必刷14　振动图象与波动图象的理解与应用-2021届高考物理二轮复习专项必刷（人教版）

必刷14　振动图象与波动图象的理解与应用 必刷点1　机械波的y-x图线与振动的x-t图线综合 典例1. (多选)一列简谐横波某时刻的波形如图甲所示,P、Q、M为该横波上的三个质点,各自的横坐标位置分别为6 m、10 m、15 m.从该时刻开始计时,波上质点M的振动图象如图乙所示,则下列说法正确的是 (　　) A.该波波速是25 m/s,传播方向沿x轴负方向 B.若该波遇到另一列简谐横波并产生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为2.5 Hz C.若该波能发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障碍物尺寸一定比20 m大很多 D.从该时刻起,再经过0.4 s质点Q通过的路程为4 m E.从该时刻起,质点Q将比质点P先回到平衡位置 【答案】　ADE 【解析】 由题图知,该波波长λ=20 m,T=0.8 s,则v== m/s=25 m/s,因t=0时刻质点M在平衡位置向上振动,可知波的传播方向沿x轴负方向,选项A正确;波的频率f==1.25Hz,若该波遇到另一列简谐横波并产生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为1.25 Hz,选项B错误;该波波长λ=20 m,若该波能发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障碍物尺寸一定与20 m相差不多或比20 m小,选项C错误;0.4 s=T,从该时刻起,再经过0.4 s质点Q通过的路程为×4A=2×2 m=4 m,选项D正确;该时刻质点Q在最低点向上振动,而质点P在题图所示位置向下振动,则从该时刻起,质点Q将比质点P先回到平衡位置,选项E正确. 变式1.(2018·河北邢台模拟)(多选)图甲为一列简谐横波在t=0.10 s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,则下列说法正确的是 (　　) A.该波的周期是0.10 s B.该波的传播速度是40 m/s C.该波沿x轴的负方向传播 D.t=0.10 s时,质点Q的速度方向向下 E.从t=0.10 s到t=0.25 s,质点P通过的路程为30 cm 【答案】　BCD 【解析】 由题图乙可知该波的周期是T=0.20 s,选项A错误;由题图甲可知该波的波长λ=8 m,则波速v==40 m/s,选项B正确;由题图乙可知t=0.10 s时质点Q正向下运动,故该波沿x轴负方向传播,选项C、D正确;t=0.10 s时质点P正向上运动,从t=0.10 s到t=0.25 s经过的时间为t=0.15 s=T,质点P通过的路程应小于3A=30 cm,选项E错误. 必刷点2　机械波的传播图象 典例2. (2019·湖北八校联考)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图中实线所示,t=0.1 s时刻的波形如图中虚线所示.波源不在坐标原点O,P是传播介质中平衡位置离坐标原点xP=2.5 m处的一个质点,则以下说法正确的是 (　　) A.质点P的振幅为0.1 m B.波的频率可能为7.5 Hz C.波的传播速度可能为50 m/s D.在t=0.1 s时刻与P对应的平衡位置相距5 m处的质点一定沿x轴正方向运动 E.在t=0.1 s时刻与P对应的平衡位置相距5 m处的质点可能是向上振动,也可能是向下振动 【答案】 ACE 【解析】 质点P的振幅等于波的振幅,由题图知,为0.1 m,选项A正确;波沿x轴正方向传播,则Δt=nT+=0.1 s,周期为T= s,频率为f== Hz= Hz(n=0,1,2,3,…),所以波的频率可能为2.5 Hz、12.5 Hz、…,不可能为7.5 Hz,选项B错误;波速为v=λf,由题图可知λ=4 m,v=4× m/s=10(4n+1) m/s(n=0,1,2,3,…),当n=1时,v=50 m/s,选项C正确;波的传播过程是振动形式的传播,质点不会沿波的传播方向运动,选项D错误;5 m=λ,在t=0.1 s时刻在P右侧与P相距5 m处的质点向上振动,在P左侧与P相距5 m处的质点向下振动,选项E正确. 变式2 .(2019·南昌模拟)如图所示,实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形,虚线是这列波在t2=0.5 s时刻的波形,这列波的周期T符合:3T<t2-t1<4T,求: (1)若波向右传播,波速为多大; (2)若波向左传播,波速为多大. 【答案】(1)54 m/s　(2)58 m/s 【解析】(1)波向右传播时,传播距离Δx满足Δx=kλ+λ(k=0,1,2,3,…) 由Δt=,v=知 传播时间满足Δt=t2-t1=kT+T(k=0,1,2,3,…) 由3T<t2-t1<4T,可知k取3 故Δt=3T+T,解得T= s 由题图知λ=8 m,解得v=54 m/s. (2)波向左传播时,传播距离Δx满足 Δx=kλ+λ(k=0,1,2,3,…)