2020年高考物理专题复习机械波 人教版

2020年高考物理专题复习机械波高考主要考察四类问题：1．质点的简谐运动与机械波的联系。

2．有关机械波形成过程的理解及多值多解问题。

3．波的叠加干涉问题。

4．新教材出现的新知识点：多普勒效应、驻波复习对策：考生备考时，应以已经出过的典型试题为例，穷追不舍，探根求源，不断强化，才能收到实效。

机械波的基本概念1．机械波的概念？机械振动在介质中的传播叫做机械波。

2．产生波的条件是什么？首先要有振动（波源）；其次要有介质。

3．波的分类？描述波的物理量是什么？波长：相邻的在振动过程中对平衡位置的位移始终相等的质点的平衡位置之间的距离（也可以简称为相邻的同相点之间平衡位置的距离；或相邻的波峰（或波谷）之间的距离。

波速：波在均匀介质中是匀速传播的，在一个周期传播一个波长，波速由介质决定周期和频率：在波的传播过程中，各个质点的振动周期和频率是相等的，都等于波源的周期和频率。

4.波动的特点是什么？波是传递能量的一种形式，波也可以传递信息。

在波动过程中，质点只是在平衡位置附近做往复运动，质点的平衡位置不会迁移，波向前匀速传播。

5.可闻声波频率在20HZ到20000HZ的声波能够引起人听觉，成可闻声波，根据声音在空气中的传播速度，可以计算出声波的波长。

由于声波的波长较长，它可以绕过一般尺寸的障碍物，故较容易听到衍射声波。

光波的波长较短，平时很难看到光波的衍射。

6.多普勒效应当声源和观察者之间有相对运动时，人听到的声音的频率和声源的固有频率将产生偏差，如果观察者和声源靠拢，人听到的声音频率将变大；反之则变低。

简谐波的图象1.波的图象的物理意义波的图象是用来描述同一时刻各个指点对平衡位置位移的分布情况的图，因此水平轴定位各个质点的平衡位置坐标，竖直轴表示质点偏离平衡位置的位移，根据教材要求只要求掌握横波的图象2．根据波的图象可以知道①振幅、波长、与X对应的Y值②根据波的传播方向判定质点的瞬时速度方向③根据质点的瞬时速度方向判定波的传播方向④根据相隔t 的两个波形计算可能的波速或（可能的波长）波特有的现象1. 波的叠加原理当两列波相遇时，在相遇的区域里，指点参与两种振动，质点的位移是这两种振动单独引起的位移的矢量和。

2.波的衍射当障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多时，波能够绕障碍物或孔继续传播的现象叫做波的衍射。

3.波的干涉频率相同的两列波产生叠加就是干涉，在干涉的区域内，加强和减弱的区域间隔出现，具体而言，当波源到该点的波程差等于波长的整数倍时，为加强点；当波程差等于半波长的奇数倍时，该点为振动减弱点。

并且加强点减弱点的位置不随时间而改变。

4.驻波驻波是一种特殊的干涉现象，当频率相同的两列波沿同一直线相反方向传播时，由于干涉而产生了振幅最大的点叫做腹，振幅等于零的点叫做波节。

驻波的波形仍然在时间而改变，但并不向任何方向移动。

玻璃空气柱发声时，当空气柱的长度等于声波的1/4波长的奇数倍时，玻璃管口处将出现波腹，人们可以听到空气柱发出较强的声音。

例题分析例 1 关于机械波的概念,下列说法中正确的是【】（A）质点振动的方向总是垂直于波传播的方向（B）简谐波沿长绳传播,绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等（C）任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长（D）相隔一个周期的两时刻,简谐波的图像相同分析波分横波和纵波，只有横波时质点的振动方向与波的传播方向垂直，答案A 是错误的；相距半个波长的两个质点是反相点，它们的位移始终是大小相等，方向相反，所以答案B是正确的；在波动过程中，质点并不迁移，所以答案C是错误的；相隔一个周期尽管波沿着传播方向传播一个波长，但各个质点的运动情况是完全重复的，所以答案D是正确的，本题的正确答案是BD。

例2 一列横波在某个时刻的波形图如图中实线所示,经过s=∆后的波形图⨯10t22-如图中的虚线所示,则该波的速度v和频率f可能是【】（A）v为s5m/（B）v为sm/45（C）f为Hz50（D ）f 为Hz 5.37分析 由图可知，波长m 4.0=λ；波若右传播，则T n t )41(+=∆，波若向左传播，则T n t )43(+=∆，频率等于周期的倒数；根据λ)41(+=∆n t v 或λ)43(+=∆n t v ，由此可以得到答案ABD 是正确的。

例3 如图所示,S 是频率为Hz 5，作上下振动的波源，所激起的波向左右传播，波速为s m /15，质点M 、N 到波源的距离分别为m 7.18和m 6.40，已知M 、N 点在振动，则当S 正通过平衡位置向下振动时 【 】（A ）M 位于x 轴上方，运动方向向下（B ）M 位于x 轴下方，运动方向向上（C ）N 位于x 轴上方，运动方向向下（D ）N 位于x 轴下方，运动方向向上分析 首先要根据波的传播方向确定此时刻波的图象，如图所示。

然后根据SM 和SN 的距离是波长的整倍加一个小于波长的值，来确定M 、N 点的位置和运动情况。

本题的正确答案是A 。

7．在xy 平面内有一沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速为1米/秒，振幅为4厘米，频率为2.5赫。

在0=t 时刻，P 点位于其平衡位置上方最大位移处，则距P 为0.2米的Q 点 【 】（A ）在0.1秒的时刻位移是4厘米（B ）在0.1秒时的速度最大（C ）在0.1秒时速度向下（D ）在0到0.1秒时间内的路程是4厘米分析 这列波的波长等于m f v 4.05.2/1/===λ，P 点离开Q 点的距离等于半波长，是一个P 点的反相点，当P 达到上方最大位移处时，现在应该在负向最大位移处，再经过0.1秒（即T/4）应该回到平衡位置并向上运动，速度最大；在T/4内，Q 点通过的路程等于振幅为4厘米。

所以正确答案是BD 。

例4 一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，在101=x 厘米和1102=x 厘米处的振动图线如图所示，这列简谐波的波长为____________厘米。

分析 由振动图象可知，平衡位置在1x 的质点比平衡位置在2x 的质点的振超前（n+1/4）T,即它们平衡位置之间的距离等于（n+1/4）波长，1)4/1(12=-=+x x n λ，所以14/4+=n λ（....)3,2,1,0=n例5 两列简谐横波均沿x 轴传播，传播速度的大小相等，其中一列沿正x 方向传播（图10中实线所示），一列沿负x 方向传播（图中虚线所示），这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴，则图中x =1,2,3,4,5,6,7,8各点中振幅最大的是____=x 的点，振幅最小的是____=x 的点。

分析 本题是驻波的一个例子，两列频率相同的传播方向相反的波干涉，将出现波腹和波节，问题是哪些点是波腹，哪些点是波节？2、6点的质点是两个位移（由两列波引起的）始终大小相等、方向相反，叠加后的合振动位移等于零，是波节；4、8点现在的位移等于零，但由两列波单独引起的位移是同向叠加，故振幅等于两列波的振幅之和。

所以振幅最大的点是4、8，振幅最小的点是2、6。

例6 图中实线是一列简谐波在某一时刻的波的图线，虚线是0.2秒后的波形图线，这列波可能的传播速度是__________________。

分析 当波沿正方向传播时，波传过的距离等于（n+1/4）波长s m n n v /)4/1(202.04)4/1(+=+=；当波沿负向传播时，波传过的距离等于（n+3/4）波长， s m n n v /)4/3(202.04)4/3(+=+=（....)3,2,1,0=n 例7 PQ 垂线OM 上有A 、B 两个声源，A 、B 分别距O 点6米和1米，两声源同时不断地发出波长都是2米的完全相同的声波，在直线PQ 上从+∞→∞-的范围内听不到声音的地方共有几个？分析 取X 轴任意一点，则A 、B 两点到该点的路程差为2222221363516x x x x s +++=+-+=∆，根据数学知识可知，此式为单调递减函数，当0=x 时，有最大值为5，当∞→x 时有最小值等于0。

根据波的干涉条件，出现减弱点的条件是波程差等于半波长的奇数倍，本题的半波长为1米，所以波程差等于1米、3米、5米时有三个减弱点（其中0=x 处波程差等于5米），根据对称性可知在X 轴负方向还有两个减弱点，所以本题共有5处减弱点。

巩固练习练习一：1. 一个小石子投向平静的湖水中央，激起圆形波纹一圈圈向外传播，如果此时树上一片树叶落在水面上，则树叶将 【 】A.沿波纹的圆周运动B.在落下处来回运动C.渐渐漂向湖心D.渐渐漂向湖畔2.关于机械波的概念,下列说法中正确的是 【 】A.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向B.简谐波沿长绳传播,绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等C.任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长D.相隔一个周期的两时刻,简谐波的图像相同3．一列波在第一种均匀介质中的波长为1λ，在第二种均匀介质中的波长为2λ，且213λλ=，那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为 【 】A.1:3 1:1B.3:1 4:1C.1:1 1:3D.1:1 3:14. 有关波长,下列说法中正确的是 【 】A.在一个周期时间内,沿着波的传播方向,振动在介质中传播的距离B.两个相邻,在振动过程中运动方向总是相同的,位移总是相等的质点间距离C.一个周期时间内介质质点走过的路程D.两个相邻的波峰距离或波谷间距离5.如图1所示为沿着一条一端固定的绳子传播到B 点时的波形图，由图可以判断出A 点刚开始振动时的振动方向是 【 】A.向左B.向右C.向上D.向下6. a 、b 是一水平的绳上相距为的两点，一列简谐横波沿ab 方向传播，其波长等于3/2l ，当a 点经过平衡位置向上运动时，b 点 【 】A ．经过平衡位置向上运动B ．处于平衡位置上方位移最大处C ．经过平衡位置向下运动D ．处于平衡位置下方位移最大处7. a 、b 是水平的绳上的两点,相距cm 42,一列正弦横波沿此绳传播,传播方向从a到b ,每当a 经过平衡位置向上运动时,b 点正好到达上方向最大位移初处,此波的波长可能是【 】A.cm 168B.cm 84C.cm 56D.cm 248.一列在竖直振动的横波,从o 点出发沿水平方向向右传播,振幅为A ,波长为λ.某一时刻,o 处质点正好通过平衡位置向上运动,在其右方水平距离为2/3λ的质点p正位于平衡位置,经过4/T 后,质点p 【 】A. 与o 点的水平距离变为4/7λ,位于平衡位置B. 与o 点的水平距离变为4/7λ,在平衡位置下方距离为A 处C. 与o 点的水平距离不变,在平衡位置下方距离为A 处D. 与o 点的水平距离不变,在平衡位置上方距离为A 处9.在均匀媒质中，各质点的平衡位置在一直线上，如图2所示，1、2、3、4、…是一系列等间隔的点.相邻两点的距离均为a ，振动从质点1开始向右传播，波源开始振动时的速度向上．经时间t ，前13个质点第一次形成如图所示的波形图象，则【 】A.波长为a 8B.周期为3/2tC.在该时刻质点1竖直向上振动D.各质点的振幅都相同10. 如图1所示，在水平面上有A、B两块挡板，A板固定，B板可以左右移动，中间有一小孔.S为振动着的波源，在图示情况下，P点不发生振动.为了使P 点能够振动，下列各个方法中可行的是【】A.使B板向左移一些B.使B板向右移一些C.使波源频率增大一些D.使波源频率减小一些11.两列相干波在介质中叠加,在某一时刻如图2所示.实线表示波峰、虚线表示波谷.两列波不仅波长相等、振动方向相同,而且假定振幅相等.P、Q、R是两列波叠加区域中的三个点,则【】A.此时刻P点为振动加强点,但经半个周期后,这一点的振动变为最弱B.经过2/3T,P点的振动传播到R点C.Q点的合位移总是零D.R点总是振动最弱的点12. 如图3所示，一个波源在介质的左端发生波甲，另一波源在介质的右端发生波乙，波速都等于s=t时介质波形如图中a所示，1.在0m/则根据波的叠加原理【】A．s=时波形如图ct4=时，波形如图b，st2B．st4=时波形如图d=时，波形如图b，st2C．st4=时波形如图ct2=时，波形如图c，sD．s=时波形如图dt4t2=时，波形如图c，s13. 如图4所示,一根长橡皮绳上一个波峰A向右传播,另一个波谷B向左传播,它们的振幅、波长都相同,当它们完全相遇时,质点a 、b 、c 、d 的运动方向是【 】A. a 、b 向下, c 、d 向上B. a 、d 静止,b 向下,c 向上C. a 、b 向上,c 、d 向下D. a 、c 、b 、d 都静止14. 一列横波在某个时刻的波形图如图5中实线所示,经过s 2102-⨯后的波形图如图中的虚线所示,则该波的速度v 和频率f可能是 【 】A. v 为s m /5B. v 为s m /45C. f 为Hz 50D. f 为Hz 5.3715. 如图6所示,S 点为振源,其频率为Hz 100,所产生的横波向右传播,波速为s m /80,P 、Q 是波传播途中的两点,已知m SP 2.4=,m SQ 4.5=.当S 通过平衡位置向上运动时,则 【 】A. P 在波谷, Q 在波峰B. P 在波峰, Q 在波谷C. P 、Q 都在波峰D. P 通过平衡位置向上运动, Q 通过平衡位置向下运动16. 如图7所示,S 是频率为Hz 5，作上下振动的波源，所激起的波向左右传播，波速为s m /15，质点M 、N 到波源的距离分别为m 7.18和m 6.40，已知M 、N 点在振动，则当S 正通过平衡位置向下振动时 【 】A.M 位于x 轴上方，运动方向向下B.M位于x轴下方，运动方向向上C.N位于x轴上方，运动方向向下D.N位于x轴下方，运动方向向上17. 如图8所示,沿x轴正方向传播的横波传到A点的同时,沿x轴负方向传播的横波恰好传到B点,这一时刻A、B质点的速度方向相同,两列波波速相同,波长都是m2,继续传播足够长的时间后2,质点的振幅都是cm【】A.质点M的振幅是cm4B.质点M的振幅是cm2C.质点N的振幅是cm4D.质点M、N的振幅都是零18. 绳上有一列简谐横波向右传播,当绳上某质点A向上运动到最大位移时,在其右方相距m3015.0,则该波.0的质点B刚好向下运动到最大位移,已知波长大于m的波长等于多少?19. 如图3所示,一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点,相距m14,b点在a0.点的右方,当一列简谐横波沿此长绳向右传播时,若a点的位移达到正最大时, b点的位移恰好为零,且向下运动,经过s.1后, a的位移为零,且向下运动,而b点的位00移恰达到负最大,则这列简谐波的波速的可能值是多少?20. 一列简谐横波沿如图中的x轴负方向传播，已知其波长大于m3，当质点a处于平衡位置向上振动时，质点b恰好处在下方最大位移处，试在图9中画出这列波经过4/T后的波形图（至少画两个波长）.21. 一列横波在x 轴上传播着，在01=t ，s t 005.02=秒时的波形曲线如图11实线、虚线所示：(1)由图中读出波的振幅和波长；(2)设周期大于12t t -，如果波向右传播，波速多大？如果波向左传播，波速又是多大？(3)设周期小于12t t -并且波速为s m /6000，求波的传播方向.[参考答案]练习一：1. B2. BD3.C4.ABD5.C6.C7.CD8.C9.ACD 10. AD11. C 12. D 13. A 14. ABD 15. A 16. AD 17. A18. m 6.0或m 2.0 19. 34)14(14++n m 式中3.2.1.0=m 3.2.1.0=n 20.21. (1)0.2米，8米 (2)400米/秒，1200米/秒 (3)向左。