2020版高考物理一轮复习第2讲机械波教案新人教版.docx

第2讲机械波考点1波的形成与传播1波的形成：机械振动在介质中传播形成机械波2波的传播规律(1)当介质中有机械波传播时，质点本身并不随波迁移，只是在平衡位置附近往复运动，机械波向外传播的只是机械振动这种运动形式(2)波在传播振动这种运动形式的同时，也将波源的能量传递出去波是传递能量的一种重要方式(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质不同，波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变(4)振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以vf.1如图甲所示，某均匀介质中各质点的平衡位置在同一条直线上，相邻两点间距离为d.质点1开始振动时速度方向竖直向上，振动由此开始向右传播经过时间t，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形关于该波的周期与波长说法正确的是(D)A.t,9dB.t,8dC.，9dD.，8d解析：根据振动的周期性和波的传播特点可知，质点13此时的振动方向向下，而波源的起振方向向上，所以从质点13算起，需要再经时间振动的方向才能向上，即与波源的起振方向相同，图上还有半个波长的波没有画出，设周期为T，则tT2T，即T；相邻波峰(或波谷)间的距离等于波长，由题意知波长为8d，故D正确2(2019福建泉州检测)(多选)如图甲所示，沿波的传播方向上有间距均为0.1 m的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置，t0时刻振源a从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动，其运动图象如图乙所示，形成的简谐横波以0.1 m/s的速度水平向右传播，则下列说法正确的是(ABE)A这列波的周期为4 sB04 s时间内质点b运动路程为6 cmC45 s时间内质点c的加速度在减小D6 s时质点e的振动方向沿y轴正方向E质点d起振后的运动方向始终与质点b的运动方向相反解析：由图乙可知振源a的振动周期T4 s，则这列波的周期为4 s，A选项正确；因b点距振源的距离为0.1 m，1 s，则在t1 s时b质点才开始振动，则04 s时间内质点b实际只振了3 s，运动路程为sA36 cm，B选项正确；波长vT0.14 m0.4 m，结合图乙画出t4 s时的波形图如图所示，则知45 s时间内质点c由平衡位置向y轴负方向振动，加速度在增大，C选项错误；质点e距振源的距离为0.4 m，4 s，则知在t4 s时质点e才开始振动，其由平衡位置向上振动，再经2 sT，在t6 s时质点e的振动方向沿y轴负方向，D选项错误；质点d和质点b相差半个波长，所以质点d起振后的运动方向始终与质点b的运动方向相反，E选项正确机械振动和机械波的联系(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同考点2波动图象1波的图象反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移情况，图象的横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移如图所示2图象的应用(1)直接读取振幅A和波长，以及该时刻各质点的位移(2)确定该时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向1(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T.在t0时的波形如图所示，波上有P、Q两点，其纵坐标分别为yP2 cm，yQ2 cm，下列说法中正确的是(ABE)AP点的振动形式传到Q点需要BP、Q在振动过程中，位移的大小总相等C在内，P点通过的路程为20 cmD经过，Q点回到平衡位置E在相等时间内，P、Q两点通过的路程相等解析：由图看出，P、Q两点所对应的平衡位置间的距离等于半个波长，因简谐横波传播过程中，在一个周期内传播一个波长，则P点的振动形式传到Q点需要半个周期，P、Q两点的振动情况总是相反，所以在振动过程中，它们的位移大小总是相等，故A、B正确若图示时刻P点在平衡位置或最大位移处，在T内，P点通过的路程为：s5A54 cm20 cm，而实际上图示时刻，P点不在平衡位置或最大位移处，所以在T内，P点通过的路程不是20 cm，故C错误图示时刻，Q点向下运动，速度减小，所以从图示位置运动到波谷的时间大于，再从波谷运动到平衡位置的时间为，所以经过T，Q点没有回到平衡位置，故D错误由于P、Q两点的振动步调总是相反，所以在相等时间内，P、Q两点通过的路程相等，故E正确2(2019天津河东一模)一简谐横波沿着x轴正方向在弹性绳上传播，振源的周期为0.4 s，波的振幅为0.4 m，在t0时刻的波形如图所示，则在t00.2 s时(B)A质点P正处于波谷B质点P正经过平衡位置向上运动C质点Q通过的总路程为1.2 mD质点M正处于波峰解析：因0.2 s，则知tt00.2 s时质点P正处于平衡位置，再根据波的传播方向可以知道，质点P正向上运动，故A错误，B正确由图可知波长4 m，波速v m/s10 m/s，波传播到Q点所需的时间为0.1 s，则在t00.2 s时质点Q已经振动了0.1 sT，通过的总路程sA0.4 m，故C错误波传播到M点所需的时间为0.2 s，则在t00.2 s时波刚传播到质点M处，此时质点M仍处在平衡位置，故D错误波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图象“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向考点3振动图象和波动图象的综合应用振动图象波动图象研究对象振动质点沿波传播方向上的所有质点图象意义质点的位移随时间变化的规律某时刻所有质点相对平衡位置的位移图象特点图象信息(1)振动周期、振幅(2)各时刻质点的位移，速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点此刻的位移(3)任意一质点在此时刻加速度方向一完整曲线对应横坐标一个周期一个波长 (2018全国卷)一列简谐横波在t s时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点图(b)是质点Q的振动图象求(1)波速及波的传播方向；(2)质点Q的平衡位置的x坐标审题指导(1)由(a)图可得波长，由(b)图可得波的周期，可求波速(2)由(b)图知t s时Q点经过平衡位置向上振动，可判断波的传播方向(3)t0时，Q点经过平衡位置向上振动，经过 s，其运动状态传播至P点，可求出PQ间距离【解析】(1)由图(a)可以看出，该波的波长为36 cm由图(b)可以看出，周期为T2 s波速为v18 cm/s由图(b)知，当t s时，质点Q向上运动，结合图(a)可得，波沿x轴负方向传播(2)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ.由图(a)知，x0处yAsin(30)，因此xP3 cm由图(b)知，在t0时质点Q处于平衡位置，经t s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及式有xQxPvt6 cm由式得，质点Q的平衡位置的x坐标为xQ9 cm【答案】(1)18 cm/s沿x轴负方向传播(2)xQ9 cm1(2019河北唐山模拟)一列简谐横波以10 m/s的速度沿x轴正方向传播，t0时刻这列波的波形如右图所示则a质点的振动图象为(D)解析：简谐横波沿x轴正方向传播，可判断出t0时刻a质点的振动方向沿y轴负方向，其振动图象应为正弦图形由图可知4 m，则该波的周期为T s0.4 s，故D正确2(2019辽宁大连测试)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x8 m处质点的振动图象如图1所示，在x11 m处质点的振动图象如图2所示下列说法正确的是(ABD)A该波的周期为8 sBx8 m处的质点在平衡位置向上振动时，x11 m处的质点在波峰C在01 s内，x8 m处和x11 m处的质点通过的路程均为2 cmD该波从x8 m处传到x11 m处可能用时6 sE该波的波长可能为12 m解析：由图可知，该波的周期为8 s，故A正确；简谐横波沿x轴正方向传播，在x8 m处的质点在平衡位置向y轴正方向振动时，易知x11 m处的质点在波峰，故B正确；x8 m处的质点的位移与时间关系为y4sin cm，在t0时位移为4 cm，在t1 s时位移为2 cm，所以x8 m处的质点在01 s内通过的路程为(42) cm，x11 m处的质点的位移与时间关系为y4sint cm，在t0的位移为0 cm，在t1 s时位移为2 cm，所以x11 m处的质点在01 s内通过的路程为2 cm，故C错误；简谐横波沿x轴正方向传播，由图可知，t0时刻，x8 m处质点位于波谷，x11 m处在t6 s时刻才位于波谷，时间相差tT8 s，当n1时，t6 s，故D正确；结合波形得xx2x1(n0,1,2，)，解得 m(n0,1,2，)，所以波长不可能为12 m，故E错误“一分、一看、二找”巧解振动和波动图象问题(1)分清振动图象与波动图象此步骤最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象(2)看清横、纵坐标的单位尤其要注意单位前的数量级(3)找准波动图象对应的时刻(4)找准振动图象对应的质点考点4波的多解问题1形成波动问题多解的主要因素(1)周期性时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确空间周期性：波传播距离x与波长的关系不明确(2)双向性传播方向双向性：波的传播方向不确定振动方向双向性：质点振动方向不确定(3)波形的隐含性形成多解在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性2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t或x，若此关系为时间，则tnTt(n0,1,2，)；若此关系为距离，则xnx(n0,1,2，)考向1波的周期性形成多解 (2018全国卷)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t0和t0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示已知该波的周期T0.20 s下列说法正确的是()A波速为0.40 m/sB波长为0.08 mCx0.08 m的质点在t0.70 s时位于波谷Dx0.08 m的质点在t0.12 s时位于波谷E若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 m审题指导(1)由图可直接得到波长；(2)由于周期大于0.2 s，所以在0.2 s内波传播的距离小于一个波长【解析】本题考查机械振动和机械波的综合应用由图象可知，该波的波长16 cm0.16 m，选项B错误；tnTT(n0,1,2，)，可得T0.20 s，即0.20 s，解得n0，T0.40 s，波速v m/s0.40 m/s，选项A正确；t10.70 sTT，即从t0时刻开始到t0.70 s时刻，x0.08 m的质点振动了TT，则可知t0.70 s时，该质点位于波谷，选项C正确；t20.12 sT0)a点的振动规律如图所示已知波速为v1 m/s，在t0时b的位移为0.05 m，则下列判断正确的是(C)A从t0时刻起的2 s内，a质点随波迁移了2 mBt0.5 s时，质点a的位移为0.05 mC若波沿x轴正向传播，则可能xb0.5 mD若波沿x轴负向传播，则可能xb2.5 m解析：本题考查机械波的产生和传播，正确理解波的传播方向与质点振动方向的关系，合理运用波长波速公式即可注意多解情况在波传播过程中，各质点在自己的平衡位置附近振动，并不随波传播，故A错误；由图可知，t0.5 s时，质点a的位移为0.05 m，故B错误；根据图象可知该波的周期为2 s，已知波速为v1 m/s，则波长：vT12 m2 m；由图可知，在t0时刻a位于平衡位置而且振动的方向向下，而在t0时b的位移为0.05 m，位于正的最大位移处，可知若波沿x轴正向传播，则b与a之间的距离xb(n0,1,2,3，)，n0时，xb0.5 m，故C正确；结合C项分析，xb(n)，则不可能xb0.5 m，故D错误波的多解问题的思路(1)先考虑波传播的“双向性”，例如，nTT时刻向右传播的波形和nTT时刻向左传播的波形相同(2)再考虑波的周期性，若已知一段时间，就要找出与周期的关系，写成tnTt(tT)；若已知一段距离，就要找出与波长的关系，写成xnx(x)(3)最后注意一些限制条件考点5波的干涉和衍射多普勒效应1波的干涉中振动加强点和减弱点的判断某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差r.(1)当两波源振动步调一致时若rn(n0,1,2，)，则振动加强；若r(2n1)(n0,1,2，)，则振动减弱(2)当两波源振动步调相反时若r(2n1)(n0,1,2,3)，则振动加强；若rn(n0,1,2，)，则振动减弱2对波的衍射的理解波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象，任何波都能发生衍射现象，而发生明显衍射现象则需要缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长3多普勒效应的两种情况1(多选)如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是(ADE)A女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C女同学在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变D女同学在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低E女同学从B向D运动过程中，她感觉哨声音调变高解析：女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她就有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都会感到哨声音调变高；反之，女同学向左运动时，她感到音调变低，选项A、D、E正确，B、C错误2(2019福建漳州质检)(多选)如图，两个频率相同、振幅均为A的相干波源在水面上传播产生的干涉现象，其中实线和虚线分别表示两列波的波峰和波谷，t0时刻M是波峰与波峰相遇的点，下列说法正确的是(BDE)A如果两个波源频率不同，也能产生类似的稳定的干涉现象B质点P和质点M在图示时刻的高度差为2AC质点Q、M是振动加强点，再过半个周期，质点P、N也成为振动加强点D质点M振动一个周期，其路程为8AE若质点M振动的频率为2.5 Hz，则从图示时刻起经1.7 s后质点M的运动方向竖直向下解析：如果两个波源频率不同，不能产生类似的稳定的干涉现象，故A错误；在图示时刻，质点M是波峰与波峰叠加，是振动加强点，振动加强点的振幅等于两列波单独传播时振幅的和，质点P是波谷与波峰叠加，是振动减弱点，位移为0，故质点P和质点M在图示时刻的高度差为2A，故B正确；两列波干涉时，两列波的波峰与波峰、波谷与波谷相遇处振动始终加强，峰波与波谷相遇处振动始终减弱，质点Q、M是