2020版高中物理 第十二章 章末总结课件 新人教版选修3-4

章末总结单元回眸构建网络真题链接体验高考链接一:波的叠加、波的衍射和干涉1.(2017·全国Ⅰ卷,34)如图(a),在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0,-2).两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示,两列波的波速均为1.00m/s.两列波从波源传播到点A(8,-2)的路程差为m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互(选填“加强”或“减弱”),点C(0,0.5)处质点的振动相互(选填“加强”或“减弱”).解析:由几何关系可知AS1=10m,AS2=8m,所以路程差为2m;同理可求BS1-BS2=0,为波长整数倍,由振动图象知两振源振动方向相反,故B点为振动减弱点,CS1-CS2=1m,波长λ=vT=2m,所以C点振动加强.答案:2减弱加强2.(2015·全国Ⅰ卷,34)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,波速均为v=25cm/s.两列波在t=0时的波形曲线如图所示.求:(1)t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标;解析:(1)t=0时,在x=50cm处两列波的波峰相遇,该处质点偏离平衡位置的位移为16cm.两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16cm.从图线可以看出,甲、乙两列波的波长分别为λ1=50cm,λ2=60cm①甲、乙两列波波峰的x坐标分别为x1=50+k1λ1,(k1=0,±1,±2,…)②x2=50+k2λ2,(k2=0,±1,±2,…)③由①②③式得,介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标为x=(50+300n)cm,(n=0,±1,±2,…)④答案:(1)x=(50+300n)cm(n=0,±1,±2,…)(2)从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间.解析:(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为-16cm.t=0时,两波波谷间的x坐标之差为Δx′=[50+(2m2+1)22]-[50+(2m1+1)12]⑤式中,m1和m2均为整数.将①式代入⑤式得Δx′=10(6m2-5m1)+5由于m1,m2均为整数,相向传播的波谷间的距离最小为Δx0′=5cm从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16cm的质点的时间为t=02xv代入数据得t=0.1s.答案:(2)0.1s链接二:波的图象3.(2018·全国Ⅲ卷,34)(多选)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()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0.32mACE解析:(1)因周期T0.20s,故波在Δt=0.20s内传播的距离小于波长λ,由y-x图象可知传播距离Δx=0.08m,故波速v=xt=0.40m/s,选项A正确;由y-x图象可知波长λ=0.16m,选项B错误;由v=T得,波的周期T=v=0.4s,根据振动方向与波的传播方向的关系知t=0时,x=0.08m的质点沿+y方向振动,而t=0.7s=134T,故此时刻质点位于波谷;因为4T0.12s2T,此时质点位于波峰与平衡位置之间的某处沿-y方向振动,选项C正确,D错误;根据λ=vT,波速变为0.80m/s时波长λ=0.32m,选项E正确.4.(2017·全国Ⅲ卷,34)(多选)如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5s时的波形图.已知该简谐波的周期大于0.5s.关于该简谐波,下列说法正确的是()A.波长为2mB.波速为6m/sC.频率为1.5HzD.t=1s时,x=1m处的质点处于波峰E.t=2s时,x=2m处的质点经过平衡位置BCE解析:由波形图可知,波长为4m,选项A错误;横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5s时的波形图.又该简谐波的周期大于0.5s,波传播的距离Δx=34λ,34T=0.5s,故周期T=23s,频率为1.5Hz,波速v=λf=6m/s,选项B,C正确;t=0时,x=1m处的质点处在波峰位置,经t=1s=32T时,该质点处于波谷位置,选项D错误;t=2s=3T是周期整数倍,由于t=0时x=2m在平衡位置,则t=2s时,该质点经过平衡位置,选项E正确.5.(2018·全国Ⅰ卷,34)一列简谐横波在t=13s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;解析:(1)由图(a)可以看出,该波的波长为λ=36cm①由图(b)可以看出,周期为T=2s②波速为v=T=18cm/s③由图(b)知,当t=13s时,Q点向上运动,结合图(a)可得,波沿x轴负方向传播.答案:(1)18cm/s沿x轴负方向传播(2)质点Q的平衡位置的x坐标.解析:(2)设质点P,Q平衡位置的x坐标分别为xP,xQ.由图(a)知,x=0处y=-2A=Asin(-30°),因此xP=30360λ=3cm④由图(b)知,在t=0时Q点处于平衡位置,经Δt=13s,其振动状态向x轴负方向传播至P点处,由此及③式有xQ-xP=vΔt=6cm⑤由④⑤式得,质点Q的平衡位置的x坐标为xQ=9cm.答案:(2)9cm链接三:波长、频率和波速6.(2018·北京卷,16)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0.15m.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.0.60mB.0.30mC.0.20mD.0.15mB解析:由题意,P,Q两点之间的间距为2+nλ=0.15m,故n=0时,λ=0.3m;n=1时,λ=0.1m……,选项B正确.7.(2016·全国Ⅰ卷,34)(多选)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近.该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s.下列说法正确的是()A.水面波是一种机械波B.该水面波的频率为6HzC.该水面波的波长为3mD.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去E.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移ACE解析:水面波是由水面的水机械振动形成的;9个波峰传播时间为15s,则波的周期T=159s=53s,即频率f=1T=0.6Hz;由v=λf得λ=1.80.6m=3m;由于波向外传播时振动质点并不随波迁移,因此水面波不会将该同学推向岸边.故选项A,C,E正确.8.(2018·全国Ⅱ卷,34)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:设声波在钢铁中的传播时间为t,由L=vt知v空(t+1.00s)=v铁·t,解得t=17228s,代入L=v铁·t中解得桥长L=365m;声波在传播过程中频率不变,根据v=λf知,声波在钢铁中的波长λ′=vv铁空=24517λ.答案:36524517