（新課標）河南省高考物理總復習講義 第12章 第2講 機械波.doc

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)產生條件有波源有介質，如空氣、水、繩子等(2)傳播特點傳播振動形式、能量和信息質點不隨波遷移介質中各質點振動頻率、振幅、起振方向等都與波源相同2波長、波速、頻率及其關系(1)波長在波動中，振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離，用表示(2)波速波在介質中的傳播速度由介質本身的性質決定(3)頻率由波源決定，等于波源的振動頻率(4)波長、波速和頻率的關系：vf.知識二波的圖象1坐標軸x軸：各質點平衡位置的連線y軸：沿質點振動方向，表示質點的位移2物理意義：表示介質中各質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1221所示圖1221(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、周期和波長的關系聯(lián)系起來知識三波的特性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.多普勒效應考點一機械波的形成與傳播一、波的傳播方向和質點振動方向判斷圖12221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tt時刻的波形圖12231波向右傳播tt的時間和向左傳播tt的時間波形相同2若tt，可以采取“舍整取零頭”的辦法(2013福建高考)如圖，t0時刻，波源在坐標原點從平衡位置沿y軸正向開始振動，振動周期為0.4 s，在同一均勻介質中形成沿x軸正、負兩方向傳播的簡諧橫波下圖中能夠正確表示t0.6 s時波形的圖是()【解析】根據(jù)波動與振動的關系分析波的圖象根據(jù)波的傳播的周期性，t0.6 s時的波形是波源振動1個周期形成的，此時波源在坐標原點從平衡位置向y軸負方向振動，由波的傳播方向與質點的振動方向的關系知選項c正確【答案】c考點二振動圖象和波動圖象的對比應用振動圖象波動圖象圖象物理意義表示一個質點在各時刻的位移表示某時刻各質點的位移圖象信息(1)質點振動周期(2)質點振幅(3)各時刻質點位移(4)各時刻速度、加速度方向(1)波長、振幅(2)任意一質點此刻的位移(3)任意一質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1224(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兩質點的振動圖象如圖1224所示，下列描述該波的圖象可能正確的是()【解析】根據(jù)振動圖象、波動規(guī)律解決問題根據(jù)yt圖象可知，a、b兩質點的距離為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】ac1個預測例一簡諧橫波沿x軸正向傳播，t0時刻的波形如圖1225(a)所示，x0.30 m處的質點的振動圖線如圖1225(b)所示，該質點在t0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1225【解析】依據(jù)振動圖象描述的是同一質點不同時刻的運動特征可知t0時刻質點運動方向沿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，解得0.8 m(對應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t與周期t的關系不明確(2)空間周期性：波傳播距離x與波長的關系不明確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，即找出一個周期內滿足條件的關系t或x，若此關系為時間，則tntt(n0,1,2)；若此關系為距離，則xnx(n0,1,2)1個示范例如圖1226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】由振動圖象可知，t4 s，由題意結合a、b兩點的振動情況可得，(n)1 m，解得， m(n0,1,2)，選項c正確，d錯誤；波速可能值是v m/s(n0,1,2)，選項a、b錯誤【答案】c1個預測例一列簡諧橫波在t0時刻的波形如圖1227中的實線所示，t0.02 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b正確【答案】b1振源a帶動細繩振動，某時刻形成的橫波波形如圖1228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1228【解析】由圖象可知，振源開始起振的方向向下所以，質點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12292簡諧波某時刻的波形圖象如圖1229所示，由此圖可知()a若質點a向下運動，則波是從左向右傳播的b若質點b向上運動，則波是從左向右傳播的c若波從右向左傳播，則質點c向下運動d若波從右向左傳播，則質點d向下運動【解析】若質點a向下運動，由“帶動法”或“微平移法”可知，波應從右向左傳播，a錯誤，同理可知b正確；若波從右向左傳播，c、d均應向上運動，c、d錯誤【答案】b3一列簡諧橫波沿x軸傳播，t0時刻的波形如圖12210甲所示，此時質點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12210a沿x軸負方向，60 m/sb沿x軸正方向，60 m/sc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24 m，由題圖乙知t0.4 s根據(jù)v可求得v60 m/s，故c、d項錯誤根據(jù)“同側法”可判斷出波的傳播方向沿x軸負方向，故a項正確，b項錯誤【答案】a4如圖12211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1和2且12，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12211ap點有時在波峰，有時在波谷，振動始終加強bp點始終在波峰cp點的振動不遵循波的疊加原理，也不始終加強dp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、相位差恒定時，才可在p點始終加強故選項d正確【答案】d5(2011北京高考)介質中有一列簡諧機械波傳播，對于其中某個振動質點()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】由振動和波的關系可知：質點的振動速度是質點運動的速度，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；在一個周期內波傳播的距離等于波長，而質點運動的路程等于4個振幅，故c錯；介質中所有質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】d6.圖12212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12212所示，其波速為200 m/s，下列說法中正確的是()a圖示時刻質點b的速度方向沿y軸正方向b圖示時刻質點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 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，故圖示時刻質點b向y軸負方向振動，a錯；圖示時刻質點a的加速度最大，b錯；因該波的頻率f hz50 hz，故c對；因該波的波長為4 m，故d錯【答案】c7如圖12213所示，甲是一列橫波在某一時刻的波動圖象，乙是在x6 m處的質點從該時刻開始計時的振動圖象，a、b是介質中兩個質點，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兩質點的振幅都是10 cm【解析】由振動圖象得x6 m處的質點該時刻向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，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t4 s，由波動圖象得8 m，故v2 m/s，b錯誤；所有質點的振幅都為5 cm，d錯誤【答案】c8(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x4 m處質點沿y軸負方向運動d此時x4 m處質點的加速度為0【解析】讀懂波形圖，明確波動與振動的關系由題圖可得，這列波的振幅為2 cm，選項a錯誤；由題圖得，波長8 m，由t得t2 s，選項b錯誤；由波動與振動的關系得，此時x4 m處質點沿y軸正方向運動，且此質點正處在平衡位置，故加速度a0，選項c錯誤，選項d正確【答案】d9(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)過平衡位置的兩質點相距6 m，且這兩質點之間的波峰只有一個，則該簡諧波可能的波長為()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，兩質點之間的波峰只有一個，可能情況有：6 m，12 m6 m6 m，4 m，故選項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x0.1 sin(20t)m，介質中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)設此簡諧橫波的波速為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，t0時波形如圖12216甲所示，