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1、2022年高考物理總復(fù)習(xí)講義 第12章 第2講 機(jī)械波 1．機(jī)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(diǎn) ①傳播振動(dòng)形式、能量和信息． ②質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移． ③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(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(dòng)頻率． (4)波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系：v＝fλ. 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

2、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12－2－1所示． 圖12－2－1 　(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(zhǎng)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(zhǎng)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

3、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12－2－2 1．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t＋Δt時(shí)刻的波形 圖12－2－3 1．波向右傳播Δt＝T的時(shí)間和向左傳播Δt＝T的時(shí)間波形相同． 2．若Δt>T，可以采取“舍整取零頭”的辦法． 　(xx·福建高考)如圖，t＝0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

4、的簡(jiǎn)諧橫波．下圖中能夠正確表示t＝0.6 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，t＝0.6 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(zhǎng)、振幅 (2)

5、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12－2－4 (多選)(xx·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(dòng)圖象、波動(dòng)規(guī)律解決問題． 根據(jù)y-t圖象可知，a、b兩質(zhì)點(diǎn)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(zhǎng)λ＝ m或λ＝ m．即該波的波長(zhǎng)λ＝36 m、7.2 m、4 m…或λ＝12 m、 m

6、、 m…，選項(xiàng)A、B、C、D的波長(zhǎng)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】　AC ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，t＝0時(shí)刻的波形如圖12－2－5(a)所示，x＝0.30 m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖線如圖12－2－5(b)所示，該質(zhì)點(diǎn)在t＝0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(zhǎng)大于0.30 m，則該波的波長(zhǎng)為________m. 圖12－2－5 【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t＝0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(zhǎng)大于0.3

7、0 m，則0.3 m＝λ，解得λ＝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(zhǎng)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(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Δt或Δx，若此關(guān)系為時(shí)間，則t＝nT＋Δt(n＝0,1,2…)；若此關(guān)系為距離，則x＝nλ＋Δx(n＝0,1,2

8、…)． ——————[1個(gè)示范例]—————— 　如圖12－2－6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12－2－6 A．波速可能是 m/s　　　　 B．波速可能大于1 m/s C．波長(zhǎng)可能是 m D．波長(zhǎng)可能大于4 m 【解析】　由振動(dòng)圖象可知，T＝4 s，由題意結(jié)合a、b兩點(diǎn)的振動(dòng)情況可得，(＋n)λ＝1 m，解得，λ＝ m(n＝0,1,2…)，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤；波速可能值是v＝＝ m/s(n＝0,1,2…)，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤． 【答案】　C ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—

9、————— 　一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形如圖12－2－7中的實(shí)線所示，t＝0.02 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(zhǎng)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(xiàng)B正確． 【答案】　B 1．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12－2－8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

10、點(diǎn)振動(dòng)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(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12－2－9 2．簡(jiǎn)諧波某時(shí)刻的波形圖象如圖12－2－9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)

11、誤． 【答案】　B 3．一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，t＝0時(shí)刻的波形如圖12－2－10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12－2－10 A．沿x軸負(fù)方向，60 m/s　　　 B．沿x軸正方向，60 m/s C．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(zhǎng)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(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】　A 4．如圖12－2－11所示，S1、S2為水槽

12、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(zhǎng)分別為λ1和λ2且λ1＜λ2，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12－2－11 A．P點(diǎn)有時(shí)在波峰，有時(shí)在波谷，振動(dòng)始終加強(qiáng) B．P點(diǎn)始終在波峰 C．P點(diǎn)的振動(dòng)不遵循波的疊加原理，也不始終加強(qiáng) D．P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】　D 5．(xx·北京高考)介質(zhì)中有一列簡(jiǎn)

13、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(zhǎng) 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(zhǎng)，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】　D 6.

14、 圖12－2－12 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(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 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(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＝＝ Hz＝50 Hz，故C對(duì)；因該波的波長(zhǎng)為4 m，故D錯(cuò)． 【答案】　C 7．如圖

15、12－2－13所示，甲是一列橫波在某一時(shí)刻的波動(dòng)圖象，乙是在x＝6 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(diǎn)的振幅都是10 cm 【解析】　由振動(dòng)圖象得x＝6 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T＝4 s，由波動(dòng)圖象得λ＝8 m，故v＝＝2 m/s，B

16、錯(cuò)誤；所有質(zhì)點(diǎn)的振幅都為5 cm，D錯(cuò)誤． 【答案】　C 8．(xx·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(shí)x＝4 m處質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) D．此時(shí)x＝4 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(zhǎng)λ＝8 m，由T＝得T＝2 s，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由波動(dòng)與振動(dòng)的關(guān)系得，此時(shí)x＝4 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，

17、故加速度a＝0，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確． 【答案】　D 9．(xx·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(zhǎng)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(diǎn)之間的波峰只有一個(gè)，可能情況有：①λ＝6 m，λ＝12 m ②λ＝6 m ③λ＝6 m，λ＝4 m，故選項(xiàng)C正確． 【答案】　C 10. 圖12－2－15 (xx·山東高考)如圖12－2－15所示，在某一均勻介

18、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x＝0.1 sin(20πt)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(zhǎng)． (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(zhǎng)為λ，周期為T，由題意知 T＝0.1 s① 由波速公式 v＝② 代入數(shù)據(jù)得 λ＝1 m③ (2)PB－PA＝1 m＝λ，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，t＝0時(shí)波形如圖12－2－16甲所示，已知在0.6 s末，A點(diǎn)恰第四次(圖中為第一次)出現(xiàn)波峰，求： (1)該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)、波速分別為多少？ (2)經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間x＝5 m處的質(zhì)點(diǎn)P第一次出現(xiàn)波峰？ (3)如果以該機(jī)械波傳到質(zhì)點(diǎn)P開始計(jì)時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D12－2－16乙中畫出P點(diǎn)的振動(dòng)圖象，并標(biāo)明必要的橫、縱坐標(biāo)值，至少畫出一個(gè)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(diǎn)：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