2020高考物理大一轮复习新课改省份专用讲义第七章第40课时机械波重点突破课含答案.docVIP

第40课时　机械波(重点突破课) [考点一　波的形成和传播] 波的传播、波的图像、波长的概念是这部分内容的重点，而波的周期性、波的多解问题是难点，分析这些问题时要在脑海中形成波的传播的动态图形。 1．波的形成和传播 (1)机械波的形成条件 ①有发生机械振动的波源。 ②有介质，如空气、水等。 (2)机械波的传播特点 ①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。 ②介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。 ③一个周期内，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 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) 纵波 质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，有密部和疏部 2.波的图像(1)坐标轴：横轴表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵轴表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移。如图所示。 (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．波长、波速、频率及其关系 (1)波长λ：在波动中，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、波速和频率的关系：v＝λf＝eq \f(λ,T)。 [考法细研] 考法1　波的形成与传播 [例1]　(多选)(2016·全国卷Ⅰ)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s。下列说法正确的是(　　) A．水面波是一种机械波 B．该水面波的频率为6 Hz C．该水面波的波长为3 m D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去 E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 [解析]　水面波是一种机械波，A正确；根据题意得周期T＝eq \f(15,9) s＝eq \f(5,3) s，频率f＝eq \f(1,T)＝0.6 Hz，B错误；波长λ＝eq \f(v,f)＝eq \f(1.8,0.6) m＝3 m，C正确；波传播过程中，传播的是振动形式，能量可以传递出去，但质点并不随波迁移，D错误，E正确。 [答案]　ACE [规律方法] 波的传播问题的分析方法 (1)波传播时，波的信息和能量可以向外传播，但振动的质点并不随波迁移。 (2)波的传播具有周期性，波在一个周期传播的距离等于一个波长。波长的大小等于相邻两波峰(或波谷)之间的距离。 (3)波长、波速、周期和频率的计算可利用关系式v＝eq \f(λ,T)和v＝λf。 考法2　波的图像分析 [例2]　(多选)(2018·全国卷Ⅲ)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T＞0.20 s。下列说法正确的是(　　) A．波速为0.40 m/s B．波长为0.08 m C．x＝0.08 m的质点在t＝0.70 s时位于波谷 D．x＝0.08 m的质点在t＝0.12 s时位于波谷 E．若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 m [解析]　因周期T＞0.20 s，故波在t＝0到t＝0.20 s时间内传播的距离小于波长λ，由y-x图像可知传播距离Δx＝0.08 m，故波速v＝eq \f(Δx,Δt)＝0.40 m/s，故A正确；由y-x图像可知波长λ＝0.16 m，故B错误；由v＝eq \f(λ,T)得，波的周期T＝eq \f(λ,v)＝0.4 s，根据振动与波动的关系知t＝0时，x＝0.08 m的质点沿＋y方向振动，t＝0.7 s＝1eq \f(3,4)T，故此时该质点位于波谷；因为eq \f(1,4)T＜0.12 s＜eq \f(T,2)，此时x＝0.08 m的质点在x轴上方沿－y 方向振动，故C正确，D错误；根据λ＝vT得，波速变为0.80 m/s时波长λ＝0.32 m，故E正确。 [答案]　ACE 考法3　波的图像和振动图像的综合应用 [例3]　(2018·全国卷Ⅰ)一列简谐横波在t＝eq \f(1,3) s时的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点。图(b)是质点Q的振动图像。求： (1)波速及波的传播方向； (2)质点Q的平衡位置的x坐标。 [解析]　(1)由题图(a)可以看出，该波的波长为 λ＝36 cm 由题图(b)可以看出，周期为T＝2 s 波速为v＝eq \f(λ,T)＝18 cm/s 由题图(b)知，当t＝eq \f(1,3) s时，质点Q向上运动，结合题图(a)可得，波沿x轴负方向传播。 (2)设质点O的振动方程为yO＝Asin