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(共27张PPT)
机械波
第2课时波的描述
基础巩固
1、船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。声波在空气中和在水中传播时的( )
A. 波速和波长均不同
B. 频率和波速均不同
C. 波长和周期均不同
D. 周期和频率均不同
【答案】A
【解答】波的周期和频率由振源决定，故声波在空气中和在水中传播的周期和频率均相同，但声波在空气中传播的速度小于在水中传播的速度，由波速与波长的关系 知，周期相同，波速不同，则波长不同，故A正确，BCD错误。
2、某同学手握绳子的一端，上下挥动，绳上产生波。则当该同学手运动的频率加快时，绳波的( )
A. 波长不变
B. 波长变大
C. 波速不变
D. 波速变大
【答案】C
【解析】解：波在同种介质的传播速度是相同的，根据可知波长变小；
故ABD错误，C正确；
3、质点O为波源，激发的简谐横波沿x轴正方向传播。t＝0时，波源由平衡位置开始振动；t＝3.0 s时，波传到x＝1.2 m处，如图所示。质点M的平衡位置在x1＝0.3 m处，质点N的平衡位置在x1＝0.9 m处，则(　　)
A. t＝0时，质点O向y轴正方向运动
B. 质点M、N可能同时回到平衡位置
C. t＝3.0 s时，质点M、N的速度方向相同
D. t＝3.5 s时，质点M、N的加速度方向相同
【答案】A
【解析】t＝3.0 s时，波传到x＝1.2 m处，又波沿x轴正方向传播，所有质点的起振方向相同，根据微平移法可知，t＝0时，质点O向y轴正方向运动，选项A正确；t＝3.0 s时，质点M向上运动，质点N向下运动，两者速度方向相反，质点M、N不可能同时回到平衡位置，选项B、C错误；t＝3.5 s，即题图所示时刻再过 周期，质点M的加速度方向沿y轴负方向，质点N的加速度方向沿y轴正方向，选项D错误。
4、如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，已知波的传播速度v＝2 m/s。下列说法正确的是(　　)
A. 该简谐横波的频率为2.0 Hz
B. x＝1.0 m处的质点振动的表达式y＝－5sin 2πt(cm)
C. x＝1.5 m处质点在0～4.5 s内通过的路程为90 cm
D. x＝1.5 m处质点在t＝4.5 s时的位移为－5 cm
【答案】C
【解析】由题图可知，该简谐横波的波长λ＝2.0 m，周期T＝ ＝1.0 s，该简谐横波的频率为f＝ ＝1.0 Hz，A错误；同理，由题图可知，振幅A＝5 cm，则x＝1.0 m处质点振动的函数表达式为y＝5sin 2πt (cm)，B错误；在0～4.5 s内振动的周期数n＝ ＝4.5，则4.5 s内路程s＝18A＝90 cm，C正确；x＝1.5 m处质点在t＝0时位移为y＝－5 cm，则经过4个周期后与初始时刻相同，再经过0.5个周期后该质点位移y＝5 cm，即t＝4.5 s时刻该质点的位移y＝5 cm，D错误。
基础巩固
5．一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则（ ）
A. 此刻a的加速度最小
B. 此刻b的速度最小
C. 若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动
D. 若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置
【答案】C
【解答】
AB.由图可知，质点a的位移大小最大，等于振幅，质点b在平衡位置，位移最小为0，则可知质点a的加速度最大，速度最小，质点b的加速度最小，速度最大，故AB错误；
C.若波沿x轴正方向传播，根据同侧法可知质点b向y轴正方向振动，故C正确；
D.若波沿x轴负方向传播，此时质点c向上振动，偏离平衡位置的位移小于振幅，则可知质点c回到平衡位置的时间小于四分之一个周期，而质点a要回到平衡位置的时间需要四分之一个周期，故质点c比质点a先回到平衡位置，故D错误。
6．（一列简谐横波某时刻波形如图甲所示，由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示．下列说法正确的是 ( )
A. 该横波沿x轴负方向传播
B. 质点L经半个周期将沿x轴正方向移动到N点
C. 质点N该时刻向y轴负方向运动
D. 该时刻质点K与M的速度、加速度都相同
【答案】C
【解答】
A.由图乙可知，质点L在该时刻，向y轴正方向振动，依据微平移法，可知，该横波沿x轴正方向传播，故A错误；
C.由上分析，结合微平移法，可知，质点N该时刻向y轴负方向运动，故C正确；
B.依据机械波在传播过程中质点并不随波一起迁移，因此质点L经半个周期不会沿x轴正方向移动到N点，故B错误；
D.因K、M之间间隔半个波长，K、M的步调始终相反，因此该时刻质点K与M的速度、加速度大小都相同，但它们的方向不同，故D错误；
【答案】C
8、如图甲所示为一列简谐横波在某时刻的波动图像，图乙所示为该波中平衡位置在x＝1.5 m处的质点P的振动图像，下列说法正确的是(　　)
A. 该波的传播速度为2 m/s
B. 该波一定沿x轴负方向传播
C. t＝1 s时，质点P的加速度最小，速度最大
D. 图甲对应的时刻可能是t＝0.5 s
【答案】D
【解析】由题图甲可知波长λ＝4 m，由题图乙知周期T＝4 s，则该波的传播速度v＝ λ/T＝1 m/s，故A错误；由于不知题图甲是哪个时刻的波动图像，所以无法在题图乙中找到质点P对应的时刻来判断质点P的振动方向，故无法判断波的传播方向，故B错误；由题图乙可知，t＝1 s时，质点P位于波峰位置，速度最小，加速度最大，故C错误；因为不知道波的传播方向，所以由题图甲中质点P的位置结合题图乙可知，若波向右传播，则对应的时刻为t＝(0.5±4n) s，若波向左传播，则对应的时刻为t＝(1.5±4n) s，其中n＝0,1,2,3…，所以当波向右传播，n＝0时，t＝0.5 s，故D正确．
拓展提升
1、一列沿x轴负方向传播的简谐横波t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.3s时刻的波形如图中的虚线所示，质点振动的周期为T，已知T>0.3s，则 ( )
A. t=0时刻质点P沿y轴正方向运动
B. 波的周期为1.2s
C. 波的频率为2.5Hz
D. 波的传播速度为20m/s
【答案】C
A.由同侧法可知，t=0时刻质点P沿y轴负方向运动，故A错误；
B.根据题意可知：Δt=(n+3/4)T=0.3s(n=0,1,2,3,...)
解得：T=1.2/(4n+3) s(n=0,1,2,3,…)
由于T>0.3s，可知，n=0，周期为0.4s，故B错误；
C.由公式f=1/T可得，波的频率为f=1/0.4 Hz=2.5Hz，故C正确；
D.由图可知，该波的波长为24m，由公式v=λ/T可得，波的传播速度为60m/s，故D错误。
2、一简谐横波沿x轴方向传播，已知t=0.1 s时的波形如图甲所示，图乙是x=4 m处的质点的振动图象，则下列说法不正确的是( )
A. 简谐横波是沿x轴负方向传播
B. 简谐横波的波速为10 m/s
C. 在t=0.5 s时，x=2 m处的质点到达平衡位置，沿y轴正方向运动
D. 经过0.4 s，x=2 m处的质点经过的路程为20 cm
【答案】C
【解答】
解：A、由图乙可得：t=0.1s时刻，x=4m处质点在平衡位置向上振动，故由图甲可得：波向左传播，故A正确，不符合题意；
B、由图甲可得：波长λ=4m，由图乙可得：周期T=0.4s，故波速v=( λ )/T=10m/s，故B正确，不符合题意；
C、根据波向左传播可得：t=0.1s时刻，x=2m处质点在平衡位置向下振动；故经过一个周期，在t=0.5 s时，x=2 m处的质点到达平衡位置，沿y轴负方向运动，故C错误，符合题意；
D、经过0.4 s=T，x=2 m处的质点经过的路程为4A=20cm，故D正确，不符合题意。
3、一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示，介质中x=0处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin(5πt)(y的单位是cm)。
(1)试判断这列波的传播方向；
(2)求这列波的波长与振幅；
(3)求这列波的波速。
【答案】解：(1)根据振动方程，质点P在 t=0 时的振动方向沿y轴正方向，结合此时刻的波形图，这列波向x轴负方向传播。
(2)根据图像可知，这列波的波长 λ=4m ，振幅为 A=10cm 。
(3)根据振动方程可知，振动周期为 T=2π/ω=2π/5π=0.4s
根据波速公式得 v=λ/T=10m/s
【解析】根据质点P的振动方程y=10sin (5πt)，读出振幅和角频率ω。
由图直接读出波长。由T=T=2π/ω求周期，即可根据波速公式v=λ/T求出波速大小。根据t=0时刻质点P的速度方向，即可判断出波的传播方向。
4、一列横波某时刻的图像如图甲所示，图乙表示介质中某质点从该时刻开始一段时间内的振动图像．则有(　　)
A.若波沿x轴的正方向传播，则图乙可能为K质点的振动图像
B.若波沿x轴的正方向传播，则图乙可能为M质点的振动图像
C. 若图乙为L质点的振动图像，则波沿x轴的正方向传播
D. 若图乙为N质点的振动图像，则波沿x轴的正方向传播
【答案】C
【解析】题图乙所示质点在t＝0时处在平衡位置向上运动；那么，由题图甲可得，若波沿x轴负方向传播，题图乙与N质点振动一致；若波沿x轴正方向传播，题图乙和L质点振动一致，A、B、D错误，C正确
【答案】D
【解析】
由于t = 0时波源从平衡位置开始振动，由振动方程可知，波源起振方向沿y轴正方向，且t = T时波的图像应和t = 0时的相同，根据“上坡下，下坡上”可知t = T时的波形图为选项D图。
故选D。

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