（講練測(cè)）高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題51 機(jī)械波 橫波的圖象（講）（含解析）.doc

第十二章 選修3-4本章考查的熱點(diǎn)有簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)及圖象、波的圖象以及波長(zhǎng)、波速、頻率的關(guān)系，光的折射和全反射，題型以選擇題和填空題為主，難度中等偏下，波動(dòng)與振動(dòng)的綜合及光的折射與全反射的綜合，有的考區(qū)也以計(jì)算題的形式考查復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注意理解振動(dòng)過(guò)程中回復(fù)力、位移、速度、加速度等各物理量的變化規(guī)律、振動(dòng)與波動(dòng)的關(guān)系及兩個(gè)圖象的物理意義，注意圖象在空間和時(shí)間上的周期性，分析幾何光學(xué)中的折射、全反射和臨界角問(wèn)題時(shí)，應(yīng)注意與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，作出正確的光路圖；光和相對(duì)論部分，以考查基本概念及對(duì)規(guī)律的簡(jiǎn)單理解為主，不可忽視任何一個(gè)知識(shí)點(diǎn)1知道機(jī)械波的特點(diǎn)和分類2掌握波速、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系，會(huì)分析波的圖象3理解波的干涉、衍射現(xiàn)象和多普勒效應(yīng)，掌握波的干涉和衍射的條件1機(jī)械波的形成條件：（1）波源；（2）介質(zhì)2機(jī)械波的特點(diǎn)（1）機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的形式和能量，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并不隨波遷移（2）介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同，振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同（3）各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)（即起振）的方向均相同（4）一個(gè)周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng)，通過(guò)的路程為4a，位移為零3波長(zhǎng)、波速、頻率及其關(guān)系（1）波長(zhǎng)在波動(dòng)中，振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，用表示（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(dòng)頻率（4）波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系：vf特別提醒1機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變，波速、波長(zhǎng)都改變2機(jī)械波的波速僅由介質(zhì)來(lái)決定，波速在固體、液體中比在空氣中大波速的計(jì)算方法：或4波的圖象的物理意義反映了某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移5波的干涉（1）產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：頻率相同的兩列同性質(zhì)的波相遇（2）現(xiàn)象：兩列波相遇時(shí)，某些區(qū)域振動(dòng)總是加強(qiáng)，某些區(qū)域振動(dòng)總是減弱，且加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)互相間隔（3）對(duì)兩個(gè)完全相同的波源產(chǎn)生的干涉來(lái)說(shuō)，凡到兩波源的路程差為一個(gè)波長(zhǎng)整數(shù)倍時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)；凡到兩波源的路程差為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，振動(dòng)減弱6產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔（縫）的尺寸跟波長(zhǎng)差不多，或者比波長(zhǎng)更小7多普勒效應(yīng)（1）波源不動(dòng)（2）觀察者不動(dòng)考點(diǎn)一對(duì)機(jī)械波及圖象的理解和應(yīng)用1機(jī)械波的特點(diǎn)及各物理量之間的關(guān)系（1）介質(zhì)依存性：機(jī)械波離不開(kāi)介質(zhì)（2）能量信息性：機(jī)械波傳播的是振動(dòng)的形式、能量和信息（3）傳播不移性：在傳播方向上，各質(zhì)點(diǎn)只在各自平衡位置附近振動(dòng)，并不隨波遷移（4）時(shí)空重復(fù)性：機(jī)械波傳播時(shí)，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)不斷地重復(fù)著振源的振動(dòng)形式（5）周期、頻率同源性：介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期均等于振源的振動(dòng)周期且在傳播中保持不變（6）起振同向性：各質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的方向與振源開(kāi)始振動(dòng)方向相同（7）波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系：vf，f由波源決定，v由介質(zhì)決定2對(duì)波的圖象的理解波的圖象反映的是波在傳播過(guò)程中某一時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)相對(duì)于各自的平衡位置的位移情況，從圖象中可以看出：（1）波長(zhǎng)；（2）振幅a；（3）該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移情況；（4）如果波的傳播方向已知，可判斷各質(zhì)點(diǎn)該時(shí)刻的振動(dòng)方向以及下一時(shí)刻的波形；（5）如果波的傳播速度大小已知，可利用圖象所得的相關(guān)信息進(jìn)一步求得各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期和頻率：，。重點(diǎn)歸納1、波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判方法內(nèi)容圖象“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，“下坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)“同側(cè)”法波形圖上某點(diǎn)表示傳播方向和振動(dòng)方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對(duì)應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點(diǎn)來(lái)判斷振動(dòng)方向2、波的多解問(wèn)題的處理方法（1）造成波動(dòng)問(wèn)題多解的主要因素有周期性：時(shí)間周期性：時(shí)間間隔t與周期t的關(guān)系不明確；空間周期性：波傳播距離x與波長(zhǎng)的關(guān)系不明確雙向性：傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定；振動(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定波形的隱含性形成多解在波動(dòng)問(wèn)題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個(gè)特殊點(diǎn)，而其余信息均處于隱含狀態(tài)這樣，波形就有多種情況，形成波動(dòng)問(wèn)題的多解性（2） 解決波的多解問(wèn)題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個(gè)周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系t或x，若此關(guān)系為時(shí)間，則tntt（n0，1，2）；若此關(guān)系為距離，則xnx（n0，1，2）典型案例如圖所示為一列沿軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，實(shí)線為時(shí)刻的波形圖，虛線為時(shí)的波形圖，波的周期，則： （ ）a波的周期為b波的速度為c在時(shí)，點(diǎn)到達(dá)平衡位置d在時(shí)，點(diǎn)到達(dá)波峰位置【答案】d【名師點(diǎn)睛】本題主要考查了機(jī)械波、波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系、橫波的圖象。是難度較大的題目 本題運(yùn)用波形的平移法分析時(shí)間與周期的關(guān)系，得到周期，并根據(jù)時(shí)間與周期的關(guān)系，分析質(zhì)點(diǎn)q的狀態(tài)。針對(duì)練習(xí)1如圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖乙為質(zhì)點(diǎn)p以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖像，則由圖可知（填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)一個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)一個(gè)扣3分，最低得分為0分）。a、波速b、質(zhì)點(diǎn)p通過(guò)的路程是c、，質(zhì)點(diǎn)q點(diǎn)速度沿軸負(fù)向d、從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)，波沿軸的負(fù)方向傳播了e、從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)，質(zhì)點(diǎn)q的加速度小于質(zhì)點(diǎn)p的加速度【答案】ace【名師點(diǎn)睛】本題考查基本的讀圖能力，由波動(dòng)圖象讀出波長(zhǎng)，由波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，由振動(dòng)圖象讀出周期，判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向等等都是基本功，要加強(qiáng)訓(xùn)練，熟練掌握。針對(duì)練習(xí)2如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，從波傳到x5m的m點(diǎn)時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，已知p點(diǎn)相繼出現(xiàn)兩個(gè)波峰的時(shí)間間隔為0. 4s，下面說(shuō)法中正確的是（選對(duì)1個(gè)給3分，選對(duì)2個(gè)給4分，選對(duì)3個(gè)給5分，每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）。-10x/my/cm100123456pa該列波在0.1s內(nèi)向右傳播的距離為1mb質(zhì)點(diǎn)p（x1m）在0.1s內(nèi)向右運(yùn)動(dòng)的位移大小為1mc在00.1s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)q（x15m）通過(guò)的路程是10cmd在t0.2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)q（x15m）的振動(dòng)方向沿y軸正方向e質(zhì)點(diǎn)n（x9m）經(jīng)過(guò)0.5s第一次到達(dá)波谷【答案】ade【解析】由讀出相鄰波谷之間的距離為4m，即波長(zhǎng)為4m已知p點(diǎn)相繼出現(xiàn)兩個(gè)波峰的時(shí)間間隔為0.4s，波的周期為t=0.4s，則波速為v=/t=10m/s所以該列波在0.1s內(nèi)向右傳播的距離為=1m，故a正確；介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)不隨波移動(dòng)，故b錯(cuò)誤；在00.1s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)q（x15m）通過(guò)的路程不是10cm，故c錯(cuò)誤；t=0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)q（x15m）的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，所以在t0.2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)q（x15m）的振動(dòng)方向沿y軸正方向【名師點(diǎn)睛】本題主要考查了波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系和橫波的圖象。是中等難度的題目。 本題考查理解波動(dòng)圖象的能力還要熟練掌握波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系以及波的傳播規(guī)律?？键c(diǎn)二波的圖象與振動(dòng)圖象的綜合應(yīng)用1巧解圖象問(wèn)題求解波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象綜合類問(wèn)題可采用“一分、一看、二找”的方法（1）分清振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象此問(wèn)題最簡(jiǎn)單，只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x則為波動(dòng)圖象，橫坐標(biāo)為t則為振動(dòng)圖象（2）看清橫、縱坐標(biāo)的單位尤其要注意單位前的數(shù)量級(jí)（3）找準(zhǔn)波動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的時(shí)刻（4）找準(zhǔn)振動(dòng)圖象對(duì)應(yīng)的質(zhì)點(diǎn)2圖象問(wèn)題的易錯(cuò)點(diǎn)：（1）不理解振動(dòng)圖象與波的圖象的區(qū)別（2）誤將振動(dòng)圖象看做波的圖象或?qū)⒉ǖ膱D象看做振動(dòng)圖象（3）不知道波傳播過(guò)程中任意質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同（4）不會(huì)區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移（5）誤認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)隨波遷移重點(diǎn)歸納振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象研究對(duì)象一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向的所有質(zhì)點(diǎn)研究?jī)?nèi)容一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖象物理意義表示同一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖象信息（1）質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期（2）質(zhì)點(diǎn)振幅（3）某一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移（4）各時(shí)刻速度、加速度的方向（1）波長(zhǎng)、振幅（2）任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移（3）任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的加速度方向（4）傳播方向、振動(dòng)方向的互判圖象變化隨時(shí)間推移，圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨時(shí)間推移，波形沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標(biāo)的距離表示一個(gè)周期表示一個(gè)波長(zhǎng)典型案例如圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖乙為質(zhì)點(diǎn)p以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象則由圖可知_（填正確答案標(biāo)號(hào)。選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分；每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）a質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期t=0.2sb波速v=20m/sc因一個(gè)周期質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)0.8m，所以波長(zhǎng)=0.8md從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)0.15s，波沿x軸的正方向傳播了3me從該時(shí)刻起經(jīng)過(guò)0.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)q的加速度大于質(zhì)點(diǎn)p的加速度【答案】abd 【名師點(diǎn)睛】波的圖象往往先判斷質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向間的關(guān)系同時(shí)，熟練要分析波動(dòng)形成的過(guò)程，分析物理量的變化情況。由振動(dòng)圖象讀出t=0時(shí)刻p點(diǎn)的振動(dòng)方向，判斷波的傳播方向由波動(dòng)圖象讀出波長(zhǎng)，由振動(dòng)圖象讀出周期，可求出波速分析波動(dòng)過(guò)程，根據(jù)時(shí)間與周期的關(guān)系，判斷q點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向。針對(duì)練習(xí)1如圖所示是某時(shí)刻一列橫波上a、b兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，該波由a傳向b，兩質(zhì)點(diǎn)沿波的傳播反向上的距離，波長(zhǎng)大于，求：再經(jīng)過(guò)，質(zhì)點(diǎn)a通過(guò)的路程；這列波的波速。【答案】（1）0.35 m（2）見(jiàn)解析【名師點(diǎn)睛】波的周期與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期相等本題先根據(jù)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的狀態(tài)，得到波長(zhǎng)的通項(xiàng)，再求解波長(zhǎng)的特殊值，關(guān)鍵要抓住波的周期性進(jìn)行分析。針對(duì)練習(xí)2某橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播，圖甲是t=ls時(shí)的波形圖，圖乙是介質(zhì)中x=2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，則下列說(shuō)法正確的是（填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)1個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）a波沿x軸正向傳播，波速為1m/sbt=2s時(shí)，x=2m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向?yàn)閥軸負(fù)向cx=lm處質(zhì)點(diǎn)和x=2m處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)總相同d在1s的時(shí)間內(nèi)，波動(dòng)圖象上任意質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程都是l0cme在t=ls到t=2s的時(shí)間內(nèi)，x=0.5m處的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度先增大后減小【答案】bde【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵要把握兩種圖象的聯(lián)系，能根據(jù)振動(dòng)圖象讀出質(zhì)點(diǎn)的速度方向，在波動(dòng)圖象上判斷出波的傳播方向。考點(diǎn)三波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)1波的干涉中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差r（1）當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí)若rn（n0，1，2，），則振動(dòng)加強(qiáng)；若r（2n1）（n0，1，2，），則振動(dòng)減弱（2）當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí)若r（2n1）（n0，1，2，），則振動(dòng)加強(qiáng)；若rn（n0，1，2，），則振動(dòng)減弱2波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不大或者小于波長(zhǎng)3多普勒效應(yīng)的成因分析（1）接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)當(dāng)波以速度v通過(guò)觀察者時(shí)，時(shí)間t內(nèi)通過(guò)的完全波的個(gè)數(shù)為，因而單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的完全波的個(gè)數(shù)，即接收頻率（2）當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率變大，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的頻率變小典型案例振源s在o點(diǎn)沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，頻率為10 hz，t0時(shí)刻向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波如圖所示（向左傳播的簡(jiǎn)諧橫波圖中未畫(huà)出）。則以下說(shuō)法正確的是_（填入正確選項(xiàng)前的字母。選對(duì)1個(gè)給3分，選對(duì)2個(gè)給4分，選對(duì)3個(gè)給5分；每選錯(cuò)1個(gè)扣3分，最低得分為0分）。a該橫波的波速大小為20m/sbt0時(shí)，x1 m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向向上ct0.175 s時(shí)，x1 m處的質(zhì)點(diǎn)處在波峰位置d若振源s向右勻速運(yùn)動(dòng)，在振源s右側(cè)靜止的接收者接收到的頻率小于10 hze傳播過(guò)程中該橫波遇到小于2 m的障礙物或小孔都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【答案】abe【名師點(diǎn)睛】解答此題一要抓住左右兩列波的對(duì)稱性；二要會(huì)分析波動(dòng)形成的過(guò)程，分析質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)與波動(dòng)之間關(guān)系；能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或小孔的尺寸與波的波長(zhǎng)差不大或小于波長(zhǎng)。針對(duì)練習(xí)1（多選）在坐標(biāo)原點(diǎn)的波源產(chǎn)生一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，波速v=200m/s，已知t=0時(shí)波剛好傳播到x=40 m處，如圖所示。在x=400 m處有一接收器（圖中未畫(huà)出），則下列說(shuō)法正確的是 ： （ ）x/mv20401030y/cm010-10a波源開(kāi)始振動(dòng)時(shí)方向沿y軸正方向b從t=0開(kāi)始經(jīng)0.15 s，x=40 m的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為0.6 mc接收器在t = 18 s時(shí)才能接受到此波d若波源向x軸正方向運(yùn)動(dòng)，接收器收到波的頻率可能為12 hz【答案】bcd【名師點(diǎn)睛】此題是對(duì)機(jī)械波的傳播及多普勒效應(yīng)的考查；要知道簡(jiǎn)諧波傳播過(guò)程中，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的起振與波源的起振方向相同當(dāng)波源與觀察者的距離變化時(shí)，觀察者接收到的頻率將發(fā)生改變，產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。針對(duì)練習(xí)2兩列簡(jiǎn)諧橫波i和分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播，兩列波的波速大小相等，振幅均為5cm。t=0時(shí)刻兩列波的圖像如圖所示，x=-lcm和x=lcm的質(zhì)點(diǎn)剛開(kāi)始