专题12 机械波-2020-2021学年高二下学期物理期末考点大串讲（人教版）

专题12 机械波 思维导图 知识详解 知识点一、机械波的传播 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．机械波的传播特点 （1）波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。 （2）介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。 （3）波从一种介质进入另一种介质，由于介质不同，波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变。 （4）振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v＝＝λf。 （5）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。 （6）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。 （7）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。 【题1】（青岛胶州市实验中学2020-2021学年高二月考）关于机械波的说法错误的是 A．机械波是机械振动在介质中的传播过程 B．机械波是传递能量的一种方式 C．机械波的传播过程中波长一定不变 D．机械波中各质点做的是自由振动 【答案】CD 【解析】机械波是介质中的质点将振动形式由近向远传递，即是机械振动在介质中的传播过程，A项不合题意；机械波在传播振动形式的过程中，也传递了能量，B不符题意；波从一种介质进入另一种介质中传播时，频率一定不变，波速由介质决定，波长与波速成正比，故波长可能发生变化，C符合题意；参与机械波传播的各质点做的是受迫振动，D符合题意；故选CD。 【题2】（人教版 选修3-4）在机械波的传播过程中，关于介质中的各个质点，下列说法中正确的是 A．介质中的质点随波一起沿波的传播方向运动 B．介质中的各质点只是在平衡位置附近振动，不会随波向远处运动 C．离波源越远的质点，其振动就越滞后 D．介质中各个质点振动的步调不一致，振动的频率不相同 【答案】BC 【解析】机械波传播时，介质中的质点只在平衡位置附近振动，并不随波一起向前运动，故A项不合题意，B项符合题意。波源的振动由近及远向外传播，因此离波源越远的质点振动就会越滞后，故C项符合题意。在波的传播过程中先发生振动的质点带动后面的质点发生振动，因此，虽然介质中各个质点振动的步调不一致，但频率都与波源的频率相同，故D项不合题意。 知识点二、横波的图象 1．坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移。 2．意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移。 3．图象： 4．应用——波的图象反映的是波在传播过程中某一时刻各个质点相对于各自的平衡位置的位移情况，从图象中可以看出： （1）直接读取波长λ； （2）直接读取振幅A； （3）确定该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况； （4）如果波的传播方向已知，可判断各质点该时刻的加速度和振动（速度）方向，并能比较大小以及下一时刻的波形；从而还可确定波的传播方向。 （5）如果波的传播速度大小已知，可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率：T＝，f＝。 5．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。 【题3】如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图，此时刻质点F的振动方向如图所示。则 A．该波向左传播 B．质点B和D的运动方向相同 C．质点C比质点B先回到平衡位置 D．此时质点F和H的加速度相同 E．此时刻E点的位移为零 【答案】ACDE 【解析】由上、下坡法可知，波只有向左传播才会有此时刻质点F的运动方向向下。同理，质点D、E的运动方向也向下，而质点A、B、H的运动方向向上，质点C比质点B先回到平衡位置，选项AC正确，B错误；质点F、H相对各自平衡位置的位移相同，可知，两质点的加速度相同，选项D正确；此时刻E点的位移为零，选项E正确。故选ACDE。 【题4】（沪科版 高二（下）专题复习）如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，A为沿传播方向上的某一质点（该时刻位