（新课标）河南省2015高考物理总复习讲义 第12章 第2讲 机械波

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1、 第2讲　机械波 知识一　机械波的形成和传播特点 1．机械波的形成和传播 (1)产生条件 ①有波源 ②有介质，如空气、水、绳子等． (2)传播特点 ①传播振动形式、能量和信息． ②质点不随波迁移． ③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同． 2．波长、波速、频率及其关系 (1)波长 在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，用λ表示． (2)波速 波在介质中的传播速度．由介质本身的性质决定． (3)频率 由波源决定，等于波源的振动频率． (4)波长、波速和频率的关系：v＝fλ. 知识二　波的图象 1．坐标轴 x轴：各质点平衡位置

2、的连线． y轴：沿质点振动方向，表示质点的位移． 2．物理意义：表示介质中各质点在某一时刻相对各自平衡位置的位移． 3．图象形状：简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线，如图12－2－1所示． 图12－2－1 　(1)波动图象和振动图象非常相似．但物理意义截然不同．解答问题时首先加以区别． (2)振动图象和波动图象可以通过振幅、周期和波长的关系联系起来． 1 / 9 知识三　波的特性 1．波的干涉和衍射 波的干涉 波的衍射 条件 两列波的频率必须相同 明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多 现象 形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的

3、干涉图样 波能够绕过障碍物或孔继续向前传播 2.多普勒效应 考点一　机械波的形成与传播 一、波的传播方向和质点振动方向判断 图12－2－2 1．若已知某时刻A点振动方向向上，则波向x轴负方向传播． 2．若已知波向x轴正方向传播，则该时刻B点向上振动． 二、由t时刻的波形确定t＋Δt时刻的波形 图12－2－3 1．波向右传播Δt＝T的时间和向左传播Δt＝T的时间波形相同． 2．若Δt>T，可以采取“舍整取零头”的办法． 　(2013·福建高考)如图，t＝0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动，振动周期为0.4 s，在

4、同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波．下图中能够正确表示t＝0.6 s时波形的图是(　　) 【解析】　根据波动与振动的关系分析波的图象． 根据波的传播的周期性，t＝0.6 s时的波形是波源振动1个周期形成的，此时波源在坐标原点从平衡位置向y轴负方向振动，由波的传播方向与质点的振动方向的关系知选项C正确． 【答案】　C 考点二　振动图象和波动图象的对比应用 振动图象 波动图象 图象 物理意义 表示一个质点在各时刻的位移 表示某时刻各质点的位移 图象信息 (1)质点振动周期 (2)质点振幅 (3)各时刻质点位移 (4)各时

5、刻速度、加速度方向 (1)波长、振幅 (2)任意一质点此刻的位移 (3)任意一质点在该时刻加速度方向 (4)传播方向、振动方向的互判 ——————[1个示范例]—————— 　 图12－2－4 (多选)(2013·天津高考)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的a、b两质点的振动图象如图12－2－4所示，下列描述该波的图象可能正确的是(　　) 【解析】　根据振动图象、波动规律解决问题． 根据y­t图象可知，a、b两质点的距离为nλ＋λ或nλ＋λ，即nλ＋λ＝9 m或nλ＋λ＝9 m(n＝0,1,2,3，…)解得波长λ＝

6、m或λ＝ m．即该波的波长λ＝36 m、7.2 m、4 m…或λ＝12 m、 m、 m…，选项A、B、C、D的波长分别为4 m、8 m、12 m、16 m，故选项A、C正确，选项B、D错误． 【答案】　AC ——————[1个预测例]—————— 　一简谐横波沿x轴正向传播，t＝0时刻的波形如图12－2－5(a)所示，x＝0.30 m处的质点的振动图线如图12－2－5(b)所示，该质点在t＝0时刻的运动方向沿y轴____(填“正向”或“负向”)．已知该波的波长大于0.30 m，则该波的波长为________m. 图12－2－5 【解析】　依据振动图象描述的是同一质点不同时刻的运动

7、特征可知t＝0时刻质点运动方向沿y轴正向．因为横波沿x轴正向传播且波长大于0.30 m，则0.3 m＝λ，解得λ＝0.8 m．(对应P点) 【答案】　正向　0.8 考点三　波的多解问题的处理方法 一、造成波动问题多解的主要因素 1．周期性 (1)时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确． (2)空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确． 2．双向性 (1)传播方向双向性：波的传播方向不确定． (2)振动方向双向性：质点振动方向不确定． 二、解决波的多解问题的思路 一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt或Δx，若此关系为时间，则t＝

8、nT＋Δt(n＝0,1,2…)；若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx(n＝0,1,2…)． ——————[1个示范例]—————— 　如图12－2－6甲所示，一列机械横波沿ab直线向右传播，已知a、b两点间的距离为1 m，a、b两点的振动情况如图乙所示，下列说法中正确的是(　　) 图12－2－6 A．波速可能是 m/s　　　　 B．波速可能大于1 m/s C．波长可能是 m D．波长可能大于4 m 【解析】　由振动图象可知，T＝4 s，由题意结合a、b两点的振动情况可得，(＋n)λ＝1 m，解得，λ＝ m(n＝0,1,2…)，选项C正确，D错误；波速可能值是v＝＝ m/

9、s(n＝0,1,2…)，选项A、B错误． 【答案】　C ——————[1个预测例]—————— 　一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图12－2－7中的实线所示，t＝0.02 s时刻的波形如图中虚线所示．若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是(　　) 图12－2－7 A．2 m/s　　 B．3 m/s　　 C．4 m/s　　 D．5 m/s 【解析】　由图知波长λ＝8 cm，若波向右传播，则T＝0.02 s，波速v＝＝＝1 m/s.若波向左传播，则T＝0.02 s，波速v＝＝＝3 m/s，选项B正确． 【答案】　B 1．振源A带动细绳振动，某时刻形成的横波波

10、形如图12－2－8所示，则在波传播到细绳上一点P时，开始计时，如图所示四个图形中能表示P点振动图象的是(　　) 图12－2－8 【解析】　由图象可知，振源开始起振的方向向下．所以，质点P从平衡位置开始向下振动，故P点的振动图象如选项C所示． 【答案】　C 图12－2－9 2．简谐波某时刻的波形图象如图12－2－9所示，由此图可知(　　) A．若质点a向下运动，则波是从左向右传播的 B．若质点b向上运动，则波是从左向右传播的 C．若波从右向左传播，则质点c向下运动 D．若波从右向左传播，则质点d向下运动 【解析】　若质点a向下运动，由“带动法”或“微平移法

11、”可知，波应从右向左传播，A错误，同理可知B正确；若波从右向左传播，c、d均应向上运动，C、D错误． 【答案】　B 3．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图12－2－10甲所示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图象如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是(　　) 图12－2－10 A．沿x轴负方向，60 m/s　　　 B．沿x轴正方向，60 m/s C．沿x轴负方向，30 m/s D．沿x轴正方向，30 m/s 【解析】　由题图甲知，波长λ＝24 m，由题图乙知T＝0.4 s．根据v＝可求得v＝60 m/s，故C、D项错误．根据“同侧法”可判断出波的传播方向沿x

12、轴负方向，故A项正确，B项错误． 【答案】　A 4．如图12－2－11所示，S1、S2为水槽中的两个波源，它们分别激起两列水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷．已知两列波的波长分别为λ1和λ2且λ1＜λ2，该时刻在P点两列波的波峰与波峰相遇，则以下叙述正确的是(　　) 图12－2－11 A．P点有时在波峰，有时在波谷，振动始终加强 B．P点始终在波峰 C．P点的振动不遵循波的叠加原理，也不始终加强 D．P点的振动遵循波的叠加原理，但并不始终加强 【解析】　任何波的叠加都遵循波的叠加原理，但只有两列波发生干涉时，才能形成稳定的干涉图样，即S1、S2两列波只有频率相同、相位差恒

13、定时，才可在P点始终加强．故选项D正确． 【答案】　D 5．(2011·北京高考)介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点(　　) A．它的振动速度等于波的传播速度 B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C．它在一个周期内走过的路程等于一个波长 D．它的振动频率等于波源的振动频率 【解析】　由振动和波的关系可知：质点的振动速度是质点运动的速度，而波的传播速度是指“振动”这种运动形式的传播速度，故A错；波可分为横波和纵波，在纵波中，质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上，故B错；在一个周期内波传播的距离等于波长，而质点运动的路程等于4个振幅，故C错；介

14、质中所有质点的振动都是由波源的振动引起的，它们的振动频率与波源的振动频率都相同，故D正确． 【答案】　D 6. 图12－2－12 沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图如图12－2－12所示，其波速为200 m/s，下列说法中正确的是(　　) A．图示时刻质点b的速度方向沿y轴正方向 B．图示时刻质点a的加速度为零 C．若此波遇到另一简谐波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为50 Hz D．若该波发生明显的衍射现象，该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4 m大得多 【解析】　因波沿x轴正方向传播，故图示时刻质点b向y轴负方向振动，A错；图示时刻质点a的加速

15、度最大，B错；因该波的频率f＝＝ Hz＝50 Hz，故C对；因该波的波长为4 m，故D错． 【答案】　C 7．如图12－2－13所示，甲是一列横波在某一时刻的波动图象，乙是在x＝6 m处的质点从该时刻开始计时的振动图象，a、b是介质中两个质点，下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　　　　乙 图12－2－13 A．这列波沿x轴的正方向传播 B．这列波的波速是1.5 m/s C．b比a先回到平衡位置 D．a、b两质点的振幅都是10 cm 【解析】　由振动图象得x＝6 m处的质点该时刻向y轴正向运动，对照波动图象可知，波的传播方向为x轴负向，A错误；此刻b向平衡位置运动

16、，a远离平衡位置运动，b先回到平衡位置，C正确；由振动图象得T＝4 s，由波动图象得λ＝8 m，故v＝＝2 m/s，B错误；所有质点的振幅都为5 cm，D错误． 【答案】　C 8．(2013·北京高考)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻波形如图12－2－14所示，下列说法正确的是(　　) 图12－2－14 A．这列波的振幅为4 cm B．这列波的周期为1 s C．此时x＝4 m处质点沿y轴负方向运动 D．此时x＝4 m处质点的加速度为0 【解析】　读懂波形图，明确波动与振动的关系．由题图可得，这列波的振幅为2 cm，选项A错误；由

17、题图得，波长λ＝8 m，由T＝得T＝2 s，选项B错误；由波动与振动的关系得，此时x＝4 m处质点沿y轴正方向运动，且此质点正处在平衡位置，故加速度a＝0，选项C错误，选项D正确． 【答案】　D 9．(2013·重庆高考)一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为(　　) 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】　根据题意，两质点之间的波峰只有一个，可能情况有：①λ＝6 m，λ＝12 m ②λ＝6

18、m ③λ＝6 m，λ＝4 m，故选项C正确． 【答案】　C 10. 图12－2－15 (2013·山东高考)如图12－2－15所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x＝0.1 sin(20πt)m，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4 m和5 m，两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10 m/s. (1)求简谐横波的波长． (2)P点的振动________(填“加强”或“减弱”)． 【解析】　(1)设此简谐横波的波速为v，波长为λ，周期为T，由题意知 T＝0.1 s① 由波速公式 v＝②

19、代入数据得 λ＝1 m③ (2)PB－PA＝1 m＝λ，即P点的振动加强． 【答案】　1 m　加强 11．一列简谐波沿x轴正方向传播，t＝0时波形如图12－2－16甲所示，已知在0.6 s末，A点恰第四次(图中为第一次)出现波峰，求： (1)该简谐波的波长、波速分别为多少？ (2)经过多长时间x＝5 m处的质点P第一次出现波峰？ (3)如果以该机械波传到质点P开始计时，请在图12－2－16乙中画出P点的振动图象，并标明必要的横、纵坐标值，至少画出一个周期的图象． 甲　　　　　　　　乙　　 图12－2－16 【解析】　(1)λ＝2 m；T＝ s＝0.2 s，v＝＝10 m/s. (2)波峰传到P点：t＝＝ s＝0.45 s (3)如图所示 【答案】　(1)2 m　10 m/s　(2)0.45 s　(3)图见解析 希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！