专题37 机械振动与机械波(解析版) 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/11/1 7:31:01星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

2020届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练

专题37 机械振动与机械波

【专题导航】

目录

热点题型一 波的传播与波速公式的应用 ............................................................................................................. 1

1.对波形图的理解 .............................................................................................................................................. 2 2.波的传播方向与质点振动方向之间的关系判断 ........................................................................................... 4 热点题型二 波的图象与振动图象的关联分析...................................................................................................... 5

1.由波动图象确定质点的振动图象 .................................................................................................................. 6 2.由振动图象确定波动图象 .............................................................................................................................. 7 3.振动和波动情况的综合分析 .......................................................................................................................... 7 热点题型三 波的多解问题 ..................................................................................................................................... 9 热点题型四 波的干涉、衍射、多普勒效应......................................................................................................... 11 【题型演练】 ........................................................................................................................................................... 13

【题型归纳】

热点题型一 波的传播与波速公式的应用 1.波的图象特点

(1)质点振动nT(波传播nλ)时,波形不变.

(2)在波的传播方向上,当两质点平衡位置间的距离为nλ(n=1,2,3,…)时,它们的振动步调总相同;当两质λ

点平衡位置间的距离为(2n+1)(n=0,1,2,3,…)时,它们的振动步调总相反.

2(3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向,各质点的起振方向与波源的起振方向相同. 2.波速公式

λ

振源经过一个周期T完成一次全振动,波恰好向前传播一个波长的距离,所以有v==λf.

T3.由t时刻的波形确定t+Δt时刻的波形(如图)

1

13

(1)波向右传播Δt=T的时间和向左传播Δt=T的时间波形相同.

44(2)若Δt>T,可以采取“去整留零头”的办法.

4.判断波的传播方向与质点的振动方向的三种常见方法

(1)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,如图甲所示.

(2)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,如图乙所示.

λ

(3)微平移法:将波形图沿传播方向平移Δx(Δx≤),再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定,如图

4丙所示.

1.对波形图的理解

【例1】.(2019·宁夏石嘴山三中一模)弹簧振子在光滑水平面上做简谐振动,把小钢球从平衡位置向左拉一段距离,放手让其运动,从小钢球第一次通过平衡位置时开始计时,其振动图象如图所示,下列说法正确的是( )

A.钢球振动周期为1 s

B.在t0时刻弹簧的形变量为4 cm

2

C.钢球振动半个周期,回复力做功为零 D.钢球振动一个周期,通过的路程等于10 cm E.钢球振动方程为y=5sinπt cm 【答案】 BCE

【解析】 由振动图象可以看出钢球的振动周期为T=2 s,A错误;弹簧振子在光滑水平面上做简谐振动,平衡位置时弹簧的形变量为零,由图知t0时刻在平衡位置的右侧距离平衡位置为4 cm处,则弹簧的形变量等于4 cm,B正确;经过半个周期后,振子的速度大小相等,动能变化为零,根据动能定理知回复力做功为零,C正确;钢球振动一个周期,通过的路程s=4A=4×5 cm=20 cm,D错误;振幅A=5 cm,角频率ω=

=π rad/s,则钢球振动方程为y=Asinωt=5sinπt cm,E正确。 T

【变式1】(2018·高考全国卷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 【答案】:ACE

【解析】:因周期T>0.20 s,故波在Δt=0.20 s内传播的距离小于波长λ,由y-x图象可知传播距离Δx=0.08 Δxλλ

m,故波速v==0.40 m/s,A对.由y-x图象可知波长λ=0.16 m,B错.由v=得,波的周期T==0.4

ΔtTv3

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=1T,故此时该质点位于

41T

波谷;因为T<0.12 s<,此时质点在x轴上方沿-y方向振动,C对,D错.根据λ=vT得波速变为0.80

42m/s时波长λ=0.32 m,E对.

【变式2】(2017·高考全国卷Ⅲ)如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5 s时的波形图.已知该简谐波的周期大于0.5 s.关于该简谐波,下列说法正确的是( )

3