2024版浙江新高考选考物理一轮复习教师用书：13+第十章　2+第2节　机械波+Word版含答案

第2节　机械波【基础梳理】提示：波源　介质　振动形式　随波迁移　相同　垂直　在同一直线上　平衡位置　位移　平衡位置　λf　相同　加强　减弱波长　不变　发生变化　增大　减小　等于【自我诊断】 判一判(1)在机械波的传播中，各质点随波的传播而迁移．(　　)(2)机械波的频率等于振源的振动频率．(　　)(3)机械波的传播速度与振源的振动速度相等．(　　)(4)质点振动的方向总是垂直于波传播的方向．(　　)(5)在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离．(　　)(6)机械波在介质中传播的速度由介质本身决定．(　　)提示：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)√ 做一做(2020·昆明质检)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻波形如图所示，下列说法不正确的是(　　)A．这列波的振幅为4 cmB．这列波的周期为1 sC．这列波的波长为8 mD．此时x＝4 m处质点沿y轴负方向运动E．此时x＝4 m处质点的加速度为0提示：选ABD.由题图可得，这列波的振幅为2 cm，选项A错误；由题图得，波长λ＝8 m，由T＝eq \f(λ,v)得T＝2 s，选项B错误，C正确；由波动与振动的关系得，此时x＝4 m处质点沿y轴正方向运动，且此质点正处在平衡位置，故加速度a＝0，选项D错误，E正确．　波的形成、传播与图象【题组过关】1．(2020·丽水调研)关于横波与纵波，下列说法中正确的是(　　)A．质点上下振动形成的波是横波B．质点水平振动形成的波是纵波C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波D．质点在水平面内振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波解析：选C.质点的振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，而质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波，可知只有C项正确．2．(2020·舟山月考)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波．某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置．下列说法正确的是(　　)A．a、b两点之间的距离为半个波长B．a、b两点振动开始时刻相差半个周期C．b点完成全振动次数比a点多一次D．b点完成全振动次数比a点少一次解析：选D.由题图知a、b两点之间的距离为一个波长，a、b两点振动开始时刻相差一个周期，知A、B错误；由波是向右传播的，知C错误，D正确．3．如图所示为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．由此可断定此横波(　　)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正向下运动解析：选C.如图所示，对A点由“同侧法”，知波向左传播，然后将“同侧法”用于其他点，得质点B、C向下振动，质点D、E向上振动．　波动图象与振动图象【知识提炼】1．两种图象的比较2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法已知质点振动方向可判断波的传播方向，或已知波的传播方向和某时刻的图象可判断介质质点的振动方向，常用的方法如下：当已知质点振动方向判断波的传播方向时，仍应用上述方法，只不过是上述方向的逆向思维．【典题例析】　(2019·4月浙江选考)图1为一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，P、Q为介质中的两个质点，图2为质点P的振动图象，则(　　)A．t＝0.2 s时，质点Q沿y轴负方向运动B．0～0.3 s内，质点Q运动的路程为0.3 mC．t＝0.5 s时，质点Q的加速度小于质点P的加速度D．t＝0.7 s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离[解析]　根据题图1、2可知，此列波沿x轴负向传播，周期T＝0.4 s，经过半个周期，质点Q沿y轴正方向运动，A错误；根据简谐运动特点，经eq \f(3,4)T质点Q运动的路程大于0.3 m，B错误；t＝0.5 s时，质点P运动至y轴正方向最大位移处，又回复力F＝－kx和a＝eq \f(F,m)，故质点Q的加速度小于质点P的加速度，C正确；t＝0.7 s时，质点P运动至y轴负方向最大位移处，故质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离，D正确．[答案]　CD　一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T.t＝0时刻的波形如图1所示，a、b是波上的两个质点．图2是波上某一质点的振动图象．下列说法正确的是(　　)　　图1　　　　　　　　图2A．t＝0时质点a的速度比质点b的大B．t＝0时质点a的加速度比质点b的小C．图2可以表示质点a的振动D．图2可以表示质点b的振动解析：选D.图1为波的图象，图2为振动图象．t＝0时刻，a质点在波峰位置，速度为零，加速度最大；b质点在平衡位置，加速度为零，速度最大，故选项A、B错；在波的图象中，根据同侧法由传播方向可以判断出质点的振动方向，所以t＝0时刻，b质点在平衡位置且向下振动，故选项C错，D对．　波的多解问题【知识提炼】造成波动问题多解的主要因素1．周期性(1)时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确；(2)空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确．2．双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定；(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定．①质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能．②质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或向左、向右)两种可能．③只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能，即沿x轴正方向或沿x轴负方向的传播．④只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能．3．波形的隐含性形成多解：在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态．这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性．【典题例析】　(2020·绍兴联考)一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为(　　)A．4 m、6 m和8 m　 B．6 m、8 m和12 mC．4 m、6 m和12 m D．4 m、8 m和12 m[解析]　根据题意，有以下三种情况符合要求：ab＝6 m，即eq \f(λ1,2)＝6 m，λ1＝12 mcd＝6 m，即λ2＝6 mef＝6 m，即eq \f(3,2)λ3＝6 m，λ3＝4 m，故C正确，A、B、D错误．[答案]　Ceq \a\vs4\al()求解波的多解问题的解题步骤(1)根据初末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式．(2)根据题设条件判断产生多解的原因．(3)根据波速公式v＝eq \f(Δx,Δt)或v＝eq \f(λ,T)＝λf求波速．　 【题组过关】 考向1　波的周期性多解1．如图所示实线是一列简谐横波在t1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t2＝0.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3T＜t2－t1＜4T，问：(1)若波速向右，波速多大？(2)若波速向左，波速多大？(3)若波速大小为74 m/s，波速方向如何？解析：(1)波向右传播时，传播距离Δx满足Δx＝kλ＋eq \f(3,8)λ(k＝0，1，2，3…)由Δt＝eq \f(Δx,v)知传播时间满足Δt＝kT＋eq \f(3,8)T(k＝0，1，2，3…)由于3T＜t2－t1＜4T因此k取3故Δt＝3T＋eq \f(3,8)T由波形图知λ＝8 m波速v＝eq \f(λ,T)解得v＝54 m/s.(2)波向左传播时，传播距离Δx满足Δx＝kλ＋eq \f(5,8)λ(k＝0，1，2，3，…)传播时间满足Δt＝kT＋eq \f(5,8)T(k＝0，1，2，3…)由3T＜t2－t1＜4T可知k取3故Δt＝3T＋eq \f(5,8)T波速v＝eq \f(λ,T)解得v＝58 m/s.(3)波速大小为74 m/s时，波在Δt时间内传播的距离为Δx＝vΔt＝74×0.5 m＝37 m＝(4λ＋5) m所以波向左传播．答案：(1)54 m/s　(2)58 m/s　(3)波向左传播2．实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t1＝0和t2＝0.06 s时刻的波形图．已知在t＝0时刻，x＝1.5 m处的质点向y轴正方向运动．(1)判断该波的传播方向；(2)求该波的最小频率；(3)若3T