2014届高考物理一轮 (考纲自主研读+命题探究+高考全程解密) 第2讲机械波(含解析) 新人教版选修3-4

第2讲机械波

对应学生

用书P215

机械波、横波和纵波Ⅰ(考纲要求)

【思维驱动】

(多选)(2011·新课标全国卷)一振动周期为T、振幅为A，位于x＝0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动．该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失．一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是( )．

A．振幅一定为A

B．周期一定为T

C．速度的最大值一定为v

D．开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离

E．若P点与波源距离x＝vT，则质点P的位移与波源的相同

解析机械波是将波源的振动形式和能量向外传递的过程，对简谐波而言，介质中各振动质点的振幅和周期都与波源的相同，A、B正确；质点P的振动速度不是波的传播速度v，C错误；质点P开始振动的方向与波源开始振动的方向相同，与它们的距离无关，D 错误；若P点与波源距离x＝vT＝λ，相差波长λ整数倍的质点振动情况都相同，故E 正确．

答案ABE

【知识存盘】

1．机械波的形成条件

(1)有发生机械振动的波源．

(2)有传播介质，如空气、水等．

2．传播特点

(1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移．

(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同．

(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零．

3．机械波的分类

(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，有波峰(凸部)和波谷(凹部)．

(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波，有密部和疏部．

横波的图象Ⅰ(考纲要求)

【思维驱动】

(单选)如图1－2－1

图1－2－1

所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，则( )．

A．1 cm

B．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向

C．Q处的质点此时正在波峰位置

D．Q处的质点此时运动到P处

解析由波沿x轴负方向传播知，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，波形如图中虚线所示，所以此时1 cm

答案 B

【知识存盘】

横波的图象

①直

波速、波长和频率(周期)的关系 Ⅰ (考纲要求) 【思维驱动】

(多选)关于公式v ＝λf ，正确的说法是( )． A ．v ＝λf 适用于一切波

B ．由v ＝λf 知，f 增大，则波速v 也增大

C ．v 、λ、f 三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有f

D ．由v ＝λf 知，波长是2 m 的声音比波长是4 m 的声音传播速度小 解析 因波速公式具有普遍意义，故A 对；波的频率由波源决定，故C 对． 答案 AC 【知识存盘】

1．波长：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，用λ表示． 2．波速：波在介质中的传播速度．由介质本身的性质决定． 3．频率：由波源决定，等于波源的振动频率． 4．波长、波速和频率的关系 ①v ＝λf ②v ＝λ

T

波的干涉和衍射 Ⅰ 多普勒效应 Ⅰ (考纲要求) 【思维驱动】

图1－2－2

(单选)两波源S 1、S 2在水槽中形成的波形如图1－2－2所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则( )．

A ．在两波相遇的区域中会产生干涉

B ．在两波相遇的区域中不会产生干涉

C ．a 点的振动始终加强

D ．a 点的振动始终减弱

解析 由题图知，两列波的波长不相等，不满足波的干涉条件，故B 正确，A 、C 、D 错误． 答案 B 【知识存盘】

1． 波的干涉与波的衍射的比较

2.多普勒效应

(1)波源不动⎩⎪⎨⎪

⎧观察者向波源运动，接收频率增大观察者背离波源运动，接收频率减小

(2)观察者不动⎩

⎪⎨⎪⎧波源向观察者运动，接收频率增大

波源背离观察者运动，接收频率减小

对应学生

用书P216

考点一 对机械波的理解及图象的应用 机械波的特点及各物理量之间的关系 (1)介质依存性：机械波离不开介质．

(2)能量信息性：机械波传播的是振动的形式、能量和信息．

(3)传播不移性：在传播方向上，各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移． (4)时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地重复着振源的振动形式． (5)周期、频率同源性：介质中各质点的振动周期均等于振源的振动周期且在传播中保持不变．

(6)起振同向性：各质点开始振动的方向与振源开始振动方向相同． (7)波长、波速和频率的关系：v ＝λf ，f 由波源决定，v 由介质决定． 【典例1】 (单选)如图1－2－3所示，

图1－2－3

实线是沿x 轴传播的一列简谐横波在t ＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t ＝0.05 s 时刻的波形图．已知该波的波速是80 cm/s ，则下列说法中正确的是( )． A ．这列波有可能沿x 轴正方向传播 B ．这列波的波长是10 cm

C ．t ＝0.05 s 时刻x ＝6 cm 处的质点正在向下运动

D ．这列波的周期一定是0.15 s

解析 由波的图象可看出，这列波的波长λ＝12 cm ，B 错误；根据v ＝λ

T

，可求出这列

波的周期为T ＝λv ＝12

80 s ＝0.15 s ，D 正确；根据x ＝vt ＝80×0.05 cm ＝4 cm 可判断，

波应沿x 轴负方向传播，根据波的“微平移”法可判断t ＝0.05 s 时刻x ＝6 cm 处的质点正在向上运动，A 、C 错误． 答案 D

【变式跟踪1】 如图1－2－7