在0时刻x ＝4 cm 处的质点向上振动，t ＝0.02 s 时刻该质点运动到波峰的位置，由题意知T >0.02 s ，则t ＝14T ，即T ＝0.08 s ，v ＝λT ＝0.080.08 m/s ＝1 m/s 。
(2)设波向左传播，则在0时刻x ＝4 cm 处的质点向下振动，t ＝0.02 s 时刻该质点运动到波峰的位置，由于T >0.02 s ，则t ＝34T ，即T ＝0.083 s ，v ＝λT ＝0.08
0.08
3 m/s ＝3 m/s 。
综上所述，只有B 选项正确。 答案 B
题型3 波传播的周期性形成的多解 【典例3】（多选）]（空间周期性）一列简谐横波沿x 轴的正向传播，振幅为2 cm ，周期为
T 。已知为t ＝0时刻波上相距50 cm 的两质点a 、b 的位移都是1 cm ，但运动方向相反，其
中质点a 沿y 轴负向运动，如图所示，下列说法正确的是( )
A ．该列简谐横波波长可能为150 cm
B ．该列简谐横波波长可能为12 cm
C ．当质点b 的位移为＋2 cm 时，质点a 的位移为负
D ．在t ＝5T
12
时刻质点b 速度最大
E ．质点a 、质点b 的速度始终大小相等，方向相反
[解析] 根据质点的振动方程：x ＝A sin ωt ，设质点的起振方向向上，且a 、b 中间的
距离小于1个波长，则b 点：1＝2sin ωt 1，所以ωt 1＝π
6，a 点振动的时间比b 点长，所
以由1＝2sin ωt 2，得ωt 2＝
5π6，a 、b 两个质点振动的时间差：Δt ＝t 2－t 1＝5π6ω－π6ω＝2π
3ω
＝T 3，所以a 、b 之间的距离：Δx ＝v Δt ＝v ·T 3＝λ3。则通式为? ??
??n ＋13λ＝50 cm ，n ＝0,1,2,3，…；
则波长可以为λ＝1503n ＋1 cm(n ＝0,1,2,3，…)；当n ＝0时，λ＝150 cm ，由于n 是整数，
所以λ不可能为12 cm ，故A 正确，B 错误。当质点b 的位移为＋2 cm 时，即b 到达波峰时，结合波形知，质点a 在平衡位置下方，位移为负，故C 正确。由ωt 1＝π6，得t 1＝π6ω＝T 12
，
当t ＝T 2－t 1＝5T
12时质点b 到达平衡位置处，速度最大，故D 正确。由题意及以上分析可知，
a 、
b 两质点间的距离不可能是半波长的整数倍，则两质点的速度不可能始终大小相等、方
向相反，故E 错误。
[答案] ACD
【典例4】(2018·武汉华中师大附中模拟)（时间周期性）一列简谐横波沿直线传播，在传播方向上有P 、Q 两个质点，它们相距为0.8 m ，当t ＝0时，P 、Q 两点的位移恰好是正最大值，且P 、Q 间只有一个波谷，t ＝0.6 s 末时，P 、Q 两点正好都处在平衡位置，且P 、Q 两点间只有一个波峰和一个波谷，且波峰距Q 点的距离为λ
4
，试求：
(1)若波由P 传至Q ，波的周期； (2)若波由Q 传至P ，波的速度；
(3)若波由Q 传至P ，从t ＝0时开始观察，哪些时刻P 、Q 间(P 、Q 除外)只有一个质点的位移大小等于振幅？
解析：(1)若波由P 传到Q ，由题结合波形得到，
t ＝?
??
??
n ＋34
T ，得T ＝
4t 4n ＋3＝ 2.4
4n ＋3
s(n ＝0,1,2，…)。 (2)若波由Q 传到P ，由题结合波形得到，t ＝? ??
??n ＋14T ， 得T ＝2.4
4n ＋1
s 。
又由题意可得波长λ＝0.8 m ，
则波速v ＝λT ＝1
3
(4n ＋1)m/s(n ＝0,1,2，…)。
(3)从t ＝0开始，波形每隔半个周期时，P 、Q 间(P 、Q 除外)只有一个波峰或波谷，即只有一个质点的位移等于振幅，
则t ＝m ·T 2＝1.2m
4n ＋1
s(m ＝1,2,3，…；n ＝0,1,2，…)。
答案：(1)2.4
4n ＋3 s(n ＝0,1,2，…)
(2)1
3
(4n ＋1)m/s(n ＝0,1,2，…) (3)1.2m 4n ＋1
s(m ＝1,2,3，…；n ＝0,1,2，…) 【典例5】(2018·河北唐山一模) (多选)（时空周期性）如图10所示为一列向左传播的横波的图象，图中实线表示t 时刻的波形，虚线表示又经Δt ＝0.2 s 时刻的波形，已知波长为2 m ，下列说法正确的是( )
图10
A.波的周期的最大值为2 s
B.波的周期的最大值为2
9 s
C.波的速度的最小值为9 m/s
D.这列波不能发生偏振现象
E.这列波遇到直径r ＝1 m 的障碍物会发生明显的衍射现象
解析 0.2 m ＝110λ，因波向左传播，则由图象可知波向左传播的距离为? ????n ＋910λ(n ＝0、1、
2…)，所以0.2 s ＝? ????n ＋910T (n ＝0、1、2…)，n ＝0时，周期最大，最大值为T m ＝29 s ，波
速最小，最小值为v min ＝λ
T m
＝9 m/s ，所以选项A 错误，B 、C 正确；横波可以发生偏振现象，选项D 错误；因为障碍物的直径r ＝1 m<λ＝2 m ，则这列波遇到此障碍物可以发生明显的
衍射现象，选项E 正确。 答案 BCE
题型4 波传播的双向性和周期性形成的多解
【典例6】(2018·唐山模拟)(多选)（双向性和时空周期性）一列横波在某时刻的波形图如图中实线所示，经2×10－2
s 后的波形图如图中虚线所示，则该波的波速v 和频率f 可能是( )
A ．v 为5 m/s
B ．v 为35 m/s
C ．f 为50 Hz
D ．f 为37.5 Hz
【答案】 ABD
【解析】 由波形图可以读出：若波向右传播时波传
播的最小距离为0.1 m ；若波向左传播时，波传播的最小距离为0.3 m ，λ＝0.4 m ，考虑到波形图的时间、空间周期性知，这列波向右、向左可能传播的距离分别是：
x 右＝(n λ＋0.1)m ＝(0.4n ＋0.1)m ，(n ＝0，1，2，…) x 左＝(n λ＋0.3)m ＝(0.4n ＋0.3)m ，(n ＝0，1，2，…) 向右、向左传播对应的周期分别为T 右、T 左，则： Δt ＝2×10－2
s ＝nT 右＋14T 右(n ＝0，1，2，…)
或Δt ＝nT 左＋3
4T 左(n ＝0，1，2，…)
由v ＝x t 得，v 右＝x 右
Δt ＝(20n ＋5) m/s ，
v 左＝x 左
Δt ＝(20n ＋15) m/s ，
由f ＝1
T 得，f 右＝(50n ＋12.5) Hz ，
f 左＝(50n ＋37.5) Hz
令n 取不同的值可得A 、B 、D 三项正确．
【典例7】（双向性和时空周期性）一列横波沿x 轴传播，图中实线表示某时刻的波形，虚线表示从该时刻起0.005 s 后的波形．
(1)如果周期大于0.005 s ，则当波向右传播时，波速为多大？波向左传播时，波速又是多大？ (2)如果周期小于0.005 s ，则当波速为6 000 m/s 时，求波的传播方向． 【答案】：(1)400 m/s 1 200 m/s (2)向左传播
【解析】：(1)如果周期大于0.005 s ，波在0.005 s 内传播的距离小于一个波长．如果波向右传播，从题图上看出传播的距离为2 m ，由此可得波速为v 右＝Δx
Δt ＝400 m/s ；
如果波向左传播，从题图上看出传播的距离为6 m ，由此可得波速v 左＝Δx
Δt ＝1 200 m/s.
(2)由题图知波长λ＝8 m ，波的传播距离为Δx ＝v Δt ＝6 000 m/s×0.005 s ＝30 m ＝3.75λ，所以波向左传播．
1.（空间周期性）(2018·高考北京卷)如图所示，一列简谐横波向右传播，P 、Q 两质点平衡位置相距0.15 m ．当P 运动到上方最大位移处时，Q 刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是( )
A ．0.60 m
B ．0.30 m
C ．0.20 m
D ．0.15 m 【答案】 B
【解析】 可以画出PQ 之间的最简单的波形，如图所示：
由于P 、Q 之间可以含有多个完整的波形，则x PQ ＝(n ＋1
2)λ(n ＝0,1,2，…)
整理可以得到：λ＝2x PQ
2n ＋1(n ＝0,1,2，…)
当n ＝0时，λ＝0.3 m
当n ＝1时，λ＝0.1 m ，故选项B 正确，A 、C 、D 错误．
2.（2019·吉林长春模拟)（时间周期性）一列简谐横波沿x 轴正方向传播，t 时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P 点，t ＋0.6 s 时刻的波形如图中的虚线所示，a 、b 、c 、P 、Q 是介质中的质点，则下列说法正确的是
( )
A ．这列波的波速可能为50 m/s
B ．质点a 在这段时间内通过的路程一定小于30 cm
C ．质点c 在这段时间内通过的路程可能为60 cm
D ．若周期T ＝0.8 s ，则在t ＋0.5 s 时刻，质点b 、P 的位移相同
E ．若周期T ＝0.8 s ，从t ＋0.4 s 时刻开始计时，则质点c 的振动方程为x ＝0.1sin πt (m) 【答案】：ACD
【解析】：由波形图可知波长λ＝40 m ，且0.6 s ＝nT ＋34T (n ＝0,1,2，…)，解得周期T ＝ 2.44n ＋3
s(n ＝0,1,2，…)．当n ＝0时，T ＝0.8 s ，波速v ＝λ
T
＝50 m/s ，选项A 正确；由传播方向沿x
轴正方向可知质点a 在t 时刻向上运动，当n ＝0时，T ＝0.8 s ，则质点a 在这段时间内通过的路程小于30 cm ，当n ＝1时，T ＝24
70 s ，质点a 在这段时间内通过的路程大于30 cm ，选
项B 错误；若n ＝1，则T ＝
2470 s ，波传播到c 点所用时间为14T,0.6 s ＝7T
4
，质点c 振动的时间为74T －14T ＝3
2T ，故在这段时间内质点c 通过的路程为6A ＝60 cm ，选项C 正确；若T ＝0.8
s ，t ＋0.5 s 时刻，质点b 、P 的位移均为负值，大小相等，选项D 正确；若T ＝0.8 s ，在t ＋0.4 s 时刻，c 点处于波峰，从t ＋0.4 s 时刻开始计时，质点c 的振动方程为y ＝0.1·cos 52πt (m)，
选项E 错误．
3.（多选）（时空周期性）[]A 、B 两列简谐横波均沿x 轴正向传播，在某时刻的波形分别如图中甲、乙所示，经过时间t (t 小于A 波的周期T A )，这两列简谐横波的波形分别变为图中丙、丁所示，则A 、B 两列波的波速v A 、v B 之比可能是( )
A ．1∶1
B ．2∶1
C ．1∶2
D ．3∶1
E ．1∶3 解析：选ACE 由题图读出，A 波波长为λA ＝24 cm ，甲图到丙图一定相隔半个周期，所以周期T A ＝2t ；B 波波长为λB ＝12 cm ，乙图与丁图的波形图相同，经过的时间一定是整数个周期，所以周期T B ＝t
n
(n ＝1,2,3，…)，波速v A ＝
λA T A ＝0.242t ＝0.12t ，v B ＝λB T B ＝0.12t n
＝0.12n t
，得到v A ∶v B ＝1∶n ，所以A 、B 两列波的波速v A 、v B 之比可能是A 、C 、E ，不可能是B 、D 。
4. (2016·四川)(多选)（时空周期性）简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P 、Q 是传播方向上相距10 m 的两质点，波先传到P ，当波传到Q 时开始计时，P 、Q 两质点的振动图像如图所示．则( )
A ．质点Q 开始振动的方向沿y 轴正方向
B ．该波从P 传到Q 的时间可能为7 s
C ．该波的传播速度可能为2 m/s
D ．该波的波长可能为6 m 【答案】 AD
【解析】 读图可知，从0时刻开始，质点Q 的起振方向沿y 轴正方向，A 项正确．由题可知，简谐横波的传播方向从P 到Q ，由图可知，周期T ＝6 s ，质点Q 的振动图像向左平移4 s 后与P 点的振动图像重合，意味着Q 比P 的振动滞后了4 s ，即P 传到Q 的时间Δt 可能为4 s ，同时由周期性可知，从P 传到Q 的时间Δt 为(4＋nT)s ，n ＝0，1，2，…，即Δt ＝4 s ，10 s ，16 s ，…，
所以B 项错误．由v ＝Δx
Δt ，速度v 可能为2.5 m/s ，1 m/s ，0.625 m/s ，…，C 项错误．同
理，考虑周期性，由λ＝vT 可得，波长可能为15 m ，6 m ，3.75 m ，…，D 项正确． 5．(多选)（时空周期性）一列横波在t ＝0时刻的波形如图中实线所示，在t ＝1 s 时的波形如图中虚线所示。由此可以判定此波的( )
A ．波长一定是4 cm
B ．周期一定是4 s
C ．振幅一定是2 cm
D ．传播速度一定是1 cm/s
解析 解波的图象的题目，一般可分为两类：一类是读图，可以直接从图上读出振幅和波长，此题便可读出波长是4 cm ，振幅是2 cm ，故选项A 、C 正确；另一类是根据图象给定的条件，去计算波速、周期，判定波传播的方向，判定某一质点的运动情况及判定某一时刻的波形图。由题可知nT ＋1
4
t ＝1 s(n ＝0，1，2，3，…)是不确定解，因此选项B 错误；同理传播速度v
＝λT
也不确定，选项D 错误。
答案 AC
6.（双向性时空周期性）如图14－2－27所示，一简谐横波在t ＝0时的波形是图中实线，在t 1＝0.2 s 时的波形是图中虚线，P 为介质中x ＝4 m 处的质点，则（ ）
图14－2－27
A.该波一定沿x 轴正方向传播
B.该波的传播速度可能为5 m/s
C.从t ＝0开始，质点P 经过0.2 s 沿x 轴正方向运动1 m
D.t ＝0.4 s 时，质点P 的位置y ＝4 cm
解析：当波向左传播时，传播的距离x ＝n λ＋34λ＝4n ＋3，0.2 s ＝nT ＋3
4T ，波速v ＝
（20n ＋15）m/s ，T ＝0.8
4n ＋3（n ＝0，1，2，3，…）.当波向右传播时，传播的距离x ＝n λ
＋14λ＝4n ＋1，0.2 s ＝nT ＋14T ，波速v ＝（20n ＋5）m/s ，T ＝0.84n ＋1（n ＝0，1，2，3，…）.由于波传播方向的不确定性，所以据波形图与时间无法判断该波的传播方向，故A 错误；据以上分析可知，当波向右传播时，该波的波速可能为5 m/s ，故B 正确；据波传播特点可知，各质点并不随波迁移，而是在平衡位置附近做简谐运动，故C 错误；据波的图象可知，t ＝0.4 s 时，质点P 的位置y ＝0，故D 错误.
答案：B 7．（波形的不确定）如图甲所示，在均匀介质中P 、Q 两质点相距d ＝0.4 m ，质点P 的振动图像如图乙所示，已知t ＝0时刻，P 、Q 两质点都在平衡位置，且P 、Q 之间只有一个波峰。求：
(1)波的传播速度；
(2)质点Q 下一次出现在波谷的时间。 解析：(1)由图乙可得该波的周期T ＝0.2 s 若P 、Q 间没有波谷，P 、Q 间距离等于半个波长， 即λ＝0.8 m ，波速v ＝λT
＝4 m/s
若P 、Q 间有一个波谷，P 、Q 间距离等于一个波长， 即λ＝0.4 m ，波速v ＝λT
＝2 m/s
若P 、Q 间有两个波谷，则32λ＝0.4 m ，即λ＝0.8
3
m ，
波速v ＝λT ＝4
3
m/s 。
(2)t ＝0时刻，质点P 向下振动，经过0.05 s 到波谷处，经过0.15 s 到波峰处 若P 、Q 间距为一个波长，P 、Q 同时出现在波谷处，则质点Q 下一次出现在波谷的时间是t ＝0.05 s
若P 、Q 间距为半波长的1倍或3倍，质点Q 在波谷时，质点P 在波峰，则质点Q 下一次出现在波谷的时间是t ＝0.15 s 。
答案：(1)4 m/s 、2 m/s 或4
3
m/s (2)0.05 s 或0.15 s
8.（空间周期性）如图所示，t ＝0时，位于原点O 处的波源，从平衡位置(在x 轴上)开始沿y 轴正方向做周期T ＝0.2 s 、振幅A ＝4 cm 的简谐振动。该波源产生的简谐横波沿x 轴正方向传播，当平衡位置坐标为(9 m,0)的质点P 刚开始振动时，波源刚好位于波谷。
(1)质点P 在开始振动后的Δt ＝1.05 s 内通过的路程是多少？ (2)该简谐波的最大波速是多少？
(3)若该简谐波的波速为v ＝12 m/s ，质点Q 的平衡位置坐标为(12 m,0)(图中未画出)。请写出以t ＝1.05 s 时刻为新的计时起点的质点Q 的振动方程。
解析：(1)由于质点P 从平衡位置开始振动，且Δt ＝1.05 s ＝51
4 T ，故在Δt ＝1.0
5 s
内质点P 通过的路程s ＝21A ＝84 cm 。
(2)设该简谐波的波速为v ，两质点O 、P 间的距离为Δx
由题意可得Δx ＝? ??
??n ＋34λ＝9 m (n ＝0,1,2，…) 所以v ＝λT ＝
180
4n ＋3
m/s (n ＝0,1,2，…)
当n ＝0时，该简谐波的波速最大，v m ＝60 m/s 。 (3)简谐波从波源传到(12 m,0)点所用时间
t 1＝12
12
s ＝1 s
再经t 2＝t －t 1＝0.05 s ? ?
???
即再经T 4，质点Q 位于波峰位置，则以此时刻为计时起点，质
点Q 的振动方程为
y ＝0.04cos 10πt (m)。
答案：(1)84 cm (2)60 m/s (3)y ＝0.04cos 10πt (m)
9、（2020·安徽黄山一模）如图所示，一列简谐横波在沿x 轴方向传播的过程中，波形由实线变为虚线经历的时间Δt ＝1.0 s ．
（1）若该列波沿x 轴正方向传播，且在Δt 时间内传播的距离小于波长，求传播速度； （2）若该列波沿x 轴负方向传播，求传播速度的可能值。
【答案】见解析
【解析】（1）设该列波的波长为λ，由波的图象可得8m λ= 若该列波沿x 轴正方向传播，依题意可知传播距离3m x ?= 所以传播速度3m/s x
v t
?=
=?
（2）若该列波沿x 轴负方向传播，传播时间5(0,1,2...)8
t kT T k ?=+= 波的传播速度v T λ
=
由以上两式得85
k v t
+=? 将 1.0s t ?=代入解得：
传播速度的可能值为(85)m/s,01
2...v k k =+=其中,, 10. (2017·湖南长沙模拟)（双向性和时空周期性）如图6中实线是一列简谐横波在t 1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t 2＝0.5 s 时刻的波形.
图6
(1)写出这列波的波速表达式；
(2)若波速大小为74 m/s ，波速方向如何？ 答案 见解析
解析 (1)由题图图象可知λ＝8 m
当波向右传播时，波传播距离为s ＝n λ＋3
8
λ＝(8n ＋3) m(n ＝0,1,2…)
波速为v ＝s Δt ＝8n ＋3
0.5
m/s ＝(16n ＋6) m/s (n ＝0,1,2…).
当波向左传播时，波传播距离为
s ＝n λ＋58
λ＝(8n ＋5) m (n ＝0,1,2…)
波速为v ＝s Δt ＝8n ＋5
0.5
m/s ＝(16n ＋10) m/s (n ＝0,1,2…).
(2)若波速大小为74 m/s ，在Δt ＝t 2－t 1时间内波传播的距离为s ＝v ·Δt ＝74×0.5 m ＝
37 m.
因为37 m ＝4λ＋5
8λ，所以波向左传播.
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专题十四机械运动与机械波 34. [物理－选修3－4](2013·高考新课标全国卷Ⅰ)(1)如图，a、b、c、d是均匀媒质中x 轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m．一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3 s时a 第一次到达最高点．下列说法正确的是________(填正确答案标号)． A．在t＝6 s时刻波恰好传到质点d处 B．在t＝5 s时刻质点c恰好到达最高点 C．质点b开始振动后，其振动周期为4 s D．在4 s
高考物理新力学知识点之机械振动与机械波全集汇编含答案(1)
高考物理新力学知识点之机械振动与机械波全集汇编含答案(1) 一、选择题 1．如图所示，在一条张紧的绳子上悬挂A 、B 、C 三个单摆，摆长分别为L 1、L 2、L 3，且L 1＜L 2＜L 3，现将A 拉起一较小角度后释放，已知当地重力加速度为g ，对释放A 之后较短时间内的运动，以下说法正确的是（ ） A ．C 的振幅比 B 的大 B ．B 和 C 的振幅相等 C ．B 的周期为2π 2 L g D ．C 的周期为2π 1 L g 2．一质点做简谐运动，则下列说法中正确的是（ ） A ．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值 B ．质点通过平衡位置时，速度为零，加速度最大 C ．质点每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也不一定相同 D ．质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同 3．如图为一弹簧振子做简谐运动的位移﹣时间图象，在如图所示的时间范围内，下列判断正确的是（ ） A ．0.2s 时的位移与0.4s 时的位移相同 B ．0.4s 时的速度与0.6s 时的速度相同 C ．弹簧振子的振动周期为0.9s ，振幅为4cm D ．0.2s 时的回复力与0.6s 时的回复力方向相反 4．如图所示，A 、B 两物体组成弹簧振子，在振动过程中，A 、B 始终保持相对静止，下列给定的四幅图中能正确反映振动过程中物体A 所受摩擦力F f 与振子对平衡位置位移x 关系的图线为
A．B． C．D． 5．在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组描述振动的物理量总是相同的是A．速度、加速度、动能 B．动能、冋复力、对平衡位置的位移 C．加速度、速度、势能 D．速度、动能、回复力 6．在天花板O点处通过细长轻绳栓一小球构成单摆，在O点正下方A点有一个能挡住摆线的钉子，OA的距离是单摆摆长的一半，如图所示。现将单摆向左方拉开一个小角度θ（θ＜5°），然后无初速度地释放，关于单摆以后的运动，下列说法正确的是（） A．摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小 B．摆球在平衡位置右侧上升的最大高度大于在平衡位置左侧上升的最大高度 C．摆球在平衡位置左、右两侧走过的最大弧长相等 D．摆球向左经过最低点的速度大于向右经过最低点的速度 7．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象，由图可知下列说法中正确的是 A．在t＝0.2s时，弹簧振子运动到O位置 B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同
高中物理机械运动机械波部分知识点及习题修订版
高中物理机械运动机械波部分知识点及习题修 订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】
机械运动与机械波 Ⅰ.基础巩固 一、机械振动 1、机械振动：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧做的往复运动． 振动的特点:①存在某一中心位置;②往复运动,这是判断物体运动是否是机械振动的条件. 产生振动的条件:①振动物体受到回复力作用;②阻尼足够小; 2、回复力：振动物体所受到的总是指向平衡位置的合外力． ①回复力时刻指向平衡位置;②回复力是按效果命名的, 可由任意性质的力提供．可以是 几个力的合力也可以是一个力的分力; ③合外力：指振动方向上的合外力，而不一定是 物体受到的合外力．④在平衡位置处：回复力为零，而物体所受合外力不一定为零．如 单摆运动，当小球在最低点处，回复力为零，而物体所受的合外力不为零． 3、平衡位置：是振动物体受回复力等于零的位置；也是振动停止后，振动物体所在位 置；平衡位置通常在振动轨迹的中点。“平衡位置”不等于“平衡状态”。平衡位置是 指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零。（如单摆摆到最低点 时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不等于零，所以并不处于平 衡状态） 二、简谐振动及其描述物理量 1、振动描述的物理量
（1）位移：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段． ①是矢量，其最大值等于振幅； ②始点是平衡位置，所以跟回复力方向永远相反； ③位移随时间的变化图线就是振动图象． （2）振幅：离开平衡位置的最大距离． ①是标量；②表示振动的强弱； （3）周期和频率：完成一次全变化所用的时间为周期T，每秒钟完成全变化的次数为频率f． ①二者都表示振动的快慢； ②二者互为倒数；T=1/f； ③当T和f由振动系统本身的性质决定时（非受迫振动），则叫固有频率与固有周期是定值，固有周期和固有频率与物体所处的状态无关． 2、简谐振动：物体所受的回复力跟位移大小成正比时，物体的振动是简偕振动． ①受力特征：回复力F=—KX。 ②运动特征：加速度a=一kx／m，方向与位移方向相反，总指向平衡位置。简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度最大，加速度为零；在最大位移处，速度为零，加速度最大。
选修3-4《机械波》专题复习
有的放矢，重拳出击 陈修斌 江苏省赣榆高级中学（222100） 本期所涉及的《机械波》这个章节的内容为选考要求,但在所有的选考内容中是重点考查的内容，高考考查的频率高，范围广。重点考查机械波的基本概念、公式，考查波的图像和不同时刻的波形以及波在空间和时间上的周期性和双向性。近几年高考中如2007年普通高等学校招生考试广东卷第12题，（上海卷）第9题，（四川理综）第20题；2008年普通高等学校招生考试全国Ⅰ卷第16题，（全国Ⅱ卷）第17题，（北京卷）第16题；2009年普通高等学校招生考试全国Ⅰ卷第20题，（北京卷）第15题，（重庆卷）第15题，（四川卷）第19题，（广东卷）第14题等都对这一部分内容进行过考查。 预测2010年的机械波考题仍将保持以选项题为主，一个考题往往多个知识点，重点在简谐运动的规律和图象；波的形成过程和波长、波速和频率的关系，波的图象和波的多解问题仍是考查的热点．尤其是波的图象中已知某一时刻的波形图，判断方向和求位移、路程及质点坐标；已知某两时刻的波形图涉及的多解问题预测是重点考查的重点。笔者就这一部分易考点加以梳理，供同学们参考。 易考点一 考查波的基本概念 例1、一列简谐横波沿直线传播，在波的传播方向上有P 、Q 两个质点，它们相距0.8m ．当 0=t 时，P 、Q 两点位移恰好都是正的最大值，且P 、Q 间只有一个波谷．当s t 6.0=时， P 、Q 两点正好都处于平衡位置，且P 、Q 两点间有一个波峰和一个波谷，且波峰距Q 点距离第一次0.2m ，试求：(1)若波由P 传到Q ，波的周期；(2)若波由Q 传到P ，波的速度； (3)若波由Q 传到P ，从0=t 时开始观察，哪些时刻P 、Q 间(P 、Q 除外)只有一个质点位移等于振幅． 解析：本类型题往往先画出波形图，在波形图上依据题意找出适合题目要求的质点，从而确定该波的波长、周期、波速等,本题可画出如图1所示波形图，标出P 、Q 点，不难求出=0.8 m λ (1) 若波由P 传至Q ，依题意可作出如图2所示波形图，则T s t 4 3 6.0== (2) 解得s T 8.0= 图1 图2
机械波多解问题的成因及对策
机械波多解问题的成因及对策 江苏省怀仁中学214196 顾晓伟 机械波的多解问题历来是高考中的热门考点，无论是全国卷，还是上海卷，都屡屡出现。同时本考点又是学生学习机械波时的难点所在。其主要表现在无法正确判断多解问题的原因，从而造成错解。本文将就机械波多解问题的源头——产生原因作简要的探讨，并结合最近几年高考中出现的考题说明对应的解题策略。 一、传播方向导致的多解问题 波源起振后产生的波可以在介质中向四周传播。若题中没有特别注明传播方向，则求解时必须讨论其传播方向，从而导致了波的多解问题。 例1．（87年全国高考卷）如图一（甲）所示，绳中有一列正弦横波，沿x 轴传播，a,b是绳上两点，它们在x轴上的距离小于一个波长，当a点振动到最高点时，b点恰好经过平衡位置向上运动。试在图上a、b之间画出波形图。 图一（甲）图一（乙） 分析：本题没有注明波的传播方向，所以需分波向+x轴，-x轴方向传播讨论。由于a、b间距离小于一个波长。因此a、b间不足一个波形，其图象如图一（乙）所示，①为波向+x轴传时波形，②为波沿-x轴传时的波形。 二、波长大小导致的多解问题 因题设中没有给定波长的确切条件，故引起答案的不确定性导致多解问题。 例2．（96年全国卷）如图二（甲）所示，一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点，相距14.0米，b点在a点右方，当一列简谐横波沿此绳向右传播时，若a点位移达到正向极大时，b点位移恰好为零，且向下运动。经过1.00秒后，a点位移为零，且向下运动。而b点的位移恰好达到负向极大，则这列简谐波的波速可能等于（）
A ．4.67m/s B ．6m/s C ．10m/s D ．14m/s 图二（甲） 图二（乙） 分析：此题虽然已说明了波的传播方向，但满足题设条件的a 、b 两点可以 有无数个可能位置，图二（乙）中的b 1、b 2、b 3……等。只可写出a 、b 间距的 通式：S ab =λλn +4 3（n=0、1、2……），从而波速的答案也是系列解答。经求解可知A 、C 为正确答案。 三、波形周期导致的多解问题 简谐机械波的波形是周期性重复出现的，每经过一个周期波形图与原图形重 复，从而导致了问题的多解性。 例3．（96年上海卷）一列横波在某时刻的波形图如图三中实线所示，经2 ×10-2S 后波形如图中虚线所示，则该波的波速v 和频率f 可能是（ ） A ．v=5m/s B ．v=45m/s C ．f=50hz D ．f=37.5hz 图三 分析：此题波的传播方向不确定，需分向+x 轴和向-x 轴传播两种情况讨论。 另外由于波形的周期性导致了传播波形的不确定性。若波向+x 轴传播，传播的 距离S=λλn +41（n=0、1、2……）。若向-x 轴传播，传播距离S=λλn +4 3（n=0、1、2……），通过求解可知A 、B 、D 答案是正确的。 四、质点振动方向导致的多解问题 例4．（99年上海卷）一列简谐横波向右传播，波速为v ，沿波传播方向上
机械振动机械波高考题汇编标准答案
机械振动机械波高考题汇编答案 一、选择题 1.2010·全国卷Ⅱ·15一简谐横波以4m/s的波速沿x轴正方向传播。已知t=0时的波形如图所示，则 A．波的周期为1s B．x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动 C．x=0处的质点在t= 1 4 s时速度为0 D．x=0处的质点在t= 1 4 s时速度值最大 2.2010·福建·15一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度可能是 A.2m/s B.3m/s C.4m/s D.5m/s 答案：B 3. 2010·上海物理·2利用发波水槽得到的水面波形如a,b所示，则 （A）图a、b均显示了波的干涉现象 （B）图a、b均显示了波的衍射现象 （C）图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象 （D）图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象 【解析】D
本题考查波的干涉和衍射。难度：易。 4. 2010·上海物理·3声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物，这是因为 （A ）声波是纵波，光波是横波 （B ）声波振幅大，光波振幅小 （C ）声波波长较长，光波波长很短 （D ）声波波速较小，光波波速很大 【解析】C 本题考查波的衍射条件：障碍物与波长相差不多。难度：易。 5．2010·北京·17一列横波沿x 轴正向传播，a 、b 、c 、d 为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图1所示，此后，若经过3 4 周期开始计时，则图2描述的是 A.a 处质点的振动图象 B.b 处质点的振动图象 C.c 处质点的振动图象 D.d 处质点的振动图象 【答案】B 【解析】由波的图像经过 4 3 周期a 到达波谷，b 到达平衡位置向下运动，c 到达波峰，d 到达平衡位置向上运动，这是四质点在0时刻的状态，只有b 的符合振动图像，答案B 。 11．2010·重庆·14一列简谐波在两时刻的波形如题14图中实践和虚线所示，由图可确定这列波的 A ．周期 B ．波速 C ．波长 D ．频率 【答案】C 【解析】只能确定波长，正确答案C 。题中未给出实线波形和虚线波形的时刻，不知道时间
机械振动和机械波知识点总结教学教材
机械振动和机械波 一、知识结构 二、重点知识回顾 1机械振动 （一）机械振动 物体（质点）在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动，物体能够围绕着平衡位置做往复运动，必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力，它可以是一个力或一个力的分力，也可以是几个力的合力。 产生振动的必要条件是：a、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。b、阻力足够小。 （二）简谐振动 1. 定义：物体在跟位移成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。简谐振动是最简单，最基本的振动。研究简谐振动物体的位置，常常建立以中心位置（平衡位置）为原点的坐标系，把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也可说是物体在跟位移大小成正比，方向跟位移相反的回复力作用下的振动，即F=－k x，其中“－”号表示力方向跟位移方向相反。 2. 简谐振动的条件：物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比，方向跟位移方向相反的回复力作用。 3. 简谐振动是一种机械运动，有关机械运动的概念和规律都适用，简谐振动的特点在于它是一种周期性运动，它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能（重力势能和弹性势能）都随时间做周期性变化。 （三）描述振动的物理量，简谐振动是一种周期性运动，描述系统的整体的振动情况常引入下面几个物理量。
1. 振幅：振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，常用字母“A”表示，它是标量，为正值，振幅是表示振动强弱的物理量，振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小，简谐振动在振动过程中，动能和势能相互转化而总机械能守恒。 2. 周期和频率，周期是振子完成一次全振动的时间，频率是一秒钟内振子完成全振动的次数。振动的周期T跟频率f之间是倒数关系，即T=1/f。振动的周期和频率都是描述振动快慢的物理量，简谐振动的周期和频率是由振动物体本身性质决定的，与振幅无关，所以又叫固有周期和固有频率。 （四）单摆：摆角小于5°的单摆是典型的简谐振动。 细线的一端固定在悬点，另一端拴一个小球，忽略线的伸缩和质量，球的直径远小于悬线长度的装置叫单摆。单摆做简谐振动的条件是：最大摆角小于5°，单摆的回复力F是重力在 圆弧切线方向的分力。单摆的周期公式是T=。由公式可知单摆做简谐振动的固有周期与振幅，摆球质量无关，只与L和g有关，其中L是摆长，是悬点到摆球球心的距离。g是单摆所在处的重力加速度，在有加速度的系统中（如悬挂在升降机中的单摆）其g应为等效加速度。 （五）振动图象。 简谐振动的图象是振子振动的位移随时间变化的函数图象。所建坐标系中横轴表示时间，纵轴表示位移。图象是正弦或余弦函数图象，它直观地反映出简谐振动的位移随时间作周期性变化的规律。要把质点的振动过程和振动图象联系起来，从图象可以得到振子在不同时刻或不同位置时位移、速度、加速度，回复力等的变化情况。 （六）机械振动的应用——受迫振动和共振现象的分析 （1）物体在周期性的外力（策动力）作用下的振动叫做受迫振动，受迫振动的频率在振动稳定后总是等于外界策动力的频率，与物体的固有频率无关。 （2）在受迫振动中，策动力的频率与物体的固有频率相等时，振幅最大，这种现象叫共振，声音的共振现象叫做共鸣。 2机械波中的应用问题 1. 理解机械波的形成及其概念。 （1）机械波产生的必要条件是：<1>有振动的波源；<2>有传播振动的媒质。 （2）机械波的特点：后一质点重复前一质点的运动，各质点的周期、频率及起振方向都与波源相同。 （3）机械波运动的特点：机械波是一种运动形式的传播，振动的能量被传递，但参与振动的质点仍在原平衡位置附近振动并没有随波迁移。 （4）描述机械波的物理量关系：v T f ==? λ λ 注：各质点的振动与波源相同，波的频率和周期就是振源的频率和周期，与传播波的介质无关，波速取决于质点被带动的“难易”，由媒质的性质决定。 2. 会用图像法分析机械振动和机械波。 振动图像，例：波的图像，例： 振动图像与波的图像的区别横坐标表示质点的振动时间横坐标表示介质中各质点的平衡位置 表征单个质点振动的位移随时间变 化的规律 表征大量质点在同一时刻相对于平衡位 置的位移 相邻的两个振动状态始终相同的质 点间的距离表示振动质点的振动周 期。例：T s =4 相邻的两个振动始终同向的质点间的距 离表示波长。例：λ=8m
机械波 专题训练
专题（一）机械波的形成于传播 1．关于机械振动和机械波的关系是（） A．有振动必有波 B．有波必有振动 C．有振动不一定有波 D．有波不一定有振动 2．关于横波和纵波，下列说法中正确的是（） A．横波和纵波都存在波峰和波谷 B．横波和纵波的质点振动方向不同，因此，这两种波不可能沿同一方向传播 C．地震中形成的彼，既有横波，也有纵波 D．横渡与纵波都能在固体．液体．气体中传播 3．在以下各种波中，属于机械波的有（） A．水波B．光波C．无线电波D．地震波 4．波在传播的过程中，正确的说法是（） A．介质中的质点是随波迁移 B．波源的振动能量随波迁移 C．波源的能量靠振动质点的迁移随波传递 D．介质的质点每完成一次全振动，波向前传播一个波长的距离 5．下列说法中，正确的是（） A．打开香水瓶盖，较远处的人也能闻到香水味，是由于香水随声波传播的原因 B．掉到池塘中心的皮球，不能通过搅动水来使它靠岸 C．地震波中有横波，也有纵波，是一段时间只有根波，另一段时间只有纵波 D．纵波中的疏部和密部是介质中的质点原来就分布好的，是固定不动的 6．在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况，以下正确的是（） A．因为“随波逐流”木块将被推至远处 B．因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况 C．无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动 D．木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关 7．关于振动和波的关系，说法正确的是（） A．有机械振动就一定有机械波 B．波动的频率等于介质中备质点的振动频率 C．质点的振动方向总跟波的传播方向相同 D．波的传播速度一定跟质点的振动速度相同 8．下列说法正确的是（） A．质点振动方向总是垂直于波传播方向 B．只有横波的波形图才能作成正余弦曲线的形状，纵波则不能 C．波动过程是运动形式和质点由近及远的传播过程 D．如果振源停止振动，在介质中传播的波动不立即停止运动 9．下列说法中不妥的是（） A．在纵波中，质点的疏部中心位移和密部中心位移均为零 B．横波中，质点在波谷时动能最小 C．纵波中，疏部中心质点动能最小 D．机械波是波的一种形式 参考答案：
高中物理-机械振动、机械波高考真题演练
高中物理-机械振动、机械波高考真题演练1．[·山东理综，38(1)](多选)如图， 轻弹簧上端固定，下端连接一小物块，物块沿竖直方向做简谐运动。以竖直向上为正方向，物块简谐运动的表达式为y＝0.1sin(2.5πt)m。t＝0时刻，一小球从距物块h高处自由落下；t＝0.6 s时，小球恰好与物块处于同一高度。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。以下判断正确的是() A．h＝1.7 m B．简谐运动的周期是0.8 s C．0.6 s内物块运动的路程是0.2 m D．t＝0.4 s时，物块与小球运动方向相反 2．(·天津理综，3)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为x a＝2 m和x b＝6 m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是() A．该波沿＋x方向传播，波速为1 m/s B．质点a经4 s振动的路程为4 m C．此时刻质点a的速度沿＋y方向
D．质点a在t＝2 s时速度为零 3．(·北京理综，15) 周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波() A．沿x轴正方向传播，波速v＝20 m/s B．沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/s C．沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/s D．沿x轴负方向传播，波速v＝10 m/s 4．(·四川理综，2)平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰。这列水面波() A．频率是30 Hz B．波长是3 m C．波速是1 m/s D．周期是0.1 s 5．(·福建理综，16)简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()
机械振动和机械波知识点总结
机械振动和机械波 、知识结构 二、重点知识回顾 1机械振动 （一）机械振动 物体（质点）在某一中心位置两侧所做的往复运动就叫做机械振动，物体能够围绕着平衡位 置做往复运动，必然受到使它能够回到平衡位置的力即回复力。回复力是以效果命名的力， 它可以是一个力或一个力的分力，也可以是几个力的合力。 产生振动的必要条件是： a 物体离开平衡位置后要受到回复力作用。 b 、阻力足够小。 （二）简谐振动 1. 定义：物体在跟位移成正比，并且总是指向平衡位置的回复力作用下的振动叫简谐振动。 简谐振动是最简单，最基本的振动。研究简谐振动物体的位置，常常建立以中心位置（平衡 位置）为原点的坐标系，把物体的位移定义为物体偏离开坐标原点的位移。因此简谐振动也 可说是物体在跟位移大小成正比， 方向跟位移相反的回复力作用下的振动， 即F= — kx ,其中 “一”号表示力方向跟位移方向相反。 2. 简谐振动的条件：物体必须受到大小跟离开平衡位置的位移成正比， 方向跟位移方向相反 的回复力作用。 3. 简谐振动是一种机械运动，有关机械运动的概念和规律都适用， 简谐振动的特点在于它是 一种周期性运动， 它的位移、回复力、速度、加速度以及动能和势能（重力势能和弹性势能） 都随时间做周期性变化。 （三）描述振动的物理量，简谐振动是一种周期性运动，描述系统的整体的振动情况常引入 面几个物理量。 1. 振幅：振幅是振动物体离开平衡位置的最大距离，常用字母“ A ”表示，它是标量，为正 值，振幅是表示振动强弱的物理量，振幅的大小表示了振动系统总机械能的大小，简谐振动 在振动过程中，动 机械振动；：!振动在媒质中传递
波的多解问题专项练习
波的多解问题专项练习 1、一列简谐横波沿直线 AB 传播，已知A 、B 两质点平衡位置间的距离是 3m ,且在某一时刻, A 、 ■ rZem 图5 B 两质点的位移均为零， A 、B 之间只有一个波峰，则这列横波的波长可能是（ y/cm 图6 A 、 3m B 、6m C 、2m D 、4m 2、如图所示，绳中有一列正弦横波，沿 x 轴传播， 是绳上两点，它们在x 轴上的距离小于一个波长，当 振动到最高点时，b 点恰好经过平衡位置向上运动。试在 图上门、b 之间画出波形图。 上，b 占 八、、 3、如图甲所示，一根张紧的水平弹性长绳上的 一列简谐波沿此绳向右传播时，若 点位移达到正向极大时, 经过1 . 00s 后，^点位移为零，且向下运动，而 的波速可能等于： 二、b 两点，相距14. 0m 。b 点在*点右方，当 b 点位移恰好为零，且向下运动。 b 点的位移恰好达到负向极大，则这列简谐波 7.一根张紧的水平弹性长绳上有a 、b 两点相距 14m ，b 点在a 点的右方.当一列简谐横波沿 此长绳向右传播时，若a 点的位移达到正极大值时，b 点的位移恰为 0，且向下运动.经过 1s 后，a 点的位移为 0,且向下运动，而b 点的位移恰达到负极大值.则这列简谐横波的波速可能 等于（ ） A . 4.67m/s B. 6m/s C. 10m/s D . 14m/s &一简谐波沿x 轴正方向传播.已知轴上 x 1=0和x 2=1m 两处的振动图象分别如图 9所示，又知 此波的波长大于1m ，则此波的传播速度 v= _______ m/s .（取整数） A . 4. 67m /s B . 6m /s C. 10m /s D. 14m / s 4 ?一列机械波在某时刻的波形如图 1中实线所 示，经过一段时间以后， 波形图象变成图 大小为1m/s .那么这段时间可能是（ A . 1s B . 2s C. 3s 1中虚线所示, ） D . 4s J 厂 x/m 波速 9.一列波以速率v 传播，如图2所示，t 1时刻的波形的实线，t 2时刻的波形为虚线，两时刻之 差t 1-t 2=，且小于一个周期 T ，有下列各组判断中，可能正确的是: 5、一列横波在某时刻的波形图如图中实线所示，经 0. 02s 后波形如图中虚线所示，则该波的波速 频率f 可能是（ B. i = 45m / s 图1 C . f = 50Hz D . f = 37. 5Hz A. T = 0. 12s ， v =100m /s B. T =， v = 300m /s C. T =， v = 300m / s D. T = 0. 04s ， v =100m /s ( ) 6 .图5所示为一列简谐横波在 的传播速度和传播方向是： （ A . v 25cm/s ，向左传播 C. v 50cm/s ，向左传播 t=20s 时的波形图，图6是这列波中P 点的振动图线，那么该波 ） B . v 25cm/ s ，向右传播 D. v 50cm/ s ，向右传播 10 .如图所示，图3为一列简谐横波在t = 20秒时的波形图，图4是这列波中P 点的振动图 线，那么该波的传播速度和传播方向是（ ） A . v = 25cm/s ，向左传播 B. v = 50cm/s ，向左传播
机械振动和机械波历年高考物理试题
<机械振动和机械波>历年高考物理试题 9026.右图是一列简谐波在t=0时的波动图象.波的传播速度为2米／秒,则从t=0到t=2.5秒的时间内,质点M 通过的路程是____________米;位移是________米. 9129.一列简谐波在x 轴上传播,波速为50米／秒.已知t=0时的波形图象如图(1)所示,图中M 处的质点此时正经过平衡位置沿y 轴的正方向运动.将t=0.5秒时的波形图象 画在图(2)上(至少要画出一个波长) 923.a,b 是一条水平的绳上相距为l 的两点.一列简谐横波沿绳传播,其波长等于2l/3.当a 点经过平衡位置向上运动时,b 点 ( ) A. 经过平衡位置向上运动 B. 处于平衡位置上方位移最大处 C. 经过平衡位置向下运动 D. 处于平衡位置下方位移最大处 938.一列沿x 方向传播的横波, 其振 幅为A, 波长为λ, 某一时刻波的图象如图所示, 在该时刻, 某一质点的坐标为(λ,0), 经过四分之一个周期后, 该质点的坐标为 ( ) A. 5λ/4, 0 B. λ, -A C. λ,A D. 5λ/4, A 959.如图, 质量为m 的物体A 放置在质量为M 的物体B 上, B 与弹簧相连, 它们一起在光滑水平面上作简谐振动, 振动过程中A,B 之间无相对运动. 设弹簧的倔强系数为k.当物体离开平衡位置的位移为x 时, A,B 间的摩擦力的大小等于 ( ) A. 0 B. kx C. (m/M)kx D. [m/(M+m)]kx 9418. 在xy 平面内有一沿x 轴正方向传播的简谐横 波, 波速为1米/秒, 振幅为4厘米, 频率为2.5赫, 在t=0时刻, P 点位于其平衡位置上方最大位移处, 则距P 为0.2米的Q 点 ( ) A 在0.1秒时的位移是4厘米 图 1 图 2
简谐运动 机械波多解问题
简谐运动、机械波的多解性 简谐运动是质点运动的一种基本模型，它的基本特点就是周期性和对称性．在解答某些 问题时，如果能充分利用其对称性，不仅物理过程简单明了，而且解答也很简洁． 波的传播和介质各质点的振动之间有密切的内在联系，在求解此类问题时，如果质点振动或波的传播方向不确定和波的传播时间不确定等，就容易出现多解现象．解题时往往人为地选定某一方向为波的传播方向或是质点的振动方向， 造成漏掉一个相反方向的可能解．如果解题中又不能透彻分析题意，合理使用已知条件，就会造成解答不完整，或用特解代替通解现象． 简谐运动的多解性 简谐振动的多值性 ：作简谐振动的质点，是一个变加速运动，质点运动相同的路程所需的时间不一定相同．简谐振动是周期性的运动，若运动的时间与周期存在整数倍的关 系，质点运动的路程是唯一的，若运动时间为周期的一半，运动的路程具有唯一性．若不具备以上条件，质点运动的位移是多值的． 情形一：简谐振动的对称性引出的多值 例1．一个做简谐运动的质点在平衡位置O 点附近振动，当质点从O 点向某一侧运动时，经3s 第一次过P 点，再向前运动，又经2s 第二次过P 点，则该质点再经 s 的时间第三次过P 点． 分析与解： 由题意“从 O 点”出发，“过 P 点继续” 运动知，P 点不是平衡位置和位移最大的特殊点，做出示意图， 题中未明确质点第一次从 O 到P 的路径，因此需多向思维， 考虑到可能的两种情况． 若质点沿图14-1中①的方向第一次过 P 点 ，历时3s ； 由P 到b ，再由b 到P 共历时2s ，则由其对 称性知P 、b 间往返等时，各为1s ，从而可知4 T =4s ，周期 T =16s ，第三次再过 P 点，设由P 向左到a ，再返回P ，历时一个周期 T 减去P 、b 间往返用的 2s ，需时t=(16—2)s=14s ． 若沿图1中② 的方向第一次过 P 点，由对 称性可知，从 O 到P 的时间与从P 到O 的时间相等，设为t ’ ，则有：'3'22'4T t t -=+= 由上式解得1'3t =s,163T =s ，质点第三次过 P 点历时10''23t T =-=s ，故此时的答案为：14s 或103 s ． 情形二：运动方向性引出的多值性 例2．一质点做简谐运动，从平衡位置开始计时，经过0.5s 在位移最大处发现该质点，则此简谐运动的周期可能是（ ） A.2s B.2s 3 C.1s 2 D.1s 4 解：质点从平衡位置开始运动时，是先向发现点运动还是背离发现点运动，题目中并未说明，故分析时应考虑两种情况： 若质点先向发现点运动，设周期为T 则，t =T n )4 1 (+，且n=0、1、2、3…… 图 14-1
历年机械振动机械波的高考题答案
（97）简谐横波某时刻的波形图线如图所示。由此图可知 （BD） （A）若质点a向下运动，则波是从左向右传播的 （B）若质点b向上运动，则波是从左向右传播的 （C）若波从右向左传播，则质点c向下运动 （D）若波从右向左传播，则质点d向上运动 （98全国）一简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图所示，已知此时质点F的运动方向向下，则（AB） （A）此波朝x轴负方向传播 （B）质点D此时向下运动 （C）质点B将比质点C先回到平衡位置 （D）质点E的振幅为零 （00全国）一列横波在ｔ＝０时刻的波形如图中实线所示，在ｔ＝１ｓ时刻的波形如图中虚线所示，由此可以判定此波的（AC） （Ａ）波长一定是４ｃｍ （Ｂ）周期一定是４ｓ （Ｃ）振幅一定是２ｃｍ （Ｄ）传播速度一定是１ｃｍ/ｓ （01晋津）图1所示为一列简谐横波在t＝20秒时的波形图， 图2是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是（B） A．v＝25cm/s，向左传播B．v＝50cm/s，向左传播 C．v＝25cm/s，向右传播D．v＝50cm/s，向右传播（01全国）如图所示，在平面xy内有一沿水平轴x正向传播的简谐横波，波速为3.0m/s，频率为2.5HZ ，振幅为。已知t=0时刻P 质点的位移为，速度沿y 轴正向。Q点在P点右方处，对于Q点的质元来说（BC） A．在t=0时，位移为y= B．在t=0时，速度沿y轴负方向。 C．在t=0.1s时，位移为y=D．在t=0.1s 时，速度沿y轴正方向。 （02广东）一列在竖直方向振动的简谐横波，波长为λ，沿正ｘ方向传播，某一时刻，在振动位移向上且大小等于振幅一半的各点中，任取相邻的两点Ｐ１、Ｐ２，已知Ｐ１的ｘ坐标小于Ｐ２的ｘ坐标．（AC） A ．若＜λ／2，则Ｐ１向下运动，Ｐ２向上运动 B ．若＜λ／2，则Ｐ１向上运动，Ｐ２向下运动 C ．若＞λ／2，则Ｐ１向上运动，Ｐ２向下运动 D ．若＞λ／2，则Ｐ１向下运动，Ｐ２向上运动 （02上海）如图所示，S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波波源，振幅为A，a、b、c三点分别位于S1、S2连线的中垂线上，且ab＝bc。某时刻a是两列波的波峰相遇点，c是两列波的波谷相遇点，则（CD） A．a处质点的位移始终为2A B．c处质点的位移始终为－2A C．b处质点的振幅为2A D．d处质点的振幅为2A （03全国）简谐机械波在给定的媒质中传播时，下列说法中正确的是（D） A．振幅越大，则波传播的速度越快 B．振幅越大，则波传播的速度越慢 C．在一个周期内，振动质元走过的路程等于一个波长 D．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短
物理机械波知识点总结
物理机械波知识点总结 导读：高中物理选修3-4机械波重要知识点 描述机械波的物理量——波长、波速和频率(周期)的关系 ⑴波长λ：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。 ⑵频率f：波的频率由波源决定，在任何介质中频率保持不变。 ⑶波速v：单位时间内振动向外传播的距离。波速的大小由介质决定。 波的干涉和衍射 衍射：波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。产生显著衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。 干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，使某些区域振动减弱，并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象。产生稳定干涉现象的条件是：两列波的频率相同，相差恒定。 稳定的干涉现象中，振动加强区和减弱区的空间位置是不变的，加强区的振幅等于两列波振幅之和，减弱区振幅等于两列波振幅之差。 判断加强与减弱区域的方法一般有两种：一是画峰谷波形图，峰峰或谷谷相遇增强，峰谷相遇减弱。二是相干波源振动相同时，某点到二波源程波差是波长整数倍时振动增强，是半波长奇数倍时振动减弱。干涉和衍射是波所特有的现象。
高中物理选修3-4重要知识点 相对论的时空观 经典物理学的时空观(牛顿物理学的绝对时空观)：时间和空间是脱离物质而存在的，是绝对的，空间与时间之间没有任何联系。 相对论的时空观(爱因斯坦相对论的相对时空观)：空间和时间都与物质的运动状态有关。 相对论的时空观更具有普遍性，但是经典物理学作为相对论的特例，在宏观低速运动时仍将发挥作用。 时间和空间的相对性(时长尺短) 1.同时的相对性：指两个事件，在一个惯性系中观察是同时的，但在另外一个惯性系中观察却不再是同时的。 2.长度的相对性：指相对于观察者运动的物体，在其运动方向的长度，总是小于物体静止时的长度。而在垂直于运动方向上，其长度保持不变。 高中物理机械振动和机械波知识点 1.简谐运动 (1)定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫做简谐运动. (2)简谐运动的特征:回复力F=-kx，加速度a=-kx/m，方向与位移方向相反，总指向平衡位置. 简谐运动是一种变加速运动，在平衡位置时，速度最大，加速度
机械波多解问题考点
机械波多解问题专题 机械波的多解问题历来是高考中的热门考点，无论是全国卷，还是上海卷，都屡屡出现。同时本考点又是学生学习机械波时的难点所在。其主要表现在无法正确判断多解问题的原因，从而造成错解。本文将就机械波多解问题的源头―――产生原因作简要的探讨，并结合最近几年高考中出现的考题说明对应的解题策略。 １ 传播方向导致的多解问题 波源起振后产生的波可以在介质中向四周传播。若题 中没有特别注明传播方向，则求解时必须讨论其传播方向，从而导致了波的多解问题。 例１．（１９８７年全国高考题）如图所示，绳中有一列正弦横波，沿ｘ轴传播，α，ｂ是绳上两点，它们在ｘ轴上的距离小于一个波长，当α点振动到最高点时，ｂ点恰好经过平衡位置向上运动。试在图上α、ｂ之间画出波形图。 分析：本题没有注明波的传播方向，所以需要对波向＋ｘ轴，－ｘ轴方向传播讨论。由于α、ｂ间距离小于一个波长。因此α、ｂ间不足一个波长，其图像如图乙所示，（１）为波向＋ｘ轴传播时的波形；（２）是波沿－ｘ轴传播时的波形。 ２ 波长大小导致的多解问题 因题中没有给定波长的确切条件，故引起答案的不确定性导致多解问题 例２ （１９９６年全国卷）如图甲所示，一根张紧的水平弹性长绳上的α、ｂ两点，相距１４．０ｍ。ｂ点在α点右方，当一列简谐波沿此绳向右传播时，若α点位移达到正向极大时，ｂ点位移恰好为零，且向下运动。经过１．００ｓ后，α点位移为零，且向下运动，而ｂ点的位移恰好达到负向极大，则这列简谐波的波速可能等于： Ａ、４．６７ｍ／ｓ Ｂ、６ｍ／ｓ Ｃ、１０ｍ／ｓ Ｄ、１４ｍ／ｓ 分析：此题虽然已说明了波的传播方向，但满足题设条件的α、ｂ两点可以有无数个可能位置，图乙中的ｂ1、、b 2、b 3……等。只可以写出α、ｂ间距的通式； λλαn S b += 43（ｎ＝０、１、２……）。从而波速的答案也是系列解答，经求解可知Ａ、Ｃ为正确答案。
高考物理力学知识点之机械振动与机械波经典测试题
高考物理力学知识点之机械振动与机械波经典测试题 一、选择题 1．一弹簧振子做简谐运动，其位移x与时间t的关系曲线如图所示，由图可知：（） A．质点的振动频率是4Hz B．t=2s时，质点的加速度最大 C．质点的振幅为5cm D．t=3s时，质点所受合力为正向最大 2．如图所示，从入口S处送入某一频率的声音。通过左右两条管道路径SAT和SBT，声音传到了出口T处，并可以从T处监听声音。右侧的B管可以拉出或推入以改变B管的长度，开始时左右两侧管道关于S、T对称，从S处送入某一频率的声音后，将B管逐渐拉出，当拉出的长度为l时，第一次听到最弱的声音。设声速为v，则该声音的频率（） A．B．C．D． 3．做简谐运动的物体，下列说法正确的是 A．当它每次经过同一位置时，位移可能不同 B．当它每次经过同一位置时，速度可能不同 C．在一次全振动中通过的路程不一定为振幅的四倍 D．在四分之一周期内通过的路程一定为一倍的振幅 4．如图所示，弹簧振子以O点为平衡位置，在M、N两点之间做简谐运动．下列判断正确的是（） A．振子从O向N运动的过程中位移不断减小 B．振子从O向N运动的过程中回复力不断减小 C．振子经过O时动能最大
D．振子经过O时加速度最大 5．下列说法正确的是（） A．物体做受迫振动时，驱动力频率越高，受迫振动的物体振幅越大 B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速应用了多普勒效应 C．两列波发生干涉，振动加强区质点的位移总比振动减弱区质点的位移大 D．遥控器发出的红外线波长比医院“CT”中的X射线波长短 6．如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15 m。当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是（） A．0.60 m B．0.20 m C．0.15 m D．0.10 m 7．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t1＝0时的波形图。经过t2＝0.1s，Q点振动状态传到P点，则（） A．这列波的波速为40cm/s B．t2时刻Q点加速度沿y轴的正方向 C．t2时刻P点正在平衡位置且向y轴的负方向运动 D．t2时刻Q点正在波谷位置，速度沿y轴的正方向 8．若单摆的摆长不变，摆球的质量由20g增加为40g，摆球离开平衡位置的最大角度由4°减为2°，则单摆振动的( ) A．频率不变，振幅不变 B．频率不变，振幅改变 C．频率改变，振幅不变 D．频率改变，振幅改变 t=时刻的波形图，虚线为9．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为0 T>，则：（） 0.6s t=时的波形图，波的周期0.6s A．波的周期为2.4s