精品2018最新版本高考物理二轮复习名师专题教案-Word版

高考物理二轮复习名师专题点津系列――波动问题

(附参考答案)

一、特别提示

1、从受力和运动两个方面分析简谐运动的特点及简谐运动中能量转化。

2、灵活应用简谐运动模型——单摆、弹簧振子。

3、加深理解波是传递振动形式和波是能量传递的一种方式。 4、注意理解波的图象及波的形成过程。

5、注意横波中介质质点运动路程与波传播距离的区别。

6、波由一种介质传到另一介质中，波的频率不变，波速由介质决定与频率无关。 7、据质点运动方向能正确判断出简谐横波的传播方向。

8、应用v??f公式时应注意时间和空间的周期性。 9、波的干涉中，应注重理解加强和减弱的条件。 二、典型例题

例1 如图5-1，在质量为M的无底的木箱顶部用一轻弹簧悬量均为m(M??m)的A、B两物体，箱子放在水平面上，平衡后A、B间细线，此后A将做简谐振动，当A运动到最高点时，木箱面的压力为：（ ）

A、Mg B、(M?m)g C、(M?m)g D、(M?2m)g

解 剪断A、B间细绳后，A与弹簧可看成一个竖直方向的弹簧振子模型，因此，在剪断瞬间A具有向上的大小为g的加速度，当A运动到最高点时具有向下的大小为g的加速度（简谐运动对称性），此时对A来说完全失重，从整体法考虑，箱对地面的作用力为Mg，选A。

评析 注意应用弹簧振子模型中运动的对称性，及超重、失重知识，注重物理过程的分析，利用理想化模型使复杂的物理过程更加简单。

例2 如图5-2，有一水平轨道AB，在B点处与半径R=160m的光滑弧形轨道BC相切，一质量为M=0.99kg的木块静止于B处，现有一颗质量为m?10kg的子弹以v0?500m/s的水平速度从左边射入出，如图所示，已知木块与该水平轨道的动摩擦因数??0.5，

木块且未穿

挂质剪断对地

g?10m/s2，试求子弹射入木块后，木块需经多长时间停止？(cos5??0.996)

解 子弹射入木块由动量守恒定律得子弹和木块的共同速度为v?mv0/(M?m)?5m/s

子弹和木块在光滑弧形轨道BC上的运动可看作简谐运动，T?2?R?8?s，t1?T/2?4?s，g子弹在水平轨道上作匀减速运动加速度a?f/(m?M)?5m/s2，t1?1s，t?t1?t2?(1?4?)s 评析 注意子弹击中木块过程中有机械能损失，子弹冲上圆弧及返回过程中，为一变速圆周运动，运动时间无其它办法求解，只能利用简谐运动中的单摆模型；所以建立和应用物理模型在物理学习中是至关重要的。

例3 如图5-3，一列横波沿x轴传播，波速v?6m/s。当位于

x1?3cm处的A质点在x轴上方的最大位移处时，位于x2?6cm处的质点恰好在平衡位置，且振动方向沿y轴负方

列波的频率f。

解 设波沿x轴正方向传播，当波长最长时，A、B之间图5-3a示，由波的周期性，有?x?的波形如向，求这

3??n?，由v??f得f?50(4n?3)Hz，n?0,1,2,?；同理波沿4x轴负方向传播，当波长最长时，A、B之间的波形如图5-3b示，有f?50(4n?1)Hz，n?0,1,2,?

A、B长的周期向性。

评析 应注意

两点间水平距离与波关系考虑波长的空间性及波传播方向的双

例4 某质点在

坐标原点O处做简谐运动，其振幅是0.05m，振动周期为0.4s，振动在介质中沿x轴正方向直线传播，传播速度为1m/s，已知它在平衡位置O向上开始振动，振动0.2s后立即停止振动，则停止振动后经过0.2s时间的波是图5-4中的（ ）

解 由题意得，振动在介质中沿x轴正向直线传播，且开始振动时方向向上，由此可知介质中各质点的起振方向均向上，由于振动周期为0.4S，而振源振动0.2S后立即停止振动，所以形成的是半个波长的脉冲，波形一定在x轴上方，振源停止振动后经过0.2S，波形沿x轴正方向平移半个波长即0.2m，波形不变，故选B。

评析 此题应注意的是O点起振时方向是向上的，振动传播至任何一点该点的起振方向均应向上，0.4S振动向外传播一个波长。应用简谐横波中介质质点振动方向与传播方向的关系，是解此类题的关键。

例5 振幅是2cm的一列简谐波，以12m/s的速度沿x轴正方向传播，在传播方向上有A、B两质点，A的平衡位置x1?4m，B的平衡位置x2?10m。已知A在最大位移处时，B正在平衡位置处向?y方

向运动，试求这列波的频率的值。

3?，考虑波动空间的周期性，应有4333AB=(n???)(n?0,1,2,?)，即有n???=6，根据v??f知：f?v/??2(n?)Hz(n?0,1,2,?)；

4441同理，当A在正向最大位移处时，AB间距离最少为?，考虑波动空间的周期性，应有

4111AB=(n???)(n?0,1,2,?)，即有n???=6，根据v??f知：f?v/??2(n?)Hz(n?0,1,2,?)；

44431因此这列波的频率值为f?v/??2(n?)Hz或f?v/??2(n?)Hz(n?0,1,2,?)

44解 当A在正向最大位移处时，AB间距离最少为

评析 应注意A、B两点水平距离与波长的关系考虑波长的空间周期性，另应注意A点是在正向还

是在负向最大位移处。

例6 如图5-5，表示两列同频率相干水波在t=0时刻的叠加情况，图中实线表示波谷，已知两列波的振幅均为2cm（且在图示范围内振幅不变）。波速为2m/s，波长为0.4m，E点是BD连线和AC连线的交点，下列说法正确的是（ ）

A、A、C两点是振动减弱点 B、E点是振动加强点

C、B、D两点在该时刻的竖直高度差4cm

D、t=0.05s时，E点离平衡位置的位移大小2cm

解 A、C两点均波峰与波谷叠加，使振动减弱，故A正确。E点为AC与BD连线的交点，它到波峰CD及波谷BC距离相等，因两列波传播速率相等，故将同一时刻在E点叠加，故E点振动减弱，B错；B、D两点均为加强点其振幅均为4cm，故此时两点的高度差8cm，C错。波的周期T=0.2s，t=0.05s=T/4，t=0时，E点处于平衡位置，经T/4周期，其位移大小为4cm，故D错。应选A。

评析 此题重点考查波的干涉中加强与减弱的条件，即波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇是加强，波峰与波谷相遇是减弱，应切实抓住这一点。

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