第4单元单元复习

第四单元：单元复习：一、本章知识要点及高考要求：1、波的基本概念；2、波长、波速和频率；3、波的图象；4、波的特有现象，声波5、本章高考的热点内容：（1）振动和波的关系；（2）波长频率和波速的关系；（3）波的图象的应用。6、本章高考试题特点：（1）试题容量大、综合性强，一道题往往要考查多个概念或多个规律；（2）用图象考核理解能力和推理能力，特别是对波的图象的理解和应用。二、概念辨析：（一）、振动图象和波动图象的比较：运用图象描述简谐振动及其在介质中的传播过程，对理解振动和波动的规律有十分重要的作用。振动图象和波的图象，它们“型同而质不同”，两者有明显的区别。它们的研究对象不同。物理意义不同，变化规律不同，它们在判断质点运动方向等问题上考虑的角度不同。（二）解决振动与波的关系问题的注意点：1、波的图象、质点的振动方向和波的传播速度这三个因素是相互联系和相互制约的，当机械波在介质中传播时，介质中各质点都做机械振动，它们的振动是以波的形式相互关联的，是沿波的传播方向前后带动的，振动的传播速度就是波速，但是特别要注意波速与质点振动是两个不同的概念，不能混淆。[例1、]判断如图所示的两图象中A点（A时刻）的振动方向（已知波的图象中的波向右传播）[分析与解]：在图甲中所示的图象中，选一个与A相邻的点B，B在A以上，且在A的左面，而波向右传播，故B比A先振，A要在B带动下振动，所以此时A向上振动（反之知道了A向上振动也可以判断波向右传播）。在图乙中，所示的振动图象，要判断A时刻质点的振动方向，找下一时刻B，因B在A之后，因此A时刻质点要向下振动。波的图象或振动图象中判断某点（某时刻）质点的振动方向是难点。处理方法是：与相邻的质点（或时刻）相比较，经过分析即可得出正确的判断。2、在波的传播过程中，平衡位置相距为波长的整数倍的质点位移总是相同，称为同相点；平衡位置相距为半波长的奇数倍的质点振动的步调相反（速度方向或位移方向始终相反），称为反相点。例2、图中甲为振源P的振动图象，图中乙中的直线表示介质质点的平衡位置，P为振源，所产生的横波向右传播，M、N是波传播途径中的两个点，已知PM=54.2m，PN=55.4m波速为20m/s，当P点经过平衡位置向上运动时，则：A、M通过平衡位置向上运动，N通过平衡位置向下运动；B、M在波谷，N在波峰；C、M在波峰，N在波谷；D、M、N均在波谷。[分析与解：]由图甲可知，质点的振动周期T=4×102秒，则波长=vT=20×4×102=0.8（m）而PM=75.678.02.54即PM=6743。当P点经平衡位置向上运动时，P点附近的波形如图所示，由图可知，与P点相距为43的Q点在波峰，而M点与Q点的距离为67，M点和Q点同相，所以M点也是在波峰。MN=PN-PM=55.4–54.2=1.2m，5.18.02.1MN，即MN=121。N和M点是反相点，它们位移大小相等，方向相反，所以N点在波谷，本题的正确答案为C。（三）波动的多解问题分类：1、传播方向带来的多解：机械波的一个非常重要的特点是具有向右和向左传播的双向特性，若题目未给定波在传播过程中的传播方向，或由于题目中未给定判断波的传播方向的必要条件，则应考虑波传播的双向性，其结果有多解。[例3、]如图所示，绳中有一列正弦横波，沿x轴传播，图中a、b是绳上两点，它们在x轴方向上的距离小于一个波长，当a点振动到最高点时，b点恰经过平衡位置向上运动，试在a、b之间画出可能的波形。[分析与解：]本题没有给定波沿x轴的正向还是x轴的负方向传播，故应考虑以下两种情况。（1）若波沿x轴正方向传播，根据质点A在波峰，质点b在平衡位置，a、b间距小于波长的条件，a、b距离有两种可能：4或43，如图甲和乙所示，当a、b间距为4时，b质点向上振动，符合题意；当a、b间距为43时，B质点向下振动，不符合题意。因此当波沿x轴正方向传播时，a、b间波形为图甲所示。（2）若波沿x轴负方向传播，a、b间距也有4和43两种可能，波形分别为甲和乙所示，但图甲中质点b振动方向向下，不符合题意；图乙中质点b振动方向向上，符合题意。因此当波沿x轴负方向传播时，a、b间波形为图乙所示。2、传播时间带来的多解：机械波的传播过程在时间上和空间上都具有周期性，也就是每经过一个周期或每传播一个波长的距离，所得到得波形图和原来的波形图其形状相同，即nT+t时刻的波形与t时刻的波形图相同，或者波传播的距离n+x后的波形与传播距离x后的波形相同，由此可带来机械波问题的多解性。（四）关于波的干涉：1、波在传播过程中的性质：几列波相遇时能够保持各自的状态而不相互干扰；两列波重叠区域里任何一点的总位移，都等于两列波分别引起的位移矢量和，这就是波的叠加原理，而干涉现象正是波叠加的结果。2、对波的干涉，两个波源的频率相同，振动情况也完全相同（或振动步调相同），则出现稳定的干涉图样。某些区域内质点的振动总是加强，并不意味着这些质点总处于某一恒定的位移，其位移是不断变化的，且按正弦规律变化，只是这些质点的振幅比其它质点的大（在中学物理中仅作定性介绍）。3、介质中某点的振动是减弱还是加强，取决于该点到两个波源的路程差s。当该点到两波源的路程差为波长的整数倍，即s=n（n=0、1、2、3…）时，该点的振动是加强的。当该点到两波源的路程差为半波长2的奇数倍时，即s=（2n+1）2（n=0、1、2、3…）时，则该点的振动是减弱的。[例4、]两列波长相同的水波发生干涉现象，若在某一时刻，P点处恰好是两列波的波峰相遇，Q点处是两列波的波谷相遇，则：A、P点振动加强，Q点振动减弱；B、P、Q两点振动周期相同；C、P、Q两点振动都加强；D、P、Q两点始终处在最大位移或最小位移处。分析与解：产生波的干涉现象时，波峰与波峰以及波谷与波谷相遇处的振动都是加强的，另外，频率相同是产生波的干涉现象的必要条件，从而各点的振动频率均相同，因而振动周期也相同，由于各质点围绕各自的平衡位置都在不断地振动，不可能始终处于最大或最小位移处，综上所述，B、C为正确的选项。三、单元练习：1、下列关于机械波的说法中，正确的是：A、机械波只能在介质中传播；B、没有介质，也能形成机械波；C、横波中，质点中振动方向与波的传播方向垂直；D、纵波中，质点的振动方向与波的传播方向垂直。2、如图所示，为某时刻一列简谐波的波动图线，a、b为波上的两个质点，则下列说法中正确的是：A、若质点a该时刻沿y轴正方向运动，则波沿x轴正方向传播；B、若质点a该时刻沿y轴正方向运动，则波沿x轴负方向传播；C、若质点b该时刻沿y轴正方向运动，则b比a先回到平衡位置；D、若质点b该时刻沿y轴正方向运动，则b比a后回到平衡位置。3、一列水波由深水区进入浅水区，入射线与界面夹角300角，反射线与界面夹角450角，则下列说法中正确的是：A、波在深水区与浅水区的波速相同，频率不同，波长不同；B、波在深水区和浅水区中传播时，波速、频率、波长都相同；C、深水区中的波速比浅水区中大，波长比浅水区中小；D、深水区中的波速、波长都比浅水区中大。4、有下列声学现象：（1）夏日的雷声能持续很长时间；（2）敲响一只音叉，另一只与其相隔不远的音叉也能发出声音；（3）敲响一只音叉，在其周围某些区域声音较强，某些区域声音较弱；（4）屋子外面的人虽然看不到屋里的人，但却能听到屋里的人的谈笑声。则：A、（1）（2）是反射现象，（3）是共鸣现象，（4）是折射现象；B、（1）是干涉现象，（2）是反射现象，（3）是衍射现象，（4）是折射现象；C、（1）是反射现象，（2）折射现象，（3）是干涉现象，（4）是衍射现象；D、（1）是反射现象，（2）共鸣现象，（3）是干涉现象，（4）是衍射现象。5、如图所示，在盛水的玻璃试管上方放一个正在发声的音叉。已知音叉的频率是400Hz，设空气中的声速为336m/s，要使管内空气柱与音叉发生共鸣，空气柱的最小长度为：A、0.21m；B、0.42m；C、0.63m；D、0.84m。6、如图所示，a、b是一列横波上的两个质点，它们的平衡位置相距30m，波沿x轴正方向传播。当质点a达到最高点时，质点b恰好经过平衡位置。经过3s，波向前传播30m，这时a经过平衡位置，b恰好到达最高点。下列说法中正确的是：A、这列波的周期可能是2.4s；B、这列波的波长可能是24m；C、这列波的周期可能是3s；D、这列波的速度一定是10m/s。7、关于振动图象和波动图象下列说法中正确的是：A、两个图象都是质点振动的轨迹；B、两条曲线变化规律相同，都表达了某一质点的振动规律；C、利用两个图象，都可以直接判断出质点的振动速度方向；D、从两个图象都可以知道振动的振幅。8、一列波沿x轴正向传播，到达坐标原点O时的波形图如图所示，当波到达N点时，处于原点的质点所通过的路程和该时刻的位移是：（单位cm）A、40.5，1；B、81，1；C、40.5，-1；D、81，-1。9、在波的传播方向上，两质点a、b相距1.05m，已知当a到达最大位移时，b恰好在平衡位置，若频率为200Hz，则波的速度可能是（单位：m/s）：A、120；B、140；C、280；D、420。10、如图所示，一波源在绳的左端发出半个波1，频率为f1，振幅为A1，同时另一个波源在绳的右端发出半个波2，频率为f2，振幅为A2，图中AP=PB，由图知，错误的说法是：A、两列波同时到达P点；B、两列波相遇时P点波峰值可达（A1+A2）；C、两列波相遇后各自仍保持原来的波形独立传播；D、两列波相遇时，绳上波峰值可达（A1+A2）的点只有一点，此点在P点左侧。11、一正弦波在水面上定向传播，波峰的运动速度为v，相邻两波峰间的距离为a，水面上漂浮着一很小的木块，它随此波而动，则木块沿此波传播方向的速度为_______，木块在竖直方向上运动的周期为______。12、一列沿x正方向传播的简谐波，波速为2m/s，某时刻的波形如图所示，这列波的频率为_______，若波源位于x=-4m处，t=0时刻，波源质点是从平衡位置开始沿y轴负向起振的，则在波的传播过程中，t=_______，那些时刻P质点的位置如图所示。13、某横波如图所示，沿x轴正方向传播，O为波源，OP=4cm，PQ=14cm，当波恰好传到Q点时，在OP范围内有一些质点正向-y方向运动，这些质点的平衡位置的坐标区间为___________。14、如图所示，实线是一列简谐波在某一时刻的波形图线，虚线是0.2s后它的波形图，则这列波可能的波速为多大？15、一列简谐波沿直线传播，位于此直线上的A、B两点相距为6m，t1=0时刻A点在正的最大位移处，B点恰好在平衡位置，经过t2=0.005s，A点恰好回到平衡位置，而B点却在负的最大位移处。设波的传播方向为A到B，且已知波长6m，周期Tt2-t1，试求这列波的波速。若波上各质点的振幅为10cm，试画出它在t1时刻的图象。16、一列横波沿一直线在空间传播，在某一时刻直线上相距s的A、B两点均处于平衡位置，且运动方向相反，在A、B之间仅有一个波峰，若经过时间t，B质点恰好达到波峰位置，则该波的可能波速大小是：A、ts23；B、ts43；C、ts2；D、ts6。参考答案：1、AC；2、BD；3、D；4、D；5、A；6、ABD；7、D；8、D；9、AC；10、B；11、0，a/v；12、0.5，2（)41nsn=2、3、4……..13、0x1cm,3cmx4cm；14、析：因为本题没有指明波的传播方向，应考虑到两种可能的情况：沿X轴正方向或负方向传播，又因为本题对周期未加以限制条件，应考虑到具有周期性，已知t=0.2s，=4m。若波沿x轴正方向传播，则根据时间t内传播的距离为：S右=n+41=n×4+41×4=4n+1（m）所以，V右=2.014ntS右=20n+5（m/s）或根据时间t与周期T的关系为：t=nT右+右T41，T右=144nt=148.0n（s）得：V右=右T=8.04（4n+1）=2