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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

一列沿X轴方向传播的简谐横波,某时刻的波形如图所示。P为介质中的一个质点,从该时刻开始的一段极短时间内,P的速度和加速度的大小变化情况是

A变小,变大

B变小,变小

C变大,变大

D变大,变小

正确答案

D

解析

由题图可得,波沿x轴方向传播,P质点在该时刻的运动方向沿y轴正方向,在由最大位置向平衡位置运动的过程中质点速度逐渐增大,但由于加速度 ,故随位移逐渐减小,加速度a 逐渐减小,  选项D正确。

知识点

波的图象波长、频率和波速的关系
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示,t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02s,则该波的传播速度可能是

A2m/s

B3m/s

C4m/s

D5m/s

正确答案

B

解析

这类问题通常有两种解法。

解法一:质点振动法

(1)设波向右传播,则在0时刻处的质点往上振动,

设经历时间时质点运动到波峰的位置,则,即

时,,符合要求,此时

时,,不符合要求。

(2)设波向左传播,则在0时刻处的质点往下振动,

设经历时间时质点运动到波峰的位置,则,即

时,,符合要求,此时

时,,不符合要求。

综上所述,只有B选项正确。

解法二:波的平移法

(1)设波向右传播,只有当波传播的距离为时,实线才会和虚线重合,即0时刻的波形才会演变成时的波形,

所以

时,,符合要求,此时

时,,不符合要求。

(2)设波向左传播,只有当波传播的距离为时,实线才会和虚线重合,即0时刻的波形才会演变成时的波形,

所以

时,,符合要求,此时

时,,不符合要求。

综上所述,只有B选项正确。

知识点

波的图象波长、频率和波速的关系
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题型: 单选题
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单选题 · 6 分

一列间谐横波沿直线由A向B传播,A、B相距0.45m,右图是A处质点的振动图像。当A处质点运动到波峰位置时,B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动,这列波的波速可能是

A4.5/s        

B3.0m/s  

C 1.5m/s     

D0.7m/s

正确答案

A

解析

由振动图象可得振动周期T=0.4s,波由A向B传播,A处质点运动到波峰位置时,B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动,A、B间的距离,则波长,波速。当n=0时,v=4.5m/s;当n=1时,v=0.9m/s;当n=2时,v=0.5m/s等,A正确。

知识点

简谐运动的振动图象波长、频率和波速的关系
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题型:简答题
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简答题 · 6 分

一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图(a)所示,x=0.30m处的质点的振动图线如图(b)所示,该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴_________(填“正向”或“负向”)。已知该波的波长大于0.30m,则该波的波长为_______m。

正确答案

正向,0.8  

解析

由振动图像可知正向x=0.30m处的质点在t=0时刻的位移为正,处于从平衡位置到正的最大位置的运动过程中,其运动方向沿y轴正向。由于该波的波长大于0.30m说明该质点在第一个波形上,根据简谐横波沿x轴正向传播可知只有第二个四分之一波形上的质点都是向上振动的,且质点距离原点的解为),得m

知识点

简谐运动的振动图象波长、频率和波速的关系
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题型:简答题
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简答题 · 8 分

(1)一列简谐横波沿轴正方向传播,时刻的波形如图所示,介质中质点分别位于处。从时刻开始计时,当时质点刚好第4次到达波峰。

①求波速。

②写出质点做简谐运动的表达式(不要求推导过程) 。

(2)如图所示,一玻璃球体的半径为为球心,为直径。来自 点的光线点射出。出射光线平行于,另一光线恰好在点发生全反射。已知

①玻璃的折射率。

②球心O到BN的距离 。

正确答案

见解析。

解析

(1)①设简谐横波的波速为,波长为,周期为,有图像知,。由题意得

           ①

                ②

联立①②式,代入数据得

                           ③

②质点P做简谐运动的表达式为

                ④

(2)设光线BM在M点的入射角为,折射角为,由几何关系可知,,根据折射定律得

                           ⑤

代入数据得

                            ⑥

光线BN恰好在N点发生全反射,则为临界角C

                           ⑦

设球心到BN的距离为d,由几何关系可知

                          ⑧

联立⑥⑦⑧式得

                          ⑨

知识点

波的图象波长、频率和波速的关系
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