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- 2021-06-01 发布
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第十二章 机械波章末总结
一、对波的图象的理解
从波的图象中可以看出:
1.波长λ;
2.振幅A;
3.该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况;
4.如果波的传播方向已知,可判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形;
5.如果波的传播速度大小已知,可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率:T=,f=.
例1 某波源S发出一列简谐横波,波源S的振动图象如图1所示.在波的传播方向上有A、B两点,它们到S的距离分别为45 m和55 m.测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0 s.由此可知:
图1
(1)波长λ=________ m;
(2)当B点离开平衡位置的位移为+6 cm时,A点离开平衡位置的位移是________ cm.
二、波的图象与振动图象的区别和联系
面对波的图象和振动图象问题时可按如下步骤来分析:
1.先看两轴:由两轴确定图象种类.
2.读取直接信息:从振动图象上可直接读取周期和振幅;从波的图象上可直接读取波长和振幅.
3.读取间接信息:利用振动图象可确定某一质点在某一时刻的振动方向;利用波的图象可进行波传播方向与某一质点振动方向的互判.
4.利用波速关系式:波长、波速、周期、频率间一定满足v==λf.
例2 图2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( )
图2
A.横波的波长是8 m
B.横波的频率是0.2 Hz
C.质点P随波迁移的速度大小为40 m/s
D.t=0.1 s时质点P正沿y轴正方向运动
三、波动问题的多解性
波在传播过程中,由于空间周期性、时间周期性和传播方向的双向性而引起多解,解决这类问题要注意下列情况:
1.波的空间周期性:在波的传播方向上,相距为波长整数倍的质点的振动情况相同.
2.波的时间周期性:由波的传播特性可知,经过整数倍个周期,波的图象相同.
3.波的传播方向的双向性:若根据题中条件无法确定波的传播方向,在解题时要注意考虑波的传播方向可以有两个方向.
例3 一列简谐横波t1时刻的波形如图3中实线所示,t2时刻的波形如图中虚线所示,已知Δt=t2-t1=0.5 s.问:
图3
(1)这列波的传播速度是多少?
(2)若波向左传播,且3T<Δt<4T,波速是多大?
(3)若波速等于68 m/s,则波向哪个方向传播?
四、波的干涉和衍射
振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时,某点到两波源的波程差为Δx,当Δx=2k·(k=0,1,2,…)时为
振动加强点,当Δx=(2k+1)(k=0,1,2,…)时为振动减弱点.若步调相反,则上述结论相反.
例4 如图4所示为两列相干水波的叠加情况,图中实线表示波峰,虚线表示波谷,两列波的振幅均为5 cm,且图示范围内振幅不变,波速和波长分别为1 m/s和1 m,则图示时刻C、D点是振动________(填“加强”或“减弱”)点,A、B两质点的竖直高度差为________ cm.
图4
1.(波的干涉和衍射)下列物理现象中:(1)在春天里一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;(2)“闻其声而不见其人”;(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高.
这些物理现象分别属于波的( )
A.反射、衍射、干涉、多普勒效应
B.折射、衍射、多普勒效应、干涉
C.反射、折射、干涉、多普勒效应
D.衍射、折射、干涉、多普勒效应
2.(波的图象)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图5所示,介质中质点P、Q分别位于x=2 m,x=4 m处.从t=0时刻开始计时,当t=15 s时质点Q刚好第4次到达波峰.
图5
(1)求波速;
(2)写出质点P做简谐运动的表达式(不要求推导过程).
3.(波动问题的多解性)在如图6所示的图象中,实线是一列简谐横波在某一时刻的波形图,虚线是经过t=0.2 s后的波形图.求这列波的波速.
图6
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