《（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 第2節(jié) 機械波講義（含解析）》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 第2節(jié) 機械波講義（含解析）（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、（江蘇專版）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第十三章 第2節(jié) 機械波講義（含解析）(1)在水平方向傳播的波為橫波。()(2)在機械波中各質(zhì)點不隨波的傳播而遷移。()(3)通過波的圖像可以找出任一質(zhì)點在任意時刻的位移。()(4)機械波在傳播過程中，各質(zhì)點振動的周期、起振方向都相同。()(5)機械波在一個周期內(nèi)傳播的距離就是振幅的4倍。()(6)波速表示介質(zhì)中質(zhì)點振動的快慢。()(7)兩列波在介質(zhì)中疊加，一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。()(8)一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象。()(9)多普勒效應(yīng)說明波源的頻率發(fā)生變化。()突破點(一)機械波的傳播與圖像1機械波的傳播特點(1)波傳到任意一點，該點的起振方向都和波源的起振方

2、向相同。(2)介質(zhì)中每個質(zhì)點都做受迫振動，因此，任一質(zhì)點的振動頻率和周期都和波源的振動頻率和周期相同。(3)波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)不同，波長和波速可以改變，但頻率和周期都不會改變。(4)振源經(jīng)過一個周期T完成一次全振動，波恰好向前傳播一個波長的距離，所以vf。2波動圖像的特點(1)質(zhì)點振動nT(波傳播n)(n0,1,2,3，)時，波形不變。(2)在波的傳播方向上，當(dāng)兩質(zhì)點平衡位置間的距離為n(n1,2,3，)時，它們的振動步調(diào)總相同；當(dāng)兩質(zhì)點平衡位置間的距離為(2n1)(n0,1,2,3，)時，它們的振動步調(diào)總相反。(3)波源質(zhì)點的起振方向決定了它后面的質(zhì)點的起振方向，各質(zhì)點的起

3、振方向與波源的起振方向相同。3波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法方法解讀圖像演示“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時質(zhì)點向下振動，“下坡”時質(zhì)點向上振動“同側(cè)”法波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進行微小的平移，再由對應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點來判斷振動方向題點全練1多選(2019睢寧模擬)如圖所示，在xOy平面內(nèi)有一沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速為1 m/s，振幅為4 cm，頻率為2.5 Hz。在t0時刻，P點位于其平衡位置上方最大位移處，則距P點為0.2 m的Q點()A在0.1 s時的位移是4 cmB在0.1 s時的速度最大C在0.1

4、s時的速度向下D在0到0.1 s時間內(nèi)的路程是4 cm解析：選BD已知簡諧波的波速v1 m/s，頻率f2.5 Hz，則周期T0.4 s，波長0.4 m。由題可知Q點距離P點為x0.2 m，P、Q兩點的振動情況總是相反，t0時刻，P點位于其平衡位置上方最大位移處，則Q點位于其平衡位置下方最大位移處，在0.1 s時P點經(jīng)過平衡位置向下運動，則在0.1 s時，Q點經(jīng)過平衡位置向上運動，位移為x0，速度最大，在0到0.1 s時間內(nèi)Q點通過的路程等于一個振幅，即路程s4 cm，故A、C錯誤，B、D正確。2.(2019泰州模擬)一列簡諧橫波沿直線傳播。以波源O在平衡位置開始振動為計時零點，質(zhì)點A的振動圖像

5、如圖所示。已知O與A的平衡位置相距1.2 m。以下判斷正確的是()A波長為1.2 mB波源起振方向沿y軸正方向C波速大小為0.3 m/sD質(zhì)點A的動能在t4 s時最大解析：選B由題給圖像可知，A質(zhì)點比波源晚振動3 s，其周期T4 s，所以波速v m/s0.4 m/s，又根據(jù)波速公式得：vT0.44 m1.6 m，故A、C錯誤；根據(jù)波傳播的特點，各質(zhì)點的起振的方向和波源的起振方向相同，由振動圖像可知，A質(zhì)點的起振方向沿y軸正方向，故該波源的起振方向沿y軸正方向，B正確；根據(jù)圖像，在t4 s時，質(zhì)點A正處于正的最大位移處，其動能為零，D錯誤。3(2019宿遷質(zhì)檢)某同學(xué)手拿繩子一端開始做上下振動，

6、1.5 s 后形成的波形如圖所示。已知相鄰編號的質(zhì)點間水平距離為6 cm及此時1到10號質(zhì)點的振動方向。此同學(xué)開始振動的方向和這列繩波的傳播速度分別為()A豎直向上，0.36 m/sB豎直向下，0.4 m/sC豎直向上，0.4 m/s D豎直向下，0.36 m/s解析：選D由波形圖可知，10號點剛開始振動，且正豎直向下運動，根據(jù)每一點的振動都重復(fù)了波源的振動，說明此同學(xué)開始振動的方向是豎直向下；1.5 s波傳播了54 cm，所以波速v m/s0.36 m/s，故A、B、C錯誤，D正確。突破點(二)振動圖像與波動圖像的綜合應(yīng)用兩種圖像的比較圖像類型振動圖像波的圖像研究內(nèi)容某一質(zhì)點的位移隨時間變化

7、規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律圖像物理意義表示某質(zhì)點各個時刻的位移表示某時刻各質(zhì)點的位移圖像信息(1)質(zhì)點振動周期(2)質(zhì)點振幅(3)各時刻質(zhì)點位移(4)各時刻速度、加速度方向(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點在該時刻的位移(3)任意一質(zhì)點在該時刻加速度方向(4)傳播方向、振動方向的互判圖像變化隨時間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，圖像沿傳播方向平移典例多選圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，a、b兩質(zhì)點的橫坐標(biāo)分別為xa2 m 和xb6 m，圖乙為質(zhì)點b從該時刻開始計時的振動圖像，下列說法正確的是()A該波沿x軸負方向傳播，波速為1 m/sB質(zhì)點a經(jīng)4 s振動的路程為4 mC此時

8、刻質(zhì)點a的速度沿y方向D質(zhì)點a在t2 s時速度為零解析由題圖甲可知波長8 m，由題圖乙可知周期T8 s，所以波速為v m/s1 m/s，根據(jù)b質(zhì)點該時刻的振動方向沿y軸正方向，由微平移法可知波向x軸方向傳播，故A正確；質(zhì)點a振動4 s，經(jīng)過了半個周期，質(zhì)點a運動的路程為振幅的2倍，即為1 m，故B錯誤；此時刻質(zhì)點b的振動方向是沿y軸正方向，a、b間相隔半個波長，振動步調(diào)完全相反，所以此時刻質(zhì)點a的速度沿y方向，故C錯誤；在t2 s時，質(zhì)點b在正的最大位移處，則質(zhì)點a在負的最大位移處，此時a的速度為零，故D正確。答案AD方法規(guī)律1巧解圖像問題求解波動圖像與振動圖像綜合類問題可采用“一分、一看、二

9、找”的方法：(1)分清振動圖像與波動圖像。此步驟最簡單，只要看清橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x則為波動圖像，橫坐標(biāo)為t則為振動圖像。(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位。尤其要注意單位前的數(shù)量級。(3)找準(zhǔn)波動圖像對應(yīng)的時刻。(4)找準(zhǔn)振動圖像對應(yīng)的質(zhì)點。2圖像問題的易錯點(1)不理解振動圖像與波的圖像的區(qū)別。(2)誤將振動圖像看作波的圖像或?qū)⒉ǖ膱D像看作振動圖像。(3)不知道波傳播過程中任意質(zhì)點的起振方向就是波源的起振方向。(4)不會區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點的振動位移。(5)誤認為質(zhì)點隨波遷移。集訓(xùn)沖關(guān)1圖甲為一列簡諧橫波在t0.10 s時刻的波形圖，P是平衡位置為x1 m處的質(zhì)點，Q是平衡位置為x4 m處的質(zhì)

10、點，圖乙為質(zhì)點Q的振動圖像。下列說法正確的是()At0.15 s時，質(zhì)點Q的加速度達到負向最大B從t0.10 s到t0.25 s，Q質(zhì)點沿x軸負方向運動了6 mCt0.15 s時，質(zhì)點P的運動方向沿y軸負方向D從t0.10 s到t0.25 s，質(zhì)點P通過的路程為30 cm解析：選C由乙圖中Q點的振動圖像可知t0.15 s時Q點在負的最大位移處，所以此時具有正向最大加速度，故A錯誤；質(zhì)點Q在平衡位置上下振動，并不隨波移動，故B錯誤；由題圖乙可知周期T0.20 s，t0.15 s時，Q點處于波谷，在波動圖像看出x2 m處質(zhì)點此時通過平衡位置向下，則質(zhì)點P正沿y軸負方向運動，故C正確；從t0.10

11、s到t0.25 s，經(jīng)過時間為t0.15 sT，位于最大位移處和平衡位置處的質(zhì)點通過的路程是s3A30 cm，P點通過的路程不是30 cm，故D錯誤。2(2019天一中學(xué)模擬)如圖所示，甲為某一列簡諧波在tt0時刻的圖像，乙是這列波上P點從這一時刻起的振動圖像，試討論：(1)波的傳播方向和傳播速度；(2)求02.3 s內(nèi)P質(zhì)點通過的路程。解析：(1)根據(jù)振動圖像可知判斷P點在tt0時刻在平衡位置且向負的最大位移處運動，則波沿x軸正方向傳播，由甲圖可知，波長2 m，由乙圖可知，周期T0.4 s，則波速v m/s5.0 m/s。(2)由于T0.4 s，則t2.3 s5T，則路程x4A40.1 m2

12、.3 m。答案：(1)沿x軸正方向傳播5.0 m/s(2)2.3 m3(2019鹽城期末)甲圖是擺長為1 m的單擺在地球上某地振動的xt圖像。單擺振動在空氣中傳播產(chǎn)生機械波，t2.5 s時波動的yx圖像如圖乙所示，波源在坐標(biāo)原點處。求：(1)這列波的波速；(2)當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣萭(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)；(3)單擺起振后，t2.5 s時x2 cm處質(zhì)點運動的位移。解析：(1)從振動圖像和波動圖像可以看出：T2 s，4 cm0.04 m，則波速v m/s0.02 m/s。(2)由單擺的周期公式T2 ，得g9.86 m/s2。(3)由t2.5 s時的波動圖像可知，x2 cm處質(zhì)點處在波谷位置，運動

13、的位移為x4.0 cm，方向沿y軸負方向。答案：(1)0.02 m/s(2)9.86 m/s2(3)位移x4.0 cm，方向沿y軸負方向突破點(三)波的多解問題1造成波動問題多解的主要因素(1)周期性：時間周期性：時間間隔t與周期T的關(guān)系不明確?？臻g周期性：波傳播距離x與波長的關(guān)系不明確。(2)雙向性：傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定。如：a.質(zhì)點達到最大位移處，則有正向和負向最大位移兩種可能。b質(zhì)點由平衡位置開始振動，則起振方向有向上、向下(或向左、向右)兩種可能。c只告訴波速不指明波的傳播方向，應(yīng)考慮沿兩個方向傳播的可能，即沿x軸正方向或沿x軸負方向傳

14、播。d只給出兩時刻的波形，則有兩時刻間相同波形重復(fù)出現(xiàn)的可能。(3)波形的隱含性：在波動問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個特殊點，而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣，波形就有多種情況，形成波動問題的多解性。2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t或x，若此關(guān)系為時間，則tnTt(n0，1,2，)；若此關(guān)系為距離，則xnx(n0,1，2，)。典例多選一列簡諧橫波沿x軸的正方向傳播，振幅為2 cm，周期為T。如圖所示，在t0時刻波上相距50 cm的兩質(zhì)點a、b的位移都是 cm，但運動方向相反，其中質(zhì)點a沿y軸負方向運動，下列說法正確的是()A

15、該列簡諧橫波波長可能為37.5 cmB質(zhì)點a、b的速度在某一時刻可能相同C當(dāng)質(zhì)點b的位移為2 cm時，質(zhì)點a的位移為負D在t時刻，質(zhì)點b的速度最大解析根據(jù)a、b兩點的位置關(guān)系以及振動方向可知，a、b平衡位置滿足n50 cm，其中n0,1,2，37.5 cm不滿足波長表達式，故選項A錯誤；質(zhì)點a、b的速度在某一時刻可能相同，選項B正確；當(dāng)質(zhì)點b的位移為2 cm時，即此時b點在波峰位置，質(zhì)點a的位移為正，選項C錯誤；在t時刻，質(zhì)點b回到平衡位置，速度最大，選項D正確。答案BD方法規(guī)律波的多解問題的一般解題步驟(1)根據(jù)初末兩時刻的波形圖確定傳播距離與波長的關(guān)系通式。(2)根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還

16、是多解。(3)根據(jù)波速公式v或vf求波速。集訓(xùn)沖關(guān)1.多選(2016四川高考)簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，P、Q是傳播方向上相距10 m的兩質(zhì)點，波先傳到P，當(dāng)波傳到Q開始計時，P、Q兩質(zhì)點的振動圖像如圖所示。則()A質(zhì)點Q開始振動的方向沿y軸正方向B該波從P傳到Q的時間可能為7 sC該波的傳播速度可能為2 m/sD該波的波長可能為6 m解析：選AD根據(jù)振動圖像可知，質(zhì)點Q開始振動的方向沿y軸正方向，周期T6 s，而且由振動圖像可知波由P傳到Q所用的時間t(nT4)s，即由P傳到Q所用的時間可能為4 s,10 s,16 s，波速v m/s，即可能的波速為2.5 m/s,1 m/s,0.62

17、5 m/s，波長vT m/s，即可能的波長為15 m,6 m，3.75 m，。綜上所述，選項A、D正確，選項B、C錯誤。2一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在x10和x23 m處的兩質(zhì)點的振動圖線分別如圖甲、乙所示。已知波長大于3 m，則此列波的傳播速度是()A6 m/sB3 m/sC2 m/s D1.5 m/s解析：選C由題圖可知，t0時刻，x10處質(zhì)點位于波峰，x23 m處質(zhì)點通過平衡位置向下，得：x2x1(n0,1,2，)，得到波長為，根據(jù)波的波長大于3 m，n只能取0，得到波長為 m4 m，由題圖讀出周期T2 s，則波速為：v m/s2 m/s，C正確。突破點(四)波的干涉、衍射、多普勒效

18、應(yīng)1波的干涉現(xiàn)象中加強點、減弱點的兩種判斷方法(1)公式法：某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的距離之差r。當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時若rn(n0,1,2，)，則振動加強；若r(2n1)(n0,1,2，)，則振動減弱。當(dāng)兩波源振動步調(diào)相反時若r(2n1)(n0,1,2，)，則振動加強；若rn(n0,1,2，)，則振動減弱。(2)圖像法：在某時刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點，各加強點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強線和減弱線，兩種線互相間隔，加強點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點

19、的振幅之間。2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間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)。(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變大，當(dāng)波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的頻率變小。題點全練1.多選如圖所示為兩列相干水波的疊加情況，圖中的實線表示波峰，虛線表示波谷。設(shè)兩列波的振幅均為5 cm，且圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1 m/s和0.5 m，C點是BE連線的中點。下列說法正確的是()AC、E兩點都保持靜止不動B圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為20 cmC圖示時刻C點正處于平衡位置且向水面下運動D從圖示的時刻起經(jīng)0.25 s，B點通過的路程為20

20、 cm解析：選BDA、E兩點是波峰與波峰相遇，B點是波谷與波谷相遇，C是平衡位置相遇處，它們均屬于振動加強區(qū)，由于振幅是5 cm，A點是波峰與波峰相遇，則A點相對平衡位置高10 cm，而B點是波谷與波谷相遇，則B點相對平衡位置低10 cm，所以A、B相差20 cm，故A錯誤，B正確；由題意可知，圖示時刻波峰正在由E向B位置傳播，因此C點正處于平衡位置且向水面上運動，故C錯誤；根據(jù)T s0.5 s，從圖示時刻起經(jīng)0.25 s，B質(zhì)點通過的路程為：s4A20 cm，故D正確。2多選(2019鹽城模擬)我國成功研發(fā)的反隱身先進米波雷達堪稱隱身飛機的克星，它標(biāo)志著我國雷達研究創(chuàng)新的里程碑。米波雷達發(fā)射無線電波的波長在110 m范圍內(nèi)，則對該無線電波的判斷正確的有()A必須依靠介質(zhì)傳播B頻率比厘米波的頻率低C比可見光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象D遇到厘米波有可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象解析：選BC無線電波不需要介質(zhì)傳播，故A錯誤； 根據(jù)f可知，波長越大的波，波的頻率越低，故米波的頻率比厘米波的頻率低，故B正確；米波的波長比可見光長，比可見光更容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，故C正確；兩列波發(fā)生干涉的條件是頻率相等，波長相等，所以米波遇到厘米波不可能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，故D錯誤。