2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí)講義：機械波含答案

1、第 2 講機械波板塊一主干梳理 夯實基礎(chǔ)【知識點1】機械波橫波和縱波1機械波的形成和傳播(1)產(chǎn)生條件有波源；有介質(zhì)，如空氣、水、繩子等。(2)傳播特點傳播振動形式、能量和信息；介質(zhì)中質(zhì)點不隨波遷移；介質(zhì)中各質(zhì)點振動頻率、振幅、起振方向都與波源相同。2機械波的分類【知識點2】橫波的圖象波速、波長、頻率(周期 )及其關(guān)系1.橫波的圖象(1)坐標(biāo)軸：橫軸表示各質(zhì)點的平衡位置，縱軸表示該時刻各質(zhì)點偏離各自平衡位置的位移。(2)意義：表示在某一時刻各質(zhì)點離開各自平衡位置的位移。(3)圖象(4)應(yīng)用可直接讀取振幅a、波長 ，以及該時刻各質(zhì)點偏離各自平衡位置的位移。可確定該時刻各質(zhì)點加速度的方向，并能比較

2、該時刻不同質(zhì)點速度或加速度的大小。可結(jié)合波的傳播方向確定各質(zhì)點的振動方向，或結(jié)合某個質(zhì)點的振動方向確定波的傳播方向。2波長、波速、頻率(周期 )及其關(guān)系(1)波長 ：在波動中，偏離平衡位置位移(或者說振動相位)總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離。(2)波速v：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 f：由波源決定，等于波源的振動頻率；與周期的關(guān)系為f1t。(4)波長、波速、頻率和周期的關(guān)系：vft?！局R點3】波的干涉和衍射多普勒效應(yīng)1波的獨立傳播原理兩列波相遇后彼此穿過，仍然保持各自的運動特征，即各自的波長、 頻率等保持不變，繼續(xù)傳播，就像沒有跟另一列波相遇一樣。2波的疊加幾列波

3、相遇時能夠保持各自的運動特征，即各自的波長、頻率等保持不變，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移(速度、加速度 )等于這幾列波單獨傳播時引起的位移(速度、加速度)的矢量和。3波的干涉和衍射的比較4多普勒效應(yīng)(1)定義：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)。(2)規(guī)律：波源的頻率不變，只是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化。如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率變大；如果二者相互遠離，觀察者接收到的頻率變小。(3)應(yīng)用：利用聲波的多普勒效應(yīng)可以測定車輛行駛的速度；利用光波的多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠天體相對地球的運行速

4、度。板塊二考點細研 悟法培優(yōu)考點 1機械波的形成與傳播深化理解 1波速與振速的區(qū)別波源振動幾個周期，波形就向外平移性延伸幾個波長，t這個比值就表示了波形向外平移性延伸(或振動能量向外傳播)的速度，即波速。波速的大小與介質(zhì)有關(guān)，波在同一均勻介質(zhì)中的傳播是勻速的，與波源的振動頻率無關(guān)。質(zhì)點的振動速度，即為振速，波動中各質(zhì)點都在平衡位置附近做周期性振動，即做變速運動，振速周期性變化，振速的大小、方向與質(zhì)點偏離平衡位置的位移的大小、方向有關(guān)。2機械振動與機械波的區(qū)別和聯(lián)系例 1(多選 )一列簡諧橫波向右傳播，在其傳播路徑上每隔l0.1 m 選取一個質(zhì)點， 如圖甲所示，t 0 時刻波恰傳到質(zhì)點1，并立即

5、開始向上振動，經(jīng)過時間t0.3s，所選取的1 9 號質(zhì)點間第一次出現(xiàn)如圖乙所示的波形，則下列判斷正確的是()at 0.3 s 時刻，質(zhì)點1 向上振動bt0.3 s 時刻，質(zhì)點8 向下振動ct 0 至 t0.3 s 內(nèi)，質(zhì)點5振動的時間只有0.2 sd該波的周期為0.2 s，波速為4 m/se該波的周期為0.3 s，波速為2.67 m/s(1)如何確定波的周期、波長和波速？提示： 由振動的時間確定周期t，由形成的波形確定波長 ，再由vt確定波速。(2)如何由波的傳播方向確定質(zhì)點的振動方向？提示： 微平移法。嘗試解答選 bcd 。由乙圖可知波長 0.8 m，由題知， t0 時刻，該波恰傳到質(zhì)點1，

6、并向上振動，當(dāng)t0.3 s時，由乙圖確定此時質(zhì)點1 向下振動，又已知19 號質(zhì)點間第一次出現(xiàn)如圖乙所示波形，故質(zhì)點1振動了一個半周期，所以t0.2 s，由vt得v4 m/s，所以 d 正確， a、e 錯誤。由波向右傳播及乙圖可知，在t0.3 s 時，質(zhì)點8 向下振動， b 正確。從t0 時刻起，經(jīng)半個周期即0.1 s波才傳到質(zhì)點5，因此質(zhì)點5 在 t 0 至 t0.3 s 內(nèi)振動了一個周期0.2 s，c 正確?？偨Y(jié)升華機械波的特點及各物理量之間的關(guān)系(1)介質(zhì)依存性：機械波離不開介質(zhì)。(2)能量信息性：機械波傳播的是振動的形式、能量和信息。(3)傳播不移性：在傳播方向上，各質(zhì)點只在各自平衡位置

7、附近振動，并不隨波遷移。(4)時空重復(fù)性：機械波傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點不斷地重復(fù)著振源的振動形式。(5)周期、頻率同源性：介質(zhì)中各質(zhì)點的振動周期均等于振源的振動周期且在傳播中保持不變。(6)起振同向性：介質(zhì)中各質(zhì)點開始振動，方向與振源開始振動的方向相同。(7)波長、波速和頻率的關(guān)系：vf，f 由波源決定，v由介質(zhì)決定。跟蹤訓(xùn)練 2017廣東肇慶二模(多選 )如圖所示為一列簡諧橫波在t0時刻的波形，已知波速為0.2 m/s，以下說法正確的是()a波源的振動周期為0.6 sb經(jīng)過 0.1 s，質(zhì)點 a 通過的路程為10 cmc在 t0時刻，質(zhì)點a 的加速度比質(zhì)點b 的加速度小d若質(zhì)點a 比質(zhì)點 b

8、先回到平衡位置，則波沿x 軸負方向傳播e若該波沿x 軸正方向傳播，在t0時刻質(zhì)點c 的運動方向垂直x 軸向上答案cde解析由題圖可知，該波波長為8 cm，又已知波速v0.2 m/s，故波源的周期tv0.08 m0.2 m/s0.4 s，a 錯誤；經(jīng)過0.1 s，即14t，質(zhì)點 a 若向上運動，則通過的路程將大于10 cm，若向下運動，則通過的路程將小于10 cm，b 錯誤；在t0時刻，質(zhì)點a 距平衡位置的距離比質(zhì)點b 的小，故質(zhì)點 a 受到的回復(fù)力較小，加速度小于質(zhì)點b 的加速度， c 正確； 若質(zhì)點 a 比質(zhì)點 b 先回到平衡位置，說明質(zhì)點a 向上振動，利用微平移法可知，波沿x 軸負方向傳播

9、，d 正確；若該波沿x軸正方向傳播，利用微平移法可知，在t0時刻質(zhì)點c的運動方向垂直x 軸向上， e 正確?？键c 2對波的圖象和振動圖象的理解對比分析 1波的圖象和振動圖象的比較2波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向的判斷方法例 2全國卷 (多選 )如下圖 (a)為一列簡諧橫波在t2 s 時的波形圖，圖(b) 為媒質(zhì)中平衡位置在 x1.5 m 處的質(zhì)點的振動圖象，p 是平衡位置為x 2 m 的質(zhì)點。下列說法正確的是()a波速為0.5 m/sb波的傳播方向向右c02 s時間內(nèi)， p 運動的路程為8 cmd02 s時間內(nèi)， p 向 y 軸正方向運動e當(dāng) t7 s時， p 恰好回到平衡位置(1)如何分析波的

10、傳播距離，質(zhì)點的振動路程？提示： 由波的圖象讀出波長 ，由介質(zhì)中質(zhì)點的振動圖象讀出周期t，再由vt計算出波速，然后由 xvt 求出波在時間t 內(nèi)傳播的距離。質(zhì)點的振動路程由振幅及振動的時間共同決定。(2)如何確定波動圖象上各質(zhì)點的振動方向？提示： 利用同側(cè)法、上下坡法或微平移法。嘗試解答選 ace 。由題圖 (a)讀出波長 2.0 m，由題圖 (b)讀出周期t4 s，則vt0.5 m/s，a 正確；題圖 (a)是t 2 s 時的波形圖，題圖(b)是 x1.5 m 處質(zhì)點的振動圖象，該質(zhì)點在t2 s 時向下振動，所以波向左傳播，b 錯誤；在02 s 內(nèi)質(zhì)點 p 由波峰向波谷振動，通過的路程s2a

11、8 cm，c 正確， d 錯誤； t7 s 時， t 5 s114t，p 恰好回到平衡位置，e 正確。總結(jié)升華“一分、一看、二找” 巧解波的圖象與振動圖象綜合類問題(1)分清振動圖象與波的圖象。只要看橫坐標(biāo)即可，橫坐標(biāo)為x 則為波的圖象，橫坐標(biāo)為t 則為振動圖象。(2)看清橫、縱坐標(biāo)的單位，包括單位前的數(shù)量級。(3)找準(zhǔn)波的圖象對應(yīng)的時刻在振動圖象中對應(yīng)的位置。(4)找準(zhǔn)振動圖象對應(yīng)的質(zhì)點在波的圖象中對應(yīng)的位置。跟蹤訓(xùn)練 (多選 )如圖甲所示是一列沿x 軸正方向傳播的簡諧橫波在t0 時刻的波形圖，p 是離原點 x12 m 的一個質(zhì)點， q 是離原點x24 m 的一個質(zhì)點， 此時離原點x36 m

12、 的質(zhì)點剛剛要開始振動。圖乙是該簡諧波傳播方向上某一質(zhì)點的振動圖象(計時起點相同 )。由此可知 ()a這列波的波長 4 mb這列波的周期t3 sc這列波的傳播速度v2 m/sd這列波的波源起振方向向上e圖乙可能是圖甲中質(zhì)點q 的振動圖象答案ace解析由題圖甲可知波長 4 m，由題圖乙可知周期t2 s，這列波的傳播速度vt2 m/s，a、c 正確， b 錯誤；由離原點x36 m 的質(zhì)點剛剛要開始振動可知，波源起振方向向下，d 錯誤；已知波沿x 軸正方向傳播，結(jié)合波的圖象，在t0 時刻，質(zhì)點q 的振動方向向上，故題圖乙對應(yīng)的可能是題圖甲中質(zhì)點q 的振動圖象，e 正確。考點 3波的多解問題解題技巧

13、一、造成波的多解問題的主要因素1周期性(1)時間周期性：時間間隔 t 與周期 t 的關(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)振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定。如：只知道質(zhì)點達到最大位移處，則有正向和負向最大位移兩種可能。只知道質(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。只告訴波速而未說明波的傳播方向，則波傳播的方向有兩種情形，即沿 x 軸正方向或沿x 軸負方向傳播。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(nèi)滿足條件的關(guān)系 t 或 x，若此關(guān)系為時間

14、，則 tnt t(n0,1,2)；若此關(guān)系為距離，則xn x(n0,1,2 )。對于雙向性問題，則兩個方向?qū)?yīng)的情形都要分別考慮。例 32018 南昌模擬 如圖所示實線是一列簡諧橫波在t10 時刻的波形，虛線是這列波在t20.5 s時刻的波形，這列波的周期t 符合： 3tt2t14t，問：(1)若波速向右，波速多大？(2)若波速向左，波速多大？(3)若波速大小為74 m/s，波速方向如何？(1)如何判定周期？提示： 向右傳播時， t kt38t(k0,1,2)，t8 t8k3(k0,1,2)；向左傳播時， tkt58t(k0,1,2)，t8 t8k5(k0,1,2)。(2)如何計算波速？提示：

15、vt。嘗試解答(1)54_m/s_(2)58_m/s_(3) 向左。(1)波向右傳播時，傳播距離 x 滿足 xk 38 (k0,1,2,3)由 t xv知傳播時間滿足 tt2t1kt38t(k 0,1,2,3)由于 3tt2t14t因此 k3故 t3t38t由波形圖知 8 m波速vt解得v54 m/s。(2)波向左傳播時，傳播距離 x 滿足 xk 58 (k0,1,2,3)傳播時間滿足 tt2t1kt58t(k 0,1,2,3)由 3tt2t1|a1a2|， a、 d 正確。總結(jié)升華波的干涉問題的分析(1)在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動加強點始終加強；振動減弱點始終減弱。兩列相干波的波峰與波峰(或波

16、谷與波谷)相遇處是振動最強的地方，若用一條平滑的線將以上加強點連接起來，則這條平滑的線上的點都是加強的；而波峰與波谷(或波谷與波峰)相遇處是振動最弱的地方，把以上減弱點用一條平滑的線連接起來，則這條平滑的線上的點都是減弱點。(2)不論是振動加強的質(zhì)點還是振動減弱的質(zhì)點，都仍在其平衡位置附近振動，某點的振動加強，是指這個質(zhì)點以較大的振幅振動；而某點的振動減弱，是指這個質(zhì)點以較小的振幅振動，因此，振動加強點的位移不是始終等于振幅，它的位移的大小和方向隨時間在發(fā)生周期性的變化。跟蹤訓(xùn)練 (多選 )如圖為甲、乙兩列簡諧橫波在同一繩上傳播時某時刻的波形圖，甲波向右傳播，乙波向左傳播。質(zhì)點m 位于 x 0.2 m 處，則 ()a這兩列波不會發(fā)生干涉現(xiàn)象b質(zhì)點 m 的振動總是加強c質(zhì)點 m 將做振幅為30 cm 的簡諧振動d由圖示時