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一质点作简谐运动的位移-时间图象如图一所示,则位移随时间变化的关系式为______.一列横波在某一时刻的波形如图二所示,已知此时刻P质点的振动方向为

题文

(1)一质点作简谐运动的位移-时间图象如图一所示,则位移随时间变化的关系式为______
(2)一列横波在某一时刻的波形如图二所示,已知此时刻P质点的振动方向为y轴正向,则波的传播方向是______(填“x轴正向”或“x轴负向”),若波速为24m/s,在传播过程中,从该时刻起,质点P在1s内,经过的路程为______.
(3)以下关于波的几种说法中正确的是______.
A.波遇到障碍物时,一定会发生明显的衍射现象
B.两列水波发生干涉时,如果两列波的波峰在P点相遇,质点P的位移始终最大
C.水波从深水区传到浅水区后传播方向朝法线偏折,说明浅水区水波传播速度较大
D.“彩超”利用反射波的频率变化,测出血流的速度,这是利用了多普勒效应.


魔方格

题型:未知 难度:其他题型

答案

(1)由图知,周期T=4s,则圆频率ω=2πT,振幅A=0.02m,则位移随时间变化的关系式为x=Acosωt=0.02cos2π4t(m)=0.02cosπ2tm
(2)此时刻P质点的振动方向为y轴正向,波形向左平移,则波的传播方向是x轴负向.
由图知,波长λ=12m,则周期为 T=λv=1224s=0.5s
所给时间t=1s=2T,而质点做简谐运动时,一个周期内通过的路程是4A,则在1s内质点P通过的路程是S=2A=2×2cm=4cm.
(3)A、只有当波长大于障碍物的尺寸或与障碍物差不多时,才能发生明显的衍射现象.故A错误.
B、两列水波发生干涉时,如果两列波的波峰在P点相遇,质点P的振动加强,振幅增大,但P点仍振动,位移仍在周期性变化,故B错误.
C、水波从深水区传到浅水区后传播方向朝法线偏折,浅水区水波传播速度较小.故C错误.
D、当观察者与波源的距离发生变化时,观察者接收到的波的频率发生改变现象叫多普勒效应,“彩超”利用反射波的频率变化,测出血流的速度,就利用了多普勒效应.故D正确.
故选D
故答案为:
(1)x=0.02cos(π2t)m.
(2)x轴负向,4cm   
(3)D

解析

2πT

考点

据考高分专家说,试题“(1)一质点作简谐运动的位移-时间图象如.....”主要考查你对 [波长、频率和波速 ]考点的理解。

波长、频率和波速

波长:

1.定义:在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,叫做波长,通常用λ表示
另一种定义方式:两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长
2.意义:波长反映了波在空间的周期性
平衡位置相距
的质点振动相同,平衡位置相距的质点振动相反(其中n=0,l,2…)
3.备注:①注意定义中两个要素:“总是”,“相邻”
②在横波中两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长。在纵波中两个相邻的密部(或疏部)间的距离等于波长。
③在一个周期内机械波传播的距离等于一个波长
周期与频率:

1.概念:在波动中,各个质点的振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,这个周期或频率也叫做波的周期或频率
2.关系:频率与周期的关系:
3.备注:①波源振动一个周期,被波源带动的质点刚好完成一个全振动,波在介质中传播一个波长
②波的频率等于单位时间内波形成完整波的个数;等于单位时间内通过介质中某点完整波形的个数;等于介质内已开始振动的任一质点在单位时间内完成全振动的次数;等于单位时间内沿波传播方向上传播距离与波长的比值,即传播距离内包含完整波形的个数
③每经历一个周期,波形图重复一次

波速:

1.定义:单位时间内振动向外传播的距离
2.定义式:
3.意义:波速是指振动在介质中传播的快慢程度
4.备注:波速与质点振动速度不同,且与其无关
三者关系:

1.定量关系:经过一个周期T,振动在介质中传播的距离等于一个波长λ,所以
2.决定因素:(1)周期T和频率f取决于波源,与v、λ无关,与介质无关。波从一种介质进人另一种介质时,周期和频率是不变的。
(2)波速v由介质本身性质决定,与f,λ无关。
(3)波长λ决定于v和f(或T),只要v和f其中一个改变,λ就改变

质点振动方向与波的传播方向的互判方法:

已知质点的振动方向可判断波的传播方向;相反,已知波的传播方向可判断质点的振动方向。
1.上下坡法
沿波的传播方向看,“上坡”的点向下振动,“下坡”的点向上振动,简称“上坡下,下坡上”。如图所示。
逆着波的传播方向看,“上坡”的点向上振动,“下坡’’的点向下振动。

2.同侧法
在波的图像上的某一点,沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向,并设想在同一点沿x轴方向画一个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧。如图所示。
的质点振动相同,平衡位置相距的质点振动相反(其中n=0,l,2…)
3.备注:①注意定义中两个要素:“总是”,“相邻”
②在横波中两个相邻的波峰(或波谷)间的距离等于波长。在纵波中两个相邻的密部(或疏部)间的距离等于波长。
③在一个周期内机械波传播的距离等于一个波长
周期与频率:

1.概念:在波动中,各个质点的振动周期或频率是相同的,它们都等于波源的振动周期或频率,这个周期或频率也叫做波的周期或频率
2.关系:频率与周期的关系:
3.备注:①波源振动一个周期,被波源带动的质点刚好完成一个全振动,波在介质中传播一个波长
②波的频率等于单位时间内波形成完整波的个数;等于单位时间内通过介质中某点完整波形的个数;等于介质内已开始振动的任一质点在单位时间内完成全振动的次数;等于单位时间内沿波传播方向上传播距离与波长的比值,即传播距离内包含完整波形的个数
③每经历一个周期,波形图重复一次

波速:

1.定义:单位时间内振动向外传播的距离
2.定义式:
3.意义:波速是指振动在介质中传播的快慢程度
4.备注:波速与质点振动速度不同,且与其无关
三者关系:

1.定量关系:经过一个周期T,振动在介质中传播的距离等于一个波长λ,所以
2.决定因素:(1)周期T和频率f取决于波源,与v、λ无关,与介质无关。波从一种介质进人另一种介质时,周期和频率是不变的。
(2)波速v由介质本身性质决定,与f,λ无关。
(3)波长λ决定于v和f(或T),只要v和f其中一个改变,λ就改变

质点振动方向与波的传播方向的互判方法:

已知质点的振动方向可判断波的传播方向;相反,已知波的传播方向可判断质点的振动方向。
1.上下坡法
沿波的传播方向看,“上坡”的点向下振动,“下坡”的点向上振动,简称“上坡下,下坡上”。如图所示。
逆着波的传播方向看,“上坡”的点向上振动,“下坡’’的点向下振动。

2.同侧法
在波的图像上的某一点,沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向,并设想在同一点沿x轴方向画一个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧。如图所示。
一质点作简谐运动的位移-时间图象如图一所示,则位移随时间变化的关系式为______.一列横波在某一时刻的波形如图二所示,已知此时刻P质点的振动方向为


3.带动法(特殊点法)
如图所示为一沿x轴正方向传播的横波,根据波的形成,靠近波源的点能带动它邻近的离波源稍远的点,可判断质点的振动方向。在质点P附近靠近波源一方的图线上另找一点P',若P’在P上方,P '带动P向上运动,则P向上运动;若P’在P下方,P带动 P’向下运动,则P’向下运动。

4.微平移法
将波形沿波的传播方向做微小移动,如图中虚线所示,由于质点仅在y轴方向上振动,所以,即质点运动后的位置,故该时刻A、B沿y轴正方向运动,C、D沿y轴负方向运动。

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