人教版高中物理选择性必修一 同步精讲精练专题3.1 机械波的形成与传播（教师版）.docxVIP

专题3.1机械波的形成与传播

【人教版】

TOC\o1-3\t正文,1\h

【题型1机械波的传播规律】

【题型2波的图像的应用】

【题型3波的图像与振动图像的综合应用】

【题型4时间周期性导致的多解问题】

【题型5空间周期性导致的多解问题】

【题型6波传播的双向性导致的多解问题】

【题型1机械波的传播规律】

【例1】一频率为5Hz的振源O做简谐运动时形成的水波如图所示。已知该波的波速为1m/s，到振源O的距离为0.75m和1.2m处分别有一片可看成质点的小树叶P和Q，则下列说法正确的是()

A．两片树叶的起振方向相反

B．水波的波长为0.2m

C．Q的起振时刻比P的晚半个周期

D．当Q在波谷时，P恰好到波峰

解析：选B两片树叶可看作是水波上的两个质点，它们的起振方向均与波源的起振方向相同，故A错误；已知波速为v＝1m/s，周期T＝eq\f(1,f)＝0.2s，则水波的波长为λ＝vT＝0.2m，故B正确；P、Q到波源的距离之差为Δx＝(1.2－0.75)m＝0.45m＝eq\f(9,4)λ，故Q的起振时刻比P的晚eq\f(9,4)个周期，当Q在波谷时，P恰好到平衡位置，故C、D错误。

【变式1-1】均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB＝16cm。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v＝20cm/s，波长大于20cm，振幅为y＝1cm，且传播时无衰减。t＝0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔Δt＝0.6s，两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻(t10)，质点A位于波峰。求：

(1)从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；

(2)t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。

[解析](1)因波速v＝20cm/s，波长大于20cm，所以周期T＞1s，又由t＝0时刻后每隔0.6sA、B两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，可知该波周期T＝1.2s，该波波长λ＝vT＝24cm，故A、B的平衡位置相距eq\f(2,3)λ，从t1时刻开始，质点B最少要经过eq\f(2,3)T＝0.8s位于波峰。

(2)在t1时刻(t1＞0)，质点A位于波峰，A、B平衡位置相距eq\f(2,3)λ，可知质点B偏离平衡位置的位移

yB＝ycoseq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2π×\f(2,3)))＝－0.5cm。

[答案](1)0.8s(2)－0.5cm

【变式1-2】如图所示为海洋生态自动监测浮标，可用于监测水质和气象等参数。一列水波(视为横波)沿海面传播，在波的传播方向上相距4.5m的两处分别有甲、乙两浮标，两浮标随波上下运动。当甲运动到波峰时，乙恰好运动到波谷，此时甲、乙之间只有一个波峰。观察到甲从第1次到达波峰与第11次到达波峰的时间间隔为20s，则该水波()

A．振幅为4.5m B．波长为3m

C．频率为2Hz D．波速为2.25m/s

解析：选B根据题给条件无法得知浮标离开平衡位置的最大距离，故A错误；设波长为λ，则由题意可知eq\f(3,2)λ＝4.5m，解得λ＝3m，故B正确；设周期为T，则由题意可知10T＝20s，解得T＝2s，所以频率为f＝eq\f(1,T)＝0.5Hz，故C错误；波速为v＝eq\f(λ,T)＝1.5m/s，故D错误。

【变式1-3】(多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/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15s.下列说法正确的是()

A.该水面波的频率为6Hz

B.该水面波的波长为3m

C.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

D.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

答案BD

解析从第1个波峰到第10个波峰经历了9个波形，时间间隔为15s，所以其振动周期为T＝eq\f(15,9)s＝eq\f(5,3)s，频率为f＝eq\f(1,T)＝0.6Hz，A错误；波长λ＝vT＝1.8×eq\f(5,3)m＝3m，B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，C错误，D正确.

【题型2波的图像的应用】

【例2】(多选)一列简谐横波沿x轴传播，在t＝0时刻和t＝1s时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知x＝0处的质点在0～1s内运动的路程为4.5cm。下列说法正确的是()

A．波沿x轴正方向传播

B．波源振动周期为1.1