高考对机械波的考查分类例析

1、高考对机械波的考查分类例析.考查机械波的形成和机理例1.（ 2003年全国高考理综试题）简谐波在给定媒质中传播时，下列说法正确的是（）A. 振幅越大，则传播速度越快B. 振幅越大，则传播速度越慢C. 在一个周期内，振动质元走过的路程等于一个波长D. 振动频率越高，则传播一个波长所用的时间越短解析：弄清机械波的形成机理是正确解答此题的关键。机械波的传播速度与 振幅无关，仅取决于介质，选项 A B错误。对于简谐波，介质中的质元做简谐 运动，在一个周期内振动质元走过的路程为 4A（ A为振幅），而波传播的距离才 是一个波长，选项C错误。振动的频率越高，周期越小，传播一个波长的距离所 用时间越短，选项

2、D正确。二.考查质点振动方向与波的传播方向的关系例2.（ 2002年春全国高考题）图1中所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时刻质点A正向上运动，如图中箭头所示。由此可判断此横波（）A.向右传播,且此时质点B.向右传播,且此时质点C.向左传播,且此时质点D.向左传播,且此时质点B正向上运动C正向下运动D正向上运动E正向下运动解析：可作出经过一段微小时间后的波形如图 2中的虚线所示，它满足题给 质点A向上运动的条件。由图可以看出质点B、C是向下运动的，D E向上运动， 波是向左传播的，选项C正确。.考查对I誤/）、网、几关系的理解和应用1.已知t时刻的波形，画出f +加时刻的波形例3.（2

3、003年上海高考题）细绳的一端在外力作用下从 t = 0时刻开始作简谐运动，激发出一列简谐横波，图 3为t =0时刻各点所处的位置，图4为 UA时刻的波形图（T为波的周期），在图5中画出# =刃2|时刻的波形。解析：从图4可以看出，时刻的波形恰为整个正弦波形的1/4。当£ = 3774时，经历的时间为AZ = 3E4-了 2 =7720所以将UA时的波形沿波的传播方向平移，再将形成的波形补全，即权M时刻的波形，如图5所示。2.已知波形上两个介质质点的位置，确定波形例4.（1999年上海高考题）一列简谐横波向右传播，波速为 V。沿波的传播方向上有相距为L的P、Q两点，如图6所示。某时刻

4、P、Q两质点都处于平衡 位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一次运动到波谷。则t 的可能值是（）A. 1个B. 2个C. 3个D. 4个解析：正确解答此题的关键是确定 P、Q间的各种波形和确定Q质点的运动 方向。作出通过距离为L的P、Q两质点满足题设条件的波形，如图 7中的（a）、（d）四种情况，Q质点的运动方向已在图中标出。在图7 (a)中,在图(b)中,在图(c)中,在图(d)中,tp1 = 2Z = ；L/v=2ifvr-A/v- L!vi = 3TfA = 3Lf2v)t = TJA= ZJ(4v)，I。£/L5=厶/(1齐)/ = 774 = £M6

5、 刃（b）、（ c）、所以选项D正确。3.据题设条件求波长久、波速卩，频率子（或周期T）例5.（ 2004年全国高考题）如图8所示，一简谐横波在x轴上传播，轴上a、b两点相距12mJ心m时，a点为波峰，b点为波谷；k = 口金时，a点为波谷， b点为波峰。则下列判断中正确的是（）A.波一定沿x轴正方向传播B. 波长可能是8mC.周期一定是0.5sD.波速一定是24m/s解析：波沿同一直线传播时具有双向性，选项 A错误。画出a、b之间在k = 0|和f = 引时的最简波形，分别如图9、10所示。a图9图10质点a从波峰运动到波谷，b从波谷运动到波峰的时间t与周期T的关系通 式为f = 3 + 1

6、/2）尸=0気仗=02弘人）解得当比=0时,C错误。7= 1 / 3s < 0.5s，所以T不可能是0.5s，选项a、b两质点的平衡位置间的距离珞与波长几的关系通式为Sm =（肖+1/2）兄=12刑所以波速通式为+取比=0时，023AA ；取七=1时,0J23AA ；这样可以得出波速V的一系列可能值，所以选项 D错误。时,* =亦2，所以选项B正确。四.考查振动和波的关系及对相关图象的认识和理解12可能是图11中哪个质元的振动图象?例6. （2004年全国高考题）一列简谐横波沿x轴负方向传播，图11是t =1s时的波形图，图12是波中某振动质点位移随时间变化的振动图象（两图用 同一时间起

7、点），则图t/sA. xB. x=1m处的质元C. x=2m处的质元D. x=3m处的质元解析：由图12知，在t = 1s时质元在平衡位置正向方向运动。由波向x轴负向传播知图13中处的质元在平衡位置正在向1»方向运动；兀=1滋处 的质元在反方向最大位移处，X = 3也处的质元在正方向最大位移处，这两个质 元的瞬时速度均为零;x=2握处的质元在平衡位置向+卩方向运动。所以只有选 项A是正确的。五.考查波的干涉和衍射例7.（2002年上海高考题）如图13所示，S, S2是振动情况完全相同的两个机械波源，振幅为A,a、b、c三点分别位于S1、S2连线的中垂线上，且狂=瓦。 某时刻a是两列波

8、的波峰相遇点，c是两列波的波谷相遇点，则（）A. a处质点的位移始终为2AB. c处质点的位移始终为一2AC. b处质点的振幅为2AD. c处质点的振幅为2A图13解析：S、S2是振动情况完全相同的相干波源，则到两波源的距离之差等于 波长整数倍的点振动加强，合振幅是两列波的振幅之和，即为2A;到两波源距离之差等于半波长奇数倍的点振动减弱，合振幅为零。两波源连线中垂线上的所 有点到两波源距离之差为零，符合振动加强的条件，故选项C D正确。振动加强只是振幅增大，位移在I-2卫-2乂之间不断变化，故选项 A B错误。例9. （ 1998年上海高考题）如图14所示的是观察水面波衍射的实验装置， AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，0是波源，图中已画出波源所在区域波的传 播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则经过孔之后的 传播情况，下列描述中正确的是（）A.此时能明显观察到波的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C. 如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D. 如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象图14解析：本题重点考查机械波产生明显衍射现象的条件， 即小孔或障碍物的尺 寸同波长差不多相等或小于波长时， 就能产生明显的衍射现象。由图可知两波纹 间距久与AB孔的