1、2011年高中物理二轮总复习三十讲与2011高考命题方向预测 第十四讲 机械波命题点1 波的图象新高考命题方向预测1 投石于静水中，圆形波沿水面向外传播，当第一个波峰经12s从投石处传到距离为3m处时，第7个波峰刚好在投石处形成，求：(1)这列水波的波长；(2)波速；(3)水波 答案：(1)05：m (2)025m/s (3)05Hz 指导：(1)第一个波峰到第七个波峰的距离为六个波长，所以 (2)由s=vt知波速v(3)由 v=f知f=05Hz2 一列简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图14-1-12所示关于波的传播方向与质点a、b、c、d、e的运动情况，下列说法正确的是A.若波形沿x轴正方
2、向传播，则质点d 运动的速度将减小 B若质点e比质点d先回到平衡位置，则波沿x轴正方向 C若波形沿x轴负方向传播，则质点c向下运动D若波形沿x轴正方向传播，再经过半个周期质点b将运动到质点d现在的位置 答案： C指导：若波形沿x正方向传播，在波的传播方向上，由“上坡下，下坡上”知，a下振，c上振，e下振，则。运动的速度将增大，d比e先回到平衡位置，经过半个周期，b质点将在波谷位置但不会迁移到d位置3 如图14-1-13所示一列简谐横波的振源沿竖直方向振动图14-1-13为振源起振后一个周期时间内，波在介质中传播的情况设振源振动的周期为了，则下列说法正确的是 A.若M点为振源，则M点起振时的运动
3、方向向下 B若N点为振源，则N点起振时的运动方向向上 C.若M点为振源，则质点P已振动了的时间D.若N点为振源，则质点P已振动了的时间 答案： D 指导：若M点为振源，波由M传播到N，则N点开始振动的方向向上(也是M点起振时的运动方向)；由于M、P0两点相距 ，在波由M传播到P的T的时间内，P点不振动，到图示状态，P点只振动了的时间若N点为振源，波由N传播到M，则M点开始振动的方向向下(也是NH噗起振时的运动方向)；由于N、P两点相距，则在波由N传播到P的 T的时间内，P点不振动，到图示状态，P点已振动了T的时间 4 在均匀介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两个质点问的距离为a，t=0
4、时振动从质点1开始并向右传播，其振动初速度方向竖直向上经过时间t，前13个质点第一次形成如图14-1-14所示的波形，则该波的周期T、波速v分别为 答案： AD 指导：现在的1质点振动方向向上，又是在l一13个质点中第一次形成这样的波形，可见t=2T，即T=5 某质点在坐标原点O处做简谐运动，其振幅为5cm，振动周期为0.4 s，振动在介质中沿x轴正向传播，波速为1 ms若质点由平衡位置O开始向+y方向振动，经0.2s时立即停止振动；则振源停止振动后经0.2s时的波形是图14-1-15中答案： A指导：t=02s=;起振时为离开平衡位置上振，波形传播到任何位置，都会引起质点首先上振命题点2 波
5、的干涉和衍射、声波和多普勒效应 新高考命题方向预测1 如图14-2-7所示，在直线PQ的垂线OM上，有A、B两个完全相同的声源，A、B到O点的距离分别为6米和1米，两个声源同时不断向外发出波长都为2米的完全相同的声波，在直线PQ上从-到+曲的范围内，声波干涉减弱的区域共有多少个？ 答案：5个 指导：O点到两声源的路程差为=5米=5为半波长的奇数倍，因此两列波在O点引起的振动互相减弱从O点沿直线PQ向两侧延展到远处，到两声源的路程差逐渐减小到零，路程差为半波长奇数倍的点先后有3和，故在直线PQ上从到+的范围内，声波干涉减弱的区域共有5个2 如图14-2-8所示是观察水面波衍射的实验装置，AC到B
6、D是两块挡块，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是 A.此图能明显观察到波的衍射现象 B挡板前后波纹间距离相等 C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象答案： ABC 指导：机械波产生明显衍射现象的条件，是小孔或障碍物的尺寸同波长差不多或小于波长，由题图可见两波纹间距入与AB孔的大小接近，所以水波通过AB孔会发生明显的衍射由于衍射后水波的频率不变，波速不变，因此水波的波长也不变，A、B选项正确AB孔扩大后，破
7、坏了明显衍射的条件，就不会看到明显的衍射现象，故C选项正确波源频率增加，即f增加，由=v,v一定，可知 减小，减弱了衍射，D选项错误 3 蝙蝠如果每秒钟发射50次超声波，每次发出100个频率为105Hz的波，那么在空气中形成一系列断续的波列，已知空气中声速为340ms求：(1)每个波列的长度及两波列间隔的长度；(2)如果声波进入水中传播，声波在水中的传播速度为1450ms，那么波列的长度及两波列间隔的长度又是多少?答案：(1)L=034m，L=646m (2L=145 m，L=2755 m指导：由v=f，可得超声波的每个波长，蝙蝠每次发出100个波，故有每个波列的长度乙：IOOA，每发射一次超
8、声波传播的距离，从而确定出两波间隔的长度(1)在空气中，由 v=f得m每个波列的长度上L=100=1003.410-3=0.34两列波间隔的长度（2）在水中，每个波列的长度L=100=10014.510-3=14.5，两波列间隔的长度L=vt-L=()考场热身探究性命题综合测试 1 一列横波沿水平方向传播，某一时刻的波形如图Z14-1所示，则图中ab、c、d四点在此时刻具有相同运动方向的是A.a和c Ba和d Cb和c Db和d答案： BC 指导：同一时刻的波形上各质点的振动方向分布是有一定规律的，即在同一个“单调区间”内各质点的振动方向相同，相邻的“单调区间”内质点运动方向相反由此可见 B、
9、C选项正确质点振动的方向和波传播方向之间有唯一确定的规律如可用口诀法判断质点振动方向，即“上坡向上，下坡向下”已知任何一个质点的振动方向，可判断波的传播方向2 简谐机械波在给定的煤质中传播时，下列说法正确的是A.振幅越大，则波传播的速度越快 B振幅越大，则波传播的速度越慢 C.在一个周期内，振动质元走过的路程等于一个波长D振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短答案： D 指导：机械波在媒质中传播的速度与媒质的密度、弹性有关，与波的振幅、频率无关，因此4、D错误；在一个周期内，机械波的波形向前推进一个波长，振动质元仍在原平衡位置附近做往复运动，质元不随波迁移，它通过的路程是振幅的4
10、倍，C错误；频率越高，周期越短，波传播一个波长所用的时间(一个周期)越短，D正确 3 一列横波在t=0时刻的波形如图Z14-2中实线所示，在t=1 s时刻的波形如图Z14-2中虚线所示，由此可判定此波的A.波长是4cm B周期是4s C.振幅是2cm D传播速度是1cms 答案： AC 指导：由波的图线直接可知波长为4 cm，振幅是2cm，由于波的传播方向没有确定，波传播的波数也没有确定，因此周期、速度都不确定4 如图Z14-3所示，一列简谐横波向右传播，波速为v，沿波传播方向上有相距为上的P、Q两质点，如图所示，某时刻 P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第
11、一次运动到波谷则t的可能值是 A.1个 B2个 C.3个 D.4个 答案： D 指导：D143所示，共有四种情形Q点第一次到达波谷的时间分别是：(1)5 如图Z14-4所示，一列简谐波向右以8.0ms的速度传播某一时刻沿波的传播方向上有a、b两质点，位移大小相等，方向相同，以下说法正确的是A.无论再经过多长时间a、b两质点位移不可能大小相等，方向相反 B再经过0.25s，a、b两质点位，移第一次大小相等，方向相反 C.再经过1.0s，a、b两质点第 一次大小相等，方向相反D再经过1.5s，a、b两质点位移第一次大小相等，方向相反 答案： B 指导：只要x=2(m)的质点回到平衡位置要经过时间
12、t=(2n+1)+，a、b两点的位移就等大、反向故B对6 一列在竖直方向振动简谐横波，波长为，沿正x方向传播某一时刻，在振动位移向上且大小等于振幅一半的各点中，任取相邻的两点P1，P2，已知P1的x坐标小于P2的x坐标，则 A.若P1P2,则P1向下运动，P2向上运动 B若P1P2,则P1向上运动，P2向下运动 C若P1P2,则P1向上运动，P2向下运动D若P1P2，则P1向下运动，P2向上运动 答案： AC指导：本题解题关键是依据题意正确作出图示，然后借助D14-4所示分别求解，依图示可判断7 如图Z14-5所示为一简谐横波在某一时刻的波形图已知此时质点A正向上运动，如图中箭头所示，由此可判
13、定此横波 A向右传播，且此时质点B正向上运动 B向右传播，且此时质点C正向下运动 C向左传播，且此时质点D正向上运动D向左传播，且此时质点E正向下运动 答案： C 指导：因A点向上运动，可判定波向左传播(后质点总是落后于前一质点的振动)，然后依一原则可断定D点应向上运动8 一列简谐横波在t=20s时的波形图，如图Z14-6所示，图Z14-7是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是 Av=25cms向左传播 Bv=50cms向左传播Cv=25cms向右传播 Dv=50cms向右传播 答案： B 指导：由P点的振动图线可知：周期T=2s，t=20s恰是 10T,P点的运动方向在t=
14、0时刻向上，则t=20 s时也向上，由波的图象p点运动方向向上，则波沿z轴负向传播，=100cm，v=，故选面项B正确 9 某测量员是这样利用回声测距离的：他站在两平行峭壁间某一位置鸣枪，经过1.00 s第1次听到回声，又经过0.50s再次听到回声已知声速为340ms则两峭壁间的距离为_m 答案：425 m 指导：假设两峭壁间的距离为s，测量员离某一峭壁距离为s1，离另一峭壁距离为s2，则s=s1+s2第一次听到回声t1=100s，第二次听到回声t2=t1+150s，由此可得2s1 =vt1，2s2=vt2将上式整理得10 一列简谐横波在x轴上传播，在t1=0和t2=0.05s时，其波形图分别
15、用如图Z14-8所示中的实线、虚线表示求： (1)这列波可能具有的波速；(2)当波速为280ms时，波传播的方向?此时质点p从图中位置运动至波谷所需的最短时间是多少?答案：(1)波向。正向传：v=(40+160n)m/s(n=0，1，2)波向x负向传：v=(120+160n)m/s(n=0，1，2) (2)最短时间t=21 10-2 s 指导：(1)由于题中没有明确波的方向，而波传播有双向性，即可能沿x轴正向传播，也可能向负向传播，而波的图象有周期性，在t时间内传播的距离s具有多值若波沿x轴正向传播，则，s=x1+n=(2+8n)m(n= 0，1，2，) 若波向x轴负方向传播，则s=x2+n=(6+8n)m(n =01，2，)，=(120+160n)m/s 式也可合并为v-(40+80k)m/s(当k0，2，4)时，波沿x正向传播；当k=1，3，5，时，波沿x负向传播) (2)当波速为280m/s时，代人上述结果可得k，所以波向负x传播故P点第一次到达波谷的相同时间里，波向左移