浙江專版2024年高考物理一輪復(fù)習(xí)2機(jī)械波考點(diǎn)突破練含解析選修3-4

PAGE8-機(jī)械波考點(diǎn)1機(jī)械波的傳播與圖象(b)1.(2024·金華模擬)用手握住較長軟繩的一端連續(xù)上下抖動(dòng),形成一列簡諧橫波向右傳播。某一時(shí)刻的波形如圖所示,繩上a、b兩質(zhì)點(diǎn)均處于波峰位置。下列說法正確的是 ()A.a、b兩點(diǎn)之間的距離為半個(gè)波長B.a、b兩點(diǎn)振動(dòng)起先時(shí)刻相差半個(gè)周期C.a點(diǎn)完成全振動(dòng)的次數(shù)比b點(diǎn)多一次D.a點(diǎn)完成全振動(dòng)的次數(shù)比b點(diǎn)少一次【解析】選C。由波形可知,a、b兩點(diǎn)之間的距離為一個(gè)波長,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;a、b兩點(diǎn)振動(dòng)起先時(shí)刻相差一個(gè)周期,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;a點(diǎn)距離波源較近,且a、b相差一個(gè)波長,則a點(diǎn)完成全振動(dòng)的次數(shù)比b點(diǎn)多一次,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤。2.一簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示,質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)方向在圖中已標(biāo)出。下列說法正確的是 ()A.該波沿x軸負(fù)方向傳播B.該時(shí)刻a、b、c三點(diǎn)速度最大的是c點(diǎn)C.從這一時(shí)刻起先,第一次最快回到平衡位置的是b點(diǎn)D.若t=0.2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)c第一次到達(dá)波谷,則此波的傳播速度為5【解析】選D。質(zhì)點(diǎn)a向上運(yùn)動(dòng),結(jié)合波形平移法,波向x軸正方向傳播,故A錯(cuò)誤;c點(diǎn)此刻在最大位移處,速度為零,最小,故B錯(cuò)誤;結(jié)合波形平移法,此刻b點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng),所以第一次最快回到平衡位置的是c點(diǎn),故C錯(cuò)誤;若t=0.2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)c第一次到達(dá)波谷,則t=T2,解得T=2t=0.4s,所以波速為:v=λT=20.4m/s=3.(多選)在勻稱介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源做簡諧運(yùn)動(dòng),其表達(dá)式為y=5sinπ2t,它在介質(zhì)中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播,某時(shí)刻波剛好傳播到x=12m處,A.此后再經(jīng)6s該波傳播到x=24B.M點(diǎn)在此后第3s末的振動(dòng)方向沿y軸正方向C.波源起先振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向D.此后M點(diǎn)第一次到達(dá)y=-3m處所需時(shí)間是2【解析】選A、B。波的周期T=2ππ2s=4s,波長λ=8m,波速v=λT=2m/s,則再經(jīng)過6s,波傳播的距離為x=vt=12m,故該波傳到x=24m處,選項(xiàng)A正確;M點(diǎn)在此時(shí)振動(dòng)方向向下,則第3秒末,即經(jīng)過了0.75T,該點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸正向,選項(xiàng)B正確;因波傳到x=12m處時(shí),質(zhì)點(diǎn)向y軸正向振動(dòng),故波源起先振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;題圖中M點(diǎn)振動(dòng)方向沿y1.波的傳播方向和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向推斷:(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)。2.由t時(shí)刻的波形確定t+Δt時(shí)刻的波形:(1)波向右傳播Δt=14T的時(shí)間和向左傳播Δt=34(2)若Δt>T,可以實(shí)行“舍整取零頭”的方法。3.波速公式:振源經(jīng)過一個(gè)周期T完成一次全振動(dòng),波恰好向前傳播一個(gè)波長的距離,所以有v=λT=λf4.波的圖象特點(diǎn):(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(波傳播nλ)時(shí),波形不變。(2)在波的傳播方向上,當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為nλ時(shí)(n=1,2,3…),它們的振動(dòng)步調(diào)總相同;當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為(2n+1)λ2(n=0,1,2,3…)時(shí),(3)波源質(zhì)點(diǎn)的起振方向確定了它后面的質(zhì)點(diǎn)的起振方向,各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同?？键c(diǎn)2波長、頻率、波速及多解問題(c)【典例1】(多選)(2024·湖州模擬)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,t時(shí)刻波形圖如圖中的實(shí)線所示,此時(shí)波剛好傳到P點(diǎn),t+0.6s時(shí)刻的波形如圖中的虛線所示,此時(shí)波剛好傳到Q點(diǎn)。己知a、b、c、P、Q是介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn),則下列說法正確的是 ()A.這列波的波速肯定為50B.質(zhì)點(diǎn)a在這段時(shí)間內(nèi)的路程肯定為30C.在t+0.3s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)c的振動(dòng)位移與其運(yùn)動(dòng)方向相同D.在t+0.5s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)b、P的振動(dòng)位移相同【解析】選A、C、D。0.6s時(shí)間內(nèi)波傳播了30m,由公式v=st=300.6m/s=50m/s,故A正確;波的周期為T=λv=4050s=0.8s,0.6s=34T,由于a質(zhì)點(diǎn)不是從平衡位置或最大位移處起先運(yùn)動(dòng),所以a質(zhì)點(diǎn)的路程肯定不等于30cm,故B錯(cuò)誤;波從P點(diǎn)傳到c點(diǎn)所用的時(shí)間為:t=1050s=0.2s,由同側(cè)法可知,波源的起振方向沿y軸正方向,所以c振動(dòng)0.1s(小于四分之一周期)時(shí)處于平衡位置上方,位移方向沿y軸正方向,故C正確;由波的平移可知,經(jīng)過0.5【典例2】(多選)簡諧橫波在勻稱介質(zhì)中沿直線傳播,P、Q是傳播方向上相距10m的兩質(zhì)點(diǎn),波先傳到P,當(dāng)波傳到Q起先計(jì)時(shí),P、QA.質(zhì)點(diǎn)Q起先振動(dòng)的方向沿y軸正方向B.該波從P傳到Q的時(shí)間可能為7sC.該波的傳播速度可能為2D.該波的波長可能為6【解析】選A、D。由圖象知,質(zhì)點(diǎn)Q起振方向?yàn)閥軸正方向,A正確;由圖象知周期T=6s,振動(dòng)由P向Q傳播,故時(shí)間t=nT+4s=(6n+4)s,n=0、1、2、3…,故不行能為7s,B錯(cuò)誤;由x=vt=10m可得v=106n+4m/s,n=0、1、2、3…,波速不行能為2m/s,C錯(cuò)誤;依據(jù)λ=vT=606n+4m,當(dāng)1.(多選)(2024·寧波模擬)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,實(shí)線為t=0時(shí)的波形圖,虛線為t=0.5s時(shí)的波形圖。已知該簡諧波的周期大于0.5s。關(guān)于該簡諧波,下列說法正確的是 ()A.周期為1.5sB.波速為6C.t=2s時(shí),x=2D.t=1s時(shí),x=1【解析】選B、C。由圖所示,波長λ=4m;波向右傳播的距離為nλ+34λ=4n+3(m),則波速v=xt=8n+6(m/s)周期T=λv=48n+6s=24n+3s,依據(jù)周期T>0.5s可得:n=0,則T=23s,波速v=6m/s;選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確。t=0時(shí)刻x=2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置;t=2s=3T時(shí),x=2m處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置,選項(xiàng)C正確;t=0時(shí)刻,x=1m處質(zhì)點(diǎn)在波峰,故t=12.(多選)一列橫波沿直線傳播,在波的傳播方向上有A、B兩點(diǎn)。在t時(shí)刻A、B兩點(diǎn)間形成的波形如圖甲所示,在(t+3s)時(shí)刻,A、B兩點(diǎn)間形成的波形如圖乙所示,已知A、B兩點(diǎn)間的距離s=9m,()A.若周期為4s,波肯定向右傳播B.若周期大于4s,波可能向右傳播C.若波速為8.5mD.該波波速可能的最小值為0.5【解析】選A、C、D。依據(jù)題圖可知,波長λ=23×9m=63s=n+34T(其中n=0、1、2、3…),周期T=124n+3s(其中n=0、1、2、3…),波速v=λT=(2n+1.5)m/s,可見,當(dāng)n=0時(shí),周期最大為4s,波速最小為1.5m/s,n取任何自然數(shù),波速都不等于8.5m/s;若波向左傳播,則3s=n+14T(其中n=0、1、2、3…),周期T=124n+1s(其中n=0、1、2、3…),波速v=λT=(2n+0.5)m/s,可見,當(dāng)n=0時(shí),周期最大為12s,1.解決波的多解問題的思路:一般采納從特別到一般的思維方法,即找出一個(gè)周期內(nèi)滿意條件的關(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…)。2.求解波的多解問題的一般步驟:(1)依據(jù)初、末兩時(shí)刻的波形圖確定傳播距離與波長的關(guān)系通式。(2)依據(jù)題設(shè)條件推斷是唯一解還是多解。(3)依據(jù)波速公式v=ΔxΔt或v=考點(diǎn)3波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)(b)1.(多選)對聲波的各種現(xiàn)象,以下說法中正確的是 ()A.火車駛來,車站邊的乘客感覺聲音變尖,屬于多普勒現(xiàn)象B.繞正在發(fā)音的音叉走一圈,可以聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音,這是聲音的干涉現(xiàn)象C.只有障礙物尺寸小于波長才能發(fā)生衍射現(xiàn)象D.把耳朵貼在鐵軌上可以聽到遠(yuǎn)處的火車聲,屬于聲波的衍射現(xiàn)象【解析】選A、B。多普勒效應(yīng)是指波源或視察者發(fā)生移動(dòng),而使兩者間的距離發(fā)生變更,使視察者接收到的頻率發(fā)生了變更,因此火車駛來,車站邊的乘客感覺聲音變尖,屬于多普勒現(xiàn)象,故A正確;繞正在發(fā)音的音叉走一圈,可以聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音,是由于路程差為半個(gè)波長的偶數(shù)倍為振動(dòng)加強(qiáng),若路程差為半個(gè)波長奇數(shù)倍則為振動(dòng)減弱,這是聲音的干涉結(jié)果,故B正確;障礙物的尺寸與波長相差不多或者小于波長就能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,故C錯(cuò)誤;把耳朵貼在鐵軌上可以聽到遠(yuǎn)處的火車聲,屬于聲波的直線傳播,聲音在金屬中傳播速度比空氣中快,故D錯(cuò)誤。2.(多選)(2024·浙江11月選考真題)有兩列頻率相同、振幅均為A、傳播方向相互垂直的平面波相遇發(fā)生干涉。如圖所示,圖中實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,a為波谷與波谷相遇點(diǎn),b、c為波峰與波谷相遇點(diǎn),d為波峰與波峰相遇點(diǎn),e、g是a、d連線上的兩點(diǎn),其中e為連線的中點(diǎn),則 ()A.a、d處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng),b、c處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)減弱B.從圖示時(shí)刻經(jīng)過半個(gè)周期,e處的質(zhì)點(diǎn)通過的路程為4AC.從圖示時(shí)刻經(jīng)過半個(gè)周期,g處的質(zhì)點(diǎn)加速向平衡位置運(yùn)動(dòng)D.從圖示時(shí)刻經(jīng)過四分之一周期,d處的質(zhì)點(diǎn)振幅恰好為零【解析】選A、B、C。a為波谷波谷疊加,d為波峰波峰疊加,振動(dòng)加強(qiáng);b、c為波峰波谷疊加,振動(dòng)減弱,故A正確;e處于振動(dòng)加強(qiáng)區(qū),振幅為2A,在半個(gè)周期后,路程為振幅兩倍,即4A,B正確;經(jīng)過半個(gè)周期后,g處質(zhì)點(diǎn)合運(yùn)動(dòng)為向下加速靠近平衡位置,C正確;在機(jī)械波振動(dòng)中,質(zhì)點(diǎn)振幅為定值,不隨時(shí)間變更,d處質(zhì)點(diǎn)振幅始終為2A,故D錯(cuò)誤。1.波的干涉中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的推斷:某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱,取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr。(1)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一樣時(shí)若Δr=nλ(n=0,1,2,…),則振動(dòng)加強(qiáng);若Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,…),(2)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí)若Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,…),則振動(dòng)加強(qiáng)若Δr=nλ(n=0,1,2,…),則振動(dòng)減弱。2.波的衍射:波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過障礙物接著傳播的現(xiàn)象,產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不大或者小于波長。3.多普勒效應(yīng)的成因分析:(1)接收頻率:視察者接收到的頻率等于視察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù),當(dāng)波以速度v通過視察者時(shí),時(shí)間t內(nèi)通過的完全波的個(gè)數(shù)為N=vtλ,因而單位時(shí)間內(nèi)通過視察者的完全波的個(gè)數(shù),(2)當(dāng)波源與視察者相互靠近時(shí),視察者接收到的頻率變大,當(dāng)波源與視察者相互遠(yuǎn)離時(shí),視察者接收到的頻率變小?！炯庸逃?xùn)練】波源S1和S2振動(dòng)方向相同,頻率均為4Hz,分別置于勻稱介質(zhì)中x軸上的O、A兩點(diǎn)處,OA=2m,如圖所示。兩波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸相向傳播,波速為4(1)簡