2021高考物理（全国版）一轮复习教师用书：专题十五考点2　机械波的形成与传播 WORD版含答案.docx

1、 考点2机械波的形成与传播 422考向1考查波的图象和质点振动图象的关系1.2019全国,34(1),5分,多选一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=T2时刻,该波的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点.图(b)表示介质中某质点的振动图象.下列说法正确的是()A.质点Q的振动图象与图(b)相同B.在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的大C.在t=0时刻,质点P的加速度的大小比质点Q的大D.平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示E.在t=0时刻,质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大必备知识:波的图象、质点振动图象.关键能力:从图象中提取信息的能力.解题指导:根据波的传播方向,判定某

2、时刻波上某个质点的位置及振动方向.传播波的各个质点都在其平衡位置附近做受迫振动.考向2考查简谐横波的传播与质点振动的关系和多解性2.2019北京高考,13,6分一列简谐横波某时刻的波形如图所示,比较介质中的三个质点a、b、c,则()A.此刻a的加速度最小B.此刻b的速度最小C.若波沿x轴正方向传播,此刻b向y轴正方向运动D.若波沿x轴负方向传播,a比c先回到平衡位置必备知识:波的图象、质点振动与波传播的关系.关键能力:图象分析能力.解题指导:会由波的传播方向分析出波上不同质点的振动情况,得出质点的相关物理量.考向3考查波的干涉现象3.2019全国,34(1),5分,多选水槽中,与水面接触的两根

3、相同细杆固定在同一个振动片上.振动片做简谐振动时,两根细杆周期性触动水面形成两个波源.两波源发出的波在水面上相遇,在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样.关于两列波重叠区域内水面上振动的质点,下列说法正确的是()A.不同质点的振幅都相同B.不同质点振动的频率都相同C.不同质点振动的相位都相同D.不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E.同一质点处,两列波的相位差不随时间变化必备知识:波的干涉现象,相干条件.关键能力:模型构建能力.解题指导:两列频率相同的波在相遇区域里,各个质点都在振动,满足相干条件时,形成稳定的干涉图样,各质点振动频率都相同,振幅不同,相位差恒定.考法1 对质点振动方向和波的传播

4、方向关系的判定1多选如图所示为一横波在某一时刻的波形图,已知质点F此时的振动方向向下,则A.波向右传播B.此时质点H和质点F的运动方向相同C.质点C比质点B先回到平衡位置D.此时速度最大的质点是A、E、I解法一“带动”法因为质点F的振动方向向下,则它“带动”其周围前后质点同向运动,故质点E、D都向下运动,则知此波向左传播.质点H与质点F的振动方向相反,质点B要向上运动离开平衡位置而质点C向着平衡位置运动,所以A、B错误,C正确;因为质点到达平衡位置时速度最大,所以D正确.解法二“微平移”法波中各个质点都在各自的平衡位置附近振动,根据质点F的振动方向向下,画出下一时刻(注意t0.20 s.下列说

5、法正确的是()A.波速为0.40 m/sB.波长为0.08 mC.x=0.08 m的质点在t=0.70 s时位于波谷D.x=0.08 m的质点在t=0.12 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考法2 对波的传播多解性问题的考查2多选一列横波在某时刻的波形图如图中实线所示,经210-2 s后的波形图如图中虚线所示,则该波的波速v和频率f可能是A.v为5 m/sB.v为35 m/sC.f为50 Hz D.f为37.5 Hz由波形图可以看出:若波向右传播,则波传播的最小距离为0.1 m.若波向左传播,则波传播的最小距离为0.3 m.=0

6、.4 m.考虑到波形图的时间、空间周期性,这列波向右、向左可能传播的距离分别是x右=(n+0.1) m=(0.4n+0.1) m(n=0,1,2,)x左=(n+0.3) m=(0.4n+0.3) m(n=0,1,2,)该波向右、向左传播对应的周期分别为T右、T左,则t=210-2 s=nT右+14T右(n=0,1,2,)或t=nT左+34T左(n=0,1,2,)由v=xt得,v右=x右t=(20n+5) m/s,v左=x左t=(20n+15) m/s,由f=1T得,f右=(50n+12.5) Hz,f左=(50n+37.5) Hz令n取不同的值可得A、B、D三项正确.ABD2.2018北京高考

7、,16,6分如图所示,一列简谐横波向右传播,P、Q两质点平衡位置相距0.15 m.当P运动到上方最大位移处时,Q刚好运动到下方最大位移处,则这列波的波长可能是()A.0.60 mB.0.30 mC.0.20 mD.0.15 m考法3 对波的干涉、衍射及多普勒效应的考查32017全国,34(1),5分如图(a),在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0,-2).两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示.两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8,-2)的路程差为m,两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互(填“加强”或“减弱”),点C(0,0.

8、5)处质点的振动相互(填“加强”或“减弱”). 图(a)图(b) 图(c)若两波源同相,在干涉区域内,波程差x=n(n=0,1,2,)的点振动加强,波程差为x=(2n+1)2(n=0,1,2,)的点振动减弱.若两相干波源反相,在干涉区域内,波程差x=n(n=0,1,2,)的点振动减弱,波程差x=(2n+1)2(n=0,1,2,)的点振动加强.本题中两波源反相,A到两波源的距离差为AS1-AS2=(8-0)2+(-2-4)2 m-8 m=2 m.由图(b)和图(c)得T=2 s,则=vT=2 m,因BS1-BS2=0,故B点振动减弱.CS1-CS2=1 m,恰好为半个波长,故C点振动加强.2减弱

9、加强3.多选在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速v=200 m/s,已知t=0时刻,波刚好传播到x=40 m处,如图所示.在x=400 m处有一接收器(图中未画出),则下列说法正确的是()A.波源开始振动时方向沿y轴负方向B.从t=0开始经0.15 s,x=40 m处的质点运动的路程为0.6 mC.接收器在t=2 s时才能接收到此波D.若波源向x轴正方向运动,则接收器接收到波的频率可能为9 HzE.若该波与另一列频率为5 Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇,则不能产生稳定的干涉图样重难突破振动图象和波动图象的综合问题42018全国,34(2),10分一列简谐横波在t=13

10、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.(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T=2 s波速为v=T=18 cm/s由图(b)知,当t=13 s时,Q点向上运动,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,x=0处y=-A2=Asin(-30),因此xP=30360=3 cm由图(b)知,在t=0时Q点处于平衡位置,经t=13 s,其振动状态向x轴负方向传播至P点处,由此及式有xQ-xP=vt=

11、6 cm由式得,质点Q的平衡位置的x坐标为xQ=9 cm.(1)18 cm/s波沿x轴负方向传播(2)质点Q的平衡位置的x坐标为xQ=9 cm4.全国,多选图(a)为一列简谐横波在t=2 s时的波形图.图(b)为媒质中平衡位置在x=1.5 m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x=2 m的质点.下列说法正确的是()A.波速为0.5 m/sB.波的传播方向向右C.02 s时间内,P运动的路程为8 cmD.02 s时间内,P向y轴正方向运动E.当t=7 s时,P恰好回到平衡位置考点2机械波的形成与传播1.CDEt=T2时刻,题图(b)表示介质中的某质点从平衡位置向下振动,而题图(a)中质点Q在t=T

12、2时刻从平衡位置向上振动,平衡位置在坐标原点的质点从平衡位置向下振动,所以质点Q的振动图象与题图(b)不同,平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如题图(b)所示,选项A错误,D正确;在t=0时刻,质点P处在波谷位置,速率为零,与其平衡位置的距离最大,加速度最大,而质点Q运动到平衡位置,速率最大,加速度为零,即在t=0时刻,质点P的速率比质点Q的小,质点P的加速度比质点Q的大,质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大,选项B错误,C、E正确.2.C 此时a的位移最大,由a=-kxm可知,此时a的加速度最大,A项错误;此时b位于平衡位置,其速度最大,B项错误;若波沿x轴正方向传播,a比b离波源近,b在a

13、之后振动,故题图所示时刻b向y轴正方向运动,C项正确;若波沿x轴负方向传播,此时c向y轴正方向运动,故c比a先回到平衡位置,D项错误.3.BDE在波的干涉实验中,质点在振动加强区的振幅是两列波振幅之和,质点在振动减弱区的振幅是两列波振幅之差,A项错误;沿波的传播方向上,波不停地向外传播,故各质点的相位不都相同,C项错误;两波源振动频率相同,其他各质点均做受迫振动,故频率均与振源频率相同,周期均与振动片的周期相同,B、D项正确;同一质点到两波源的距离确定,故波程差恒定,即相位差保持不变,E项正确.1.ACE 根据波形图可知,波长=16 cm=0.16 m,选项B错误;根据t=0时刻和t=0.20

14、 s时刻的波形图和该波的周期T0.20 s可知,该波的周期T=0.40 s,波速v=T=0.40 m/s,选项A正确;简谐波沿x轴正方向传播,x=0.08 m的质点在t=0时刻沿y轴正方向振动,在t=0.70 s时位于波谷,在t=0.12 s时位于y0的某位置(不是位于波谷),选项C正确,D错误;若此波传入另一介质中,其波速变为v=0.80 m/s,由T不变知,=vT,可得它在该介质中的波长为=0.800.4 m=0.32 m,选项E正确.2.BP、Q两质点平衡位置相距0.15 m.当P运动到上方最大位移处时,Q刚好运动到下方最大位移处,则有(n+12)=0.15 m,解得=0.32n+1 m

15、(n=0,1,2,3,),令n取不同的值,可得B正确.3.ABE根据波的图象可知,波前端质点的起振方向向下,则波源开始振动时方向沿y轴负方向,选项A正确;周期T=v=20200 s=0.1 s,t=0.15 s=1.5T,则x=40 m处的质点经过的路程为6A=0.6 m,选项B正确;接收器经过时间t=400-40200 s=1.8 s接收到此波,选项C错误;周期T=0.1 s,频率为10 Hz,根据多普勒效应可知若波源向x轴正方向运动,则接收器接收到波的频率一定大于10 Hz,选项D错误;该波与另一列频率为5 Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇时,因为频率不同,所以不能产生稳定的干涉图样,选项E正确.4.ACE由图(a)可知,波长=2 m,由图(b)可知周期T=4 s,则波速v=T=0.5 m/s,A项正确.t=2 s时,x=1.5 m处的质点振动方向沿y轴负方向,则波向左传播,B项错误.02 s内P质点运动的路程s=tT4A=8 cm,C项正确.02 s内P质点向y轴负方向运动,D项错误.t=0时,P质点位于正向最大位移处,故P质点到达平衡位置的时刻为t=(2n+1)T4(n=0,1,2,3,),则n=3时,t=7 s,P恰好回到平衡位置,E项正确.