高考物理二轮复习选修3-4机械波题型归纳

1、2022 年高考二轮复习选修 题型一 机械波的特点3-4 机械波题型归纳【例题】 2022 年 2 月 6 日,台湾省高雄市发生 6.7 级地震,震源深度为 15 km；假如该地震中的简谐横波在地球中匀速传播的速度大小为 4 km/s,已知波沿 x 轴正方向传播,某时刻刚好传到 N 处,如图所示,就以下说法中正确选项 A. 从波源开头振动到波源迁移到地面需要经过 3.75 s B. 从波传到 N处开头计时,经过 加速度最小 C. 波的周期为 0.015 s t 0.03 s 位于 x240 m处的质点D. 波动图象上 M点此时速度方向沿 y 轴负方向,经过一段极短的时间后动能减小E. 从波传到

2、 N处开头,经过 0.012 5 s,M点的波动状态传播到 N点【答案】 BCE 【解析】 A：波上质点并不随波迁移,故 A 错误；B： 从 波 传 到 N 处 开 始 计 时 , 经 过 t 0.03 s , 波 向 前 传 播x 1 vt 1 4000 0.03 m 120 m ,即 N点的振动情形刚好到达 x240 m处,x240 m处的质点在 t 0.03 s 时从平稳位置开头向下振动,也就是此时质点的加速度为0,故 B正确；s0.015s,故 C正确；C：由图象可得：60m ,Tv6040001 D：借助 “ 微平移法 ” ,将波形图沿波的传播方向稍平移一点；波动图象上 M点此时速度

3、方向沿y 轴负方向, 即 M点向平稳位置运动, 速度变大,动能增大,故D错误；t2x2120-70s0.0125s,E：M点的波动状态传播到N 点需要的时间v4000故 E正确；【类题训练】1、介质中有一列简谐机械波传播, 波源振动周期为 T,振幅为 A,波速为 v,对于其中某个振动质点 A. 它的振动速度等于波的传播速度 B. 它的振动振幅肯定为 A C. 它在一个周期内走过的路程等于一个波长 D. 它的振动频率等于波源的振动频率 E. 如这一点 P与波源距离 s=vT, 就质点 P的位移与波源的相同【答案】 BDE 【解析】在同种匀称介质中波的传播过程中传播速度为定值,而质点的在平稳两侧做

4、简谐运动,其速度大小是变化的,和波速无关,故 A 错误；波传播过程中,各振动质点的振动周期、振幅、起振方向都和波源质点相同,故BD正确；质点在一个周期内走过的路程等于4 个振幅的长度,并非一个波长,故 C错误；如这一点 P与波源距离 s=vT,恰好为波长的整数倍,所以质点P的位移与波源的相同,故E正确；所以 BDE正确, AC错误；2、一振动周期为 T、振幅为 A、位于x0点的波源从平稳位置沿y 轴2 正向开头做简谐振动；该波源产生的一维简谐横波沿 x 轴正向传播,波速为 v,传播过程中无能量缺失；一段时间后,该振动传播至某质点 P,关于质点 P振动的说法正确选项（）A. 开头振动的方向沿 B

5、. 振幅肯定为 A C. 周期肯定为 T y 轴向上或向下取决于它离波源的距离D. 如 P 点与波源距离 s vT ,就质点 P的位移与波源的相同 E. 速度的最大值肯定为 v【答案】 BCD 【解析】波在传播过程中各个质点的起振方向与波源起振方向相同,即沿 y 轴正方向运动, A错误；由于传播过程中没有才能缺失,过所 有点的振动振幅都为 A,B正确；波上全部质点的振动周期都为 T,C 正确；该波的波长为 vT ,如 p 点与波源距离 s vT,就质点 p 的 位移与波源的相同, D 正确；质点的振动速度与波传播的速度无关,速度的最大值不肯定是 v,E错误；3、一列简谐横波沿 x 轴正方向传播

6、,周期为 T,在 t= 0 时的波形如 图所示,波上有 P、Q两点,其纵坐标分别为,以下 说法正确选项 _ _ 选A. 在相等时间内, P、Q 两质点通过的路程相等3 B. 、Q 在振动过程中,位移总相等 C. 振动的 P 点传到 Q 点需要 T/2 D. Q 点回到平稳位置的时间大于 3T/8 E. 在 5T/4 内,P 点通过的路程小于 20cm 【答案】 ADE 【解析】由图看出, P、Q两点平稳位置间的距离等于半个波长,振动 情形总是相反, 在相等时间内,P、Q两质点通过的路程相等, A正确；P、Q的振动情形总是相反, 所以在振动过程中, 它们的位移大小总是相等,方向相反,位移不等,B

7、错误；质点只在平稳位置邻近上下振动,不随波迁移, C 错误；质点 Q 做简谐运动,是一种变加速运动,图中 Q正向波谷运动,速度减小,所用时间大于 T ,从波谷回到平稳8位置的时间为 T ,所以 Q点回到平稳位置的时间大于 T T 3 T ,故 D4 8 4 8正确；如 P 点从平稳位置或最大位移处动身经过 5 T 时,通过的路程4为 S=5A=5 4cm=20cm,而图中 P点正向上做减速运动,在 T 时间内4通过的路程小于 A=4cm,在 T 5 T 时间内通过的路是 4A=16cm,所以4 4在5 T 内,P点通过的路程小于 20cm,E正确44、一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t=

8、0 时刻的波形如下列图 , x坐标为 3m的质点 P；连续 2 次经过平稳位置的时间间隔为 0.02s ；下列说法正确选项4 A. 波速为 10m/s B. 波的频率为 25Hz C. x=15m的质点在 t= 0.01s 时恰好位于波峰 D. x=22m的质点在 t= 0.01s 时恰好位于波峰 E. 当质点 P位于波峰时 , x=17m的质点恰好位于波谷【答案】 BDE 【解析】 A、已知任意振动质点连续2 次经过平稳位置的时间间隔为0.02 s,就该波的周期为 T=2 0.02 s=0.04s,由图可知,该波的波长是 =4m,所以波速为： v= /T=4/0.04 m/ s=100m/

9、s,故 A错误；B、频率为 f =1/ T=25Hz,故 B正确；C、x 坐标为 15m的质点在 t=0 时刻位于波谷,经 0.01s 恰好向上运动到平稳位置, C错误；D、x 坐标为 22m的质点在 t=0 时刻位于平稳位置且向上运动, 经 0.01s恰好向上运动到波峰位置,D正确；E、x 坐标为 17m的质点到 P 点的距离为： x1=17m- 3m=14m=3.5 ,所以 x 坐标为 17m的质点与 P点的振动始终相反, 当质点 P 位于波峰 时,x 坐标为 17m的质点恰好位于波谷；故 E 正确；题型二 波长、周期、波速的关系及运算【例题】一列简谐横波在介质中沿x 轴正向传播,波长不小

10、于 10cmO和 A是介质中平稳位置分别位于xt0和x5cm处的两个质点t0时4cm,质点 A处于波峰位置；t1 s 3开头观测,此时质点 O的位移为y时,质点 O第一次回到平稳位置,1s 时,质点 A第一次回到平稳位5 置求简谐波的周期、波速和波长；【答案】T4s,v7.5cm / s,30cm5cm【解析】t0s时,A处质点位于波峰位置t1s 时,A 处质点第一次回到平稳位置可知T1 s,T=4s4t1s时,O第一次到平稳位置3t1s 时,A 第一次到平稳位置可知波从 O传到 A 用时2 s 3,传播距离x故波速vx7.5cm s,波长vT30cmt【类题训练】在安静的湖面上停着一条船,

11、由船上的人在水面激起一列连续的水波,水波频率肯定, 另一人站在岸边计量出水波经过50s 到达岸边, 并估测出两相邻波峰间的距离约为 0.5m,这个人仍测出 5s 内到达岸边的波数为 20 个,试运算船离岸约有多远？【答案】约 100m 【解析】由题,5s 内到达岸边的波数为 20 个,周期：相邻波峰间的距离是 0.5m,就波长为 =0.5m,波速为：船到岸边的距离： x=vt=2 50=100m题型三 波特有的现象【例题 1】以下关于波的说法中,正确选项（）A. 次声波比超声波更简单发生明显的衍射现象6 B. 海啸发生后尚未到达海岸边,沿海渔民没有反应,但狗显得烦噪担心,这是由于次声波传播速度

12、比超声波大 C. 当声源相对于观看者匀速远离时,观看者听到的声音的音调可能 变高,也可能变低 D. 发生多普勒效应的缘由是由于声源的频率发生了变化【答案】 A 【解析】波长越长越简单发生衍射, 次声波的波长比超声波的波长长,故次声波比超声波更简单发生明显的衍射现象,故 A正确海啸发生时,发出很强的次声波,狗能接受到次声波,但人无法接受次声波,故 B错误依据多普勒效应,当声源相对于观看者匀速远离时,观看 者听到的声音的音调变低, 故 C错误产生多普勒效应的缘由是观看者和波源之间发生了相对运动,声源的频率没有变化, 是接受到的频率发生了变化,故 D错误；应选 A点睛：此题要留意多普勒效应现象的特点

13、、适用范畴,对于多普勒效应,要知道在波源与观看者靠近时观看者接收到的波的频率变高,而在波源与观看者远离时接收频率变低；近即高亢表示远离, 低沉表示靠【例题 2】在同一地点有两个静止的声源, 发出声波 1 和声波 2. 在同 一空间的空气中沿同一方向传播, 如下列图为某时刻这两列波的图象,就以下说法中正确选项 7 A. 波 1 速度比波 2 速度大 B. 这两列波的频率相同 C. 在这两列波传播方向上,不会产生稳固的干涉现象D. 相对于同一障碍物,波【答案】 CD 1 比波 2 发生衍射现象更明显【解析】 A、两列声波在同一空间的空气中沿同一方向传播,波速相同,故 A错误；B、由图读出声波 1

14、和声波 2 波长之比 1 : 2 2:1 ,由 v f 得到两波频率之比 f 1 : f 2 1: 2,故 B 错误；C、由于两列波的频率不同,不会产生稳固的干涉现象,故 C正确；D、声波 1 的波长较长,相对于同一障碍物,波 象更明显,故 D正确；1 比波 2 发生衍射现点睛：此题考查基本的读图才能对于波的三个物理量抓住：波速是 由介质打算的,频率是由波源打算的,波长由介质和波源共同打算；【类题训练】1、一列向右传播的简谐横波,当波传到x2.0 m处的 P点时开头计时,该时刻波形如下列图, t 0.9 s 时,观看到质点 P第三次到达波峰位置,以下说法正确选项 A. 波速为 0.5 m/s B. 经 1.4 s 质点 P运动的路程为 70 cm 8 C. t 1.6 s 时,x4.5 m 处的质点 Q第三次到达波谷D. 与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率肯定为 2.5 Hz 【答案】 BCD 【解析】 A、简谐横波向右传播,由波形平移法知,各点的起振方向为竖直向上t 0.9 s 时, P 点第三次到达波峰,即有（2 1 T 0.9 s,4T 0.4 s,波长为 2m ,所以波速 v 2 m 5 m s,故 A错误；T 0.4 sB、t 1.