资源简介 专题课:振动图像和波的图像 波的多解(A)1.B [解析] 因横波沿x轴正方向传播,由题图乙可知经周期振动到平衡位置的质点为平衡位置在b、d处的质点,该时刻平衡位置在b处的质点的振动方向沿y轴负方向,平衡位置在d处的质点的振动方向沿y轴正方向,故题图乙可能为平衡位置在b处的质点的振动图像,故选B.2.BD [解析] 由题图甲可得该波的波长为λ=8 m,由题图乙可得该波的周期为T=0.2 s,所以波速为v== m/s=40 m/s,故A错误,B正确;由题图乙可知t=0.1 s时,Q点处在平衡位置,且向下振动,根据“微平移法”可知该波沿x轴负方向传播,故C错误;根据振动规律可知t=0.4 s时,质点P的速度方向向下,故D正确.3.AD [解析] 从图甲中可以知道,该简谐横波的波长为4 m,A正确;图乙中0时刻质点正从平衡位置向负方向振动,根据同侧法,波向x轴正方向传播,图甲中0时刻质点M正从平衡位置向正方向振动,图乙不可能是图甲中质点M的振动图像,B错误;根据同侧法,0时刻质点Q正向正方向振动,到最大位移处再回到平衡位置,而P已经在最大位移处了,故P质点先回到平衡位置,C错误;从图乙中可以知道,该波的周期为1 s,0~1 s,质点P运动的路程为4A=0.8 cm,D正确.4.B [解析] 根据图乙可知,在t=0.1 s时,紧接下来的时刻,质点Q位移为负值,表明质点沿y轴负方向运动,A错误;由于在t=0.1 s时,质点Q向y轴负方向运动,根据同侧法,结合图甲,可知波沿x轴负向传播,根据同侧法,可知,在t=0.1 s时,质点P向y轴正方向振动,由于周期为T=0.2 s,可知,在t=0.25 s时,质点P位于y轴的负方向位置,则其加速度方向与y轴正方向相同,B正确;从t=0.1 s到t=0.25 s,质点振动了T,由于质点P在t=0.1 s时刻沿y轴正方向运动,其速度比衡位置处的速度小,则其在该段时间内通过的路程小于30 cm,C错误;质点Q简谐运动的表达式为y=Asint=10sin cm,D错误.5.AB [解析] 某时刻b点到达波峰位置,而a点正处于平衡位置且向上运动,则a、b间距满足nλ+λ=4.2 m,因为波长大于2 m,则当n=0时,λ1=5.6 m,周期T1== s=0.28 s,当n=1时,λ2=2.4 m,周期T2== s=0.12 s,故A、B正确.6.BC [解析] 由题图可知树叶振动的周期T=0.4 s则波速为v==2 m/s,当波由乙传向甲时,间距x=v(n=0,1,2,…),当n=1时,有x=1.4 m,故B正确;当波由甲传向乙时,间距x=v(m=0,1,2,…),当m=2时,有x=1.8 m,故C正确;当间距为1.2 m时,结合上述可以解得n=0.75或m=1.25,故A错误;当间距为2 m时,结合上述可以解得n=1.75或m=2.25,故D错误.7.BC [解析] 由图可知,该机械波的波长为λ=4 m,若波向左传播,它传播的距离可表示为Δx=λ+nλ=(3+4n) m(n=0,1,2,…),由此可知,若波向左传播,它传播的距离可能为3 m、7 m、11 m、15 m、…,不可能为1 m,A错误,B正确;若波向右传播,传播的时间可以表示为Δt=T+nT=0.2 s(n=0,1,2,…),整理得T= s(n=0,1,2,…),若波向右传播,它的周期可能是0.8 s、0.16 s、…,不可能是1.6 s,C正确,D错误.8.B [解析] 题图乙中质点在t=0时刻从平衡位置向y轴负方向振动,波沿x轴负方向传播,由“同侧法”可知质点b在t=0时也向y轴负方向振动,故A正确,不符合题意;由题图甲可知波长为λ=8 m,由题图乙可知周期为T=2 s,则波速v==4 m/s,故B错误,符合题意;由题图甲可知,在t=0时刻质点a位于波峰,经过1 s,即半个周期,质点a位于波谷,故C正确,不符合题意;在t=0时刻质点d处于平衡位置向上振动,则质点d简谐运动的表达式为y=0.1sin t(m)=0.1sin πt(m),故D正确,不符合题意.9.AC [解析] 由图线可知,质点Q开始起振的方向沿y轴正方向,故A正确;振动由P向Q传播,由图线可知T=6 s,故振动从P传到Q的时间可能为(nT+4)s=(6n+4)s(n=0,1,2,3,…),故不可能为8 s,故B错误;根据(nT+4)v=10 m可得v= m/s(n=0,1,2,3,…),故波速可能为1 m/s,故C正确;根据λ=vT= m(n=0,1,2,3,…),波长不可能是7.5 m,故D错误.10.AC [解析] 简谐横波沿x轴正方向传播,则Δx=λ+nλ(n=0,1,2,3…),可得波长为λ= m(n=0,1,2,3…),此列波的传播速度为v== m/s(n=0,1,2,3…),当n=0时,传播速度为v=6 m/s,当n=1时,传播速度为v=1.2 m/s,当n=2时,传播速度为v= m/s,A、C正确.11.BD [解析] 由题图乙可知Q点在0.20 s时向上运动,故波沿x轴正方向传播,波速v== m/s=40 m/s,选项A错误;质点M与质点Q相差半个波长,则它们的运动方向总是相反,选项B正确;t=0.75 s=3T时,Q点的位移为-10 cm,选项C错误;在0.50 s=2.5T时间内,质点M通过的路程为2.5×4A=100 cm=1.0 m,选项D正确.12.AD [解析] 波沿x轴负方向传播,t=1 s时刻波形图如题图甲所示,质点a在t=1 s时在波峰处,由题图乙可知,周期T=2 s,故推知1 s时与t=0时相差半个周期,故质点a在t=0时刻位于波谷处,故A正确;题图乙中质点在1 s时刻从平衡位置向y轴正方向振动,又因为波沿x轴负方向传播, 根据题图甲,由“同侧法”知,此时质点b向y轴负方向振动,故题图乙不能表示质点b的振动图像,故B错误;质点b只振动,不会随波向前移动,故C错误;由题图乙可知其振幅A=10 cm=0.1 m,圆频率为ω==π rad/s,根据题图甲知,t=1 s时质点d处于平衡位置向上振动,故t=0时刻质点d处于平衡位置向下振动,则质点d简谐运动的表达式为y=-0.1sin ωt=-0.1sin πt(m),故D正确.专题课:振动图像和波的图像 波的多解(A)(时间:40分钟 总分:48分)(选择题每小题4分)◆ 知识点一 波的图像和振动图像的综合1.[2024·山东烟台二中高二月考] 一列简谐横波沿x轴正方向传播,a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置.某时刻的波形如图甲所示,此后,若经过周期后开始计时,则图乙描述的可能是 ( )A.a处质点的振动图像B.b处质点的振动图像C.c处质点的振动图像D.d处质点的振动图像2.(多选)如图所示,图甲为一列简谐横波在t=0.1 s时刻的波形图,Q是平衡位置为x=4 m处的质点,图乙为质点Q的振动图像,则下列说法正确的是 ( )A.该波的周期是0.1 sB.该波的传播速度为40 m/sC.该波沿x轴正方向传播D.t=0.4 s时,质点P的速度方向向下3.(多选)[2024·广东中山一中期中] 图甲为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,图乙为参与波动的某一质点的振动图像,下列说法正确的是 ( )A.该简谐横波的波长为4 mB.图乙可能是图甲中质点M的振动图像C.从此刻起,质点Q比P先回到平衡位置D.0~1 s,质点P运动的路程为0.8 cm4.图甲为一列简谐横波在t=0.1 s时刻的波形图,P是平衡位置在x=1 m处的质点,Q是平衡位置在x=4 m处的质点,图乙为质点Q的振动图像.下列说法中正确的是 ( )A.在t=0.1 s时,质点Q向y轴正方向运动B.在t=0.25 s时,质点P的加速度方向与y轴正方向相同C.从t=0.1 s到t=0.25 s,质点P通过的路程为30 cmD.质点Q简谐运动的表达式为y=10sin (10πt) m◆ 知识点二 波的多解5.(多选)如图所示,一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相距4.2 m,b点在a点的右方,一列简谐波沿水平绳向右传播,波速为20 m/s,波长大于2 m.某时刻b点到达波峰位置,而a点正处于平衡位置且向上运动,则这列波的周期可能是 ( )A.0.12 sB.0.28 sC.0.168 sD.0.84 s6.(多选)[2025·河北正定中学期中] 生活中常见“蜻蜓点水”的现象,某同学观察到平静的水面上蜻蜓点水后水面开始上下做简谐运动,在水面上激起的水波的波长为0.8 m.水面上蜻蜓点水处右侧有两片树叶,其振动图像如图甲、乙所示.两片树叶之间的距离可能为 ( )A.1.2 m B.1.4 m C.1.8 m D.2 m7.(多选)如图是某横波的波形图,实线表示某时刻的波形,虚线表示0.2 s后的波形图,则下列说法中正确的是 ( )A.若波向左传播,它传播的距离可能是1 mB.若波向左传播,它传播的距离可能是3 mC.若波向右传播,它的周期可能是0.8 sD.若波向右传播,它的周期可能是1.6 s8.[2024·天津实验中学期中] 一简谐横波沿x轴负方向传播,t=0时刻波形图如图甲所示,a、b、d是波上的三个质点,图乙是波上某一点的振动图像,则下列说法不正确的是 ( )A.图乙可以表示质点b的振动图像B.该波的传播速度大小为v=16 m/sC.质点a在t=1 s时位于波谷D.质点d简谐运动的表达式为y=0.1sin πt(m)9.(多选)简谐横波在均匀介质中沿直线传播,P、Q是传播方向上相距10 m的两个质点,波先传到质点P,当波传到质点Q开始计时,P、Q两个质点的振动图像如图所示.下列说法正确的是 ( )A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B.该波从质点P传到Q的时间可能为8 sC.该波的传播速度大小可能为1 m/sD.该波的波长可能为7.5 m10.(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,已知x轴上x1=1 m和x2=7 m处质点的振动图像分别如图甲、图乙所示,则此列波的传播速率可能是 ( )A.6 m/s B.2 m/sC.1.2 m/s D.0.4 m/s11.(多选)图甲为一列简谐横波在t=0.20 s时刻的波形图,P点是平衡位置在x=1.0 m处的质点,Q点是平衡位置在x=4.0 m处的质点,M点是平衡位置在x=8.0 m处的质点;图乙为质点Q的振动图像.下列说法正确的是 ( )A.该波向左传播,波速为40 m/sB.质点M与质点Q的运动方向总是相反C.t=0.75 s时,Q点的位移为10 cmD.在0.50 s时间内,质点M通过的路程为1.0 m12.(多选)[2025·湖北恩施期末] 一简谐横波沿x轴负方向传播,t=1 s时刻波形图如图甲所示,a、b、d是波上的三个质点,图乙是波上某一质点的振动图像,则下列说法正确的是 ( )A.质点a在t=0时刻位于波谷处B.图乙可以表示质点b的振动图像C.图甲中再经0.5 s,质点b向前走2 mD.质点d做简谐运动的表达式为y=-0.1sin πt(m)专题课:振动图像和波的图像 波的多解(B)1.(1) m/s 沿x轴负方向 (2) s(n=1,2,3,…)[解析] (1)由题图知T=6 s,λ=8 m则波速大小为v== m/st=3 s时,质点N向下振动,故波沿x轴负方向传播.(2)由题意知,时间Δt=nT+= s(n=0,1,2,3,…).2.(1)向右传播 (2)12.5 Hz (3)75 m/s[解析] (1)在t=0时刻,x=1.5 m处的质点向y轴正方向运动,则该波向右传播.(2)由波形图可知nT+T=0.06 s解得T= s(n=0,1,2,3,…)当n=0时,周期最大,最大周期Tm=0.08 s,则最小频率fmin==12.5 Hz.(3)若3T由图像可知,波长为λ=1.2 m,则波速v==×15 m/s=75 m/s.3.(1)3 m (2) s(n=0,1,2,3,…) (3)向左[解析] (1)由题图可知λ=4 m若波向左传播,传播距离最小值Δx=λ=3 m(2)若波向右传播,传播距离Δx=nλ+λ所用时间Δt=nT+=1 s解得T= s(n=0,1,2,3,…)(3)若波速是35 m/s,波在1 s内传播的距离Δx'=35 m若波向左传播,传播距离Δx'=nλ+λ解得n=8,符合题意所以波向左传播.4.(1)0.1 m 6 m (2)沿x轴负方向(3)2 m s(n=0,1,2,…)[解析] (1)由题图可知,波长λ=6 m振幅A=0.1 m(2)若该波的波速为10 m/s,在Δt=t2-t1=2 s时间内波传播的距离为s1=vΔt=20 m当波沿x轴负方向传播时,由题图知,在Δt时间内波传播的距离为s2=nλ+λ=(6n+2) m(n=0,1,2,…)当n=3时,s1=s2,则说明波的传播方向为沿x轴负方向.(3)若该波沿x轴正方向传播,在Δt时间内波传播的距离为s=nλ+λ=(6n+4) m(n=0,1,2,…)波速为v==(3n+2) m/s(n=0,1,2,…)由题图可知,当x=-1 m处质点的振动形式传到x=1 m处时,实线上x=1 m处的质点到达平衡位置,此时机械波传播的距离最短,最短距离L=1 m- m=2 m传播这一最短距离对应的时间为t== s(n=0,1,2,…)专题课:振动图像和波的图像 波的多解(B)(时间:40分钟 总分:52分)1.(10分)简谐横波沿x轴传播,M、N是x轴上两质点,如图甲是质点N的振动图像.图乙中实线是t=3 s时刻的波形图像,质点M位于x=8 m处,虚线是再过Δt时间后的波形图像.图中两波峰间距离Δx=7.0 m.求:(1)(4分)波速大小和方向;(2)(6分)时间Δt.2.(10分)如图所示,实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0和t=0.06 s时刻的波形图.已知在t=0时刻,x=1.5 m处的质点向y轴正方向运动.(1)(3分)判断该波的传播方向;(2)(3分)求该波的最小频率;(3)(4分)若3T3.(16分)[2024·湖北宜昌中学高二月考] 如图所示,实线是t=0时刻的波形图,虚线是t=1 s时的波形图.(1)(4分)若波向左传播,求它在1 s内传播的最小距离;(2)(6分)若波向右传播,求它的周期;(3)(6分)若波速是35 m/s,求波的传播方向.4.(16分)[2024·江苏苏州中学月考] 一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播,如图所示的实线和虚线分别为t1=0时与t2=2 s时的波形图.(1)(4分)求该波的振幅A和波长λ;(2)(6分)若该波的波速为10 m/s,则该波的传播方向如何;(3)(6分)若该波沿x轴正方向传播,则实线上平衡位置为x=1 m处的质点到达平衡位置时机械波传播的最短距离L为多少 传播这一最短距离对应的时间t为多少 专题课:振动图像和波的图像 波的多解例1 A [解析] 由题图乙可知,t = 2 s时质点a的速度方向沿y轴负方向,结合题图甲可知,该波的传播方向沿x轴负方向,故B、D错误;由题图甲、乙可知该波的波长和周期为λ=8 m、T=4 s,所以该波的波速为v== m/s=2 m/s,故A正确,C错误.例2 AC [解析] 由于质点P振动比质点Q振动超前,可知波沿x轴正方向传播,故A正确;波传播的速度为v=,依题意,有λ=8 m,T=0.2 s,解得v=40 m/s,故B错误;波从P传到Q的时间为t==0.075 s,故C正确;由于波向右传播,在t=0时刻,M点恰好经平衡位置,且沿y轴负方向运动,图乙不可能是质点M的振动图像,故D错误.例3 (1)18 cm/s 沿x轴负方向传播 (2)9 cm[解析] (1)由图甲可以看出,该波的波长为λ=36 cm由图乙可以看出,周期为T=2 s则波速为v==18 cm/s由图乙知,当t= s时,Q点向y轴正方向运动,结合图甲可得,波沿x轴负方向传播(2)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ.由图甲知,x=0处y=-=Asin (-30°)因此xP=λ=3 cm由图乙知,在t=0时Q点处于平衡位置,经Δt= s,其振动状态向x轴负方向传播至P点处,有xQ-xP=vΔt=6 cm则质点Q的平衡位置的x坐标为xQ=9 cm例4 B [解析] 由题图可知波长为8 m,设0~0.5 s内波传播的距离为x,若波向右传播,x=λ+nλ=(2+8n)m(n=0,1,2,…),则有v== m/s=(4+16n)m/s(n=0,1,2,…),若波向左传播,x'=λ+nλ=(6+8n)m(n=0,1,2,…),则有v'== m/s=(12+16n)m/s(n=0,1,2,…),周期为T右== s(n=0,1,2,…),T左== s(n=0,1,2,…),根据题意可知2T<0.5 s<3T,则周期可能为 s、 s,可知速度可能为v==36 m/s、v'==44 m/s,故选B.例5 (1) s(n=0,1,2,3,…) (8n+2) m(n=0,1,2,3,…) (2) s(n=0,1,2,3,…) (8n+6) m(n=0,1,2,3,…)[解析] 由波的图像可以看出,波长为λ=8 m,波的周期为T== s=0.5 s.(1)若波向右传播,从波的图像上看,t2时刻的虚线波形在t1时刻的实线波形的右侧波长处,再考虑到波传播的周期性,所以时间间隔为Δt右=t2-t1=T= s(n=0,1,2,3,…),波传播的距离为Δx右=vΔt右= m=(8n+2) m(n=0,1,2,3,…).(2)若波向左传播,从波的图像上看,t2时刻的虚线波形在t1时刻的实线波形的左侧波长处,再考虑到波传播的周期性,所以时间间隔为Δt左=t2-t1=T= s(n=0,1,2,3,…),波传播的距离为Δx左=vΔt左= m=(8n+6) m(n=0,1,2,3,…).随堂巩固1.CD [解析] 由题图甲可知简谐横波的波长λ=2 m,由题图乙可知,周期为T=4 s,该波的波速为v==0.5 m/s,A错误;由“上坡下、下坡上”可知,该波的传播方向沿x轴正方向,B错误;t=9 s=T,质点P通过的路程为s=0.1 m×9=0.9 m,C正确;t=0到t=2 s时间内,质点P初位置为平衡位置,末位置为平衡位置,位移为0,路程为0.2 m,D正确.2.BC [解析] 机械波沿x轴负方向传播,t=0时刻,质点P向y轴负方向运动,故A错误;由图可知,该波的波长为4 m,故B正确;时间间隔Δt=T,n=0时T=0.8 s,v==5 m/s,故C正确;0~0.6 s时间内,质点P运动的路程最小为0.6 m,故D错误.3.AC [解析] 由图可知,波长λ=×2 m=6 m,若波向右传播则有3 s=T1(n=0,1,2,…),T1= s(n=0,1,2,…),可见当n=0时,周期最大为4 s,A正确,B错误; 若波向右传播,波速v==(2n+1.5) m/s(n=0,1,2,…),n=0,速度有最小值1.5 m/s,若波向左传播则有3 s=T2(n=0,1,2,…),T2= s(n=0,1,2,…),波速v==(2n+0.5) m/s(n=0,1,2,…),当n=4时,v=8.5 m/s,当n=0时,速度有最小值0.5 m/s,C正确,D错误.专题课:振动图像和波的图像 波的多解学习任务一 波的图像和振动图像的综合应用[科学思维]振动图像 波的图像图像物理 意义 表示某质点各个时刻的位移 表示某时刻各质点的位移图像 信息 (1)质点振动周期 (2)质点振幅 (3)各时刻质点的位移 (4)各时刻质点的速度、加速度方向 (1)波长、振幅 (2)任意一质点在该时刻的位移 (3)任意一质点在该时刻加速度方向 (4)传播方向、振动方向的互判图像 变化 随着时间推移,图像延续,但已有形状不变 随着时间推移,图像沿传播方向平移形象 比喻 记录着一个人一段时间内活动的录像带 记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片例1 [2024·湖南雅礼中学月考] 一列沿x轴传播的简谐横波在t=2 s时的波形如图甲所示,平衡位置在x = 4 m的质点a的振动图像如图乙所示,则该波的传播方向和波速分别为 ( )A.沿x轴负方向,2 m/sB.沿x轴正方向,2 m/sC.沿x轴负方向,0.5 m/sD.沿x轴正方向,0.5 m/s例2 (多选)一列简谐波沿x轴传播,t=0时刻的波形如图甲所示,质点P平衡位置在x=1 m处,质点P振动比质点Q振动超前,质点Q和质点M的平衡位置分别在x=4 m和x=8 m处,某质点的振动图像如图乙所示,则 ( )A.波沿x轴正方向传播B.波传播的速度为16 m/sC.质点P振动比质点Q振动超前0.075 sD.图乙可能是质点M的振动图像例3 一列简谐横波在t= s时的波形图如图甲所示,P、Q是介质中的两个质点.图乙是质点Q的振动图像.求:(1)波速及波的传播方向;(2)质点Q的平衡位置的x坐标.【要点总结】求解波的图像与振动图像综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法.(1)分清振动图像与波的图像.此步骤最简单,只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波的图像,横坐标为t则为振动图像.(2)看清横、纵坐标的单位,尤其要注意单位前的数量级.(3)找准波的图像对应的时刻.(4)找准振动图像对应的质点.学习任务二 机械波的多解问题[科学思维] 波的多解的情况多解因素 波的多解波的传播方向的双向性形成多解 在中学阶段,一般只限于讨论机械波沿一直线传播的简单情形,凡是没有指明机械波沿哪个方向传播,就要讨论两个方向的可能性波的时间的周期性形成多解 机械波在介质中传播的过程中,t时刻与t+nT(n=1,2,…)时刻的波形完全重合,即同一波形图可能是不同时刻形成的波的空间的周期性形成多解 将某一波形沿波的传播方向平移波长的整数倍的距离,平移后的波形与原波形完全重合,这就是波的空间周期性质点的振动情况不明形成多解 在波动问题中,若某质点在某时刻处于最大位移处,则有处于负向最大位移处与正向最大位移处两种可能;若质点从平衡位置开始振动,则可能是沿y轴正方向或负方向两个方向振动例4 [2025·山东烟台期中] 如图所示,实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形图,虚线是在t2=0.5 s时刻的波形图.波的周期为T,若2T A.52 m/sB.44 m/sC.37 m/sD.12 m/s例5 一列简谐横波沿x轴传播,如图所示的实线和虚线分别为t1和t2(t2>t1)两个时刻的波的图像,已知波速为16 m/s.(1)若波是向右传播的,则时间间隔t2-t1是多少 波传播的距离为多少 (2)若波是向左传播的,则时间间隔t2-t1是多少 波传播的距离为多少 1.(振动图像与波动图像综合)(多选)[2024·山东师范大学附中高二月考] 如图甲所示,为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波动图像,图乙为质点P的振动图像,则下列说法中正确的是 ( )A.该波的波速为2 m/sB.该波的传播方向沿x轴负方向C.t=0到t=9 s时间内,质点P通过的路程为0.9 mD.t=0到t=2 s时间内,质点P的位移为零,路程为0.2 m2.(机械波的多解问题)(多选)一列沿x轴负方向传播的机械波,其图像如图所示,实线是t=0时刻的波形,此时质点P位于平衡位置.虚线是t=0.6 s时刻的波形,此时质点P位于波峰位置.下列说法正确的是 ( )A.t=0时刻,质点P向y轴正方向运动B.该波的波长为4 mC.该波的波速可能为5 m/sD.0~0.6 s时间内,质点P运动的路程可能为0.2 m3.(机械波的多解问题)(多选)一列简谐横波沿直线传播,在波的传播方向上有A、B两点,在t时刻A、B两点间形成的波形如实线所示,在(t+3 s)时刻A、B两点间形成的波形如虚线所示,已知A、B两点间距离x=9 m,则 ( )A.若周期为4 s,波一定向右传播B.若周期大于4 s,波可能向右传播C.若波速为8.5 m/s,波一定向左传播D.该波波速可能的最小值为1 m/s(共87张PPT)专题课:振动图像和波的图像 波的多解学习任务一 波的图像和振动图像的综合应用学习任务二 机械波的多解问题备用习题随堂巩固练习册(A)练习册(B)◆◆答案核查【导】答案核查【练A】答案核查【练B】学习任务一 波的图像和振动图像的综合应用[科学思维]振动图像 波的图像图像 _____________________________________________________________ ________________________________________________________________物理意义 表示某质点各个时刻的位移 表示某时刻各质点的位移振动图像 波的图像图像信息 (1)质点振动周期 (2)质点振幅 (3)各时刻质点的位移 (4)各时刻质点的速度、加速 度方向 (1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判图像变化 随着时间推移,图像延续,但已 有形状不变 随着时间推移,图像沿传播方向平移形象比喻 记录着一个人一段时间内活 动的录像带 记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片续表例1 [2024·湖南雅礼中学月考] 一列沿轴传播的简谐横波在 时的波形如图甲所示,平衡位置在的质点 的振动图像如图乙所示,则该波的传播方向和波速分别为( )A.沿轴负方向, B.沿轴正方向,C.沿轴负方向, D.沿轴正方向,√[解析] 由题图乙可知,时质点的速度方向沿 轴负方向,结合题图甲可知,该波的传播方向沿 轴负方向,故B、D错误;由题图甲、乙可知该波的波长和周期为、,所以该波的波速为 ,故A正确,C错误.例2 (多选)一列简谐波沿轴传播,时刻的波形如图甲所示,质点 平衡位置在处,质点振动比质点振动超前,质点和质点 的平衡位置分别在和 处,某质点的振动图像如图乙所示,则( )A.波沿 轴正方向传播B.波传播的速度为C.质点振动比质点振动超前D.图乙可能是质点 的振动图像√√[解析] 由于质点振动比质点振动超前,可知波沿 轴正方向传播,故A正确;波传播的速度为,依题意,有,,解得 ,故B错误;波从传到的时间为 ,故C正确;由于波向右传播,在时刻,点恰好经平衡位置,且沿轴负方向运动,图乙不可能是质点 的振动图像,故D错误.例3 一列简谐横波在时的波形图如图甲所示,、 是介质中的两个质点.图乙是质点 的振动图像.求:(1) 波速及波的传播方向;[答案] ; 沿 轴负方向传播[解析] 由图甲可以看出,该波的波长为由图乙可以看出,周期为则波速为由图乙知,当时,点向轴正方向运动,结合图甲可得,波沿 轴负方向传播例3 一列简谐横波在时的波形图如图甲所示,、 是介质中的两个质点.图乙是质点 的振动图像.求:(2) 质点的平衡位置的 坐标.[答案][解析] 设质点、平衡位置的坐标分别为、.由图甲知, 处因此由图乙知,在时点处于平衡位置,经,其振动状态向 轴负方向传播至点处,有则质点的平衡位置的坐标为【要点总结】求解波的图像与振动图像综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法.(1)分清振动图像与波的图像.此步骤最简单,只要看清横坐标即可,横坐标为则为波的图像,横坐标为则为振动图像.(2)看清横、纵坐标的单位,尤其要注意单位前的数量级.(3)找准波的图像对应的时刻.(4)找准振动图像对应的质点.学习任务二 机械波的多解问题[科学思维] 波的多解的情况多解因素 波的多解波的传播方向的 双向性形成多解 在中学阶段,一般只限于讨论机械波沿一直线传播的简单情形,凡是没有指明机械波沿哪个方向传播,就要讨论两个方向的可能性波的时间的周期 性形成多解 机械波在介质中传播的过程中,时刻与 时刻的波形完全重合,即同一波形图可能是不同时刻形成的多解因素 波的多解波的空间的周期 性形成多解 将某一波形沿波的传播方向平移波长的整数倍的距离,平移后的波形与原波形完全重合,这就是波的空间周期性质点的振动情况 不明形成多解 在波动问题中,若某质点在某时刻处于最大位移处,则有处于负向最大位移处与正向最大位移处两种可能;若质点从平衡位置开始振动,则可能是沿 轴正方向或负方向两个方向振动续表例4 [2025·山东烟台期中] 如图所示,实线是一列简谐横波在 时刻的波形图,虚线是在时刻的波形图.波的周期为,若 ,则波速可能正确的是( )A. B. C. D.√[解析] 由题图可知波长为,设内波传播的距离为 ,若波向右传播, ,则有,若波向左传播,,则有, 周期为, ,根据题意可知,则周期可能为、,可知速度可能为、 ,故选B.例5 一列简谐横波沿轴传播,如图所示的实线和虚线分别为和 两个时刻的波的图像,已知波速为 .(1) 若波是向右传播的,则时间间隔 是多少 波传播的距离为多少 [答案] ;若波向右传播,从波的图像上看,时刻的虚线波形在 时刻的实线波形的右侧 波长处,再考虑到波传播的周期性,所以时间间隔为,波传播的距离为.[解析] 由波的图像可以看出,波长为,波的周期为 .例5 一列简谐横波沿轴传播,如图所示的实线和虚线分别为和 两个时刻的波的图像,已知波速为 .(2) 若波是向左传播的,则时间间隔 是多少 波传播的距离为多少 [答案] ;[解析] 若波向左传播,从波的图像上看,时刻的虚线波形在 时刻的实线波形的左侧 波长处,再考虑到波传播的周期性,所以时间间隔为,波传播的距离为.1.(多选)一简谐横波沿轴正方向传播,在时刻,该波的波形图如图甲所示, 、是介质中的两个质点.图乙表示介质中某质点的振动图像.下列说法正确的是( )A.质点 的振动图像与图乙相同B.在时刻,质点的速率比质点 的大C.在时刻,质点的加速度的大小比质点 的大D.平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图乙所示√√[解析] 由图乙可知,在时刻,质点正处于平衡位置沿 轴负方向振动,而从图甲可知,质点在时正处于平衡位置沿 轴正方向运动,平衡位置在坐标原点处的质点正处于平衡位置沿轴负方向振动,故A错误,D正确;由 的波形图推知在时刻,质点 位于波谷,速率为零,加速度最大,离开平衡位置的距离最大,质点 位于平衡位置,速率最大,加速度为零,离开平衡位置的距离为零,故B错误,C正确.2.图甲为一列波在时的波形图,图乙为媒介中平衡位置在 处的质点 的振动图像,下列说法正确的是( )A.波沿轴正向传播 B.波在媒介中的传播速度为C.时,向轴正方向运动 D.当时, 恰好回到平衡位置√[解析] 图乙为平衡位置在处的质点的振动图像,则在 时,振动方向为 轴负方向,则图甲中,根据质点振动方向和传播方向在图像同一侧可知波的传播方向向左,故A错误;由图甲可知,机械波的波长为 ,由图乙可知振动周期为,则波速为 ,故B错误;由图乙可知,在时向轴正方向运动,故C正确;由图乙可知,在时,在 轴负方向最大位置,故D错误.3.(多选)一列横波沿轴正方向传播,在与 两时刻的波形正好重合,如图所示.则( )A.该波的波长为B.质点的振动周期可能为C.该波的波速可能为D.在时刻, 处的质点位移可能为√√[解析] 由图可知该波的波长为,故A错误;根据题意得 ,解得,质点的振动周期不可能为 ,故B错误;根据公式,当时,该波的波速为 ,故C正确;到时刻,经过,而 与周期的关系为,当 时,处的质点位移为 ,故D正确.4.(多选)一列简谐横波沿轴正方向传播, 时刻的波形如图中实线所示,时刻的波形如图中的虚线所示.波源不在坐标原点, 是传播介质中离坐标原点 处的一个质点.则以下说法正确的是( )A.波的频率可能为B.波的传播速度可能为C.质点的振幅为D.在时刻与相距处的质点也一定沿轴正方向振动√√[解析] 依题意,波沿轴正方向传播,则 ,周期为,频率为 ,所以波的频率可能为,故A正确;由图可得该波波长 ,则波速为 ,波的传播速度可能为、 ,故B错误;由题图可知振幅 ,故C正确;从图中可知时,质点向上振动,与相距 的质点与质点相距个波长,若该质点在 点左侧,它正在向下振动,若该质点在 点右侧,它正在向上振动,故D错误.5.一简谐横波沿轴正方向传播,依次经过轴上相距的两质点和 ,它们的振动图像分别如图甲和乙所示,求:(1) 时质点 的振动方向;[答案] 沿 轴负方向[解析] 由图可知,在时刻质点经过平衡位置向 轴负方向运动,则振动方向沿 轴负方向.5.一简谐横波沿轴正方向传播,依次经过轴上相距的两质点和 ,它们的振动图像分别如图甲和乙所示,求:(2) 这列波的最大传播速度.[答案][解析] 由图可知,该波的周期为.简谐横波沿轴正方向传播,质点 比质点先起振,波从传到 .比较甲、乙两图可知,二者振动的步调相反,则它们之间的距离为半波长的奇数倍,则有当时,该波的波长最大,为 ,此时波速最大最大波速为 .1.(振动图像与波动图像综合)(多选)[2024·山东师范大学附中高二月考] 如图甲所示,为沿轴传播的一列简谐横波在时刻的波动图像,图乙为质点 的振动图像,则下列说法中正确的是 ( )A.该波的波速为B.该波的传播方向沿 轴负方向C.到时间内,质点通过的路程为D.到时间内,质点的位移为零,路程为√√[解析] 由题图甲可知简谐横波的波长,由题图乙可知,周期为 ,该波的波速为 ,A错误;由“上坡下、下坡上”可知,该波的传播方向沿轴正方向,B错误;,质点 通过的路程为,C正确;到时间内,质点 初位置为平衡位置,末位置为平衡位置,位移为0,路程为 ,D正确.2.(机械波的多解问题)(多选)一列沿 轴负方向传播的机械波,其图像如图所示,实线是时刻的波形,此时质点位于平衡位置.虚线是 时刻的波形,此时质点 位于波峰位置.下列说法正确的是( )A.时刻,质点向 轴正方向运动B.该波的波长为C.该波的波速可能为D.时间内,质点 运动的路程可能为√√[解析] 机械波沿轴负方向传播,时刻,质点向 轴负方向运动,故A错误;由图可知,该波的波长为 ,故B正确;时间间隔,时, ,故C正确;时间内,质点 运动的路程最小为 ,故D错误.3.(机械波的多解问题)(多选)一列简谐横波沿直线传播,在波的传播方向上有、两点,在时刻、两点间形成的波形如实线所示,在时刻、两点间形成的波形如虚线所示,已知、两点间距离 ,则( )A.若周期为 ,波一定向右传播B.若周期大于 ,波可能向右传播C.若波速为 ,波一定向左传播D.该波波速可能的最小值为√√[解析] 由图可知,波长 ,若波向右传播则有,,可见当 时,周期最大为 ,A正确,B错误; 若波向右传播,波速,,速度有最小值 ,若波向左传播则有 ,,波速,当 时,,当时,速度有最小值 ,C正确,D错误.练习册 A知识点一 波的图像和振动图像的综合1.[2024·山东烟台二中高二月考]一列简谐横波沿轴正方向传播,、、 、为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置.某时刻的波形如图甲所示,此后,若经过 周期后开始计时,则图乙描述的可能是( )A.处质点的振动图像B. 处质点的振动图像C.处质点的振动图像D. 处质点的振动图像√[解析] 因横波沿轴正方向传播,由题图乙可知经 周期振动到平衡位置的质点为平衡位置在、处的质点,该时刻平衡位置在处的质点的振动方向沿 轴负方向,平衡位置在处的质点的振动方向沿 轴正方向,故题图乙可能为平衡位置在 处的质点的振动图像,故选B.2.(多选)如图所示,图甲为一列简谐横波在时刻的波形图, 是平衡位置为处的质点,图乙为质点 的振动图像,则下列说法正确的是( )A.该波的周期是B.该波的传播速度为C.该波沿 轴正方向传播D.时,质点 的速度方向向下√√[解析] 由题图甲可得该波的波长为 ,由题图乙可得该波的周期为,所以波速为 ,故A错误,B正确;由题图乙可知时, 点处在平衡位置,且向下振动,根据“微平移法”可知该波沿轴负方向传播,故C错误;根据振动规律可知时,质点 的速度方向向下,故D正确.3.(多选)[2024·广东中山一中期中] 图甲为一列沿 轴正方向传播的简谐横波在 时刻的波形图,图乙为参与波动的某一质点的振动图像,下列说法正确的是 ( )A.该简谐横波的波长为B.图乙可能是图甲中质点 的振动图像C.从此刻起,质点比 先回到平衡位置D.,质点运动的路程为√√[解析] 从图甲中可以知道,该简谐横波的波长为 ,A正确;图乙中0时刻质点正从平衡位置向负方向振动,根据同侧法,波向 轴正方向传播,图甲中0时刻质点正从平衡位置向正方向振动,图乙不可能是图甲中质点 的振动图像,B错误;根据同侧法,0时刻质点 正向正方向振动,到最大位移处再回到平衡位置,而已经在最大位移处了,故 质点先回到平衡位置,C错误;从图乙中可以知道,该波的周期为,,质点运动的路程为 ,D正确.4.图甲为一列简谐横波在时刻的波形图,是平衡位置在 处的质点,是平衡位置在处的质点,图乙为质点 的振动图像.下列说法中正确的是 ( )A.在时,质点向 轴正方向运动B.在时,质点的加速度方向与 轴正方向相同C.从到,质点通过的路程为D.质点简谐运动的表达式为√[解析] 根据图乙可知,在时,紧接下来的时刻,质点 位移为负值,表明质点沿轴负方向运动,A错误;由于在时,质点向 轴负方向运动,根据同侧法,结合图甲,可知波沿 轴负向传播,根据同侧法,可知,在时,质点向轴正方向振动,由于周期为 ,可知,在时,质点位于轴的负方向位置,则其加速度方向与 轴正方向相同,B正确;从到,质点振动了,由于质点在 时刻沿轴正方向运动,其速度比衡位置处的速度小,则其在该段时间内通过的路程小于,C错误;质点 简谐运动的表达式为,D错误.知识点二 波的多解5.(多选)如图所示,一根张紧的水平弹性长绳上的、两点相距,点在点的右方,一列简谐波沿水平绳向右传播,波速为,波长大于 .某时刻点到达波峰位置,而 点正处于平衡位置且向上运动,则这列波的周期可能是( )A. B. C. D.√√[解析] 某时刻点到达波峰位置,而点正处于平衡位置且向上运动,则、 间距满足,因为波长大于,则当时, ,周期,当时,,周期 ,故A、B正确.6.(多选)[2025·河北正定中学期中] 生活中常见“蜻蜓点水”的现象,某同学观察到平静的水面上蜻蜓点水后水面开始上下做简谐运动,在水面上激起的水波的波长为 .水面上蜻蜓点水处右侧有两片树叶,其振动图像如图甲、乙所示.两片树叶之间的距离可能为( )A. B. C. D.√√[解析] 由题图可知树叶振动的周期则波速为 ,当波由乙传向甲时,间距,当时,有 ,故B正确;当波由甲传向乙时,间距,当 时,有,故C正确;当间距为时,结合上述可以解得 或,故A错误;当间距为时,结合上述可以解得或 ,故D错误.7.(多选)如图是某横波的波形图,实线表示某时刻的波形,虚线表示 后的波形图,则下列说法中正确的是( )A.若波向左传播,它传播的距离可能是B.若波向左传播,它传播的距离可能是C.若波向右传播,它的周期可能是D.若波向右传播,它的周期可能是√√[解析] 由图可知,该机械波的波长为 ,若波向左传播,它传播的距离可表示为 ,由此可知,若波向左传播,它传播的距离可能为、、、、 ,不可能为 ,A错误,B正确;若波向右传播,传播的时间可以表示为,整理得 ,若波向右传播,它的周期可能是 、、 ,不可能是 ,C正确,D错误.8.[2024·天津实验中学期中]一简谐横波沿轴负方向传播, 时刻波形图如图甲所示,、、 是波上的三个质点,图乙是波上某一点的振动图像,则下列说法不正确的是 ( )A.图乙可以表示质点 的振动图像B.该波的传播速度大小为C.质点在 时位于波谷D.质点简谐运动的表达式为√[解析] 题图乙中质点在时刻从平衡位置向轴负方向振动,波沿 轴负方向传播,由“同侧法”可知质点在时也向 轴负方向振动,故A正确,不符合题意;由题图甲可知波长为,由题图乙可知周期为 ,则波速,故B错误,符合题意;由题图甲可知,在时刻质点 位于波峰,经过,即半个周期,质点 位于波谷,故C正确,不符合题意;在时刻质点处于平衡位置向上振动,则质点 简谐运动的表达式为,故D正确,不符合题意.9.(多选)简谐横波在均匀介质中沿直线传播,、是传播方向上相距 的两个质点,波先传到质点,当波传到质点开始计时,、 两个质点的振动图像如图所示.下列说法正确的是( )A.质点开始振动的方向沿 轴正方向B.该波从质点传到的时间可能为C.该波的传播速度大小可能为D.该波的波长可能为√√[解析] 由图线可知,质点开始起振的方向沿轴正方向,故A正确;振动由向传播,由图线可知,故振动从传到 的时间可能为,故不可能为 ,故B错误;根据可得,故波速可能为 ,故C正确;根据 ,波长不可能是 ,故D错误.10.(多选)一列简谐横波沿轴正方向传播,已知轴上和 处质点的振动图像分别如图甲、图乙所示,则此列波的传播速率可能是( )A. B. C. D.√√[解析] 简谐横波沿轴正方向传播,则 ,可得波长为 ,此列波的传播速度为,当时,传播速度为 ,当时,传播速度为,当时,传播速度为 ,A、C正确.11.(多选)图甲为一列简谐横波在时刻的波形图, 点是平衡位置在处的质点,点是平衡位置在处的质点, 点是平衡位置在处的质点;图乙为质点 的振动图像.下列说法正确的是( )A.该波向左传播,波速为B.质点与质点 的运动方向总是相反C.时,点的位移为D.在时间内,质点通过的路程为√√[解析] 由题图乙可知点在时向上运动,故波沿 轴正方向传播,波速,选项A错误;质点与质点 相差半个波长,则它们的运动方向总是相反,选项B正确;时, 点的位移为,选项C错误;在时间内,质点 通过的路程为,选项D正确.12.(多选)[2025·湖北恩施期末] 一简谐横波沿轴负方向传播, 时刻波形图如图甲所示,、、 是波上的三个质点,图乙是波上某一质点的振动图像,则下列说法正确的是 ( )A.质点在 时刻位于波谷处B.图乙可以表示质点 的振动图像C.图甲中再经,质点向前走D.质点做简谐运动的表达式为√√[解析] 波沿轴负方向传播,时刻波形图如题图甲所示,质点在时在波峰处,由题图乙可知,周期,故推知时与 时相差半个周期,故质点在时刻位于波谷处,故A正确;题图乙中质点在 时刻从平衡位置向轴正方向振动,又因为波沿 轴负方向传播,根据题图甲,由“同侧法”知,此时质点向轴负方向振动,故题图乙不能表示质点 的振动图像,故B错误;质点 只振动,不会随波向前移动,故C错误;由题图乙可知其振幅,圆频率为,根据题图甲知, 时质点处于平衡位置向上振动,故时刻质点处于平衡位置向下振动,则质点简谐运动的表达式为 ,故D正确.练习册 B1.(10分)简谐横波沿轴传播,、是轴上两质点,如图甲是质点 的振动图像.图乙中实线是时刻的波形图像,质点位于处,虚线是再过时间后的波形图像.图中两波峰间距离 .求:(1) (4分)波速大小和方向;[答案] ; 沿 轴负方向[解析] 由题图知,则波速大小为时,质点向下振动,故波沿 轴负方向传播.1.(10分)简谐横波沿轴传播,、是轴上两质点,如图甲是质点 的振动图像.图乙中实线是时刻的波形图像,质点位于处,虚线是再过时间后的波形图像.图中两波峰间距离 .求:(2) (6分)时间 .[答案][解析] 由题意知,时间.2.(10分)如图所示,实线和虚线分别是沿轴传播的一列简谐横波在 和时刻的波形图.已知在时刻,处的质点向 轴正方向运动.(1) (3分)判断该波的传播方向;[答案] 向右传播[解析] 在时刻, 处的质点向 轴正方向运动,则该波向右传播.2.(10分)如图所示,实线和虚线分别是沿轴传播的一列简谐横波在 和时刻的波形图.已知在时刻,处的质点向 轴正方向运动.(2) (3分)求该波的最小频率;[答案][解析] 由波形图可知解得当 时,周期最大,最大周期,则最小频率.2.(10分)如图所示,实线和虚线分别是沿轴传播的一列简谐横波在 和时刻的波形图.已知在时刻,处的质点向 轴正方向运动.(3) (4分)若 ,求该波的波速.[答案][解析] 若,则由上述表达式可知,即 ,解得由图像可知,波长为 ,则波速.(1) (4分)若波向左传播,求它在 内传播的最小距离;[答案][解析] 由题图可知若波向左传播,传播距离最小值3.(16分)[2024·湖北宜昌中学高二月考] 如图所示,实线是 时刻的波形图,虚线是 时的波形图.3.(16分)[2024·湖北宜昌中学高二月考] 如图所示,实线是 时刻的波形图,虚线是 时的波形图.(2) (6分)若波向右传播,求它的周期;[答案][解析] 若波向右传播,传播距离所用时间解得3.(16分)[2024·湖北宜昌中学高二月考] 如图所示,实线是 时刻的波形图,虚线是 时的波形图.(3) (6分)若波速是 ,求波的传播方向.[答案] 向左[解析] 若波速是,波在内传播的距离若波向左传播,传播距离解得 ,符合题意所以波向左传播.4.(16分)[2024·江苏苏州中学月考] 一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播,如图所示的实线和虚线分别为时与 时的波形图.(1) (4分)求该波的振幅和波长 ;[答案] ;[解析] 由题图可知,波长振幅4.(16分)[2024·江苏苏州中学月考] 一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播,如图所示的实线和虚线分别为时与 时的波形图.(2) (6分)若该波的波速为 ,则该波的传播方向如何;[答案] 沿 轴负方向[解析] 若该波的波速为,在 时间内波传播的距离为当波沿轴负方向传播时,由题图知,在 时间内波传播的距离为当时, ,则说明波的传播方向为沿 轴负方向.4.(16分)[2024·江苏苏州中学月考] 一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播,如图所示的实线和虚线分别为时与 时的波形图.(3) (6分)若该波沿轴正方向传播,则实线上平衡位置为 处的质点到达平衡位置时机械波传播的最短距离为多少?传播这一最短距离对应的时间 为多少?[答案] ;[解析] 若该波沿轴正方向传播,在 时间内波传播的距离为波速为由题图可知,当处质点的振动形式传到处时,实线上处的质点到达平衡位置,此时机械波传播的距离最短,最短距离传播这一最短距离对应的时间为例1.A 例2.AC 例3.(1),沿轴负方向传播 (2)例4.B 例5.(1),(2),随堂巩固1.CD 2.BC 3.AC基础巩固练1.B 2.BD 3.AD 4.B 5.AB 6.BC 7.BC综合提升练8.B 9.AC 10.AC 11.BD 12.AD1.(1),沿轴负方向 (2)2.(1)向右传播 (2) (3)3.(1) (2) (3)向左4.(1), (2)沿轴负方向 (3), 展开更多...... 收起↑ 资源列表 专题课:振动图像和波的图像 波的多解.pptx 专题课:振动图像和波的图像 波的多解(A) 【正文】练习册.docx 专题课:振动图像和波的图像 波的多解(A) 【答案】练习册.docx 专题课:振动图像和波的图像 波的多解(B) 【正文】练习册.docx 专题课:振动图像和波的图像 波的多解(B) 【答案】练习册.docx 专题课:振动图像和波的图像 波的多解 【正文】导学案.docx 专题课:振动图像和波的图像 波的多解 【答案】导学案.docx