【文档说明】15.2 机械波（讲）--2023年高考物理一轮复习讲练测（全国通用）（解析版）.docx，共(11)页，563.887 KB，由envi的店铺上传

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第十五章机械振动机械波近5年考情分析考点要求等级要求考题统计20222021202020192018机械振动Ⅱ2022·海南卷·T42022·山东卷·T92022·浙江6月卷·T112021·北京卷·T42020·海南卷·T9

2020·北京卷·T62019·全国II卷·T342018·天津卷·T22机械波Ⅱ2022·重庆卷·T162022·北京卷·T62022·上海卷·T72022·湖南卷·T16（1）2022·浙江6月卷·T

162022·浙江1月卷·T152022·广东卷·T16（1）2022·全国甲卷·T34（1）2022·全国乙卷·T34（1）2021·重庆卷·T162021·浙江1月卷·T152021·浙江1月卷·T132020·山东卷·T42020·天津卷·T42020·浙江1月卷·T1620

20·浙江7月卷·T152019·全国I卷·T342019·天津卷·T202019·海南卷·T172018·北京卷·T162018·江苏卷·T192018·全国I卷·T342018·全国II卷·T342018·全国III卷·T34核心素养物理观念：1.掌握简谐运

动的特征及波的传播规律；2.掌握单摆的周期公式，掌握振动图像和波动图像；3.从相互作用和能量的角度认识振动和波．科学思维：1.构建简谐运动、单摆等模型研究问题；2.运用公式和图像描述振动和波动问题；3.运用证据及推理解释波的干涉、衍射现象．科学探究：通过“用单摆测定重力加

速度”等实验，提高科学素养．科学态度与责任：1.尝试用学过的知识解决实际生产生活中的振动与波的问题；2.通过实验探究，形成严谨、认真、实事求是的科学态度．命题规律命题分析：高考对本专题的考查以图像为主，重点是简谐运动的特点、振动和波动图像、波的传播、波的叠加

、波速的计算、波的多解问题以及用单摆测定重力加速度等．趋势分析：预计今后的高考对本专题的考查仍会以定性分析或简单的定量计算为主，难度中等，要多注意本专题中与实际生活相联系的题目．【网络构建】专题15.2机械波【网络构建】考点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；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)λ2(n＝0,1,2,3，…)时，它们的振动步调总相反．(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．波速公式备考策略对该部分内容的考查一般以选择题为主，内容上主要以机械波和机械振动为主，从振动图像和波形图出发，分析质点运动的动力学问题，涉及传播方向与振动方向的关

系，波的周期性和多解性问题等；对本部分的实验，直接考查的频率不高，但复习时不能忽略，要注意对实验原理、器材、步骤、数据处理方法、误差分析等的理解。常见题型有：①简谐运动的基本概念及规律；②机械波的形成与传播及波速公式的应用；③振动图

像和波形图的分析；④波传播中的多解问题；⑤用单摆测量重力加速度。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＝λT＝λf.3．由t时刻的波形确定t＋Δt时刻的波形(如图)(1)波向右传播Δt＝14T的时间和向左传播Δ

t＝34T的时间波形相同．(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．甲(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．乙(3)微平移法：将波形图沿传播方向平移Δx(Δx≤λ4)，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定，如图丙所示．考点二波的图象与振动图象的关联分析1.求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、

一看、二找”的方法2.振动图与波形图的对比振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向的所有质点研究内容某一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示同一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点

的位移图象信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)某一质点在各时刻的位移(4)各时刻速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度的方向(4)传播方向、振动方向的互判图象变化随时间推移图象延续，但已有形状不变随

时间推移，图象沿传播方向平移一个完整曲线占横坐标的距离表示一个周期表示一个波长考点三波的多解问题造成波动问题多解的主要因素1．周期性(1)时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确．(2)空间周期性

：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确．2．双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定．(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定．3．波形的隐含性形成多解在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态．这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性．考点四波

的干涉、衍射、多普勒效应1．波的干涉中振动加强点和减弱点的判断某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr.(1)当两波源振动步调一致时若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2，…)，则振动减弱．(2)当两波源振动步调相

反时若Δr＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2,3，…)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，则振动减弱．2．多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．(2)波源与观察

者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大．(3)波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率减小．(4)波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率．高频考点一波的传播与波速公式的应用例1、一列简谐横波，在t＝0时刻的波

形如图所示，质点振动的振幅为10cm。P、Q两点的坐标分别为－1m和－9m，波传播方向由右向左，已知t＝0.7s时，P点第二次出现波峰。试计算：(1)这列波的传播速度多大？(2)从t＝0时刻起，经多长时间Q点第一次出现波峰？(3)当

Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程为多少？【答案】(1)10m/s(2)1.1s(3)0.9m【解析】(1)由波形图可知该波的波长为λ＝4m，P点与最近波峰的水平距离为3m，距离下一个波峰的水平距离为7m，所以v＝st＝1

0m/s。(2)t＝0时刻，Q点与最近波峰的水平距离为11m，故Q点第一次出现波峰的时间为t1＝s1v＝1.1s。(3)该波传播过程中各质点振动的周期为T＝λv＝0.4s，Q点第一次出现波峰时质点P振动了t2＝t1－T2＝0.9s，t2＝94T，质点从起振开始每振动T4经过的路程为10c

m，则当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程s′＝0.9m。【变式训练】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1sB．在t0时刻弹簧的形变量为4cmC．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10cmE．钢球振动方程为y＝5sinπtcm【答案】BCE【解析】由振动图象可以看出钢球的振动周期为T＝2s

，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4cm处，则弹簧的形变量等于4cm，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＝4×5cm＝20cm，D错误；振幅A＝5cm，角频率ω＝2πT＝πrad/s，则钢球振动方程为y＝Asinωt＝5sinπtcm，E正确。高频考点二波的图象

与振动图象的关联分析由波动图象确定质点的振动图象例2、如图所示，甲为t＝1s时某横波的波形图象，乙为该波传播方向上某一质点的振动图象，距该质点Δx＝0.5m处质点的振动图象可能是()【答案】A.【解析】：根据波形图象可得波长λ＝2m

，根据振动图象可得周期T＝2s．两质点之间的距离Δx＝0.5m＝14λ.根据振动和波动之间的关系，则另一质点相对该质点的振动延迟14T，如解析图甲所示，或者提前14T，如解析图乙所示．符合条件的只有选项A.2.由振动图象确定波

动图象例3．一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9m的a、b两质点的振动图象如图所示．下列描述该波的图象可能的是()【答案】AC【解析】：.根据y－t图象可知，a、b两质点的距离为nλ＋14λ或nλ＋34

λ，即nλ＋14λ＝9m或nλ＋34λ＝9m(n＝0，1，2，3，…)解得波长λ＝364n＋1m或λ＝364n＋3m．即该波的波长λ＝36m、7.2m、4m…或λ＝12m、367m、3611m…选项A、B、C、D的波长分别为4m、8m、12m、16m，故选项A、C正确，选项B、D错误

．3.振动和波动情况的综合分析例4、一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，图甲为t＝2.0s时的波形图，图乙为x＝2m处的质点P的振动图象，质点Q为平衡位置x＝3.5m的质点．下列说法正确的是()A．波的传播周期是2sB．波沿x轴正方向传播C．波的传播速

度为1m/sD．t＝2.0s时刻后经过0.5s，质点P通过的路程等于0.05mE．t＝3.5s时刻，质点Q经过平衡位置【答案】BCE【解析】根据振动图象可知，波的周期为T＝4s，A错误；由题图乙可知，t＝2.0s时质点P向上振动，根据“微平移法”，结合题图甲可知波沿x轴正方向传播，B正确；

根据波形图，波长λ＝4m，所以波速v＝λT＝1m/s，C正确；t＝2.0s时刻，质点P位于平衡位置处，再经0.5s＝18T，质点P通过的路程s>A2＝0.05m，D错误；Δt＝1.5s，Δx＝vΔt＝1.5m＝PQ，可知t＝3.5时刻，质点Q经过平衡位置，E正确.高频考点三波的多解问题例5、一列

简谐横波沿x轴正方向传播，沿传播方向上P、Q两点的振动图象如图甲、乙所示，已知P、Q两点平衡位置的坐标分别为xP＝2m、xQ＝4m。问：甲乙(1)若该波的波长大于2m，则波速是多大？(2)若该波的波长小于2m，则波长是多少？【答案】(1)87m/s(2)168n－

1m(n＝2,3,4…)【解析】由P、Q两点的振动图象得周期T＝2s，ω＝2πT＝πrad/sQ点的振动方程yQ＝Asin(ωt＋φ)当t＝0时，yQ＝22ym则yQ＝5sinπt＋π4mP点的振动方程：yP＝5sinπt(m)

波从P传到Q点用时为Δt，πΔt＋π4＝2nπn＝1,2,3，…(1)若该波的波长大于2m，Δt′<T，则n＝1Δt＝74s故：v＝xΔt＝87m/s。(2)若该波的波长小于2m，Δt>T，n＝2,3,4

…Δt′＝2n－14s(n＝2,3,4…)v′＝xΔt′＝88n－1(n＝2,3,4…)可得：λ＝v′T＝168n－1m(n＝2,3,4…)。【变式训练】如图a所示，一简谐横波沿A、B两点的连线向

右传播，A、B两点相距5m，其振动图象如图b所示，实线为A点的振动图象，虚线为B点的振动图象。(1)求该波的波长；(2)求该波的最大传播速度。【答案】(1)6012n＋11m(n＝0，1，2，3，…)(2)6011m/s(或5.45m/s)【解析】(1)根据振动图

象可知质点A在坐标原点，且向上振动，而此时质点B在振幅一半的位置处且向上振动，从题图b中可知振动周期为T＝1.0s，则ω＝2πT＝2πrad/s相应质点B的振动方程为y＝Asin2π(t－t0)(其中t0<0.25s)当t＝0时，将图b中的数据信

息代入得5cm＝10cm·sin(－2πt0)解得t0＝1112s，即t0＝1112T则根据题意可得A、B两点之间的距离为n＋1112λ＝5m(n＝0，1，2，3，…)则λ＝6012n＋11m(n＝0，1，2，3，…)(2)当n＝

0时，根据λ＝6012n＋11m可知波长最大，根据v＝λmaxT，得机械波的最大速度为v＝λmaxT＝6011m/s＝5.45m/s高频考点四波的干涉、衍射、多普勒效应例6、在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200m/s

.已知t＝0时，波刚好传播到x＝40m处，如图所示，在x＝400m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是()A．波源开始振动时方向沿y轴正方向B．从t＝0开始经过0.15s，x＝40m处的质点运动路程为0.6mC．接收

器在t＝1.8s时才能接收到此波D．若波源向x轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率可能为11HzE．若该波与另一列频率为10Hz、波源在x＝350m处的沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，能够产生稳定的干涉图样【答案】BCE【解析】根据波的图象

和波的传播方向可知，波源开始振动时方向沿y轴负方向，选项A错误；根据波的图象可知波长λ＝20m，振幅A＝10cm，周期T＝λv＝0.1s，从t＝0开始经过0.15s(1.5个周期)，x＝40m处的质点运动路程为6个振幅，即6A＝6×0.1m＝0.6m，选项

B正确；接收器在t＝Δxv＝400－40200s＝1.8s时能够接收到此波，选项C正确；波源频率为f＝1T＝10Hz，若波源向x轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率小于10Hz，选项D错误；根据频率

相同的两列波相遇才能产生稳定干涉的条件，若该波与另一列频率为10Hz的简谐横波相遇，能够产生稳定的干涉图样，选项E正确．【变式训练】如图为水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源s1、s2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时

刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，s1的振幅A1＝4cm，s2的振幅A2＝3cm，则下列说法正确的是()A．A、D连线上的所有质点一定都是振动加强点B．质点A、D在该时刻的高度差为14cmC．再过半个周期，质点B、C是振动加强点D．质点D的位移不可能为零E

．质点C此刻以后将向下振动【答案】ABE【解析】两个波源的振动步调一致，题图中A、D连线上的点到两个波源路程差为零，是振动加强点，而B、C是波峰与波谷相遇，是振动减弱点，故A正确；该时刻质点A处于波峰叠加位置，相对平衡位置

的高度为A1＋A2＝7cm，质点D此刻位移为xD＝－7cm，因此A、D质点在该时刻的高度差为14cm，B正确；振动的干涉图象是稳定的，A、D一直是振动加强点，而B、C一直是振动减弱点，C错误；振动加强点仍在不停在振动，位移可能为零，故D错误；质

点C是振动减弱点，此刻在上方最大位移处，故质点C此刻以后将向下振动，故E正确．