（通用版）2020版高考物理大二复习 专题八 第20讲 振动和波、电磁波课件

12345671.(2019全国卷Ⅰ)一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=时刻,该波的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点。图(b)表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是。(填正确答案标号)A.质点Q的振动图象与图(b)相同B.在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的大C.在t=0时刻,质点P的加速度的大小比质点Q的大D.平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示E.在t=0时刻,质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大𝑇21234567解析:在𝑇2时刻质点Q向上振动,而图(b)中质点在该时刻是向下振动,A错误。图(a)是在𝑇2时刻的波形,t=0时刻质点P在波谷,速率为0,质点Q在平衡位置,速率最大,B错误。t=0时刻质点P在波谷,加速度最大,质点Q在平衡位置,加速度为0,C正确。在𝑇2时刻平衡位置在坐标原点的质点向下振动,图(b)中质点在该时刻是向下振动,D正确;t=0时刻质点P在波谷,与平衡位置距离等于振幅,质点Q在平衡位置,与平衡位置距离是0,E正确。答案:CDE12345672.(2019全国卷Ⅱ)如图,长为l的细绳下方悬挂一小球a,绳的另一端固定在天花板上O点处,在O点正下方l的O'处有一固定细铁钉。将小球向右拉开,使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放,并从释放时开始计时,当小球a摆至最低位置时,细绳会受到铁钉的阻挡。设小球相对于其平衡位置的水平位移为x,向右为正。下列图象中,能描述小球在开始一个周期内的x-t关系的是。341234567解析:根据T=2π𝑙𝑔可知,当细绳碰到钉子时l变短,周期变小,恰为原来的二分之一,观察x-t图可知,B、D错误;又由于a球摆到最高位置时,x1=lsinθ1,x2=𝑙4sinθ2,𝑥1𝑥2=4sin𝜃1sin𝜃2。设摆动过程中小球a最高点与其平衡位置的高度差为h,根据能量守恒知,sinθ1=𝑙2-(𝑙-ℎ)2𝑙=2𝑙ℎ-ℎ2𝑙,sinθ2=𝑙216-(𝑙4-ℎ)2𝑙4=4𝑙ℎ2-ℎ2𝑙,sin𝜃1sin𝜃2=142𝑙-ℎ𝑙2-ℎ。所以𝑥1𝑥2=2𝑙-ℎ𝑙2-ℎ1,得x1x2,由此可知A正确,C错误。答案:A12345673.(2019全国卷Ⅱ)某同学利用图示装置测量某种单色光的波长。实验时,接通电源使光源正常发光;调整光路,使得从目镜中可以观察到干涉条纹。回答下列问题:(1)若想增加从目镜中观察到的条纹个数,该同学可;A.将单缝向双缝靠近B.将屏向靠近双缝的方向移动C.将屏向远离双缝的方向移动D.使用间距更小的双缝1234567(2)若双缝的间距为d,屏与双缝间的距离为l,测得第1条暗条纹到第n条暗条纹之间的距离为Δx,则单色光的波长λ=;(3)某次测量时,选用的双缝的间距为0.300mm,测得屏与双缝间的距离为1.20m,第1条暗条纹到第4条暗条纹之间的距离为7.56mm。则所测单色光的波长为nm(结果保留3位有效数字)。解析:(1)根据Δx=𝑙𝑑λ可知,若想增加从目镜中观察到的条纹个数,即Δx减小。所以应使l减少或d增大,B正确。(2)根据Δx=𝑙𝑑λ,λ=Δ𝑥·𝑑𝑙=Δ𝑥·𝑑(𝑛-1)𝑙。(3)λ=Δ𝑥·𝑑(𝑛-1)𝑙=7.56×10-3×0.3×10-33×1.20m=630nm。答案:(1)B(2)Δ𝑥·𝑑(𝑛-1)𝑙(3)63012345674.(2019全国卷Ⅲ)水槽中,与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时,两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇,在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点,下列说法正确的是。(填正确答案标号)A.不同质点的振幅都相同B.不同质点振动的频率都相同C.不同质点振动的相位都相同D.不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E.同一质点处,两列波的相位差不随时间变化1234567解析:两列波发生干涉,形成稳定的干涉图样,加强区与减弱区相互间隔,加强区振幅大,减弱区振幅小,A错误;振动频率取决于波源,所有点的振动周期与频率都相同,等于波源振动的周期与频率,B、D正确;相位不同造成了加强区与减弱区,C错误;同一质点处,两列波的相位差恒定,E正确。答案:BDE12345675.(2018全国卷Ⅰ)一列简谐横波在t=s时的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点。图(b)是质点Q的振动图象。求(1)波速及波的传播方向;(2)质点Q的平衡位置的x坐标。131234567解析:(1)由图(a)可知,波长λ=2×18cm=0.36m,由图(b)可知,周期T=2s,所以v=𝜆𝑇=0.18m/s,由图(b)在t=13s的下一刻向上运动;结合图(a)由同侧法可知,传播方向沿x轴负方向;(2)由图(a)可知O处纵坐标为-𝐴2,OP时间间隔为30°360°T=112T,又PQ时间间隔为13s=16T,所以OQ的时间间隔为14T,OQ的水平间距d=v·14T=9cm,所以Q的平衡位置的坐标为x=9cm。答案:(1)0.18m/sx轴负方向(2)9cm12345676.(2018全国卷Ⅱ)声波在空气中的传播速度为340m/s,在钢铁中的传播速度为4900m/s。一平直桥由钢铁制成,某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音,分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00s,桥的长度为m,若该声波在空气中的波长为λ,则它在钢铁中的波长为λ的倍。解析:设桥长为L,声音在空气或钢铁中匀速传播,根据题意,有𝐿𝑣气−𝐿𝑣铁=1.00s,得L≈365m。声音在钢铁、空气中传播时的周期不变,则波长之比为𝜆铁𝜆气=𝑣铁𝑇𝑣气𝑇=𝑣铁𝑣气=24517。答案:3652451712345677.(2018全国卷Ⅲ)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0和t=0.20s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T0.20s。下列说法正确的是。(填正确答案标号)A.波速为0.40m/sB.波长为0.08mC.x=0.08m的质点在t=0.70s时位于波谷D.x=0.08m的质点在t=0.12s时位于波谷E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s,则它在该介质中的波长为0.32m1234567解析:根据题意,从图中可以看出该波波长等于0.16m,由于周期T0.20s,因此在0.20s时间内波向x轴正方向传播只能是0.5λ,所以周期为0.40s,波速为v==0.40m/s,A对、B错;0.7s=1.75T,0.12s=0.3T,t=0时刻位于0.08m处的质点向上振动,0.70s时处于波谷位置,0.12s后介于平衡位置和波峰之间,C对、D错;波传播到另一介质中后周期不变,波长变为λ'=v'T=0.32m,E选项正确。答案:ACE𝜆𝑇考点1考点2考点3波动图象与振动图象的综合应用例1(2019山西二模)图甲为t=0时刻沿x轴方向传播的某简谐横波的波形图,a、b、c、d是横波上的四个质点;图乙是横波上质点b的振动图象,则下列说法正确的是。(填正确答案标号)A.t=0时刻质点c的速度大小与质点d的速度大小相等B.t=0时刻质点a的加速度大小比质点b的加速度大小小C.从t=0时刻开始质点c比质点d先回到平衡位置D.0~0.5s时间内质点c的运动路程和质点d的运动路程相等E.0~2s时间内质点c、d的运动路程均为20cm考点1考点2考点3解题思路根据质点的位置比较速度大小,由位移关系比较加速度的大小。由图乙分析质点d的振动方向,从而判断出波的传播方向,可分析出各个质点的振动方向,从而判断出它们回到平衡位置的先后,根据时间与周期的关系求得质点振动的路程和位移。考点1考点2考点3解析:在简谐振动中,质点离平衡位置越远,速度越小,t=0时刻质点c和d离平衡位置距离相等,故A正确;质点离平衡位置越远,加速度越大,t=0时刻,质点a的加速度比质点b的加速度大,故B错误;由质点b的振动图象可知,t=0时刻,质点b沿y轴负方向运动,结合波形图可知,波沿x轴正方向传播,t=0时刻,质点c沿y轴负方向运动,质点d沿y轴正方向运动,质点c比质点d先回到平衡位置,故C正确;t=0时刻质点c向下运动,速度增大,质点d向上运动,速度减小,则0~0.5s时间内质点c的平均速度比d的大,故质点c的运动路程比质点d的运动路程大,故D错误;由图乙可知周期T=2s,质点c、d的运动路程为4A=20cm,故E正确。答案:ACE考点1考点2考点3方法归纳“一分、一看、二找”巧解两种图象问题(1)分清振动图象与波动图象。(2)看清横、纵坐标的单位。尤其要注意单位前的数量级。(3)找准波动图象对应的时刻。(4)找准振动图象对应的质点。考点1考点2考点3对应训练1.(2019福建厦门一模)如图甲为一列简谐横波在t=0.20s时刻的波形图,P是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q是平衡位置在x=4.0m处的质点;M是平衡位置在x=8.0m处的质点;图乙为质点Q的振动图象。下列说法正确的是。(填正确答案标号)A.该波向左传播,波速为40m/sB.质点M与质点Q的运动方向总是相反C.t=0.75s时,Q点的位移为10cmD.在0.5s时间内,质点M通过的路程为1.0mE.质点P简谐运动的表达式为10sin10πt+π4cm考点1考点2考点3解析:由乙图知,在t=0.20s时,质点Q正向上运动,根据波形平移法可知该波沿x轴向右传播,由甲图知波长λ=8m,由图乙可知,周期:T=0.20s,则波速为v=𝜆𝑇=80.2m/s=40m/s,故A错误;质点M与质点Q相隔半个波长,运动情况总是相反,故B正确;从t=0.20s到t=0.75s,经历时间Δt=0.55s=234T,0.20s时Q向上振动。经234T,Q点的位移为-10cm。故C错误;经历时间Δt=0.5s=52T,质点M通过的路程s=52×4A,振幅A=10cm=0.1m,联立解得:s=1m。故D正确;设质点P简谐运动的表达式为y=Asin2π𝑇𝑡+𝜑0。由图知A=10cm,波向右传播,则质点P沿y轴负方向运动,当波形向右平移3m时质点P到达平衡位置,所用最短时间为Δt=𝑥𝑣=340s=0.075s,ω=2π𝑇=10π,所以当t=0.075s时,y=0,代入y=Asin2π𝑇t+φ0考点1考点2考点3解得:φ0=14π则y=Asin2π𝑇t+φ0=10sin10πt+14πcm。故E正确。故选BDE。答案:BDE考点1考点2考点32.(2019江西南昌三模)如图甲所示,为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图。图乙表示该波传播的介质中x=2m处的质点a从t=0时起的振动图象。则下列说法正确的是。(填正确答案标号)A.波传播的速度为20m/sB.波沿x轴负方向传播C.t=0.25s时,质点a的位移沿y轴负方向D.t=0.25s时,x=4m处的质点b的加速度沿y轴负方向E.从t=0开始,经0.3s,质点b通过的路程是6m考点1考点2考点3解析:由乙图知,质点的振动周期为T=0.2s,由甲图知,波长λ=4m,则波速为:v==20m/s。故A正确;由乙图知,t=0时刻,质点a向下运动。根据甲图可知,该波沿x轴正方向传播,故B错误;由乙图知,质点的振动周期为T=0.2s,所以质点A在t=0.25s的时刻的振动情况与t=0.05s时刻的振动情况相同,即处于负的最大位移处,所以a的位移沿y轴负方向。故C正确;由图甲可知,a质点和b质点的平衡位置相距半个波长,振动情况总是相反,所以在振动过程中任意时刻的位移都相反,所以0.25s时,质点b处于正的最大位移处。加速度沿y轴负方向。故D正确;因为0.3s=1.5T,则s=n·4A=1.5×4×0.2m=1.2m,故E错误。故选ACD。答案:ACD𝜆𝑇考点1考点2考点3机械波与波的图象例2(2019云南二模)如图所示,实线是一列简谐横波在t1时刻的波形图,M是平衡位置距O点5m的质点,虚线是t