专题(17)机械振动与机械波 光 电磁波(解析版)

第 1 页 共 14 页

2021年高考物理二轮重点专题整合突破

专题（17）机械振动与机械波 光 电磁波（解析版）

高考题型1 机械振动与机械波

1．必须理清的知识联系

2．巧解波的图象与振动图象综合问题的基本方法

3．波的叠加问题

(1)两个振动情况相同的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx ＝nλ(n ＝0,1,2，…)，振动减弱的条

件为Δx ＝(2n ＋1)λ2

(n ＝0,1,2，…)．两个振动情况相反的波源形成的波，在空间某点振动加强的条件为Δx ＝(2n ＋1)λ2

(n ＝0,1,2，…)，振动减弱的条件为Δx ＝nλ(n ＝0,1,2，…)． (2)振动加强点的位移随时间而改变，振幅为两波振幅的和A 1＋A 2.

4．波的多解问题

由于波的周期性、波传播方向的双向性，波的传播易出现多解问题．

第 2 页 共 14 页

【例1】 (2020·全国卷Ⅲ·34(1))如图1，一列简谐横波平行于x 轴传播，图中的实线和虚线分别为t ＝0和t ＝0.1 s 时的波形图．已知平衡位置在x ＝6 m 处的质点，在0到0.1 s 时间内运动方向不变．这列简谐波的周期为________ s ，波速为________ m/s ，传播方向沿x 轴________(填“正方向”或“负方向”)．

图1

【答案】0.4 10 负方向

【解析】根据x ＝6 m 处的质点在0到0.1 s 时间内运动方向不变，可知波沿x 轴负方向传播，且T 4

＝0.1 s ，得T ＝0.4 s ，由题图知波长λ＝4 m ，则波速v ＝λT

＝10 m/s. 【例2】(多选)(2019·全国卷Ⅲ·34)一简谐横波沿x 轴正方向传播，在t ＝T 2

时刻，该波的波形图如图2(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( )

图2

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

【答案】CDE

【解析】t ＝T 2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 2

时刻从平

第 3 页 共 14 页

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．

【例3】(多选)(2019·天津卷·7)一列简谐横波沿x 轴传播，已知x 轴上x 1＝1 m 和x 2＝7 m 处质点的振动图象分别如图3甲、乙所示，则此列波的传播速率可能是( )

图3

A ．7 m/s

B ．2 m/s

C ．1.2 m/s

D ．1 m/s

【答案】BC

【解析】由两质点的振动图象可知，t ＝0时刻，x 1＝1 m 处的质点处于平衡位置向下运动，x 2＝7 m 处的质

点位于波峰处，该波的周期为T ＝4 s ．若该简谐横波沿x 轴正方向传播，则两质点间的距离为(n ＋14

)λ＝6 m(n ＝0、1、2…)，则λ＝244n ＋1

m ，由波速的公式得v ＝λT ＝64n ＋1 m/s(n ＝0、1、2…)，n ＝0时，v ＝6 m/s ；n ＝1时，v ＝1.2 m/s ；n ＝2时，v ＝23 m/s ，C 正确．若该简谐横波沿x 轴负方向传播，则两质点间的距离为(n ＋34

)λ＝6 m(n ＝0、1、2…)，则λ＝244n ＋3

m ，由波速的公式得v ＝λT ＝64n ＋3 m/s(n ＝0、1、2…)，n ＝0时，v ＝2 m/s ；n ＝1时，v ＝67

m/s ，B 正确，A 、D 错误． 【变式训练】

1．(多选)(2020·河南濮阳市高三下学期4月摸底)图4甲为一列简谐横波在t ＝0.10 s 时刻的波形图，此时质点P 的位置横坐标为x ＝1 m ，此时质点Q 的位置横坐标为x ＝4 m ．图乙为质点Q 的振动图象．则下列说法正确的是( )

第 4 页 共 14 页

图4

A ．该波的传播速度是40 m/s

B ．该波沿x 轴的负方向传播

C ．t ＝0.10 s 时，与P 相距10 m 处的质点与P 点振动方向一定不相同

D ．从t ＝0.10 s 到0.20 s 内，质点P 通过的路程等于20 cm

E ．从t ＝0.10 s 到0.20 s 内，质点P 通过的路程不一定等于20 cm

【答案】ABD

【解析】由题图甲知波长λ＝8 m ，由题图乙知该波的周期是0.20 s ，则波速为v ＝λT ＝80.20

m/s ＝40 m/s ，故A 正确．在t ＝0.10 s 时，由题图乙知质点Q 正向下运动，根据“上下坡法”可知该波沿x 轴负方向传播，故B 正确．因为λ＝8 m ，所以在t ＝0.10 s 时，与P 相距10 m 处的质点的振动情况相当于与P 相距2 m 处的质点振动情况，由题意可知当该点在P 右边2 m 处时与P 点振动方向不同；当该点在P 左边2 m 处时与P 点振动方向相同，故C 错误．从t ＝0.10 s 到t ＝0.20 s 经过的时间为Δt ＝0.1 s ＝0.5T ，则P 在半个周期内通过的路程为2A ＝20 cm ，故D 正确，E 错误．

2．(多选)(2020·湖南3月模拟)关于机械振动、机械波，下列说法正确的是( )

A ．在竖直方向上做受迫振动的弹簧振子，稳定后其振动频率等于驱动力的频率

B ．做简谐运动的单摆，其质量越大，振动频率越大

C ．在简谐运动中，介质中的质点在14

周期内的路程一定是一个振幅 D ．只有频率相同的两列波在相遇区域才可能形成稳定的干涉图样

E ．简谐横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定

【答案】ADE