2022年高中物理二輪總復(fù)習(xí) 機(jī)械波教案

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1、2022年高中物理二輪總復(fù)習(xí) 機(jī)械波教案 xx年命題特點(diǎn) 對本部分的內(nèi)容的考查呈現(xiàn)以下特點(diǎn)： 1.高考必考內(nèi)容命題頻率最高的知識(shí)點(diǎn)是波的圖象，波長、波速和頻率的關(guān)系 2.一道題往往考查多個(gè)概念和規(guī)律，特別是通過波的圖象綜合考查對波的理解能力、推理能力和空間的想象能力 應(yīng)試高分子瓶頸 在這部分試題中，考生容易出現(xiàn)的問題是不去理解波的產(chǎn)生原因和波動(dòng)圖象的物理意義，只想通過死記硬背來解決波動(dòng)問題，結(jié)果必然出現(xiàn)問題，導(dǎo)致丟分 要理解波動(dòng)產(chǎn)生和傳播過程的原因，然后在理解的基礎(chǔ)上熟記相關(guān)知識(shí)內(nèi)容是正確決問題保證得分的有效辦法 命題點(diǎn)1 波的圖象 命題點(diǎn)2 波的干涉和衍射、聲波

2、和多普勒效應(yīng) 命題點(diǎn)1 波的圖象 本類考題解答錦囊 解答“波的圖象”一類試題，應(yīng)了解以下幾點(diǎn)： 1．注意區(qū)分波速和質(zhì)點(diǎn)的振速：波速是振動(dòng)形式由近及遠(yuǎn)傳播的快慢，在均勻介質(zhì)中是勻速的，經(jīng)過一個(gè)周期向外傳播的距離等于一個(gè)波長：振速是一種變加速運(yùn)動(dòng)，振速的大小和方向隨時(shí)間在做周期性變化，經(jīng)過一個(gè)周期質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)經(jīng)過的路程為4個(gè)振幅． 2．注意區(qū)分波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象． 3．質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波傳播方向的判斷：應(yīng)用口訣“逆向找、上坡上、下坡下”即波若向右傳則向左找，是波峰的話該質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，是波谷的話就向下振動(dòng)． 4．會(huì)用公式v=λf或λ／T進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，

3、計(jì)算中注意波傳播的方向性和周期性所帶來的多解的問題． I 高考最新熱門題 1 (典型例題)一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，如圖14-1-1(甲)所示是t=ls時(shí)的波形圖，圖(乙)是波中某振動(dòng)質(zhì)元位移隨時(shí)間變化的振動(dòng)圖線(兩圖用同一時(shí)間起點(diǎn))，則圖(乙)可能是圖(甲)中哪個(gè)質(zhì)元的振動(dòng)圖線 A.x=0處的質(zhì)元 B．x=1 m處的質(zhì)元 D．x=2m處的質(zhì)元 C．x=3 m處的質(zhì)元 命題目的與解題技巧：考查振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象的意義以及它們之間的內(nèi)在聯(lián)系，從波動(dòng)圖象入手畫出t=0時(shí)的波形圖是解題關(guān)鍵． [解析] 由圖已看出周期T=4s

4、．由題意圖甲是t=1s時(shí)的波形，則在t=0時(shí)的波形圖中x=0處的質(zhì)元位移達(dá)正最大， x=1處的質(zhì)元位移零，x=2處的質(zhì)元位移達(dá)負(fù)最大，x=3處的質(zhì)元位移為零，可見圖乙是x=0處的質(zhì)元的振動(dòng)圖線． [答案] A 2 (典型例題)已知：一簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖如圖14-1-2所示，圖中位于a、b兩處的質(zhì)元經(jīng)過四分之一周期后分別運(yùn)動(dòng)a'b'處．某人據(jù)此 做出如下判斷：①可知波的周期；② 可知波的傳播速度；③可知波的傳播方向；④可知波的波長．其中正確的是 A.①④ B．②④ C.③④ D．②③ 答案： C 指導(dǎo)：考查波的圖象的應(yīng)用，注意波的形成原因由

5、于b處的質(zhì)元經(jīng)過1/4周期到達(dá)b′，處重復(fù)坐標(biāo)5的質(zhì)元的振動(dòng)形式，5處的質(zhì)元為b處質(zhì)元的前一質(zhì)元，所以波向右傳播，③正確；由所給波動(dòng)圖象可直熱接讀出波長為4m，④正確． 3 (典型例題)如圖14-1-3所示，一列簡諧橫波在x軸上傳播，軸上a、b兩點(diǎn)相距12m．t=0時(shí)a點(diǎn)為波峰，b點(diǎn)為波谷;t=0.5s時(shí)，a點(diǎn)為波谷，b點(diǎn)為波峰，則下列判斷中正確的是 A.波一定沿x軸正方向傳播 B．波長可能是8 m C.周期可能是0.5 s D．波速一定是24m／s 答案： B 指導(dǎo)：考查考生從已知簡諧橫波的波峰與波谷間的距離求可能的波長、波速、周期以及傳播方向等．由a點(diǎn)

6、在波峰，b點(diǎn)在波谷，可知。a、b的運(yùn)動(dòng)方向或運(yùn)動(dòng)趨勢方向總相反，則，當(dāng)n=1時(shí)，=8 m，所以B項(xiàng)正確；經(jīng)過t秒，a在波谷，b在波峰，可知，則T不可能為0．5 s，所以C選項(xiàng)錯(cuò)誤：由于不知道某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，無法判斷波的傳播方向，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于波長和周期都不是唯一解，則速度值也不唯一，所以D項(xiàng)錯(cuò)誤． 4 (典型例題)如圖14-1-4所示．波源S從平衡位置y=0開始振動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方向豎直向上(y軸的正方向)，振動(dòng)周期T=0.01s，產(chǎn)生的簡諧波向左、右兩個(gè)方向傳播，波速均為v=80m／s，經(jīng)過一段時(shí)間后．P、Q兩點(diǎn)開始振動(dòng)，已知距離SP=1.2m,SQ=2.6m若以Q點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)的零點(diǎn)

7、，則在14-1-5的振動(dòng)圖象中，能正確描述P、Q兩點(diǎn)振動(dòng)情況的 A.(甲)為Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象 B．(乙)為 Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象 C(丙)為P點(diǎn)的振動(dòng)圖象 D．(丁)為P點(diǎn)的振動(dòng)圖象 答案： AD指導(dǎo)：波長即P點(diǎn)比Q點(diǎn)振動(dòng)提前.若以Q點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)零時(shí)刻，則甲圖應(yīng)為Q點(diǎn)的振動(dòng)圖象，丁圖為P點(diǎn)的振動(dòng)圖象,故A、D正確. 5 (典型例題)一簡諧橫波在圖14-1-6中x軸上傳播，實(shí)線和虛線分別是t1和t2時(shí)刻的波形圖，已知t1-t2=1.0s．由圖判斷下列哪一個(gè)波速是不可能的 A．1m／s B．3m／s C．5m／s D．10 m／s 答案： D分

8、析：波的圖象“平移法”與波的公式“v=f”綜合的考查．指導(dǎo)：由題圖知簡諧橫波的波長為4m，設(shè)簡諧橫波向右傳播vv可能為1，5，9，…m/s設(shè)簡諧橫波向左傳播， (n=0．1，2，3…)，v′可能為3，7，11，…m/s．所以A、B、C都可能，D不可能． 6 (典型例題)一列簡諧橫波沿一直線向左傳播，當(dāng)直線上某質(zhì)點(diǎn)a向上運(yùn)動(dòng)到達(dá)最大位移時(shí)，a點(diǎn)右方相距0.15m的b點(diǎn)剛好向下運(yùn)動(dòng)到最大位移處，則這列波的波長可能是 A.0.6 m B．0.3 m C．0.2 m D．0.1m 答案： BD指導(dǎo)：由題可知，sab(n=0，1，2，3…)，得(n=0，1，2，3，…)．n取0，

9、1時(shí)B、D正確，A、C不可能． 7 (典型例題)一簡諧橫波在x軸上傳播，波源振動(dòng)周期T=0.1 s，在某一時(shí)刻的波形如圖14-1-7所示，且此時(shí)a點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，則 A.波速為20m／s，波向x軸正方向傳播 B．波速為10m／s，波向x軸負(fù)方向傳播 C波速為20m／s，波向x軸負(fù)方向傳播 D．波速為10m／s，波向x軸正方向傳播 答案： A 指導(dǎo)：d點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)，由“上坡法”可判斷波向c軸正向傳播．據(jù)v=，得v=20m/s． Ⅱ 題點(diǎn)經(jīng)典類型題 1 (典型例題)如圖14-1-8所示為波源O振動(dòng)1.5s時(shí)沿波的傳播方向上部分質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的波形圖

10、，已知波源O在t=0時(shí)開始沿x負(fù)方向振動(dòng)，t=1.5s時(shí)它正好第二次到達(dá)波谷．問： (1)何時(shí)y=5.4m的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰 (2)從t=0開始至y=5.4m的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰這段時(shí)間內(nèi)，波源通過的路程是多少？ 命題目的與解題技巧：考查波的形成原因.解題關(guān)鍵是t=0時(shí)波源o沿x負(fù)方向振動(dòng)，那么根據(jù)波產(chǎn)生原因可知每一質(zhì)點(diǎn)的起振方向都是x負(fù)方向 [解析] (1)因?yàn)棣?60 cm=0.6 m，t=1，所以T=4t／5=1.2 s．因?yàn)閟／t=λ／T，所以s=λt/T=0.6×1.5／1.2= 0.75 m.所以t=1.5s時(shí)波剛好傳到距波源0.75m的

11、質(zhì)點(diǎn)，最前面的波峰位于y=0.3 m的質(zhì)點(diǎn)．又因?yàn)椤鱯／△t=λ／T，所以△t =△sT／λ=(5.4-0.3)×1.2／0.6=10.2s．所以t'=t+△t=1.5 +10.2=11.7 s．(2)S路=4At'／T=4×0.05×11.7÷1.2=1.95 m． [答案1 (1)11.7s (2)1.95m 2 (典型例題)一列簡諧橫波某時(shí)刻的波形如圖14-1-9中的實(shí)線所示，經(jīng)過0.5秒后的波形又如圖中的虛線所示．已知波的周期為了，且0.25秒＜T＜0.5秒，則 A.當(dāng)波向+x方向傳播時(shí)，波速等于10米／秒 B．不論波向x軸哪一方向

12、傳播，在0.5秒內(nèi)，x=1米處的質(zhì)點(diǎn)M通過的路程都相等 C.當(dāng)波沿+x方向傳播時(shí)，x=1米處的質(zhì)點(diǎn)M和x=2.5米處的質(zhì)點(diǎn)N在這0.5秒內(nèi)通過的路程不相等 D.當(dāng)波向-x方向傳播時(shí)，經(jīng)過0.1秒時(shí)質(zhì)點(diǎn)M的位移一定為零 答案： AC 指導(dǎo)：由圖象讀出=4米，由于0．25秒5A

13、，選項(xiàng)C正確；如果波向—x方向傳播(將實(shí)線波形向左平移1而得到虛線波形)，應(yīng)有0．5=T，所以T=秒，在這0．5秒內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)M通過的路程sM′=7A=14厘米，顯然sM≠sM′，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；波向-x方向傳播時(shí)，選項(xiàng)D中的時(shí)間t=0．1秒并非的整數(shù)倍，質(zhì)點(diǎn)M的位移不可能為零，故A、C正確． 3 (典型例題)如圖14-1-10中實(shí)線為一列簡諧橫波在t1時(shí)刻的圖象，虛線是它在t2=(t1+0.05)s時(shí)的圖象，求： (1)波速； (2)若波速為600m／s，求波的傳播方向． 答案：(1)若波向左傳v=40(4n+3)m/s(n=0，l，2…)；若波向右傳v=40(4n+1

14、)m/s(n=0，1，2…)． (2)波向左傳播 指導(dǎo)：(1)由圖可知，這列波波長＝8m當(dāng)波向右傳時(shí)，在Δt=0．005s內(nèi)，設(shè)波傳播距離為s1，則s2波傳播的速v1＝ 當(dāng)波向左傳播時(shí)，在Δt＝O.005內(nèi)，設(shè)波傳播距離為s2，則s2＝，波傳播的速度v2 40(4n+3)m/s(式中n＝0，1，2…)．(2)若波向右傳有600＝40(4n+1)，得n＝3．5；與n為整數(shù)相矛盾．若波向左傳有 600=40(4n+3)，得n＝3，所以波向左傳播． 4 (205·泰安模擬)圖14-1-11(甲)是一列簡諧橫波在t=0.2s時(shí)的波形圖，其中O是波源；圖14-1-11(乙)是波上

15、某一點(diǎn)尸的振動(dòng)圖象．求：(1)波速，并說明P質(zhì)點(diǎn)的位置；(2)畫出t=0.4 s和t=0.55 s的波形圖． 答案：(1)v=20m/s，P是波源O點(diǎn) (2)如圖D14—1所示． 指導(dǎo)：(1)從(甲)圖可知=4 m，由(乙)圖可得了T=0．2 s．所以波速v=λ／T=2vm/s．因?yàn)樵趖=0．2s內(nèi)，波向前傳播一個(gè)波長，而P質(zhì)點(diǎn)剛好振動(dòng)一個(gè)周期，故p應(yīng)是波源O點(diǎn)． (2)由于波在t=0．4 s時(shí)又向前傳播了一個(gè)波長，而在x=0至，=4m之間各質(zhì)點(diǎn)均重復(fù)回到原來位置，故t=0．4s時(shí)的波形圖為圖D14—1中實(shí)線所示．同理可得出，t=0．55s時(shí)的波形圖，相對t=0．4s時(shí)又多向前傳播了，

16、P質(zhì)點(diǎn)又多振動(dòng)了T位移y=-2cm，如圖014—1中的虛線所示． Ⅲ新高考命題方向預(yù)測 1 投石于靜水中，圓形波沿水面向外傳播，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)波峰經(jīng)12s從投石處傳到距離為3m處時(shí)，第7個(gè)波峰剛好在投石處形成，求：(1)這列水波的波長；(2)波速；(3)水波 答案：(1)0．5：m (2)0．25m/s (3)0．5Hz 指導(dǎo)：(1)第一個(gè)波峰到第七個(gè)波峰的距離為六個(gè)波長，所以 (2)由s=vt知波速v(3)由 v=f知f=0．5Hz 2 一列簡諧橫波沿x軸傳播，某時(shí)刻的波形如圖14-1-12所示．關(guān)于波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)a、b、c、d、e的運(yùn)動(dòng)情況，下列說法正確的是 A.若波形

17、沿x軸正方向傳播，則質(zhì)點(diǎn)d 運(yùn)動(dòng)的速度將減小 B．若質(zhì)點(diǎn)e比質(zhì)點(diǎn)d先回到平衡位置，則波沿x軸正方向 C．若波形沿x軸負(fù)方向傳播，則質(zhì)點(diǎn)c向下運(yùn)動(dòng) D．若波形沿x軸正方向傳播，再經(jīng)過半個(gè)周期質(zhì)點(diǎn)b將運(yùn)動(dòng)到質(zhì)點(diǎn)d現(xiàn)在的位置 答案： C指導(dǎo)：若波形沿x正方向傳播，在波的傳播方向上，由“上坡下，下坡上”知，a下振，c上振，e下振，則。運(yùn)動(dòng)的速度將增大，d比e先回到平衡位置，經(jīng)過半個(gè)周期，b質(zhì)點(diǎn)將在波谷位置但不會(huì)遷移到d位置． 3 如圖14-1-13所示一列簡諧橫波的振源沿豎直方向振動(dòng)圖14-1-13為振源起振后一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)，波在介質(zhì)中傳播的情況．設(shè)振源振動(dòng)的周期為了，

18、則下列說法正確的是 A.若M點(diǎn)為振源，則M點(diǎn)起振時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向向下 B．若N點(diǎn)為振源，則N點(diǎn)起振時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向向上 C.若M點(diǎn)為振源，則質(zhì)點(diǎn)P已振動(dòng)了的時(shí)間 D.若N點(diǎn)為振源，則質(zhì)點(diǎn)P已振動(dòng)了的時(shí)間 答案： D 指導(dǎo)：若M點(diǎn)為振源，波由M傳播到N，則N點(diǎn)開始振動(dòng)的方向向上(也是M點(diǎn)起振時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向)；由于M、P0兩點(diǎn)相距 ，在波由M傳播到P的T的時(shí)間內(nèi)，P點(diǎn)不振動(dòng)，到圖示狀態(tài)，P點(diǎn)只振動(dòng)了的時(shí)間．若N點(diǎn)為振源，波由N傳播到M，則M點(diǎn)開始振動(dòng)的方向向下(也是NH噗起振時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向)；由于N、P兩點(diǎn)相距，則在波由N傳播到P的 T的時(shí)間內(nèi)，P點(diǎn)不振動(dòng)，到圖示狀態(tài)，P

19、點(diǎn)已振動(dòng)了T的時(shí)間． 4 在均勻介質(zhì)中，各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置在同一直線上，相鄰兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)問的距離為a，t=0時(shí)振動(dòng)從質(zhì)點(diǎn)1開始并向右傳播，其振動(dòng)初速度方向豎直向上．經(jīng)過時(shí)間t，前13個(gè)質(zhì)點(diǎn)第一次形成如圖14-1-14所示的波形，則該波的周期T、波速v分別為 答案： AD 指導(dǎo)：現(xiàn)在的1質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向向上，又是在l一13個(gè)質(zhì)點(diǎn)中第一次形成這樣的波形，可見t=2T，即T= 5 某質(zhì)點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn)O處做簡諧運(yùn)動(dòng)，其振幅為5cm，振動(dòng)周期為0.4 s，振動(dòng)在介質(zhì)中沿x軸正向傳播，波速為1 m／s．若質(zhì)點(diǎn)由平衡位置O開始向+y方向振動(dòng)，經(jīng)0.2s時(shí)立即停止振動(dòng)；則振源停止振動(dòng)后經(jīng)0.2s時(shí)的波形是圖14-1-15中 答案： A指導(dǎo)：t=0．2s=;起振時(shí)為離開平衡位置上振，波形傳播到任何位置，都會(huì)引起質(zhì)點(diǎn)首先上振．