第3章 第2节 机械波的描述-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课件（粤教版2019）

物理 选择性必修 第一册 YJ 1 2 第二节 机械波的描述 刷基础 2 1.关于波速公式 ，下列说法正确的是( ) B A. 是质点在振动方向的速度 B.对同一机械波来说，通过不同的介质时，频率 不变 C.一列机械波通过不同介质时，波长 和频率 都会发生变化 D.在同一介质中波长的声波的传播速度比波长 的声波的传播速度大一倍 题型1 波长、频率与波速的关系 3 解析 波速公式中的 是波在介质中的传播速度，与质点的振动速度不同，故A错误；对同 一机械波来说，通过不同的介质时，频率不变，波长 会发生变化，故B正确,C错误；不同波长 的声波在同一介质中传播时速度相等，故D错误. 题型1 波长、频率与波速的关系 4 2.（多选）如图是绳波形成过程的示意图，将两根粗细相同、材料不同的长软绳Ⅰ和Ⅱ的一端连 接在一起（图中 点为结点），1、2、3、4、…为绳上的一系列等间距的质点，其中质点10与结 点重合，绳处于水平方向.时刻，手持结点 以一定周期在竖直方向做简谐振动，带动绳Ⅰ、 绳Ⅱ上的质点依次上下振动，形成向左和向右传播的两列简谐波.已知 时，质点14刚要开始 振动且方向向上； 时，质点4第一次到达最高点.下列判断正确的是( ) ACD A.波在绳Ⅰ、绳Ⅱ中传播的周期相等 B.时刻，结点 的运动方向竖直向下 C.波在绳Ⅱ中的传播速度可能大于在绳Ⅰ中传播速度的2倍 D.波在绳Ⅱ中的传播速度可能小于在绳Ⅰ中传播速度的2倍 题型1 波长、频率与波速的关系 5 解析 手持结点 以一定周期在竖直方向做简谐振动，波源相同，波在绳Ⅰ、绳Ⅱ中传播的周期 相等，A正确；质点依次上下振动，质点14刚要开始振动时方向向上，与波源的起振方向相同， 可知时刻，结点的运动方向竖直向上，B错误；设相邻质点间距离为 ，波在绳Ⅱ中的传播 速度，设质点振动周期为，振动刚传到质点4的时间为 ，波在绳Ⅰ中的传播 速度，若，则，若，则 ，即波在绳Ⅱ中的传播速 度可能大于也可能小于在绳Ⅰ中传播速度的2倍，C、D正确. 题型1 波长、频率与波速的关系 6 【关键点拨】同一波源振动频率相等，由题图所给信息，再根据周期、波速与频率的关系进行解答. 题型1 波长、频率与波速的关系 7 3.[江西高安第二中学2024段考] （多选）在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点， 相邻两质点间的距离均为，如图甲所示.一列横波沿该直线向右传播， 时到达质点1，质点1 开始向下运动，经过时间 第一次出现图乙所示波形，则下列说法正确的是( ) BC A.周期为，波长为 B.周期为，波长为 C.周期为，波速为 D.周期为，波速为 题型1 波长、频率与波速的关系 8 【思路导引】本题中经 第一次出现题图乙所示波形，并不是此时波刚好传播到质点9 （质点9振动方向向上，与波的起振方向向下矛盾），而是波刚传播到质点13. 题型1 波长、频率与波速的关系 9 解析 经 时间第一次出现题图乙所示波形时，质点1和质点9之间恰好是一个波长，说明波由质 点1传播到质点9需要一个周期的时间，因质点1开始振动方向向下，而题图乙中质点9是向上振 动的，说明波传播到质点9后又振动了半个周期，故有，解得 ，由题图乙知， ，由得， ，故B、C正确. 题型1 波长、频率与波速的关系 10 4.[四川成都蓉城名校联盟2024高二上联考改编] 如图所示，一列简谐横波沿 轴正方向传播，实线和虚线分别表示和 时的波形（已知波的 周期），则 时的波形图是下列图中的( ) B A. B. C. D. 题型2 波的图像及其画法 11 解析 由题意可知，可得波的周期，则当时，经过个周期，即差 周 期是3个周期，所以等同于将时刻的波形沿轴负方向平移 个周期，故波形图为B选项图. 题型2 波的图像及其画法 12 【方法总结】确定一段时间后的波形图，有两种典型方法 （1）平移法：先算出经时间波传播的距离，再把波形沿波的传播方向平移 即可.因 为波的图像的重复性，若知波长 ，则波形平移 时波形不变，当 时，可采取去整 留零的方法，只需平移 即可. （2）特殊点法：若知周期 ，在波形上找两特殊点，如过平衡位置的点和与它相邻在波峰（谷） 的点，先确定这两点的振动方向，再看，由于经 时间波形不变，所以也采取去整 留零的方法，分别找出两特殊点经 时间后的位置，然后按正弦规律画出新波形即可. 题型2 波的图像及其画法 13 5.[山东滨州2024高二上联考] （多选）如图所示，有一周期为、波长为、沿 轴正方向传 播的波，当时该波恰好传播到点，、 两点间波形如图所示，且图中已标出各点坐标.则 时段和 段的波形图分别为( ) AC A. B. C. D. 题型2 波的图像及其画法 14 解析 由题意可知，时波的传播距离为，此时 处质点开始向上振动，将波形画 完整，可知A、C正确.故选A、C. 题型2 波的图像及其画法 15 【易错分析】画某段时间前（后）的波形图，不是把波形图直接按照后（前）面的波形图往前 （后）延伸，而是把波形图平移. 题型2 波的图像及其画法 16 6.振源带动细绳上各点上下做简谐运动，时刻绳上形成的波形如图所示,绳上的 点此时位 于平衡位置.规定绳上质点向上运动的方向为轴的正方向，则绳上 点的振动图像是( ) B A. B. C. D. 题型3 从波的图像判断各质点的振动情况 17 解析 时刻点处于平衡位置，各质点的振动都是由靠近振源的质点带动的，则由题图中离 点较近且靠近振源的质点的位置可判断出点的起振方向向下，可知 点的振动图像为B. 题型3 从波的图像判断各质点的振动情况 18 【方法总结】带动法 原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点. 方法：在质点与波源之间的图像上靠近点另找一点，若在上方，则向上运动，若在 下方，则 向下运动，如图所示. 题型3 从波的图像判断各质点的振动情况 19 7.[山东济宁一中2024高二上质量检测改编] （多选）如图所示，一列沿 轴正 方向传播的简谐横波，在时刻波刚好传播到处的质点 ，已知波 的传播速度为 ，则( ) CD A.波源的起振方向沿 轴正方向 B.波源的振动频率为 C.时，处的质点 第一次处于波峰 D.时，处的质点已通过的路程为 题型3 从波的图像判断各质点的振动情况 20 解析 由波形图结合“同侧法”可知，点起振方向沿轴负方向，则波源的起振方向沿 轴负方 向，故A错误；由题图可知波长，波源的振动频率为 ，故B错误； 振动周期，波传播到处需要的时间为 ，则 时，已经振动了，此时第一次到达波峰位置，故C正确；波传播到 处需要的时间为，则时，该处质点已经振动了 ，即 时，处的质点通过的路程为 ，故D正确. 题型3 从波的图像判断各质点的振动情况 21 【方法总结】（1）确定波长 从波形图中可得一个波的长度或相邻两个振动状态完全相同的质 点之间的距离或相邻两波峰（谷）之间的距离. （2）确定周期 . （3）波速、波长、周期（或频率）的关系： . 题型3 从波的图像判断各质点的振动情况 22 8.[山东泰安2024高二上期中] （多选）如图甲所示为一列简谐横波在 时刻的波形图，其中 质点的位置坐标为，质点的位置坐标为.图乙为质点 的振动图像，图 中点坐标为 ，则下列说法正确的是( ) BC 甲 乙 A.波的传播速度 B.波的传播速度 C.波沿轴正方向传播 D.波沿 轴负方向传播 题型4 波的图像和振动图像的关系 23 解析 由题图乙可知时刻质点B的振动方向向下，由题图甲，根据“微平移法”可知波沿 轴 正方向传播，故C正确，D错误；时刻质点B的位移为，即 ，根据三角函 数可得质点B离平衡位置的相位差为，由题图乙可得，解得 ，由题图甲 可知A、B质点的相位差为 ，故，可得，波的传播速度为 ，故 A错误，B正确. 题型4 波的图像和振动图像的关系 24 【方法总结】微平移法 原理：波向前传播，波形也向前平移. 方法：作出经微小时间后的波形，就知道了各质点经过 时间到达的位 置，此刻质点的振动方向也就知道了，如图所示. 题型4 波的图像和振动图像的关系 25 9.[四川成都七中2024高二上期中] （多选）一列简谐横波在均匀介质中沿轴传播， 时刻 的波形如图甲所示，其中位于横坐标处的一质点的振动图像如图乙所示， 是图甲中纵 坐标为 的另一质点.下列说法正确的是( ) ACD 甲 乙 A.质点的位移随时间变化的关系为 B.该横波的传播方向为 轴负方向 C.点的横坐标为 D.时点的位移是 题型4 波的图像和振动图像的关系 26 解析 由题图可知，该横波的周期为，波长,角速度为 ，质点A的 位移随时间变化的关系为，故A正确；因时刻，质点A沿 轴正方向运动， 结合波形图和“同侧法”可知该横波的传播方向为 轴正方向，故B错误；该横波的传播速度为 ，由数学知识可知，B点比的质点超前，所以B点到 处的距 离为，所以，即B点的横坐标为，故C正确；该波从 到 经历，该波沿轴正方向传播，此时处的质点在波峰位置，则B点在 轴上方， 由数学知识可知，B点的位移是 ，故D正确. 题型4 波的图像和振动图像的关系 27 【方法总结】同侧法 在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方向， 并在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头 总是在曲线的同侧.如图所示，若波向右传播，则 向下运动. 题型4 波的图像和振动图像的关系 28 10.[河南洛阳创新发展联盟2023高二下联考改编] （多选）如图所示，一列简谐横波沿 轴正方 向传播，时，位于坐标原点处的波源开始从平衡位置沿轴向上做周期为 、振幅为 的简谐振动.当平衡位置在处的质点 刚开始振动时，波源处的质点刚好位于波峰. 下列描述正确的是( ) AD A.波源开始振动后内通过的路程为 B.该列简谐横波的最大波长为 C.该列简谐横波的最大波速为 D.若波长满足，则波速为 易错点 忽略波的传播具有多解性而导致漏解 29 解析 ,则波源开始振动后内通过的路程 ，A正确； 由已知条件可得波长满足关系，可得 ， 当时，波长最长，该波的最大波长，故最大波速 ， B、C错误；由可知，只有时，满足，即 ， 则波速 ，D正确. 易错点 忽略波的传播具有多解性而导致漏解 30 【易错分析】学生容易对波的多解问题考虑不全面，从而造成漏解.要注意：（1）波的传播方向 不确定导致的多解问题；（2）波长大小不确定导致的多解问题；（3）波的双向性和波形的周期 性导致的多解问题；（4）波形的不确定引起的多解问题. 易错点 忽略波的传播具有多解性而导致漏解 31 $$