高考對機(jī)械波的考查分類例析

1、高考對機(jī)械波的考查分類例析一. 考查機(jī)械波的形成和機(jī)理例1. （2003年全國高考理綜試題）簡諧波在給定媒質(zhì)中傳播時，下列說法正確的是（ ）A. 振幅越大，則傳播速度越快B. 振幅越大，則傳播速度越慢C. 在一個周期內(nèi)，振動質(zhì)元走過的路程等于一個波長D. 振動頻率越高，則傳播一個波長所用的時間越短解析：弄清機(jī)械波的形成機(jī)理是正確解答此題的關(guān)鍵。機(jī)械波的傳播速度與振幅無關(guān)，僅取決于介質(zhì)，選項(xiàng)A、B錯誤。對于簡諧波，介質(zhì)中的質(zhì)元做簡諧運(yùn)動，在一個周期內(nèi)振動質(zhì)元走過的路程為4A（A為振幅），而波傳播的距離才是一個波長，選項(xiàng)C錯誤。振動的頻率越高，周期越小，傳播一個波長的距離所用時間越短，選項(xiàng)D正確。

2、二. 考查質(zhì)點(diǎn)振動方向與波的傳播方向的關(guān)系例2. （2002年春全國高考題）圖1中所示為一簡諧橫波在某一時刻的波形圖，已知此時刻質(zhì)點(diǎn)A正向上運(yùn)動，如圖中箭頭所示。由此可判斷此橫波（ ）圖1A. 向右傳播，且此時質(zhì)點(diǎn)B正向上運(yùn)動B. 向右傳播，且此時質(zhì)點(diǎn)C正向下運(yùn)動C. 向左傳播，且此時質(zhì)點(diǎn)D正向上運(yùn)動D. 向左傳播，且此時質(zhì)點(diǎn)E正向下運(yùn)動解析：可作出經(jīng)過一段微小時間后的波形如圖2中的虛線所示，它滿足題給質(zhì)點(diǎn)A向上運(yùn)動的條件。由圖可以看出質(zhì)點(diǎn)B、C是向下運(yùn)動的，D、E向上運(yùn)動，波是向左傳播的，選項(xiàng)C正確。圖2三. 考查對、關(guān)系的理解和應(yīng)用1. 已知t時刻的波形，畫出時刻的波形例3. （2003年

3、上海高考題）細(xì)繩的一端在外力作用下從t0時刻開始作簡諧運(yùn)動，激發(fā)出一列簡諧橫波，圖3為t0時刻各點(diǎn)所處的位置，圖4為時刻的波形圖（T為波的周期），在圖5中畫出時刻的波形。解析：從圖4可以看出，時刻的波形恰為整個正弦波形的1/4。當(dāng)時，經(jīng)歷的時間為。所以將時的波形沿波的傳播方向平移，再將形成的波形補(bǔ)全，即為時刻的波形，如圖5所示。2. 已知波形上兩個介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的位置，確定波形例4. （1999年上海高考題）一列簡諧橫波向右傳播，波速為v。沿波的傳播方向上有相距為L的P、Q兩點(diǎn)，如圖6所示。某時刻P、Q兩質(zhì)點(diǎn)都處于平衡位置，且P、Q間僅有一個波峰，經(jīng)過時間t，Q質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動到波谷。則t的可能值是（

4、 ）A. 1個 B. 2個 C. 3個 D. 4個解析：正確解答此題的關(guān)鍵是確定P、Q間的各種波形和確定Q質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向。作出通過距離為L的P、Q兩質(zhì)點(diǎn)滿足題設(shè)條件的波形，如圖7中的（a）、（b）、（c）、（d）四種情況，Q質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向已在圖中標(biāo)出。圖7在圖7（a）中，在圖7（b）中，。在圖7（c）中，。在圖7（d）中，。所以選項(xiàng)D正確。3. 據(jù)題設(shè)條件求波長、波速，頻率（或周期T）例5. （2004年全國高考題）如圖8所示，一簡諧橫波在x軸上傳播，軸上a、b兩點(diǎn)相距12m。時，a點(diǎn)為波峰，b點(diǎn)為波谷；時，a點(diǎn)為波谷，b點(diǎn)為波峰。則下列判斷中正確的是（ ）圖8A. 波一定沿x軸正方向傳播B.

5、 波長可能是8mC. 周期一定是0.5sD. 波速一定是24m/s解析：波沿同一直線傳播時具有雙向性，選項(xiàng)A錯誤。畫出a、b之間在和時的最簡波形，分別如圖9、10所示。圖9 圖10質(zhì)點(diǎn)a從波峰運(yùn)動到波谷，b從波谷運(yùn)動到波峰的時間t與周期T的關(guān)系通式為解得當(dāng)時，時，所以T不可能是0.5s，選項(xiàng)C錯誤。a、b兩質(zhì)點(diǎn)的平衡位置間的距離與波長的關(guān)系通式為（）解得所以波速通式為取時，；取時，；這樣可以得出波速v的一系列可能值，所以選項(xiàng)D錯誤。當(dāng)時，所以選項(xiàng)B正確。四. 考查振動和波的關(guān)系及對相關(guān)圖象的認(rèn)識和理解例6. （2004年全國高考題）一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，圖11是t1s時的波形圖，圖12

6、是波中某振動質(zhì)點(diǎn)位移隨時間變化的振動圖象（兩圖用同一時間起點(diǎn)），則圖12可能是圖11中哪個質(zhì)元的振動圖象？圖11圖12A. x0處的質(zhì)元B. x1m處的質(zhì)元C. x2m處的質(zhì)元D. x3m處的質(zhì)元解析：由圖12知，在t1s時質(zhì)元在平衡位置正向方向運(yùn)動。由波向x軸負(fù)向傳播知圖13中處的質(zhì)元在平衡位置正在向方向運(yùn)動；處的質(zhì)元在反方向最大位移處，處的質(zhì)元在正方向最大位移處，這兩個質(zhì)元的瞬時速度均為零；處的質(zhì)元在平衡位置向方向運(yùn)動。所以只有選項(xiàng)A是正確的。五. 考查波的干涉和衍射例7. （2002年上海高考題）如圖13所示，S1，S2是振動情況完全相同的兩個機(jī)械波源，振幅為A，a、b、c三點(diǎn)分別位于S

7、1、S2連線的中垂線上，且。某時刻a是兩列波的波峰相遇點(diǎn)，c是兩列波的波谷相遇點(diǎn)，則（ ）A. a處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為2AB. c處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為2AC. b處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2AD. c處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2A圖13解析：S1、S2是振動情況完全相同的相干波源，則到兩波源的距離之差等于波長整數(shù)倍的點(diǎn)振動加強(qiáng)，合振幅是兩列波的振幅之和，即為2A；到兩波源距離之差等于半波長奇數(shù)倍的點(diǎn)振動減弱，合振幅為零。兩波源連線中垂線上的所有點(diǎn)到兩波源距離之差為零，符合振動加強(qiáng)的條件，故選項(xiàng)C、D正確。振動加強(qiáng)只是振幅增大，位移在之間不斷變化，故選項(xiàng)A、B錯誤。例9. （1998年上海高考題）如圖14所示的是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）之間距離表示一個波長，則經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述中正確的是（ ）A. 此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B. 擋板前后波紋間距離相等C. 如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D. 如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯觀察到衍射現(xiàn)象圖14解析：本題重點(diǎn)考查機(jī)械波產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，即小孔或障礙物的尺寸同波長差不多相等或小于波長時，就能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象。由圖可知兩波紋間距與AB孔的大小接近，所以水波通過AB孔