2024届高考物理一轮复习热点题型归类训练专题19机械波(原卷版+解析)

这是一份2024届高考物理一轮复习热点题型归类训练专题19机械波(原卷版+解析)，共49页。试卷主要包含了机械波与波的图像，波的图像和振动图像的理解和应用，波传播的周期性和多解性问题，波的叠加与干涉，波特有的现象等内容，欢迎下载使用。
TOC \ "1-3" \h \u \l "_Tc31986" 题型一 机械波与波的图像 PAGEREF _Tc31986 \h 1
\l "_Tc30385" 类型1 波的形成及传播 PAGEREF _Tc30385 \h 1
\l "_Tc30013" 类型2 波的图像 PAGEREF _Tc30013 \h 5
\l "_Tc5361" 题型二 波的图像和振动图像的理解和应用 PAGEREF _Tc5361 \h 9
\l "_Tc1981" 题型三 波传播的周期性和多解性问题 PAGEREF _Tc1981 \h 13
\l "_Tc3539" 类型1 时间多解性 PAGEREF _Tc3539 \h 14
\l "_Tc9105" 类型2 空间多解性 PAGEREF _Tc9105 \h 17
\l "_Tc24580" 题型四 波的叠加与干涉 PAGEREF _Tc24580 \h 22
\l "_Tc4248" 题型五 波特有的现象 PAGEREF _Tc4248 \h 28
题型一 机械波与波的图像
1．传播特点
(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。
(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。
(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变。
(4)波源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v＝eq \f(λ,T)＝λf。
2．波的传播方向与质点振动方向的互判方法
类型1 波的形成及传播
【例1】（2023·浙江金华·模拟预测）杜甫曾在《曲江》中提到：穿花蛱蝶深深见，点水蜻蜓款款飞。平静水面上的S处，“蜻蜓点水”时形成一列水波向四周传播（可视为简谱波），A、B两点与S在同一条直线上，C、S在另外一条直线上。图示时刻，A在波谷，B、C在不同的波峰上。已知波速为v，A、B连线在水平方向的距离为a，则不正确的是（ ）
A．水波的波长为a
B．A点振动频率为
C．到达第一个波峰的时刻，C比A滞后
D．从图示时刻起，经过的时间，B、C之间的距离增大了
【例2】（2023·江苏徐州·统考三模）如图，静止水面同一直线上的A、S、B为三个质点的平衡位置，它们的间距为。一滴水落在S处，形成一列向四周传播的水波（可视为简谐波），当水波的同一波峰经过A、B处时，S处的质点刚好经过平衡位置，且S、A（或B）之间只有一个波谷。已知波的周期为T，则（ ）

A．A、B两处质点的起振方向相反
B．此时S处质点向下振动
C．水波的波长为6a
D．水波的速度为
【例3】．（2023春·浙江湖州·高三统考阶段练习）如图所示，波源O从t=0时刻开始垂直纸面做振幅为10cm的简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。t=4s时第一次出现如图所示的波形，实线为波峰，虚线为波谷，两个实线圆的半径分别为6.5m和0.5m，下列说法正确的是（ ）

A．该波波长为3m
B．该波周期为3.7s
C．波源O的起振方向向上
D．此时波源O的位移为5cm
【例4】．（2023春·黑龙江哈尔滨·高三哈尔滨三中校考期中）中医是我国传统文化的瑰宝，“悬丝诊脉”更是一门绝技。悬丝诊脉，悬的是“丝”，“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动，即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如图，假设“丝”上有间距相等的点1、2、3、4、5、6…，且相邻两点间距离为l。待诊病人在搭上丝线后，图中质点1在t=0时开始向上振动，产生的机械波沿丝线向医生传播，t=1.25s时质点1第二次到达最高点，此时质点6刚好开始振动，则下列说法正确的是（ ）

A．该波的波长为2lB．t=1.25s时质点6振动的方向向下
C．t=2s时质点3恰好位于波谷位置D．t=0.75s时质点1和质点3的加速度相反
类型2 波的图像
【例1】（广东省清中、河中、北中、惠中2022-2023学年高三下学期5月联合考试物理试题）“战绳”训练是近年健身的一种流行的项目，如甲图，健身者双手握住双绳一端，上下抖动使绳子振动起来形成绳波，使健身者获得很好的健身效果。健身者抖动其中一根绳子形成的绳波，可看作简谐波，以手的平衡位置为坐标原点，建立xOy坐标系，如乙图是t=0时刻绳子的波形，若抖动的频率是0.5Hz，不考虑绳波传播过程中的能量损失，则（ ）

A．传播速度为8m/s
B．该时刻Q点的振动方向沿y轴正方向
C．该时刻P点坐标为（0，16）
D．从该时刻开始计时，质点Q的振动方程为
【例2】．（2023·云南曲靖·统考二模）如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形，从此时刻开始，介质中的质点P、Q（P、Q连线平行x轴）回到平衡位置的最短时间分别为0.1s、0.4s，下列说法正确的是（ ）

A．该波的周期为B．0~0.75s内质点Q运动的路程为30cm
C．0~0.75s内波传播的距离为9cmD．时刻质点Q加速度最大
【例3】（2023春·河南·高三校联考期中）一列简谐横波正沿x轴正方向传播，时刻的波形图如图所示，P、Q位于平衡位置处，在时，质点P第3次到达波峰，则下面说法正确的是（ ）

A．这列波的周期为0.4sB．这列波的波速为5m/s
C．时质点Q位于波峰D．时质点Q向下回到平衡位置
【例4】（2023春·天津南开·高三天津市第二南开中学校考开学考试）一列简谐横波沿x轴正方向传播，该波的周期，在时刻的波形如图所示，质点A、B、C、D、E在x轴上的位置坐标分别为、、、，。下列说法正确的是（ ）
A．经过0.1s，D点向右移动
B．时，质点E第一次到达波峰
C．该波刚传到E点时，E点将向下振动
D．从时刻开始，在0.5s内质点E通过的路程为12cm
题型二 波的图像和振动图像的理解和应用
1.振动图像和波的图像的比较
2.巧解波的图象与振动图象综合问题的基本方法
【例1】（2023届山东省潍坊市高三下学期三模物理试题）一列简谐横波在时的波形如图甲所示，图乙是坐标原点处质点的振动图像。已知质点的平衡位置坐标为，则（ ）

A．波向左传播B．波的传播速度大小为
C．质点的振动方程为D．质点的振动方程为
【例2】．（2023·山东·校联考模拟预测）如图，图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，图乙为质点P的振动图像，Q是平衡位置在x＝4.0m处的质点，下列说法正确的是（ ）
A．时刻，质点Q沿y轴负方向振动
B．这列波的波速为0.8m/s
C．质点Q的振动方程为
D．从到，质点Q通过的路程为70cm
【例3】（2023春·江西赣州·高三校联考阶段练习）某同学为了研究水波的传播特点，在水面上放有稳定波源，产生的水波沿水平方向传播（视为简谐波），如图甲所示，由该时刻开始计时，在波源的右侧某位置放有浮标，内有速度传感器，图像如图乙所示，向上为正方向，则（ ）

A．水波的波长为16cm
B．水波的传播速度大小为1m/s
C．x=8cm处的质点该时刻向x轴正方向运动
D．浮标放置的位置可能为x=12cm
【例4】（2023春·天津南开·高三天津市第二南开中学校考开学考试）如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x=2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图像。下列说法正确的是（ ）
A．这列波的传播方向是沿x轴负方向B．经过0.15s，质点P沿x轴正方向传播了3m
C．这列波的传播速度是20m/sD．经过0.1s，质点Q的运动方向沿y轴负方向
题型三 波传播的周期性和多解性问题
1．造成波传播多解的主要因素
(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：波传播的距离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。
2．解决波的多解问题的思路
一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件关系的Δt或Δx，若此关系为时间，则t＝nT＋Δt(n＝0，1，2，…)；若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx(n＝0，1，2，…)。
类型1 时间多解性
【例1】（2023春·广东广州·高三广州市第十六中学校考期中）如图所示，实线为一列沿x轴传播的简谐横波时刻的波形图，虚线（非方格）为时刻的波形图。介质中有P、Q、M三个质点，时刻，三个质点的纵坐标分别为、、。下列说法正确的是（ ）
A．P、Q两质点的速度总是大小相等、方向相反
B．P、M两质点相对平衡位置的位移总是大小相等、方向相反
C．此列波的周期可能为0.8s
D．此列波的波速可能为6m/s
【例2】（2023·重庆·校联考模拟预测）某均匀介质中，一列简谐横波沿x轴正方向传播，在时刻和时刻的部分波形图分别如图中实线和虚线所示。下列说法正确的是（ ）

A．这列波的波长为6m
B．振源的频率可能为1Hz
C．这列波的波速大小可能为4m/s
D．质点P和质点Q的振动情况完全相同
【例3】（2023春·黑龙江哈尔滨·高三哈九中校考期中）最近两年以来，地震在世界各地频频出现，让人感觉地球正处于很“活跃”的时期。地震波既有横波，也有纵波，若我国地震局截获了一列沿x轴正方向传播的地震横波振幅为A，在t（图中实线）与（图中虚线）两个时刻x轴上区间内的波形图如图所示，求：
（1）该地震波质点振动的周期T；
（2）该地震波最小波速为多少；
（3）处的质点在0.2s内通过的最小路程。
【例4】．（2023春·黑龙江双鸭山·高三双鸭山一中校考期中）一列简谐横波图像如图所示，t1时刻的波形如图中实线所示，t2时刻的波形如图中虚线所示，已知Δt=t2-t1=0.5s。
（1）若波向右传播，则这列波的可能波速的表达式；
（2）若波向左传播，且3T