新步步高学年高二物理人教版选修34导学案第十二章 第3讲 波长频率和波速 Word版含答案wWord格式.docx
- 文档编号:21530818
- 上传时间:2023-01-31
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:122.29KB
新步步高学年高二物理人教版选修34导学案第十二章 第3讲 波长频率和波速 Word版含答案wWord格式.docx
《新步步高学年高二物理人教版选修34导学案第十二章 第3讲 波长频率和波速 Word版含答案wWord格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《新步步高学年高二物理人教版选修34导学案第十二章 第3讲 波长频率和波速 Word版含答案wWord格式.docx(15页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
B.波的频率等于波源的振动频率
C.波速等于波源的振动速度
D.波由一种介质进入另一种介质,波速和波长都要改变
解析 由波长的定义可知,两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为半个波长,选项A错误;
由波的频率定义可知选项B正确;
波速是波的传播速度,与波源的振动速度不同,选项C错误;
波在同一种均匀介质中匀速传播,进入不同介质时,频率不变,但波速改变,由v=
可知波长改变,选项D正确.
答案 BD
借题发挥 波长的定义中要强调“总是相同”的理解;
波的频率等于波源的振动频率;
波速由介质决定;
波长由波源和介质共同决定.
针对训练 一列简谐横波在某时刻的波形图如图12-3-1所示,已知图中质点b的起振时刻比质点a延迟了0.5s,b和c之间的距离是5m,以下说法正确的是( )
图12-3-1
A.此列波的波长为2.5m
B.此列波的频率为2Hz
C.此列波的波速为2.5m/s
D.此列波的传播方向为沿x轴正方向传播
解析 相邻两个波峰或者波谷之间的距离就是一个波长,b和c之间的距离就是一个波长即5m,A项错;
而ab之间距离为半个波长,波从a传到b所用时间为半个周期,即0.5s,所以周期为1s,频率f=1Hz,B项错;
波速v=
=5m/s,C项错;
质点b的起振时刻比质点a延迟,说明波是从a向b传播即沿x轴正向,D项对.
答案 D
二、波的多解问题
1.波具有时间和空间的周期性,传播具有双向性,所以关于波的问题更容易出现多解.造成多解的主要因素有:
(1)时间间隔Δt与周期T的关系不明确;
(2)波的传播距离Δx与波长λ的关系不明确;
(3)波的传播方向不确定.
2.在解决波的问题时,对题设条件模糊,没有明确说明的物理量,一定设法考虑其所有的可能性:
(1)质点达到最大位移处,则有正向和负向最大位移两种可能;
(2)质点由平衡位置开始振动,则有起振方向相反的两种可能;
(3)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;
(4)只给出两时刻的波形,则有多次重复出现的可能.
【例2】 一列横波在x轴上传播,t1=0和t2=0.005s时的波形如图12-3-2中的实线和虚线所示.
图12-3-2
(1)设周期大于(t2-t1),求波速;
(2)设周期小于(t2-t1),并且波速为6000m/s.求波的传播方向.
解析 当波传播时间小于周期时,波沿传播方向前进的距离小于一个波长;
当波传播的时间大于周期时,波沿传播方向前进的距离大于波长.这时从波形的变化上看出的传播距离加上n个波长才是波实际传播的距离.
(1)因Δt=t2-t1<T,所以波传播的距离可以直接由图读出.
若波向右传播,则在0.005s内传播了2m,故波速为v=
=400m/s.
若波向左传播,则在0.005s内传播了6m,故波速为v=
=1200m/s.
(2)因Δt=t2-t1>T,所以波传播的距离大于一个波长,在0.005s内传播的距离为Δx=vΔt=6000×
0.005m=30m,
=
=3
,即Δx=3λ+
λ.
因此,可得波的传播方向沿x轴的负方向.
答案
(1)波向右传播时,v=400m/s;
波向左传播时,v=1200m/s
(2)x轴负方向
借题发挥 解决周期性及双向性带来的多解问题的一般思路如下:
(1)首先考虑传播方向的双向性,如果题目未说明波的传播方向或没有其他条件暗示,应首先按波传播的可能性进行讨论.
(2)对设定的传播方向,确定Δt和T的关系,一般先确定最简单的情况,即一个周期内的情况,然后在此基础上加nT.
(3)应注意题目是否有限制条件,如有的题目限制波的传播方向,或限制时间Δt大于或小于一个周期等.所以解题时应综合考虑,加强多解意识,认真分析题意.
(4)空间的周期性和时间的周期性是一致的,实质上是波形平移规律的应用,所以解题时我们可以针对不同题目选择其中一种方法求解.
【例3】 如图
图12-3-3
12-3-3所示,一列简谐波沿一直线向左传播,当直线上某质点a向上运动到达最大位移时,a点右方相距0.15m的b点刚好向下运动到最大位移处,则这列波的波长可能是( )
A.0.6mB.0.3m
C.0.2mD.0.1m
解析 由题意可知,a、b两点的振动方向始终相反,a、b间的距离为半波长的奇数倍,即:
xab=(2n+1)
(n=0,1,2,…),解得:
λ=
m(n=0,1,2,…),当n=0时,λ=0.3m,选项B正确;
当n=1时,λ=0.1m,选项D正确;
波长不可能等于0.6m和0.2m,选项A、C错误.
波长、频率、周期、波速
1.(2011·
新课标全国卷)一振动周期为T、振幅为A,位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动.该波源产生的一列简谐横波沿x轴正向传播,波速为v,传播过程中无能量损失.一段时间后,该振动传播至某质点P,关于质点P振动的说法正确的是( )
A.振幅一定为A
B.周期一定为T
C.速度的最大值一定为v
D.开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离
E.若P点与波源距离x=vT,则质点P的位移与波源的相同
F.质点P在一个周期内走过的路程等于一个波长
解析 机械波是将波源的振动形式和能量向外传递的过程,对简谐波而言,介质中各振动质点的振幅和周期都与波源的相同,A、B正确;
质点P的振动速度不是波的传播速度v,C错误;
质点P开始振动的方向与波源开始振动的方向相同,与它们的距离无关,D错误;
若P点与波源距离x=vT=λ,相差波长λ整数倍的质点振动情况都相同,故E正确;
质点振动时,一个周期内走过的路程等于振幅的4倍,与波长无关,故F错误.
答案 ABE
2.男女生二重唱中,女高音和男中音的频率、波长和波速分别为f1、λ1,v1和f2,λ2,v2,它们之间的关系是( )
A.f1>
f2,λ1>
λ2,v1>
v2B.f1<
f2,λ1<
λ2,v1<
v2
C.f1>
λ2,v1=v2D.以上说法都不正确
解析 由于两声音是同一种机械波,因而波速相同,A,B均排除,而音调高即是频率高,即f1>
f2,再由v=λf,v相同,f1>
f2,所以λ1<
λ2,因而C正确,D错误.
答案 C
波的多解问题
3.一列横
图12-3-4
波在t=0时刻的波形如图12-3-4中实线所示,在t=1s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
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4cm,振幅是2cm,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+
T=1s(n=0,1,2,3,…)是不确定解,因此选项B错误.同理传播速度v=
也不确定,选项D错误.
答案 AC
图12-3-5
4.一列简谐横波沿直线由A向B传播,A、B相距0.45m,如图12-3-5所示是A处质点的振动图象.当A处质点运动到波峰位置时,B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动,这列波的波速可能是( )
A.4.5m/sB.3.0m/sC.1.5m/sD.0.7m/s
解析 从图中可知周期为0.4s.由题可知质点A、B间最
简单波形如图所示,A、B间距和波长的关系为x=(n+
)λ,再由公式v=
得v=
(n=0,1,2,…),代入数据可知波速v可为4.5m/s,选项A正确.
答案 A
题组一 波长、频率、周期、波速及其关系
1.关于波速,下列说法正确的是( )
A.反映了质点振动的快慢
B.反映了振动在介质中传播的快慢
C.波速由介质和波源共同决定
D.波速与波源的频率成正比
解析 波速反映的是振动在介质中传播的快慢程度,它与质点的振动快慢无关,因此选项A错误,选项B正确;
波速只由介质决定,而与频率和波长无直接关系,选项C、D错误.
答案 B
2.关于波长,下列说法中正确的是( )
A.在一个周期内,沿着波的传播方向,振动在介质中传播的距离是一个波长
B.两个相邻的、在振动过程中运动方向总是相同的质点间的距离是一个波长
C.在横波中,两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长
D.在纵波中,两个密部或两个疏部之间的距离等于波长
解析 根据波动中时间与空间的对应性,时间是周期的多少倍,振动在介质中传播的距离就是波长的多少倍,选项A正确;
根据波长的定义,可知选项B、C正确.选项D错误.
答案 ABC
3.关于波的周期,下列说法正确的是( )
A.质点的振动周期就是波源的周期
B.波的周期是由波源驱动力的频率决定的
C.波的周期与形成波的介质的密度有关
D.经历整数个周期,波形图重复出现,只是波峰向前移动了一段距离
解析 波的周期性是由质点振动的周期性决定的,故选项A正确;
波的周期等于波源驱动力的周期,与介质无关,故选项B正确,选项C错误;
选项D正是波的周期性的体现,故选项D正确.
答案 ABD
4.关于公式v=λf的理解,正确的是( )
A.v=λf适用于一切波
B.由v=λf知,f增大,则波速v也增大
C.v、λ、f三个量中,对同一列波来说,在不同介质中传播时保持不变的只有f
D.由v=λf知,波长是2m的声音比波长是4m的声音传播速度小2倍
解析 公式v=λf适用于一切波,无论是机械波还是电磁波,A正确;
机械波的波速仅由介质决定,与频率f无关,所以B、D错;
对同一列波,其频率由波源决定,与介质无关,故C正确.
5.(2014·
山东理综,38
(1))一列简谐横波沿直线传播.以波源O由平衡位置开始振动为计时零点,质点A的振动图象如图12-3-6所示,已知O、A的平衡位置相距0.9m.以下判断正确的是________.(双选,填正确答案标号)
图12-3-6
a.波长为1.2m
b.波源起振方向沿y轴正方向
c.波速大小为0.4m/s
d.质点A的动能在t=4s时最大
解析 由A的振动图象可知,A经过3s开始振动,OA间距0.9m,波速v=
m/s=0.3m/s;
振动的周期T=4s,所以波长λ=vT=0.3×
4m=1.2m;
介质中质点的起振方向和波源的起振方向相同,由A质点的起振方向可以判断波源的起振方向沿y轴的正方向;
t=4s时A距离平衡位置最远,速度最小,动能最小,正确选项a、b.
答案 ab
6.如图12-3-7是一列简谐横波在某时刻的波形图,已知图中b位置的质点起振时间比a位置的质点晚0.5s,b和c之间的距离是5m,则此列波的波长和频率应分别为( )
图12-3-7
A.5m,1HzB.10m,2Hz
C.5m,2HzD.10m,1Hz
解析 从波动图象可以看出,波长λ=5m,b点比a点的起振时间晚0.5s,则波速v=
m/s=5m/s,所以T=
=1s,f=
=1Hz.
7.一列简谐横波沿x轴正方向传播,某时刻其波形如图12-3-8所示.下列说法正确的是( )
图12-3-8
A.波长为4cm
B.波的周期为4s
C.经
周期后质点P运动到Q点
D.经
周期后质点P的速度变为零
解析 这是波形图,由图直接可读出波长λ=4cm,不能读周期,A对B错;
P质点在平衡位置振动,经过
周期到最大位置,速度为零,C错,D对.
答案 AD
8.一列简谐波沿x轴传播,t=0时刻的波形如图12-3-9甲所示,此时质点P正沿y轴负方向运动,其振动图象如图乙所示,则该波的传播方向和波速分别是( )
图12-3-9
A.沿x轴负方向,60m/sB.沿x轴正方向,60m/s
C.沿x轴负方向,30m/sD.沿x轴正方向,30m/s
解析 根据甲图可知波沿x轴负方向传播,波长是24m,根据乙图可知,周期是0.4s,所以波速是v=
m/s=60m/s,选项A正确.
题组二 波的多解问题
9.一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6m,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.4m、6m和8mB.6m、8m和12m
C.4m、6m和12mD.4m、8m和12m
解析 由于该波上两质点处于平衡位置且相距6m,且两质点间波峰只有一个,故6m与波长λ的关系有三种可能:
6m=λ,6m=
,6m=
λ,故波长的可能值为6m、12m、4m,C正确.
10.一列简谐横波在t=0时刻的波形如图12-3-10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( )
图12-3-10
A.7m/sB.3m/sC.1m/sD.5m/s
解析 本题考查横波的图象和波速公式及考生的理解能力和推理能力.t<
T,故:
若波向右传播,则波传播的距离x1=0.02m,则波速v1=
m/s=1m/s;
若波向左传播,则波传播的距离x2=0.06m,则波速v2=
m/s=3m/s,故正确的选项为BC.
答案 BC
11.一列波长大于3m的横波沿着x轴正方向传播,处在x1=1.5m和x2=4.5m的两质点A、B的振动图象如图12-3-11所示.由此可知( )
图12-3-11
A.1s末A、B两质点的位移相同
B.2s末A点的振动速度大于B点的振动速度
C.波长为4m
D.波速为1m/s
解析 从A、B两点的振动图象可以看出,1s末质点A的位移为2cm,质点B的位移为0,选项A错误;
2s末A点处于平衡位置,速度最大,B点处于负最大位移处,速度为零,选项B正确;
从A、B两点的振动图象可以看出,A、B两点间的距离为
个波长(n=0,1,2,…),结合题给条件可得:
λ=x2-x1,代入数据解得波长为:
m(n=0,1,2,…),由题意知波长大于3m,则n=0,波长为:
λ=4m,选项C正确;
从振动图象可以看出周期为:
T=4s,则波速为:
=1m/s,选项D正确.
答案 BCD
题组三 综合应用
12.如
图12-3-12
图12-3-12所示,一列简谐横波沿x轴传播,实线为t1=0时的波形图,此时P质点向y轴负方向运动,虚线为t2=0.01s时的波形图.已知周期T>
0.01s.
(1)波沿x轴________(填“正”或“负”)方向传播;
(2)求波速.
解析
(1)由题意可知波沿x轴正方向传播.
(2)由题意知,λ=8m
t2-t1=
T①
②
联立①②式,代入数据解得v=100m/s
答案
(1)正
(2)100m/s
13.一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图12-3-13所示.经0.6s时间质点a第一次到达波峰位置,求:
(1)波的传播速度大小;
(2)质点b第一次出现波峰的时刻.
图12-3-13
解析
(1)设质点振动周期为T,因a第一次到波峰的时间为
T=0.6s,故T=0.8s.由图可知λ=4m,则波速v=
=5m/s.
(2)质点b与相邻波峰间距离为5m,则质点b第一次出现在波峰的时刻t=
=1s.
答案
(1)5m/s
(2)1s
14.一列横波沿AB方向传播,波的频率为5Hz,振幅为2cm,A、B两点间距离为6m,振动方向总是相反,在某时刻两质点同处于平衡位置,它们之间还有一个波峰.试求波的可能波长.
解析 波形曲线为图中1时,AB=
,得λ1=2AB=12m.当波形曲线为图中2时,AB=
,λ2=
AB=4m.
答案 4m或12m
15.一列简谐横波t1时刻的波形如图12-3-14中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示,已知Δt=t2-t1=0.5s.问:
图12-3-14
(1)这列波的传播速度是多少?
(2)若波向左传播,且3T<
Δt<
4T,波速是多大?
(3)若波速等于68m/s,则波向哪个方向传播?
解析
(1)有两组解:
若波向右传播,传播距离s=
λ,又有v右=
m/s=(16n+4)m/s(n=0,1,2,…);
若波向左传播,传播距离s=
λ,又有v左=
m/s=(16n+12)m/s(n=0,1,2,…).
(2)因波向左传播,且3T<
4T,则必有3λ<
s<
4λ,故n=3,v左=(16n+12)m/s=60m/s.
(3)因波速v=68m/s,所以s=v·
Δt=68×
0.5m=34m=
λ,故波向右传播.
答案
(1)若波向右传播,v右=(16n+4)m/s(n=0,1,2,…)
若波向左传播,v左=(16n+12)m/s(n=0,1,2,…)
(2)60m/s (3)向右
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 新步步高学年高二物理人教版选修34导学案第十二章 第3讲 波长频率和波速 Word版含答案w 步步高 学年 物理 人教版 选修 34 导学案 第十二 波长 频率 波速 Word 答案
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)
链接地址:https://www.bdocx.com/doc/21530818.html