浙江專版2024年高考物理一輪復習2機械波考點突破練含解析選修3-4

PAGE8-機械波考點1機械波的傳播與圖象(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,形成一列簡諧橫波向右傳播。某一時刻的波形如圖所示,繩上a、b兩質點均處于波峰位置。下列說法正確的是 ()A.a、b兩點之間的距離為半個波長B.a、b兩點振動起先時刻相差半個周期C.a點完成全振動的次數比b點多一次D.a點完成全振動的次數比b點少一次【解析】選C。由波形可知,a、b兩點之間的距離為一個波長,選項A錯誤;a、b兩點振動起先時刻相差一個周期,選項B錯誤;a點距離波源較近,且a、b相差一個波長,則a點完成全振動的次數比b點多一次,選項C正確,D錯誤。2.一簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示,質點a的振動方向在圖中已標出。下列說法正確的是 ()A.該波沿x軸負方向傳播B.該時刻a、b、c三點速度最大的是c點C.從這一時刻起先,第一次最快回到平衡位置的是b點D.若t=0.2s時質點c第一次到達波谷,則此波的傳播速度為5【解析】選D。質點a向上運動,結合波形平移法,波向x軸正方向傳播,故A錯誤;c點此刻在最大位移處,速度為零,最小,故B錯誤;結合波形平移法,此刻b點向下運動,所以第一次最快回到平衡位置的是c點,故C錯誤;若t=0.2s時質點c第一次到達波谷,則t=T2,解得T=2t=0.4s,所以波速為:v=λT=20.4m/s=3.(多選)在勻稱介質中坐標原點O處有一波源做簡諧運動,其表達式為y=5sinπ2t,它在介質中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播,某時刻波剛好傳播到x=12m處,A.此后再經6s該波傳播到x=24B.M點在此后第3s末的振動方向沿y軸正方向C.波源起先振動時的運動方向沿y軸負方向D.此后M點第一次到達y=-3m處所需時間是2【解析】選A、B。波的周期T=2ππ2s=4s,波長λ=8m,波速v=λT=2m/s,則再經過6s,波傳播的距離為x=vt=12m,故該波傳到x=24m處,選項A正確;M點在此時振動方向向下,則第3秒末,即經過了0.75T,該點的振動方向沿y軸正向,選項B正確;因波傳到x=12m處時,質點向y軸正向振動,故波源起先振動時的運動方向沿y軸正方向,選項C錯誤;題圖中M點振動方向沿y1.波的傳播方向和質點振動方向推斷:(1)若已知某時刻A點振動方向向上,則波向x軸負方向傳播。(2)若已知波向x軸正方向傳播,則該時刻B點向上振動。2.由t時刻的波形確定t+Δt時刻的波形:(1)波向右傳播Δt=14T的時間和向左傳播Δt=34(2)若Δt>T,可以實行“舍整取零頭”的方法。3.波速公式:振源經過一個周期T完成一次全振動,波恰好向前傳播一個波長的距離,所以有v=λT=λf4.波的圖象特點:(1)質點振動nT(波傳播nλ)時,波形不變。(2)在波的傳播方向上,當兩質點平衡位置間的距離為nλ時(n=1,2,3…),它們的振動步調總相同;當兩質點平衡位置間的距離為(2n+1)λ2(n=0,1,2,3…)時,(3)波源質點的起振方向確定了它后面的質點的起振方向,各質點的起振方向與波源的起振方向相同?？键c2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時刻波形圖如圖中的實線所示,此時波剛好傳到P點,t+0.6s時刻的波形如圖中的虛線所示,此時波剛好傳到Q點。己知a、b、c、P、Q是介質中的質點,則下列說法正確的是 ()A.這列波的波速肯定為50B.質點a在這段時間內的路程肯定為30C.在t+0.3s時刻,質點c的振動位移與其運動方向相同D.在t+0.5s時刻,質點b、P的振動位移相同【解析】選A、C、D。0.6s時間內波傳播了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質點不是從平衡位置或最大位移處起先運動,所以a質點的路程肯定不等于30cm,故B錯誤;波從P點傳到c點所用的時間為:t=1050s=0.2s,由同側法可知,波源的起振方向沿y軸正方向,所以c振動0.1s(小于四分之一周期)時處于平衡位置上方,位移方向沿y軸正方向,故C正確;由波的平移可知,經過0.5【典例2】(多選)簡諧橫波在勻稱介質中沿直線傳播,P、Q是傳播方向上相距10m的兩質點,波先傳到P,當波傳到Q起先計時,P、QA.質點Q起先振動的方向沿y軸正方向B.該波從P傳到Q的時間可能為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,質點Q起振方向為y軸正方向,A正確;由圖象知周期T=6s,振動由P向Q傳播,故時間t=nT+4s=(6n+4)s,n=0、1、2、3…,故不行能為7s,B錯誤;由x=vt=10m可得v=106n+4m/s,n=0、1、2、3…,波速不行能為2m/s,C錯誤;依據λ=vT=606n+4m,當1.(多選)(2024·寧波模擬)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,實線為t=0時的波形圖,虛線為t=0.5s時的波形圖。已知該簡諧波的周期大于0.5s。關于該簡諧波,下列說法正確的是 ()A.周期為1.5sB.波速為6C.t=2s時,x=2D.t=1s時,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,依據周期T>0.5s可得:n=0,則T=23s,波速v=6m/s;選項A錯誤,B正確。t=0時刻x=2m處的質點經過平衡位置;t=2s=3T時,x=2m處的質點經過平衡位置,選項C正確;t=0時刻,x=1m處質點在波峰,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。在t時刻A、B兩點間形成的波形如圖甲所示,在(t+3s)時刻,A、B兩點間形成的波形如圖乙所示,已知A、B兩點間的距離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n=0時,周期最大為4s,波速最小為1.5m/s,n取任何自然數,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n=0時,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,即找出一個周期內滿意條件的關系Δt或Δx,若此關系為時間,則t=nT+Δt(n=0,1,2…);若此關系為距離,則x=nλ+Δx(n=0,1,2…)。2.求解波的多解問題的一般步驟:(1)依據初、末兩時刻的波形圖確定傳播距離與波長的關系通式。(2)依據題設條件推斷是唯一解還是多解。(3)依據波速公式v=ΔxΔt或v=考點3波的衍射、干涉和多普勒效應(b)1.(多選)對聲波的各種現象,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,屬于多普勒現象B.繞正在發(fā)音的音叉走一圈,可以聽到忽強忽弱的聲音,這是聲音的干涉現象C.只有障礙物尺寸小于波長才能發(fā)生衍射現象D.把耳朵貼在鐵軌上可以聽到遠處的火車聲,屬于聲波的衍射現象【解析】選A、B。多普勒效應是指波源或視察者發(fā)生移動,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,屬于多普勒現象,故A正確;繞正在發(fā)音的音叉走一圈,可以聽到忽強忽弱的聲音,是由于路程差為半個波長的偶數倍為振動加強,若路程差為半個波長奇數倍則為振動減弱,這是聲音的干涉結果,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)生明顯的衍射現象,故C錯誤;把耳朵貼在鐵軌上可以聽到遠處的火車聲,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,圖中實線表示波峰,虛線表示波谷,a為波谷與波谷相遇點,b、c為波峰與波谷相遇點,d為波峰與波峰相遇點,e、g是a、d連線上的兩點,其中e為連線的中點,則 ()A.a、d處的質點振動加強,b、c處的質點振動減弱B.從圖示時刻經過半個周期,e處的質點通過的路程為4AC.從圖示時刻經過半個周期,g處的質點加速向平衡位置運動D.從圖示時刻經過四分之一周期,d處的質點振幅恰好為零【解析】選A、B、C。a為波谷波谷疊加,d為波峰波峰疊加,振動加強;b、c為波峰波谷疊加,振動減弱,故A正確;e處于振動加強區(qū),振幅為2A,在半個周期后,路程為振幅兩倍,即4A,B正確;經過半個周期后,g處質點合運動為向下加速靠近平衡位置,C正確;在機械波振動中,質點振幅為定值,不隨時間變更,d處質點振幅始終為2A,故D錯誤。1.波的干涉中振動加強點和減弱點的推斷:某質點的振動是加強還是減弱,取決于該點到兩相干波源的距離之差Δr。(1)當兩波源振動步調一樣時若Δr=nλ(n=0,1,2,…),則振動加強;若Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,…),(2)當兩波源振動步調相反時若Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,…),則振動加強若Δr=nλ(n=0,1,2,…),則振動減弱。2.波的衍射:波的衍射現象是指波能繞過障礙物接著傳播的現象,產生明顯衍射現象的條件是縫、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間內接收到的完全波的個數,當波以速度v通過視察者時,時間t內通過的完全波的個數為N=vtλ,因而單位時間內通過視察者的完全波的個數,(2)當波源與視察者相互靠近時,視察者接收到的頻率變大,當波源與視察者相互遠離時,視察者接收到的頻率變小?！炯庸逃柧殹坎ㄔ碨1和S2振動方向相同,頻率均為4Hz,分別置于勻稱介質中x軸上的O、A兩點處,OA=2m,如圖所示。兩波源產生的簡諧橫波沿x軸相向傳播,波速為4(1)簡