2.(08全国Ⅱ17)一列简谐横波沿x轴正方向传播,振幅为A.t=0时,平衡位置在x=0处的质元位于y=0处,且向y轴负方向运动;此时,平衡位置在x=0.15 m处的质元位于y=A处.该波的波长可能等于 ( )
A.0.60 m B.0.20 m? C.0.12 m D.0.086 m?
答案?AC?
解析 由已知条件可写出已知距离与波长的关系式:
Δx=(+n)λ,其中n=0,1,2…
Δx=0.15-0=0.15 m
所以,λ1=0.60 m,λ2=0.12 m,λ3=0.067 m.
1.(08全国Ⅰ16)一列简谐横波沿x轴传播,周期为T.t=0时刻的波形如图所
示.此时平衡位置位于x=3 m处的质点正在向上运动,若a、b两质点平衡位
置的坐标分别为xa=2.5 m,xb=5.5 m,则 ( )
A.当a质点处在波峰时,b质点恰在波谷
B.t=T/4时,a质点正在向y轴负方向运动
C.t=3T/4时,b质点正在向y轴负方向运动
D.在某一时刻,a、b两质点的位移和速度可能相同
答案 C
解析 a、b两质点的平衡位置间的距离为Δx=xb-xa=5.5 m-2.5 m=3 m,从波的图象可知:λ=4 m,所以
Δx= λ.若Δx=(n+)λ且n=0,1,2,3…时两质点的振动反相,故A项错.由x=3 m处的质点在t=0时刻的速度方向可判断出波速方向为-x方向,此时质点a、b的速度方向分别为+y、-y方向,可知B错,C对.若Δx=nλ且n=1,2,3…时两个质点的振动同相,故D错.
16.(09·海南物理·18)有一种示波器可以同时显示两列波形。对于这两列波,显示屏上横向每格代表的时间间隔相同。利用此中示波器可以测量液体中的声速,实验装置的一部分如图1所示:管内盛满液体,音频信号发生器所产生的脉冲信号由置于液体内的发射器发出,被接受器所接受。图2为示波器的显示屏。屏上所显示的上、下两列波形分别为发射信号与接受信号。若已知发射的脉冲信号频率为,发射器与接收器的距离为,求管内液体中的声速。(已知所测声速应在1300~1600m/s之间,结果保留两位有效数字。)
解析:设脉冲信号的周期为T,从显示的波形可以看出,图2中横向每一分度(即两条长竖线间的距离)所表示的时间间隔为
其中
对比图2中上、下两列波形,可知信号在液体中从发射器传播只接受器所用的时间为
其中,
液体中的声速为
联立①②③④式,代入已知条件并考虑到所测声速应在1300-1600之间,得
2008年高考题
15.(09·山东物理·37)(1)图1为一简谐波在t=0时,对的波形图,介质中的质点P做简谐运动的表达式为y=4sin5xl,求该波的速度,并指出t=0.3s时的波形图(至少画出一个波长)
解析:(1)由简谐运动的表达式可知,t=0时刻指点P向上运动,故波沿x轴正方向传播。由波形图读出波长,,由波速公式,联立以上两式代入数据可得。t=0.3s时的波形图如图所示。
考点:简谐运动、简谐波
14.(09·江苏物理·12.B)(4分)(2)在时刻,质点A开始做简谐运动,其振动图象如图乙所示。质点A振动的周期是 s;时,质点A的运动沿轴的 方向(填“正”或“负”);质点B在波动的传播方向上与A相距16m,已知波的传播速度为2m/s,在时,质点B偏离平衡位置的位移是 cm。
答案:B.(2)4 正 10
解析:(2)振动图象和波形图比较容易混淆,而导致出错,在读图是一定要注意横纵坐标的物理意义,以避免出错。题图为波的振动图象,图象可知周期为4s,波源的起振方向与波头的振动方向相同且向上,t=6s时质点在平衡位置向下振动,故8s时质点在平衡位置向上振动;波传播到B点,需要时间s=8s,故时,质点又振动了1s(个周期),处于正向最大位移处,位移为10cm.。
13.(09·宁夏物理·35)(1)某振动系统的固有频率为fo ,在周期性驱动力的作用下做受迫振动,驱动力的频率为f 。若驱动力的振幅保持不变,下列说法正确的是_______(填入选项前的字母,有填错的不得分)
A.当f < f0时,该振动系统的振幅随f增大而减小
B.当f > f0时,该振动系统的振幅随f减小而增大
C.该振动系统的振动稳定后,振动的频率等于f0
D.该振动系统的振动稳定后,振动的频率等于f
答案:BD
12.(09·广东物理·14)(2)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:(2)相等,等于零,等于原振幅的二倍。
解析:(2)声波从左侧小孔传入管内向上向下分别形成两列频率相同的波,若两列波传播的路程相差半个波长,则振动相消,所以此处振幅为零,若传播的路程相差一个波长,振动加强,则此处声波的振幅为原振幅的二倍。
11.(09·上海物理·12)弹性绳沿x轴放置,左端位于坐标原点,用手握住绳的左端,当t=0时使其开始沿y
轴做振幅为8cm的简谐振动,在t=0.25s时,绳上形成如图所示的波形,则该波的波速为___________cm/s,t=___________时,位于x2=45cm的质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置。
答案:20,2.75
解析:由图可知,这列简谐波的波长为20cm,周期T=0.25s×4=1s,所以该波的波速;从t=0时刻开始到N质点开始振动需要时间,在振动到沿y轴正向通过平衡位置需要再经过,所以当t=(2.25+0.5)s=2.75s,质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置。
10.(09·浙江·21)一列波长大于1m的横波沿着轴正方向传播,处在和的两质点、的振动图像如图所示。由此可知 ( A )
A.波长为m
B.波速为
C.末、两质点的位移相同
D.末点的振动速度大于点的振 动速度
解析:,由于波沿x正方向传播,所以A先振动,又由于波长大于1m,所以,所以,,A对,波速,B错;由振动图像知,在3s末,、两质点的位移不相同,C错;1s末A点速度为零,B点速度最大,D错。
9.(09·福建·17)图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1 m处的质点,Q是平衡位置为x=4 m处的质点,图乙为质点Q的振动图象,则 ( AB )
A.t=0.15s时,质点Q的加速度达到正向最大
B.t=0.15s时,质点P的运动方向沿y轴负方向
C.从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴正方向传播了6 m
D.从t=0.10s到t=0.25s,质点P通过的路程为30 cm
解析:由y-t图像知,周期T=0.2s,且在t=0.1sQ点在平衡位置沿y负方向运动,可以推断波没x负方向传播,所以C错;
从t=0.10s到t=0.15s时,Δt=0.05s=T/4,质点Q从图甲所示的位置振动T/4到达负最大位移处,又加速度方向与位移方向相反,大小与位移的大小成正比,所以此时Q的加速度达到正向最大,而P点从图甲所示位置运动T/4时正在由正最大位移处向平衡位置运动的途中,速度沿y轴负方向,所以A、B都对;
振动的质点在t=1T内,质点运动的路程为4A;t=T/2,质点运动的路程为2A;但t=T/4,质点运动的路程不一定是1A;t=3T/4,质点运动的路程也不一定是3A。本题中从t=0.10s到t=0.25s内,Δt=0.15s=3T/4,P点的起始位置既不是平衡位置,又不是最大位移处,所以在3T/4时间内的路程不是30cm。
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