（新課標(biāo)）河南省高考物理總復(fù)習(xí)講義 第12章 第2講 機(jī)械波.doc

第2講機(jī)械波知識(shí)一機(jī)械波的形成和傳播特點(diǎn)1機(jī)械波的形成和傳播(1)產(chǎn)生條件有波源有介質(zhì)，如空氣、水、繩子等(2)傳播特點(diǎn)傳播振動(dòng)形式、能量和信息質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(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、波速和頻率的關(guān)系：vf.知識(shí)二波的圖象1坐標(biāo)軸x軸：各質(zhì)點(diǎn)平衡位置的連線y軸：沿質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向，表示質(zhì)點(diǎn)的位移2物理意義：表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻相對(duì)各自平衡位置的位移3圖象形狀：簡(jiǎn)諧波的圖象是正弦(或余弦)曲線，如圖1221所示圖1221(1)波動(dòng)圖象和振動(dòng)圖象非常相似但物理意義截然不同解答問題時(shí)首先加以區(qū)別(2)振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象可以通過振幅、周期和波長的關(guān)系聯(lián)系起來知識(shí)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(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的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(diǎn)一機(jī)械波的形成與傳播一、波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷圖12221若已知某時(shí)刻a點(diǎn)振動(dòng)方向向上，則波向x軸負(fù)方向傳播2若已知波向x軸正方向傳播，則該時(shí)刻b點(diǎn)向上振動(dòng)二、由t時(shí)刻的波形確定tt時(shí)刻的波形圖12231波向右傳播tt的時(shí)間和向左傳播tt的時(shí)間波形相同2若tt，可以采取“舍整取零頭”的辦法(2013福建高考)如圖，t0時(shí)刻，波源在坐標(biāo)原點(diǎn)從平衡位置沿y軸正向開始振動(dòng)，振動(dòng)周期為0.4 s，在同一均勻介質(zhì)中形成沿x軸正、負(fù)兩方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波下圖中能夠正確表示t0.6 s時(shí)波形的圖是()【解析】根據(jù)波動(dòng)與振動(dòng)的關(guān)系分析波的圖象根據(jù)波的傳播的周期性，t0.6 s時(shí)的波形是波源振動(dòng)1個(gè)周期形成的，此時(shí)波源在坐標(biāo)原點(diǎn)從平衡位置向y軸負(fù)方向振動(dòng)，由波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的關(guān)系知選項(xiàng)c正確【答案】c考點(diǎn)二振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象的對(duì)比應(yīng)用振動(dòng)圖象波動(dòng)圖象圖象物理意義表示一個(gè)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)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移(4)各時(shí)刻速度、加速度方向(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)此刻的位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度方向(4)傳播方向、振動(dòng)方向的互判1個(gè)示范例圖1224(多選)(2013天津高考)一列簡(jiǎn)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(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖1224所示，下列描述該波的圖象可能正確的是()【解析】根據(jù)振動(dòng)圖象、波動(dòng)規(guī)律解決問題根據(jù)yt圖象可知，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的距離為n或n，即n9 m或n9 m(n0,1,2,3，)解得波長 m或 m即該波的波長36 m、7.2 m、4 m或12 m、 m、 m，選項(xiàng)a、b、c、d的波長分別為4 m、8 m、12 m、16 m，故選項(xiàng)a、c正確，選項(xiàng)b、d錯(cuò)誤【答案】ac1個(gè)預(yù)測(cè)例一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，t0時(shí)刻的波形如圖1225(a)所示，x0.30 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖線如圖1225(b)所示，該質(zhì)點(diǎn)在t0時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸_(填“正向”或“負(fù)向”)已知該波的波長大于0.30 m，則該波的波長為_m.圖1225【解析】依據(jù)振動(dòng)圖象描述的是同一質(zhì)點(diǎn)不同時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)特征可知t0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正向因?yàn)闄M波沿x軸正向傳播且波長大于0.30 m，則0.3 m，解得0.8 m(對(duì)應(yīng)p點(diǎn))【答案】正向0.8考點(diǎn)三波的多解問題的處理方法一、造成波動(dòng)問題多解的主要因素1周期性(1)時(shí)間周期性：時(shí)間間隔t與周期t的關(guān)系不明確(2)空間周期性：波傳播距離x與波長的關(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(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(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)1個(gè)示范例如圖1226甲所示，一列機(jī)械橫波沿ab直線向右傳播，已知a、b兩點(diǎn)間的距離為1 m，a、b兩點(diǎn)的振動(dòng)情況如圖乙所示，下列說法中正確的是()圖1226a波速可能是 m/sb波速可能大于1 m/sc波長可能是 m d波長可能大于4 m【解析】由振動(dòng)圖象可知，t4 s，由題意結(jié)合a、b兩點(diǎn)的振動(dòng)情況可得，(n)1 m，解得， m(n0,1,2)，選項(xiàng)c正確，d錯(cuò)誤；波速可能值是v m/s(n0,1,2)，選項(xiàng)a、b錯(cuò)誤【答案】c1個(gè)預(yù)測(cè)例一列簡(jiǎn)諧橫波在t0時(shí)刻的波形如圖1227中的實(shí)線所示，t0.02 s時(shí)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1227a2 m/s b3 m/s c4 m/s d5 m/s【解析】由圖知波長8 cm，若波向右傳播，則t0.02 s，波速v1 m/s.若波向左傳播，則t0.02 s，波速v3 m/s，選項(xiàng)b正確【答案】b1振源a帶動(dòng)細(xì)繩振動(dòng)，某時(shí)刻形成的橫波波形如圖1228所示，則在波傳播到細(xì)繩上一點(diǎn)p時(shí)，開始計(jì)時(shí)，如圖所示四個(gè)圖形中能表示p點(diǎn)振動(dòng)圖象的是()圖1228【解析】由圖象可知，振源開始起振的方向向下所以，質(zhì)點(diǎn)p從平衡位置開始向下振動(dòng)，故p點(diǎn)的振動(dòng)圖象如選項(xiàng)c所示【答案】c圖12292簡(jiǎn)諧波某時(shí)刻的波形圖象如圖1229所示，由此圖可知()a若質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng)，則波是從左向右傳播的b若質(zhì)點(diǎn)b向上運(yùn)動(dòng)，則波是從左向右傳播的c若波從右向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)c向下運(yùn)動(dòng)d若波從右向左傳播，則質(zhì)點(diǎn)d向下運(yùn)動(dòng)【解析】若質(zhì)點(diǎn)a向下運(yùn)動(dòng)，由“帶動(dòng)法”或“微平移法”可知，波應(yīng)從右向左傳播，a錯(cuò)誤，同理可知b正確；若波從右向左傳播，c、d均應(yīng)向上運(yùn)動(dòng)，c、d錯(cuò)誤【答案】b3一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，t0時(shí)刻的波形如圖12210甲所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)p正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)圖象如圖乙所示，則該波的傳播方向和波速分別是()圖12210a沿x軸負(fù)方向，60 m/sb沿x軸正方向，60 m/sc沿x軸負(fù)方向，30 m/s d沿x軸正方向，30 m/s【解析】由題圖甲知，波長24 m，由題圖乙知t0.4 s根據(jù)v可求得v60 m/s，故c、d項(xiàng)錯(cuò)誤根據(jù)“同側(cè)法”可判斷出波的傳播方向沿x軸負(fù)方向，故a項(xiàng)正確，b項(xiàng)錯(cuò)誤【答案】a4如圖12211所示，s1、s2為水槽中的兩個(gè)波源，它們分別激起兩列水波，圖中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷已知兩列波的波長分別為1和2且12，該時(shí)刻在p點(diǎn)兩列波的波峰與波峰相遇，則以下敘述正確的是()圖12211ap點(diǎn)有時(shí)在波峰，有時(shí)在波谷，振動(dòng)始終加強(qiáng)bp點(diǎn)始終在波峰cp點(diǎn)的振動(dòng)不遵循波的疊加原理，也不始終加強(qiáng)dp點(diǎn)的振動(dòng)遵循波的疊加原理，但并不始終加強(qiáng)【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(shí)，才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣，即s1、s2兩列波只有頻率相同、相位差恒定時(shí)，才可在p點(diǎn)始終加強(qiáng)故選項(xiàng)d正確【答案】d5(2011北京高考)介質(zhì)中有一列簡(jiǎn)諧機(jī)械波傳播，對(duì)于其中某個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)()a它的振動(dòng)速度等于波的傳播速度b它的振動(dòng)方向一定垂直于波的傳播方向c它在一個(gè)周期內(nèi)走過的路程等于一個(gè)波長d它的振動(dòng)頻率等于波源的振動(dòng)頻率【解析】由振動(dòng)和波的關(guān)系可知：質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度是質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的速度，而波的傳播速度是指“振動(dòng)”這種運(yùn)動(dòng)形式的傳播速度，故a錯(cuò)；波可分為橫波和縱波，在縱波中，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在一條直線上，故b錯(cuò)；在一個(gè)周期內(nèi)波傳播的距離等于波長，而質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程等于4個(gè)振幅，故c錯(cuò)；介質(zhì)中所有質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都是由波源的振動(dòng)引起的，它們的振動(dòng)頻率與波源的振動(dòng)頻率都相同，故d正確【答案】d6.圖12212沿x軸正方向傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖如圖12212所示，其波速為200 m/s，下列說法中正確的是()a圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b的速度方向沿y軸正方向b圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的加速度為零 c若此波遇到另一簡(jiǎn)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 hzd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(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b向y軸負(fù)方向振動(dòng)，a錯(cuò)；圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的加速度最大，b錯(cuò)；因該波的頻率f hz50 hz，故c對(duì)；因該波的波長為4 m，故d錯(cuò)【答案】c7如圖12213所示，甲是一列橫波在某一時(shí)刻的波動(dòng)圖象，乙是在x6 m處的質(zhì)點(diǎn)從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象，a、b是介質(zhì)中兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，下列說法正確的是()甲乙圖12213a這列波沿x軸的正方向傳播b這列波的波速是1.5 m/scb比a先回到平衡位置da、b兩質(zhì)點(diǎn)的振幅都是10 cm【解析】由振動(dòng)圖象得x6 m處的質(zhì)點(diǎn)該時(shí)刻向y軸正向運(yùn)動(dòng)，對(duì)照波動(dòng)圖象可知，波的傳播方向?yàn)閤軸負(fù)向，a錯(cuò)誤；此刻b向平衡位置運(yùn)動(dòng)，a遠(yuǎn)離平衡位置運(yùn)動(dòng)，b先回到平衡位置，c正確；由振動(dòng)圖象得t4 s，由波動(dòng)圖象得8 m，故v2 m/s，b錯(cuò)誤；所有質(zhì)點(diǎn)的振幅都為5 cm，d錯(cuò)誤【答案】c8(2013北京高考)一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波，波速為4 m/s.某時(shí)刻波形如圖12214所示，下列說法正確的是()圖12214a這列波的振幅為4 cmb這列波的周期為1 sc此時(shí)x4 m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)d此時(shí)x4 m處質(zhì)點(diǎn)的加速度為0【解析】讀懂波形圖，明確波動(dòng)與振動(dòng)的關(guān)系由題圖可得，這列波的振幅為2 cm，選項(xiàng)a錯(cuò)誤；由題圖得，波長8 m，由t得t2 s，選項(xiàng)b錯(cuò)誤；由波動(dòng)與振動(dòng)的關(guān)系得，此時(shí)x4 m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，且此質(zhì)點(diǎn)正處在平衡位置，故加速度a0，選項(xiàng)c錯(cuò)誤，選項(xiàng)d正確【答案】d9(2013重慶高考)一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線傳播，某時(shí)刻該列波上正好經(jīng)過平衡位置的兩質(zhì)點(diǎn)相距6 m，且這兩質(zhì)點(diǎn)之間的波峰只有一個(gè)，則該簡(jiǎn)諧波可能的波長為()a4 m、6 m和8 m b6 m、8 m和12 mc4 m、6 m和12m d4 m、8 m和12 m【解析】根據(jù)題意，兩質(zhì)點(diǎn)之間的波峰只有一個(gè)，可能情況有：6 m，12 m6 m6 m，4 m，故選項(xiàng)c正確【答案】c10.圖12215(2013山東高考)如圖12215所示，在某一均勻介質(zhì)中，a、b是振動(dòng)情況完全相同的兩個(gè)波源，其簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式均為x0.1 sin(20t)m，介質(zhì)中p點(diǎn)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(jiǎn)諧橫波分別沿ap、bp方向傳播，波速都是10 m/s.(1)求簡(jiǎn)諧橫波的波長(2)p點(diǎn)的振動(dòng)_(填“加強(qiáng)”或“減弱”)【解析】(1)設(shè)此簡(jiǎn)諧橫波的波速為v，波長為，周期為t，由題意知t0.1 s由波速公式v代入數(shù)據(jù)得1 m(2)pbpa1 m，即p點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)【答案】1 m加強(qiáng)11一列簡(jiǎn)諧波沿x軸正方向傳播，t0時(shí)波形如圖12216甲所示，