机械波-2024年高考物理三轮冲刺讲与练

2024年高考物理三轮冲刺之机械波 考点精讲 1．机械波及其形成和传播 机械波的产生 （1）定义：机械振动在介质中的传播过程，叫做机械波． （2）产生条件：波源和介质． （3）产生过程：沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做受迫振动，对简谐波而言各质点振动的振幅和周期都相同，各质点只在自己的平衡位置附近振动． 【例1】关于机械振动和机械波，下列说法中，正确的是（　　） A．有机械振动必有机械波 B．有机械波必有机械振动 C．波的频率等于该波中质点振动的频率 D．波的传播速度等于该波中质点振动的速度 分析：有机械振动才有可能有机械波，波的传播速度与质点振动速度没有直接关系． 解答：A、有机械波必有机械振动，而有机械振动若没介质不会形成机械波．故A不正确； B、有机械振动若没介质不会形成机械波，而有机械波必有机械振动，故B正确； C、机械振动产生的机械波，两者的频率是相同的，故C正确； D、波的传播速度与介质有关，而质点的振动速度与波的传播速度无关．故D不正确； 故选：BC． 点评：机械波产生的条件是振源与介质． 2．横波和纵波 （1）横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷． （2）纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，质点分布最密的地方叫密部，质点分布最疏的地方叫疏部． 3．横波的图像 横波的图象 如图所示为一横波的图象。纵坐标表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，横坐标表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置。它反映了在波传播的过程中，某一时刻介质中各质点的位移在空间的分布。简谐波的图象为正弦（或余弦）曲线。 【例2】如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，则 　　 A．1cm＜x＜3cm范围内的质点正在向y轴的负方向运动 B．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向 C．Q处的质点此时正在波峰位置 D．Q处的质点此时运动到P处。 分析：由题意利用平移法可知Q点的状态传到P点时的波形图，由波形图可判断各点的振动情况。 解：当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，Q点在t＝0时的波沿也向左传到P点，所以x＝0cm处质点在波谷，x＝2cm处质元在波峰，则1cm＜x＜2cm向y轴的正方向运动，2cm＜x＜3cm向y轴的负方向运动，A错误； Q点振动四分之三周期后到达波谷加速度沿y轴的正方向最大，质点不能平移，B正确，C D错误。 故选B。 点评：本题画波形是关键，只要画出新的波形各点的振动即可明确！ 【例3】一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4m/s。某时刻波形如图所示，下列说法正确的是（　　） A．这列波的振幅为4cm B．这列波的周期为1s C．此时x＝4m处质点沿y轴负方向运动 D．此时x＝4m处质点的加速度为0 分析：由波的图象读出振幅和波长，由波速公式v＝算出周期。由波的传播方向判断质点的振动方向，根据质点的位置分析质点的加速度。 解：A、振幅等于y的最大值，故这列波的振幅为A＝2cm。故A错误。 B、由图知，波长λ＝8m，由波速公式v＝，得周期T＝＝s＝2s。故B错误。 C、简谐机械横波沿x轴正方向传播，由波形平移法得知，此时x＝4m处质点沿y轴正方向运动。故C错误。 D、此时x＝4m处质点沿处于平衡位置，加速度为零。故D正确。 故选：D。 点评：根据波的图象读出振幅、波长、速度方向及大小变化情况，加速度方向及大小变化情况等，是应具备的基本能力。 4.波的图象的理解与应用 1．波的图象反映了在某时刻介质中的质点离开平衡位置的位移情况，图象的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，如图： 图象的应用： （1）直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移。 （2）确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大 ... ...