易混易错09机械波与光学【查漏补缺】2023年高考物理三轮冲刺过关（全国通用）

查补易混易错09机械波和光学 机械波是高考必考点，一般结合图像进行考查，要求通过图像分析波长、波速、周期等物理量，有时还会涉及多解问题；计算题中几何光学或机械振动、机械波考查，形式比较固定，几何光学考查频率高些。该考点以计算题形式考查时，常常结合质点的运动情况考查运动与相互作用观念，结合波源振动及相关物理量的分析考查模型构建能力和科学推理能力；结合几何知识解决光的折射以及全反射问题是高考的热点，尤其是情境化试题数量增加，切实体现了新高考的理念。由于该知识点考查频率非常高，高考中很可能会创新介质的形式，或创新介质的形状等进行考查． 考向一、波的特性 易混易错归纳： 1．机械波的形成条件和特点 (1) 条件：有发生机械振动的波源；有传播介质，如空气、水等。 （2）传播特点：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；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；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。 2．波长、波速、频率及其关系 (1)波长λ：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，与波源和介质都有关． (2)波速v：机械波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定． (3)频率f：等于波源的振动频率，由波源决定． (4)波长、波速和频率的关系：v＝λf＝. 3.波特有的现象 （1）波的干涉中振动加强点和减弱点的判断 某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr. 当两波源振动步调一致时 若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)，则振动减弱． 当两波源振动步调相反时 若Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动减弱． （2）波的衍射现象：波能绕过障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长． （3）多普勒效应的成因分析：接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．当波以速度v通过观察者时，时间t内通过的完全波的个数为N＝，因而单位时间内通过观察者的完全波的个数即接收频率；当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大；当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小． 典例分析： 1.(2022·全国乙卷)介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源S1和S2，二者做简谐运动的振幅相等，周期均为0.8 s．当S1过平衡位置向上运动时，S2也过平衡位置向上运动．若波速为5 m/s，则由S1和S2发出的简谐横波的波长均为________m．P为波源平衡位置所在水平面上的一点，与S1、S2平衡位置的距离均为10 m，则两波在P点引起的振动总是相互________(填“加强”或“削弱”)的；当S1恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点________(填“向上”或“向下”)运动． 【答案】4 m 加强 向下 【解析】由v＝得λ＝vT＝4 m．由于S1与S2振动方向相同，又PS1－PS2＝0，则P点为振动加强点．因PS1＝10 m＝2.5λ，则P点与波源S1振动情况恰好相反，故P质点向下振动． 2.（多选）如图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。t时，质点5刚要开始运动。下列说法正确的是（　　） A．t时，质点5开始向下运动 B．t时，质点3的加速度方向向下 C．从t开始的一小段时间内，质点8的速度正在减小 D．从t开始的一小段时间内，质点8的加速度正在减小 【答案】BC 【解析】AB、质点1为波源，波向右传播，t时，质点5开始振动，振动方向向上；质点3的位移为正，故回复力向下，那么，加速度方向向下，故A错误，B正确；C、在t时，质点8的振动和t时质点4的振动一致，故质点8向上振动，那么，速度减小；故C正确；D、从t开始的一小段时间内，质点8向上振动。位移增大、加速度正在增大，故D错误；故选：BC。 3.用手上下抖动绳的一端，产生一列向右传播的横波。某时刻波形如图，其中a、b、c是绳上的三个质点，则（　　） A．a向上振动 B．c向下振动 C．a 速率最大 D．b速率最大 【答案】C 【解析】由于波向右传播，根据前面质点的振动带动后面质点的振动，可知质点a、b向下振动，质点c向上振动，并且质点a恰好通过平衡位置，速率最大。故选C。 4. (2022·浙江1月选考)(多选)两列振幅相等、波长均为λ、周期均为T的简谐横波沿同一绳子相向传播，若两列波均由一次全振动产生，t＝0时刻的波形如图1所示，此时两列波相距