高考物理创新方案 （人教） 机械波

欢迎进入物理课堂 机械波 一 机械波的形成和传播特点1 机械波的形成条件 1 有发生机械振动的 2 有传播 如空气 水等 2 传播特点 1 传播振动形式 传递 2 质点不随波迁移 波源 介质 能量 3 分类 1 横波 振动方向与传播方向 传播中形成波峰和波谷 2 纵波 振动方向和传播方向在 传播中形成密部和疏部 垂直 同一条直线上 5 两种图象的比较 特别提醒 1 机械波由一种介质进入另一种介质时 频率不发生变化 2 机械波的波速完全由介质决定 同种介质中不同频率的机械波传播速度相同 二 波的干涉和衍射现象 相差不多 比波长更小 频率 特别提醒 波的干涉和衍射现象是波特有的现象 任何波均能发生衍射 只不过明显程度不同 两列波欲发生干涉 必须满足干涉条件 三 多普勒效应1 多普勒效应 由于波源和观察者之间有 使观察者感觉到频率的变化的现象 2 当波源与观察者有相对运动时 如果二者相互接近 观察者接收到的频率 如果二者远离 观察者接收到的频率 相对运动 增大 减小 1 下列关于简谐运动和简谐波的说法 正确的是 A 媒质中质点振动的周期可能不等于相应的波的周期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 波传播过程中每个质点都在前面质点的驱动力作用下做受迫振动 A错误 波速是波在介质中传播的速度 在同种均匀介质中波速是个常量 质点振动速度随质点振动所处位置不断变化 B C错误 波峰 波谷分别是平衡位置上方 下方最大位移处 而振幅是振动中偏离平衡位置的最大距离 D正确 答案 D 2 2011 天长模拟 一列简谐横波在x轴上传播 某时刻的波形图如图11 2 1所示 a b c为三个质点 a正向上运动 由此可知 图11 2 1A c正向上运动B 该波沿x轴负方向传播C 该时刻以后 b比c先到达平衡位置D 该时刻以后 b比c先到达离平衡位置最远处 解析 由于a正向上运动 波向x轴正方向传播 B错误 此时b向上运动 c向下运动 b比c先到达平衡位置 C正确 AD错误 答案 C 3 消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题 内燃机 通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声 干涉型消声器可以用来消弱高速气流产生的噪声 干涉型消声器的结构及气流运行如图11 2 2所示 产生波长为 的声波沿水平管道自左向右传播 当声波到达a处时 分成两束相干波 它们分别通过r1和r2的路程 再在b处相遇 即可达到消弱噪声的目的 若 r r2 r1 则 r等于工 图11 2 2 解析 根据波的干涉 两列波的路程差等于半波长奇数倍时 叠加后减弱 从而达到消弱噪音的目的 C正确 答案 C 4 下列关于多普勒效应的说法 正确的是 A 声波能发生多普勒效应 声波是纵波 所以只有纵波才能发生多普勒效应B 当观察者靠近声源时 听到声音的音调升高 说明声源的频率升高了C 当声源和观察者同时以相同的速度向同一方向运动时 不会发生多普勒效应D 火车离站时 站台上的旅客听到火车的汽笛声音调升高 解析 多普勒效应是波动过程共有的特征 不仅是纵波 横波 机械波 电磁波和光波也会发生多普勒效应 选项A错 发生多普勒效应时 声源的频率并没有发生变化 而是观察者接收到的频率发生了变化 选项B错 当波源和观察者以相同的速度运动时 两者之间无相对运动 不会发生多普勒效应 选项C正确 火车离站时与站台上的旅客相对远离 旅客听到的音调降低 选项D错误 答案 C 5 在t 0时刻 质点A开始做简谐运动 其振动图象如图11 2 3所示 试求 图11 2 3 1 质点A振动的周期 2 t 8s时 质点A的运动沿y轴 3 质点B在波的传播方向上与A相距16m 已知波的传播速度为2m s 在t 9s时 质点B偏离平衡位置的位移 答案 1 4s 2 正方向 3 10cm 典例启迪 例1 一列简谐横波沿x轴正方向传播 P点振动周期为0 5s 在某一时刻波形如图11 2 4所示 可判断错误的是 图11 2 4 A P点此时刻振动方向沿y轴负方向B 该波波速为8m sC 在离波源为11m的Q点开始振动时沿y轴负方向运动D 当Q点达到波峰时 E点也达到波峰 思路点拨 解答本题时应注意以下两个方面 1 质点的振动周期与波的传播周期的关系 2 波的传播方向与质点的振动方向间的关系 解析 P点此时刻振动方向沿y轴正方向 A错 波长为4m 周期为0 5s 所以该波波速为8m s B正确 因为各个质点开始振动的方向都在重复波源开始运动的方向 所以在离波源为11m的Q点开始振动时沿y轴负方向运动 C正确 Q E两点相距两倍波长 所以当Q点达到波峰时 E点也达到波峰 D正确 答案 A 归纳领悟 1 沿波的传播方向 介质中各质点的起振方向均与波源的起振方向相同 2 质点振动方向与波的传播方向互判方法 同侧法在波的图像上的某一点 沿纵轴方向画出一个箭头表示质点振动方向 并设想在同一点沿x轴方向画个箭头表示波的传播方向 那么这两个箭头总是在曲线的同侧 如图11 2 5所示 图11 2 5 题组突破 1 2010 全国卷 一简谐横波以4m s的波速沿x轴正方向传播 已知t 0时的波形如图11 2 6所示 则 A 波的周期为1s图11 2 6B x 0处的质点在t 0时向y轴正向运动 答案 A 2 如图11 2 7所示 一列简谐横波沿x轴正方向传播 从波传到x 5m处的M点开始计时 t 0 已知开始计时后 P点 x 1m 在t 0 3s的时刻第一次到达波峰 下面说法中正确的是 图11 2 7 A 这列波的周期是1 2sB 这列波的传播速度大小是12 5m sC M点右侧各质点开始振动的方向都是沿着y轴的正方向D 从t 0s开始计时质点Q x 9m 经过0 7s才第一次到达波峰 答案 D 典例启迪 例2 2011 北京海淀区模拟 如图11 2 8所示为一列简谐横波的波形图 其中实线是t1 1 0s时的波形 虚线是t2 2 0s时的波形 已知 t2 t1 小于一个周期 关于这列波 下列说法中正确的是 图11 2 8 A 它的振幅为10cm 波长为6mB 它一定是向x轴正方向传播C 它的周期可能是4 0sD 它的传播速度可能是10m s 思路点拨 因波的传播方向的不确定 至使t2 t1与周期T关系的不确定 从而引起波的多解 答案 C 归纳领悟 简谐波多解问题的原因 1 波动的周期性 经过周期整数倍的时间 各质点的振动情况 位移 速度 加速度等 与它在t时刻的振动情况完全相同 在波的传播方向上 相距波长整数倍的质点的振动情况也相同 因此必导致波的传播距离 时间 速度等物理量发生周期性的变化 2 波传播的双向性当波沿x轴方向传播时 波既可以沿x轴正方向传播 又可以沿x轴负方向传播 导致多解 题组突破 3 一列横波在x轴上沿x轴正方向传播 其中ts和 t 0 4 s两时刻在x轴上 3m至3m的区间内的波形图如图11 2 9中同一条图线所示 则下列说法中正确的是 图11 2 9 A 质点振动周期一定为0 4sB 该波最小波速为10m sC 从ts时开始计时 x 2m处的质点比x 2 5m处的质点先回到平衡位置D 在 t 0 8 s时 x 2m处的质点位移为零 答案 B 4 一列简谐横波沿x轴传播 图11 2 10 甲 乙 两图分别为传播方向上相距3m的两质点的振动图象 如果波长大于1 5m 则波的传播速度大小可能为 图11 2 10 A 30m sB 15m sC 10m sD 6m s 答案 C 典例启迪 例3 如图11 2 11所示是水平面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况 图中实线为波峰 虚线为波谷 已知两列波的振幅均为2cm 波速为2m s 波长为8cm E点是B D和A C连线的交图11 2 11点 下列说法中正确的是 A A C两处两质点是振动加强的点B B D两处两质点在该时刻的竖直高度差是4cmC E处质点是振动加强的点D 经0 02s B处质点通过的路程是16cm 思路点拨 解答本题时应注意以下两个方面 1 两列相干波的波峰相遇处为振动加强点 波谷相遇处也为振动加强点 2 振动加强点的振幅为两列波的振幅和 答案 C 2 现象判断法 若某点总是波峰与波峰 或波谷与波谷 相遇 则该点为加强点 若总是波峰与波谷相遇 则为减弱点 不能认为加强点的位移永远最大 减弱点的位移永远最小 用一条曲线将加强点连接起来 这条曲线上的点都是加强点 把减弱点用曲线连接起来 曲线上的点都是减弱点 加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间 题组突破 5 2010 海南高考 如图11 2 12为某一报告厅主席台的平面图 AB是讲台 S1 S2是与讲台上话筒等高的喇叭 它们之间的相互位置和尺寸如图11 2 12图所示 报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫 为了避免啸叫 话筒最好摆放在讲台上适当的位置 在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消 已知空气中声速为340m s 若报告人声音的频率为136Hz 问讲台上这样的位置有多少个 答案 4个 6 如图11 2 13所示 一小型渔港的防波堤两端MN相距约60m 在防波堤后A B两处有两个小船进港躲避风浪 某次海啸引起的波浪沿图11 2 13垂直于防波堤的方向向防波堤传播 下列说法中正确的有 假设波浪的波长约为10m 则A B两处小船基本上不受波浪影响 假设波浪的波长约为10m 则A B两处小船明显受到波浪影响 假设波浪的波长约为50m 则A B两处小船基本上不受波浪影响 假设波浪的波长约为50m 则A B两处小船明显受到波浪影响A B C D 解析 A B处小船发生明显的影响是因为水波发生明显的衍射 波浪能传播到A B处的结果 由于当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候 会发生明显的衍射现象 答案 C 7 关于多普勒效应 以下说法正确的有 A 只有机械波才能产生多普勒效应B 机械波 光波等均能不产生多普勒效应C 产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化D 产生多普勒效应的原因是观察者接收的频率发生了变化 解析 多普勒效应是波动过程共有的特征 无论是机械波 电磁波还是光波都会发生多普勒效应 产生多普勒效应的原因是观察者接收的频率发生了变化 而波源的频率不变 故D正确 A B C错误 答案 D 有一障碍物的高度为10m 下列哪一列波衍射最明显 A 波长为40m的波B 波长为9 9m的波C 频率为40Hz的声波D 频率为5000MHz的电磁波 自主尝试 试一试 能否做到正确解答 本题易错选B 认为波长为9 9m与障碍物的尺寸相差最小 衍射最明显 其原因是对明显衍射的条件理解不到位 实际上 比d大得越多越明显 答案 A 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全