2009年高考机械波题分类研究.doc

2009年高考机械波试题分类研究王怀宾 董旭亮 （石家庄市第一中学，河北 石家庄 050011 ）机械波是单一质点的机械振动和运动形式在介质的传播这两种运动的统一. 每一质点都以它的平衡位置为中心做机械振动动, 后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动. 波传播的只是运动形式（振动）和振动能量，介质中的质点并不随波迁移振动的时间特征量周期和波的空间特征量波长的对应.波的图象的周期性以及波与振动相互联系,造成了波动问题的复杂性.本文就2009年各地高考试题中的机械波问题进行分类研究.一、机械波与机械振动的关系1(全国卷14）.列关于简谐振动和简谐波的说法，正确的是A媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等B媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等C波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致D横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍解析：本题考查简谐波和简谐振动的关系。机械振动是传播波的介质中各质点的运动形式，波是指机械振动这种运动形式在介质中的传播，经过一个周期，介质中参与机械振动各质点运动状态会出现重复，因此，由各质点组成的波形亦会出现重复，介质中的质点的振动周期和相应的波传播周期一致.各质点做机械振动物理参量（速度、位移、加速度）随时间周期性的变化,波速是指振动形式在介质中的传播速度,波速大小由介质决定，波速与振动速度无任何关联.横波传播方向和振动方向是垂直的,纵波传播方向与振动方向在同一直线。质点偏离平衡位置的最大距离为振幅，横波的波峰与波谷在振动方向上的距离是质点振幅的两倍。综上所述，正确选项为：A、D。二、机械波的形成过程2、（上海物理12）弹性绳沿x轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t0时使其开始沿y轴做振幅为8cm的简谐振动，在t0.25s时，绳上形成如1所示的波形，则该波的波速为_cm/s，t_时，位于x245cm的质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置。图1答案：20，2.75解析：由图1可知，在t0.25s时，绳上形成1/4波长图形，所以简谐波的波长为20cm，周期T=1s，波速；从t=0时刻开始到N质点开始振动需要时间,所有质点起振方向与波源方向相同，起振方向向负方向运动，N从起振到沿y轴正向通过平衡位置需要再经过，所以当t=（2.25+0.5）s=2.75s，质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置。三、已知两个质点的振动图象，判断波动过程。图2y/cmt/sO2-21234BA3、（09年浙江卷21）一列波长大于1m的横波沿着轴正方向传播，处在和的两质点、的振动图像如图2所示。由此可知A波长为mB波速为C末、两质点的位移相同D末点的振动速度大于点的振动速度A0x/my/cmB120图3解析：方法1：已知两个质点的振动图象，选取某一时刻，由振动图象判断两点在该时刻的运动形式，然后再放到波动图象中去研究，从而判断波动过程运动规律。由振动图象可知,t=0时刻A点处于平衡位置且速度向正方向,B点位于波峰,，由于波沿x正方向传播而且波长大于1m，所以t=0s时刻波形图如图3所示,由图可知m，A对，波速m，B错；由振动图像知，在3s末，位于波谷、位于平衡位置，两质点的位移不相同，C错；1s末A点速度为零，B点速度最大，D错。方法2：A、B两点间距小于一个波长，运动形式由A传到B时间小于一个周期。t0时刻A点处于平衡位置且速度方向为正, t3s时刻B点处于平衡位置且速度方向为正,可知运动形式“平衡位置且速度方向为正”由A传到B所用时间为s，AB间距为，可知m。四、已知两个时刻波动图象，判断波动过程。y/m0.20-0.2P458Qx/m图44、（09年四川卷19）图示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t0时刻的波形图，虚线为t0.6 s时的波形图，波的周期T0.6 s，则A.波的周期为2.4 sB.在t0.9s时，P点沿y轴正方向运动C.经过0.4s，P点经过的路程为4mD.在t0.5s时，Q点到达波峰位置解析：本题已知两个时刻波形图，由图可判定两时刻间的时间间隔是多少个周期，从而求得周期。t0时刻P点处于平衡位置速度方向为负方向，t0.6 s时P点位于波峰，周期T0.6 s，可知T0.6s，解得T0.8s，A选项错误。在t0.9s时，t1T，经过1T， ， P点仍沿y轴负方向运动，B选项错误。0.4sT，经过二分之一周期P点运动两个振幅，由图可知振幅A0.2m，因此P点经过0.4s运动路程为0.4m，C选项错误。由图可知波长8m，波速m/s,在t0.5s时间内振动形式在介质内传播位移m，因此在图中x=10m处质点的运动形式“波峰”在 t0.5s时刻传到Q点。综上所述，本题选择D选项。五、已知某一时刻波动图像和参与传播波的某质点振动图像，判定波动过程。5（09年全国卷20题）一列简谐横波在某一时刻的波形图如图5所示，图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5m和x=4.5m。P点的振动图像如图2所示。在下列四幅图中，Q点的振动图象可能是x/my/cm0123456QP图5 t/sy/cm0123图6 t/sy/cm0123t/sy/cm0123Bt/sy/cm0123Ct/sy/cm0123D解析：本题已知某一时刻波动图像和质点P的振动图像，由振动图像可知，t=0s时质点P在平衡位置向上振动。由波的图像可知该波的波长为4m，PQ两点间的距离为3m，恰好。由此可判定P、Q两质点运动关系。当波沿x轴正方向传播时，Q点此时应处于波峰,B正确.当沿x轴负方向传播时, Q点应处于波谷,C对.本题选项为BC。六、脉冲波发射与接收6、（09年海南卷18）有一种示波器可以同时显示两列波形。对于这两列波，显示屏上横向每格代表的时间间隔相同。利用此中示波器可以测量液体中的声速，实验装置的一部分如图7所示：管内盛满液体，音频信号发生器所产生的脉冲信号由置于液体内的发射器发出，被接受器所接受。图8为示波器的显示屏。屏上所显示的上、下两列波形分别为发射信号与接受信号。若已知发射的脉冲信号频率为，发射器与接收器的距离为，求管内液体中的声速。（已知所测声速应在13001600m/s之间，结果保留两位有效数字。）图8发射器接收器图7解析：设图2中横向