高中人教版物理选修3-4)ppt课件

物理选修3-4习题精选总复习变式训练3一列横波在x轴上传播，在t1＝0时刻波形如图中实线所示，t2＝0.05s时刻波形如图中虚线所示．(1)由波形曲线读出这列波的振幅和波长；(2)若周期大于12(t2－t1)，则最小波速是多少？方向如何？最大波速是多少？方向如何？解析(1)A＝0.2m；λ＝8m.(2)由于T12(t2－t1)，即Δt2T当波沿x轴正方向传播时，可能的周期为Δt＝nT＋T4，且n＝0或1当波沿x轴负方向传播时，可能的周期为Δt＝nT＋3T4，且n＝0或1由波速公式v＝λT可知，当速度v最小时，周期T最大．分析上面两类情况可知，当周期最大时，波沿x轴正方向传播，且在Δt＝nT＋T4中，取n＝0即Δt＝T4，则T大＝0.2s最小速度v小＝λT大＝40m/s，方向沿x轴正方向当速度v最大时，周期T最小．分析上面两类情况可知，当周期最小时，波沿x轴负方向传播，且在Δt＝nT＋3T4中，取n＝1，即Δt＝T＋3T4，则T小＝135s最大速度v大＝λT小＝280m/s，方向沿x轴负方向．答案(1)0.2m8m(2)40m/s，方向沿x轴正方向280m/s，方向沿x轴负方向题型四波特有的现象——干涉和衍射【例4】如图所示，实线和虚线表示振幅、周期相同、沿同一条直线向相反方向传播的两列正弦波刚相遇的情形，分析相遇后T2时刻，各质点a、b、c、d、e的位移大小和速度方向的情况，并说明哪些点是振动加强的，哪些点是振动减弱的？[解析]根据波的独立传播原理，相遇后T2时刻，两列波应如图所示叠加，又由波的叠加原理，叠加区域内a、b、c、d、e各质点的位移都是零，但速度各不相同，其中a、c、e三质点速度最大，方向如图所示，而b、d两质点速度为零．这说明在叠加区域内，a、c、e三质点的振动是最强的，b、d两质点振动是最弱的．[答案]见解析[点评]在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱变式训练4如图为声波干涉演示仪的原理图．两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔．声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率________的波．当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅________；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅____________________．答案相等等于零等于原来声波振幅的2倍难点能力突破难点突破一、波速与振速的区别波源振动几个周期，波形就向外平移几个波长，λT这个比值就表示了波形(或能量)向外平移的速度，即波速．在同一均匀介质中波动的传播是匀速的，与波动频率无关．质点的振动速度，即为振速．波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，是变速运动，质点并没沿波的传播方向随波迁移．要区分开这两个速度．二、振动图像和波的图像的比较振动图像波的图像图像研究对象一个质点沿传播方向上的所有质点物理意义同一质点在各时刻的位移某时刻各质点的位移图像随时间变化沿原图像向前延伸将原图形沿传播方向平移质点振动方向的确定方法向着下一时刻的位置振动重复前一质点的振动一段完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长三、波的干涉现象中，振动加强、减弱的意义及判断(1)加强、减弱点的位移与振幅加强处和减弱处都是两列波引起的位移的矢量和，质点的位移都随时间变化，各质点仍围绕平衡位置振动，与振源振动周期相同．加强处振幅大，等于两列波的振幅之和，即A＝A1＋A2质点的振动能量大，并且始终最大．减弱处振幅小，等于两列波的振幅之差，即A＝|A1－A2|质点振动能量小，并且始终最小，若A1＝A2，则减弱处不振动．加强点的位移变化范围：－|A1＋A2|～|A1＋A2|减弱点的位移变化范围：－|A1－A2|～|A1－A2|(2)加强点和减弱点的判断波峰与波峰(波谷与波谷)相遇处一定是加强的，并且用一条直线将以上加强点连接起来，这条直线上的点都是加强的；而波峰与波谷相遇处一定是减弱的，把以上减弱点用直线连接起来，直线上的点都是减弱的，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点振幅之间．当两相干波源振动步调相同时，到两波源的路程差Δs是波长整数倍处是加强区；而路程差是半波长奇数倍处是减弱区．四、如何由波动方向确定质点的振动方向已知波形、波的传播方向，判断某一质点的振动方向，或反过来由波形、某一质点振动方向判断波的传播方向，方法互逆，主要有两种．(1)波形平移法：将原波形(图中实线)沿波的传播方向平移Δx＜λ4(图中虚线)，则某一质点的运动方向就由实线上的位置指向虚线上对应位置的方向，图中A、B、C各点运动方向如图所示．(2)特殊点法由波的形成、传播原理可知，后振动的质点总是重复先振动质点的运动，而当质点处于波峰和波谷位置的瞬间，其速度为零．故若已知波的传播方向而判断某质点的振动方向时，可找与该点距离最近的波峰和波谷，根据它与波峰、波谷位置的关系确定其振动方向.高考能力考向1波的传播和波动图像1.(2011·海南)一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示．介质中x＝2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y＝10sin(5πt)cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是()A．周期为4.0sB．振幅为20cmC．传播方向沿x轴正向D．传播速度为10m/s解析本题考查简谐波的规律，波动和振动的联系等知识点，意在考查考生理解机械波的形成，描述波的基本物理量．根据质点P的振动方程知，下个时刻质点P的位移为正值，因此此时刻质点P向上振动，则波沿x轴正方向传播，C项对；由ω＝2πf＝2πT＝5π知，质点的振动频率为2.5Hz，周期为0.4s，则波速为v＝λT＝10m/s，A项错，D项对；由题图知，波的振幅为10cm，B项错．答案CD2．(2011·山东)如图所示，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T0.01s.(1)波沿x轴________(填“正”或“负”)方向传播．(2)求波速．解析(1)正(2)由题意知，λ＝8mt2－t1＝18T①v＝λT②联立①②式，代入数据解得v＝100m/s.答案(1)正(2)100m/s3．(2011·新课标)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．该波源产生的一维简谐横波沿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AB．周期一定为TC．速度的最大值一定为vD．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s＝vT，则质点P的位移与波源的相同解析波传播过程中，介质中质点做受迫振动，由于波传播过程中无能量损失，所以质点P振动的振幅一定为A，周期一定为T，质点振动的最大速度与波速无关，选项A、B正确，C错误；开始振动的方向与波源开始振动方向相同，选项D错误；若P点与波源距离s＝vT，则质点P与波源振动步调一致，P的位移与波源的相同，选项E正确．答案ABE考向2根据横波与纵波的特点推测震源的距离4.某地区地震波中的横波和纵波传播速度分别约为4km/s和9km/s，一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成，在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5s开始振动，则()A．P先开始振动，震源距地震仪约36kmB．P先开始振动，震源距地震仪约25kmC．H先开始振动，震源距地震仪约36kmD．H先开始振动，震源距地震仪约25km解析由于地震波中的纵波传播速率大，即纵波先到达地震仪，根据纵波的特点，振动方向与波的传播方向在同一直线上，故竖直弹簧振子P先振动；设震源距地震仪skm，根据两振子相差5s开始振动，列出式子sv横－sv纵＝t，代入数据解得s＝36km，故选项A正确．答案A外汇学习月子中心