精品2018最新版本高考物理二轮复习名师专题教案-Word版

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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。

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/y1u6.html

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