高考专题 -机械波 - 有答案

1、第三讲机械波考点一、机械波横波和纵波1.机械波的形成条件(1)有发生机械振动的波源(2)有传播介质，如空气、水等2传播特点(1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零3机械波的分类(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，有波峰(凸部)和波谷(凹部)(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波，有密部和疏部.考点二、横波的图象波速、波长和频率(周期)的关系1横波的图象(1)坐标轴：横轴表示各质

2、点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移(3)图象：(4)应用：直接读取振幅A和波长，以及该时刻各质点的位移确定某时刻各质点加速度和速度的方向，并能比较大小结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向2波长、波速、频率及其关系(1)波长在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离(2)波速v：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定(3)频率f：由波源决定，等于波源的振动频率(4)波长、波速和频率的关系：vf；v.考点三、波的干涉和衍射现象多普勒效应1波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频

3、率必须相同明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样波能够绕过障碍物或孔继续向前传播2.多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有相对运动(2)现象：观察者感到频率发生变化(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化基 础 自 测1关于公式vf，正确的说法是()Avf适用于一切波B由vf知，f增大，则波速v也增大Cv、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有fD由vf知，波长是2 m的声音比波长是4 m的声音传播速度小解析因波速公式具有普遍意义，故A对；波的频率由波源决定，故C对答案AC2(2011上海卷，10)两波源S1、

4、S2在水槽中形成的波形如图21所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则()图21A在两波相遇的区域中会产生干涉B在两波相遇的区域中不会产生干涉Ca点的振动始终加强Da点的振动始终减弱解析由题图知，两列波的波长不相等，不满足波的干涉条件，故B正确，A、C、D错误答案B3如图22所示为观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则对波经过孔后的传播情况，下列描述不正确的是()图22A此时能明显观察到波的衍射现象B挡板前后波纹间距相等C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如

5、果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象解析由题图可以看出，孔AB尺寸与波长相差不大，因只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，故选项A、C正确；由知，v不变，f增大，只能使减小，故选项D错；既然衍射是指“波绕过障碍物而传播的现象”，那么经过孔后的波长自然不变，故选项B正确答案D4如图23甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是()图23A女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D女

6、同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低答案AD5如图24所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t0时刻的波形图，虚线是这列波在t0.05 s时刻的波形图已知该波的波速是80 cm/s，则下列说法中正确的是()图24A这列波有可能沿x轴正方向传播B这列波的波长是10 cmCt0.05 s时刻x6 cm处的质点正在向下运动D这列波的周期一定是0.15 s解析由波的图象可看出，这列波的波长12 cm，B错误；根据v，可求出这列波的周期为T s0.15 s，D正确；根据xvt800.05 cm4 cm可判断，波应沿x轴负方向传播，根据波的“微平移”法可判断t0.05 s时刻x6 cm处的质点正在向上

7、运动，A、C错误答案D6沿x轴正向传播的一列简谐横波在t0时刻的波形如图25所示，P为介质中的一个质点，该波的传播速度为2.5 m/s，则t0.8 s时()图25A质点P相对平衡位置的位移为正值B质点P的速度方向与相对平衡位置的位移方向相同C质点P的速度方向与加速度的方向相同D质点P的加速度方向与相对平衡位置的位移方向相反解析由波形图可知波长为4 m，周期T1.6 s，t0.8 s时，质点P相对平衡位置的位移为负值，质点P的速度方向与相对平衡位置的位移方向相同，选项A错误，B正确；t0.8 s时，质点P的速度方向与加速度方向相反，质点P的加速度方向与相对平衡位置的位移方向相反，选项C错误，D正

8、确答案BD热点一对机械波及图象的理解和应用1机械波的特点及各物理量之间的关系(1)介质依存性：机械波离不开介质(2)能量信息性：机械波传播的是振动的形式、能量和信息(3)传播不移性：在传播方向上，各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移(4)时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地重复着振源的振动形式(5)周期、频率同源性：介质中各质点的振动周期均等于振源的振动周期且在传播中保持不变(6)起振同向性：各质点开始振动的方向与振源开始振动方向相同(7)波长、波速和频率的关系：vf，f由波源决定，v由介质决定2对波的图象的理解波的图象反映的是波在传播过程中某一时刻各个质点相对于各自的平衡位置

9、的位移情况，从图象中可以看出：(1)波长；(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.【典例1】 2013课标，34(1)如图26，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t3 s时a第一次到达最高点下列说法正确的是()图26A在t6 s时刻波恰好传到质点d处B在

10、t5 s时刻质点c恰好到达最高点C质点b开始振动后，其振动周期为4 sD在4 st6 s的时间间隔内质点c向上运动E当质点d向下运动时，质点b一定向上运动解析波由a到d匀速传播，v2 m/s，t6 s，A项正确第一个波峰在t13 s时产生于a点，再经t23 s到达c点，共计tt1t26 s，B项错误a点从向下起振至到达最高点用时3 s，可知T3 s，即T4 s，则b点的振动周期也为4 s，C项正确波经t23 s到达c点，说明此时c点开始从平衡位置向下振动，再经1 s，共计4 s到达最低点，再经2 s可到达最高点，故在4 st6 s的时间内点c向上运动，D项正确因vT8 m，而db10 m1，并

11、不是或的奇数倍，故E项说法错误答案ACD反思总结波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图象“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向【跟踪短训】1(2013北京理综，15)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻波形如图27所示，下列说法正确的是()图27A这列波的振幅为4 cmB这列波的周期为1 sC此时x4 m处质点沿y轴负方向运动D此时x4 m处质点的加速度为0解析由波动图象知，波的

12、振幅为2 cm，A选项错误；波长8 m，周期Ts2 s，B选项错误；由于波沿x轴正向传播，由波传播方向和质点振动方向的关系知，x4 m处质点此时向y轴正方向运动，C选项错误；此时x4 m处的质点处于平衡位置，其加速度为零，D选项正确答案D2(2013福建理综，16)如图，t0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动，振动周期为0.4 s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波下图中能够正确表示t0.6 s时波形的图是()解析介质中各质点开始振动的方向与振源起振的方向相同，C正确，A、B、D错误答案C热点二波的多解问题求解波的多解问题一般思路(1)根据初末两时刻的波形图确定

13、传播距离与波长的关系通式(2)根据题设条件判断是唯一解还是多解(3)根据波速公式v或vf求波速【典例2】 (2013天津理综，7)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的a、b两质点的振动图象如图28所示，下列描述该波的图象可能正确的是()图28解析根据a、b两质点的振动图象可知其间距应为的奇数倍，即9 m，n1、3、5，那么波长的可能值是：36 m、12 m、 m、 m、4 m、 m等等综上可知答案为A、C.答案AC反思总结造成波动问题多解的主要因素有1周期性(1)时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确(2)空间周期性：波传播距离x与波长的关系不明确2双向性(1)传播方向双向

14、性：波的传播方向不确定(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定3波形的隐含性形成多解在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性【跟踪短训】32013重庆理综，11(1)一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为()A4 m、6 m和8 mB6 m、8 m和12 mC4 m、6 m和12 mD4 m、8 m和12 m解析根据题意，有以下三种情况符合要求：故C正确，A、B、D错误答案C热点三波的图象与振动图象的综合应用1巧解图象问

15、题求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法(1)分清振动图象与波动图象此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象(2)看清横、纵坐标的单位尤其要注意单位前的数量级(3)找准波动图象对应的时刻(4)找准振动图象对应的质点2图象问题的易错点：(1)不理解振动图象与波的图象的区别(2)误将振动图象看做波的图象或将波的图象看做振动图象(3)不知道波传播过程中任意质点的起振方向与波源的起振方向相同(4)不会区分波的传播位移和质点的振动位移(5)误认为质点随波迁移【典例3】 (2013四川理综，5)图29甲是一列简谐横波在t1.25 s时的波形

16、图，已知c位置的质点比a位置的晚0.5 s起振，则图乙所示振动图象对应的质点可能位于()图29AaxbBbxcCcxdDdx1 s，所以该波的周期T s，选项A错误波的传播速度与质点的振动速度是两个不同的物理量，当t s时，N在平衡位置，振动速度最大但不一定为2 m/s，选项B错误波在传播的过程中，介质质点不沿波的传播方向移动，选项C错误从t s到t s，M从正的最大位移处向平衡位置振动，速度逐渐增大，动能逐渐增大，选项D正确答案D6(2012安徽卷，15)一列简谐波沿x轴正方向传播，在t0时波形如图所示，已知波速为10 m/s.则t0.1 s时正确的波形应是下图中的()解析由题知：波长4.0

17、 m，波在t0.1 s内传播的距离xvt100.1 m1 m，故将原波形图沿波的传播方向(即x轴正方向)平移即可，故选项C正确，选项A、B、D错误。答案CA对点训练练熟基础知识题组一波的干涉、衍射和多普勒效应1(多选)下列关于波的说法中正确的是()A只有频率相同的两列波相遇才能发生干涉现象B当雷达波经过迎面而来的汽车反射后频率增高C只有横波遇到尺寸与其波长相当的障碍物时，才发生明显的衍射现象D一列纵波以波速v在介质中向右传播，则介质中质点也以速度v向右运动解析频率相同的两列波才能发生干涉现象，A正确B选项波反射后汽车是波源，雷达是观察者，是多普勒效应，两者拉近时频率增高，B正确一切波都能发生衍

18、射，C错质点不会随波迁移，D错答案AB2(2013浙江嘉兴海宁期初考，16)(单选)下述关于机械波的说法中，正确的是()A产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B发生干涉现象时，介质中振动加强的质点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零C在一个周期内，介质的质点所走过的路程等于波长D某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大解析多普勒效应是因为波源和接收者有相对运动，使接收频率发生变化引起的，波源本身频率不变，A错；干涉中，振动加强点是振幅为A1A2处，减弱点是振幅为A1A2处，当两列波振幅相同时，减弱点振幅为0，B对；一个周期内，介质的质点所走过的路程为4A，与波长无关，C错；当波从

19、一种介质进入另一种介质时，波速、波长都发生变化，但频率不变，D错答案B题组二对机械波及图象的理解和应用3(2013上海单科，14)(单选)一列横波沿水平绳传播，绳的一端在t0时开始做周期为T的简谐运动，经过时间t，绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处则在2t时，该点位于平衡位置的()A上方，且向上运动B上方，且向下运动C下方，且向上运动D下方，且向下运动解析由题可知，TtT，所以平衡位置上方的最大位移处质点再运动t时间到2t时刻该质点应在平衡位置上方，且向上运动，故只有A项正确答案A4(单选)如图213所示为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为4 m/s.图中“A

20、、B、C、D、E、F、G、H”各质点中()图213A沿y轴正方向速率最大的质点是DB沿y轴正方向加速度最大的质点是BC经过t0.5 s质点D将向右移动2 mD经过t2.5 s，质点D的位移是0.2 m解析在平衡位置的质点速率最大，又从传播方向可以判断，质点D向上振动，质点H向下振动，所以A项正确；在最大位移处的质点加速度最大，加速度的方向与位移方向相反，B质点的加速度方向向下，B项错误；质点只能在平衡位置两侧上下振动，并不随波迁移，C项错误；波传播的周期T1 s，经过t2.5 s2.5T，质点D仍位于平衡位置，所以位移为0，D项错误答案A5(单选)如图214所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t0时的波形图，当Q点在t0时的振动状态传到P点时()图214A位于1 cmx3 cm范围内的所有质点正在向y