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(duì)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(duì)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(shì)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(duì)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(cè) 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.

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