第13章 第2讲 机械波（word教参）-【金版新学案】2024高考物理大一轮复习讲义·高三总复习（新教材新高考版）

第2讲　机械波 考点一　机械波的传播与图像问题(多维细研类) 1．机械波 (1)概念：机械振动在介质中的传播形成机械波。 (2)形成条件：①有产生机械振动的波源。②有传播介质，如空气、水等。 (3)传播特点：①质点在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移。 ②波传播过程中每个质点的起振方向都和波源的起振方向相同。 ③介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都与波源的振动频率和周期相同。 ④波源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离。 ⑤机械波传播的是振动的形式和能量。 2．波的图像 (1)坐标轴：横坐标表示各质点的平衡位置，纵坐标表示某时刻各质点偏移平衡位置的位移。 (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)图像图例：如图所示。 3．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。 (2)波速v：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。 (3)频率f：由波源决定，等于波源的振动频率。 (4)波长、波速和频率(周期)的关系：v＝＝λf。 【微判断】 (1)只要有振动的波源就一定产生机械波。(×) (2)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同。(√) (3)波的图像表示某个质点的振动轨迹。(×) (4)机械波在一个周期内传播的距离是振幅的4倍。(×) (5)波速表示介质中质点振动的快慢。(×) 1．波的特点 (1)当Δt＝nT(n＝1，2，3…)时，两个时刻的波形相同，波传播的距离x＝nλ。 (2)在波的传播方向上：①当两质点平衡位置间的距离为nλ(n＝1，2，3…)时，它们的振动步调相同；②当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)(n＝0，1，2，3…)时，它们的振动步调相反。 2．波的传播方向与质点振动方向的互判 “上下坡”法 沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动 “同侧”法 波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧 “微平移”法 将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断质点振动方向 考向1　波的形成及波速公式的应用 (2022·北京高考)在如图所示的xOy坐标系中，一条弹性绳沿x轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为a。t＝0时，x＝0处的质点P0开始沿y轴做周期为T、振幅为A的简谐运动。t＝T时的波形如图所示。下列说法正确的是(　　) A.t＝0时，质点P0沿y轴负方向运动 B．t＝T时，质点P4的速度最大 C．t＝T时，质点P3和P5相位相同 D．该列绳波的波速为 D　[由t＝T时的波形图可知，波刚好传到质点P6，根据“上下坡”法，可知此时质点P6沿y轴正方向运动，故波源起振的方向也沿y轴正方向，故t＝0时，质点P0沿y轴正方向运动，A错误；由题图可知，在t＝T时质点P4处于正的最大位移处，故速度为零，B错误；由题图可知，在t＝T时，质点P3沿y轴负方向运动，质点P5沿y轴正方向运动，故两个质点的相位不相同，C错误；由题图可知＝2a，解得λ＝8a，故该列绳波的波速为v＝＝，D正确。故选D。] 考向2　波的图像的应用 (2022·辽宁高考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的波形如图所示，关于质点P的说法正确的是(　　) A．该时刻速度沿y轴正方向 B．该时刻加速度沿y轴正方向 C．此后周期内通过的路程为A D．此后周期内沿x轴正方向迁移为λ A　[波沿x轴正向传播，由“同侧”法可知，该时刻质点P的速度方向沿y轴正向，加速度沿y轴负向，选项A正确，B错误；在该时刻质点P不在特殊位置，则在周期内的路程不等于A，选项C错误；质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项D错误。故选A。] (多选)(2022·浙江6月选考)位于x＝0.25 m的波源P从t＝0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正、负方向传播，在t＝2.0 s时波源停止振动，t＝2.1 s 时的部分波形如图所示，其中质点a的平衡位置xa＝1.75 m，质点b的平衡位置xb＝－0.5 m。下列说法正确的是(　　) A．沿x轴正、负方向传播的波发生干涉 B．t＝0.42 s时，波源的位移为正 C．t＝2.25 s时，质点a沿y轴负方向振动 D．在0到2 s内，质点b运动总路程是2.55 m BD　[波从波源发出后，向x轴正负方向传播，向相反方向传播的波不会相遇，不会发生干涉，故A错误；由题图可知，波的波长λ＝1 m，由题意可知0.1 s内波传播四分之一波长，可得＝0.1 s，解得T＝0.4 s，根据“同侧”法可知，波源的振动方向向上，t＝0.42 s 即T<t<时，波源向上振动，位移为正，故B正确；波的波速v＝＝2