（新課標(biāo)）河南省2015高考物理總復(fù)習(xí)講義 第12章 第2講 機械波

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1、 第2講　機械波 知識一　機械波的形成和傳播特點 1．機械波的形成和傳播 (1)產(chǎn)生條件 ①有波源 ②有介質(zhì)，如空氣、水、繩子等． (2)傳播特點 ①傳播振動形式、能量和信息． ②質(zhì)點不隨波遷移． ③介質(zhì)中各質(zhì)點振動頻率、振幅、起振方向等都與波源相同． 2．波長、波速、頻率及其關(guān)系 (1)波長 在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離，用λ表示． (2)波速 波在介質(zhì)中的傳播速度．由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定． (3)頻率 由波源決定，等于波源的振動頻率． (4)波長、波速和頻率的關(guān)系：v＝fλ. 知識二　波的圖象 1．坐標(biāo)軸 x軸：各質(zhì)點平衡位置

2、的連線． y軸：沿質(zhì)點振動方向，表示質(zhì)點的位移． 2．物理意義：表示介質(zhì)中各質(zhì)點在某一時刻相對各自平衡位置的位移． 3．圖象形狀：簡諧波的圖象是正弦(或余弦)曲線，如圖12－2－1所示． 圖12－2－1 　(1)波動圖象和振動圖象非常相似．但物理意義截然不同．解答問題時首先加以區(qū)別． (2)振動圖象和波動圖象可以通過振幅、周期和波長的關(guān)系聯(lián)系起來． 1 / 9 知識三　波的特性 1．波的干涉和衍射 波的干涉 波的衍射 條件 兩列波的頻率必須相同 明顯條件：障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多 現(xiàn)象 形成加強區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的

3、干涉圖樣 波能夠繞過障礙物或孔繼續(xù)向前傳播 2.多普勒效應(yīng) 考點一　機械波的形成與傳播 一、波的傳播方向和質(zhì)點振動方向判斷 圖12－2－2 1．若已知某時刻A點振動方向向上，則波向x軸負方向傳播． 2．若已知波向x軸正方向傳播，則該時刻B點向上振動． 二、由t時刻的波形確定t＋Δt時刻的波形 圖12－2－3 1．波向右傳播Δt＝T的時間和向左傳播Δt＝T的時間波形相同． 2．若Δt>T，可以采取“舍整取零頭”的辦法． 　(2013·福建高考)如圖，t＝0時刻，波源在坐標(biāo)原點從平衡位置沿y軸正向開始振動，振動周期為0.4 s，在

4、同一均勻介質(zhì)中形成沿x軸正、負兩方向傳播的簡諧橫波．下圖中能夠正確表示t＝0.6 s時波形的圖是(　　) 【解析】　根據(jù)波動與振動的關(guān)系分析波的圖象． 根據(jù)波的傳播的周期性，t＝0.6 s時的波形是波源振動1個周期形成的，此時波源在坐標(biāo)原點從平衡位置向y軸負方向振動，由波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向的關(guān)系知選項C正確． 【答案】　C 考點二　振動圖象和波動圖象的對比應(yīng)用 振動圖象 波動圖象 圖象 物理意義 表示一個質(zhì)點在各時刻的位移 表示某時刻各質(zhì)點的位移 圖象信息 (1)質(zhì)點振動周期 (2)質(zhì)點振幅 (3)各時刻質(zhì)點位移 (4)各時

5、刻速度、加速度方向 (1)波長、振幅 (2)任意一質(zhì)點此刻的位移 (3)任意一質(zhì)點在該時刻加速度方向 (4)傳播方向、振動方向的互判 ——————[1個示范例]—————— 　 圖12－2－4 (多選)(2013·天津高考)一列簡諧橫波沿直線傳播，該直線上平衡位置相距9 m的a、b兩質(zhì)點的振動圖象如圖12－2－4所示，下列描述該波的圖象可能正確的是(　　) 【解析】　根據(jù)振動圖象、波動規(guī)律解決問題． 根據(jù)y­t圖象可知，a、b兩質(zhì)點的距離為nλ＋λ或nλ＋λ，即nλ＋λ＝9 m或nλ＋λ＝9 m(n＝0,1,2,3，…)解得波長λ＝

6、m或λ＝ m．即該波的波長λ＝36 m、7.2 m、4 m…或λ＝12 m、 m、 m…，選項A、B、C、D的波長分別為4 m、8 m、12 m、16 m，故選項A、C正確，選項B、D錯誤． 【答案】　AC ——————[1個預(yù)測例]—————— 　一簡諧橫波沿x軸正向傳播，t＝0時刻的波形如圖12－2－5(a)所示，x＝0.30 m處的質(zhì)點的振動圖線如圖12－2－5(b)所示，該質(zhì)點在t＝0時刻的運動方向沿y軸____(填“正向”或“負向”)．已知該波的波長大于0.30 m，則該波的波長為________m. 圖12－2－5 【解析】　依據(jù)振動圖象描述的是同一質(zhì)點不同時刻的運動

7、特征可知t＝0時刻質(zhì)點運動方向沿y軸正向．因為橫波沿x軸正向傳播且波長大于0.30 m，則0.3 m＝λ，解得λ＝0.8 m．(對應(yīng)P點) 【答案】　正向　0.8 考點三　波的多解問題的處理方法 一、造成波動問題多解的主要因素 1．周期性 (1)時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確． (2)空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確． 2．雙向性 (1)傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定． (2)振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定． 二、解決波的多解問題的思路 一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx，若此關(guān)系為時間，則t＝

8、nT＋Δt(n＝0,1,2…)；若此關(guān)系為距離，則x＝nλ＋Δx(n＝0,1,2…)． ——————[1個示范例]—————— 　如圖12－2－6甲所示，一列機械橫波沿ab直線向右傳播，已知a、b兩點間的距離為1 m，a、b兩點的振動情況如圖乙所示，下列說法中正確的是(　　) 圖12－2－6 A．波速可能是 m/s　　　　 B．波速可能大于1 m/s C．波長可能是 m D．波長可能大于4 m 【解析】　由振動圖象可知，T＝4 s，由題意結(jié)合a、b兩點的振動情況可得，(＋n)λ＝1 m，解得，λ＝ m(n＝0,1,2…)，選項C正確，D錯誤；波速可能值是v＝＝ m/

9、s(n＝0,1,2…)，選項A、B錯誤． 【答案】　C ——————[1個預(yù)測例]—————— 　一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形如圖12－2－7中的實線所示，t＝0.02 s時刻的波形如圖中虛線所示．若該波的周期T大于0.02 s，則該波的傳播速度可能是(　　) 圖12－2－7 A．2 m/s　　 B．3 m/s　　 C．4 m/s　　 D．5 m/s 【解析】　由圖知波長λ＝8 cm，若波向右傳播，則T＝0.02 s，波速v＝＝＝1 m/s.若波向左傳播，則T＝0.02 s，波速v＝＝＝3 m/s，選項B正確． 【答案】　B 1．振源A帶動細繩振動，某時刻形成的橫波波

10、形如圖12－2－8所示，則在波傳播到細繩上一點P時，開始計時，如圖所示四個圖形中能表示P點振動圖象的是(　　) 圖12－2－8 【解析】　由圖象可知，振源開始起振的方向向下．所以，質(zhì)點P從平衡位置開始向下振動，故P點的振動圖象如選項C所示． 【答案】　C 圖12－2－9 2．簡諧波某時刻的波形圖象如圖12－2－9所示，由此圖可知(　　) A．若質(zhì)點a向下運動，則波是從左向右傳播的 B．若質(zhì)點b向上運動，則波是從左向右傳播的 C．若波從右向左傳播，則質(zhì)點c向下運動 D．若波從右向左傳播，則質(zhì)點d向下運動 【解析】　若質(zhì)點a向下運動，由“帶動法”或“微平移法

11、”可知，波應(yīng)從右向左傳播，A錯誤，同理可知B正確；若波從右向左傳播，c、d均應(yīng)向上運動，C、D錯誤． 【答案】　B 3．一列簡諧橫波沿x軸傳播，t＝0時刻的波形如圖12－2－10甲所示，此時質(zhì)點P正沿y軸負方向運動，其振動圖象如圖乙所示，則該波的傳播方向和波速分別是(　　) 圖12－2－10 A．沿x軸負方向，60 m/s　　　 B．沿x軸正方向，60 m/s C．沿x軸負方向，30 m/s D．沿x軸正方向，30 m/s 【解析】　由題圖甲知，波長λ＝24 m，由題圖乙知T＝0.4 s．根據(jù)v＝可求得v＝60 m/s，故C、D項錯誤．根據(jù)“同側(cè)法”可判斷出波的傳播方向沿x

12、軸負方向，故A項正確，B項錯誤． 【答案】　A 4．如圖12－2－11所示，S1、S2為水槽中的兩個波源，它們分別激起兩列水波，圖中實線表示波峰，虛線表示波谷．已知兩列波的波長分別為λ1和λ2且λ1＜λ2，該時刻在P點兩列波的波峰與波峰相遇，則以下敘述正確的是(　　) 圖12－2－11 A．P點有時在波峰，有時在波谷，振動始終加強 B．P點始終在波峰 C．P點的振動不遵循波的疊加原理，也不始終加強 D．P點的振動遵循波的疊加原理，但并不始終加強 【解析】　任何波的疊加都遵循波的疊加原理，但只有兩列波發(fā)生干涉時，才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣，即S1、S2兩列波只有頻率相同、相位差恒

13、定時，才可在P點始終加強．故選項D正確． 【答案】　D 5．(2011·北京高考)介質(zhì)中有一列簡諧機械波傳播，對于其中某個振動質(zhì)點(　　) A．它的振動速度等于波的傳播速度 B．它的振動方向一定垂直于波的傳播方向 C．它在一個周期內(nèi)走過的路程等于一個波長 D．它的振動頻率等于波源的振動頻率 【解析】　由振動和波的關(guān)系可知：質(zhì)點的振動速度是質(zhì)點運動的速度，而波的傳播速度是指“振動”這種運動形式的傳播速度，故A錯；波可分為橫波和縱波，在縱波中，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在一條直線上，故B錯；在一個周期內(nèi)波傳播的距離等于波長，而質(zhì)點運動的路程等于4個振幅，故C錯；介

14、質(zhì)中所有質(zhì)點的振動都是由波源的振動引起的，它們的振動頻率與波源的振動頻率都相同，故D正確． 【答案】　D 6. 圖12－2－12 沿x軸正方向傳播的一列簡諧橫波在某時刻的波形圖如圖12－2－12所示，其波速為200 m/s，下列說法中正確的是(　　) A．圖示時刻質(zhì)點b的速度方向沿y軸正方向 B．圖示時刻質(zhì)點a的加速度為零 C．若此波遇到另一簡諧波并發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，則該波所遇到的波的頻率為50 Hz D．若該波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，該波所遇到的障礙物或孔的尺寸一定比4 m大得多 【解析】　因波沿x軸正方向傳播，故圖示時刻質(zhì)點b向y軸負方向振動，A錯；圖示時刻質(zhì)點a的加速

15、度最大，B錯；因該波的頻率f＝＝ Hz＝50 Hz，故C對；因該波的波長為4 m，故D錯． 【答案】　C 7．如圖12－2－13所示，甲是一列橫波在某一時刻的波動圖象，乙是在x＝6 m處的質(zhì)點從該時刻開始計時的振動圖象，a、b是介質(zhì)中兩個質(zhì)點，下列說法正確的是(　　) 甲　　　　　　　　　　　　乙 圖12－2－13 A．這列波沿x軸的正方向傳播 B．這列波的波速是1.5 m/s C．b比a先回到平衡位置 D．a(chǎn)、b兩質(zhì)點的振幅都是10 cm 【解析】　由振動圖象得x＝6 m處的質(zhì)點該時刻向y軸正向運動，對照波動圖象可知，波的傳播方向為x軸負向，A錯誤；此刻b向平衡位置運動

16、，a遠離平衡位置運動，b先回到平衡位置，C正確；由振動圖象得T＝4 s，由波動圖象得λ＝8 m，故v＝＝2 m/s，B錯誤；所有質(zhì)點的振幅都為5 cm，D錯誤． 【答案】　C 8．(2013·北京高考)一列沿x軸正方向傳播的簡諧機械橫波，波速為4 m/s.某時刻波形如圖12－2－14所示，下列說法正確的是(　　) 圖12－2－14 A．這列波的振幅為4 cm B．這列波的周期為1 s C．此時x＝4 m處質(zhì)點沿y軸負方向運動 D．此時x＝4 m處質(zhì)點的加速度為0 【解析】　讀懂波形圖，明確波動與振動的關(guān)系．由題圖可得，這列波的振幅為2 cm，選項A錯誤；由

17、題圖得，波長λ＝8 m，由T＝得T＝2 s，選項B錯誤；由波動與振動的關(guān)系得，此時x＝4 m處質(zhì)點沿y軸正方向運動，且此質(zhì)點正處在平衡位置，故加速度a＝0，選項C錯誤，選項D正確． 【答案】　D 9．(2013·重慶高考)一列簡諧橫波沿直線傳播，某時刻該列波上正好經(jīng)過平衡位置的兩質(zhì)點相距6 m，且這兩質(zhì)點之間的波峰只有一個，則該簡諧波可能的波長為(　　) A．4 m、6 m和8 m B．6 m、8 m和12 m C．4 m、6 m和12m D．4 m、8 m和12 m 【解析】　根據(jù)題意，兩質(zhì)點之間的波峰只有一個，可能情況有：①λ＝6 m，λ＝12 m ②λ＝6

18、m ③λ＝6 m，λ＝4 m，故選項C正確． 【答案】　C 10. 圖12－2－15 (2013·山東高考)如圖12－2－15所示，在某一均勻介質(zhì)中，A、B是振動情況完全相同的兩個波源，其簡諧運動表達式均為x＝0.1 sin(20πt)m，介質(zhì)中P點與A、B兩波源間的距離分別為4 m和5 m，兩波源形成的簡諧橫波分別沿AP、BP方向傳播，波速都是10 m/s. (1)求簡諧橫波的波長． (2)P點的振動________(填“加強”或“減弱”)． 【解析】　(1)設(shè)此簡諧橫波的波速為v，波長為λ，周期為T，由題意知 T＝0.1 s① 由波速公式 v＝②

19、代入數(shù)據(jù)得 λ＝1 m③ (2)PB－PA＝1 m＝λ，即P點的振動加強． 【答案】　1 m　加強 11．一列簡諧波沿x軸正方向傳播，t＝0時波形如圖12－2－16甲所示，已知在0.6 s末，A點恰第四次(圖中為第一次)出現(xiàn)波峰，求： (1)該簡諧波的波長、波速分別為多少？ (2)經(jīng)過多長時間x＝5 m處的質(zhì)點P第一次出現(xiàn)波峰？ (3)如果以該機械波傳到質(zhì)點P開始計時，請在圖12－2－16乙中畫出P點的振動圖象，并標(biāo)明必要的橫、縱坐標(biāo)值，至少畫出一個周期的圖象． 甲　　　　　　　　乙　　 圖12－2－16 【解析】　(1)λ＝2 m；T＝ s＝0.2 s，v＝＝10 m/s. (2)波峰傳到P點：t＝＝ s＝0.45 s (3)如圖所示 【答案】　(1)2 m　10 m/s　(2)0.45 s　(3)圖見解析 希望對大家有所幫助，多謝您的瀏覽！