机械波高考题分类解析 波动问题历来都是高考的热点之一,基本上每年的高考试卷中都要涉及波的问题,其运动形式比较复杂,信息量大,综合性强,对学生理解和推理能力要求较高. 本文就2008年高考对波动问题的考查进行归类解析.
一、对波长的多解的考查 例1、(2008年全国卷Ⅱ)一列简谐横波沿x轴正方向传播,振幅为A. t=0时,平衡位置在x=0处的质元位于y=0处,且向y轴负方向运动;此时,平衡位置在x=0.15m处的质元位于y=A处. 该波的波长可能等于( ) A. 0.60m B. 0.20m C. 0.12m D. 0.086m 解析:因为波沿正方向传播,且x=0处质点经平衡位置向y轴负方向运动,故此时波形图为正弦函数图象,则,当n=0时,λ=0.60m,A项正确;当n=1时,λ=0.12m,C项正确;当n≥2时,,D项错. 则本题的正确答案为AC. 点评:本题只要考查了学生对空间关系的不确定性判断波长的可能性,要求学生能通过渡的空间分布情况找出波长的表达形式,进一步进行讨论.
二、对波的图象的考查 例2、(2008年全国卷Ⅰ)一列简谐横波沿x轴传播,周期为T,t=0时刻的波形如图1所示. 此时平衡位置位于x=3m处的质点正在向上运动,若a、b两质点平衡位置的坐标分别为,则( ) A. 当a质点处在波峰时,b质点恰在波谷 B. 时,a质点正在向y轴负方向运动 C. 时,b质点正在向y轴负方向运动 D. 在某一时刻,a、b两质点的位移和速度可能相同 解析:由图可看出波长为4m,t=0时刻x=3m处的质点向上振动,可得该波向左传播. 将整个波形图向左平移1.5m时,a质点到达波峰,此时b质点正好在平衡位置,与t=0时刻平衡位置在7m处的质点振动状态一样,故a质点到达波峰时,b质点正在平衡位置并向上振动,A错;将图象整体向左平移1m,即波传播时,a的振动状态与t=0时刻平衡位置在3.5m处的质点振动状态一样,即处在平衡位置上方并向y轴正方向运动,B错;将图象整体向左平移3m,即波传播时,b的振动状态与平衡位置在9.5m处和1.5m的质点振动状态一样,即处在平衡位置上方并向y轴负方向运动,C对;a、b质点相隔3m,即相差,速度相同的质点应该在半周期内才会出现,故D错. 所以本题的正确答案为C. 点评:此题考查学生对波形图规律的理解. 高考物理以能力测试为主导,考查考生对基础知识、基本技能的掌握程度和运用所学知识分析问题的能力,其中理解能力是解题的关键.
三、对波的图象和振动图象的综合考查 例3、(2008年江苏卷)一列沿着x轴正方向传播的横波,在t=0时刻的波形如图2甲所示. 图甲中某质点的振动图象如图2乙所示. 质点N的振幅是 m,振动周期为 s,图乙表示质点 (从质点K、L、M、N中选填)的振动图象. 该波的波速为 m/s. 解析:(1)从甲、乙图可看出波长λ=2.0m,周期T=4s,振幅A=0.8m;乙图中显示t=0时刻该质点处于平衡位置向上振动,甲图波形图中,波向x轴正方向传播,则L质点正在平衡位置向上振动,波速
四、对波速、波长以及频率关系的考查 例4、(2008年海南卷)某实验室中悬挂着一弹簧振子和一单摆,弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上. 某次有感地震中观察到静止的振子开始振动4.0s后,单摆才开始摆动. 此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10km和5.0km,频率为1.0Hz. 假设该实验室恰好位于震源的正上方,求震源离实验室的距离. 解析:地震纵波传播速度为: 地震横波传播速度为: 震源离实验室距离为s,有: ,解得:
五、对联系实际的问题的考查 例5、(2008年重庆卷)某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和9km/s. 一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成(图3). 在一次地震中,震源地在地震仪下方,观察到两振子相差5s开始振动,则( ) A. P先开始振动,震源距地震仪约36km B. P先开始振动,震源距地震仪约25km C. H先开始振动,震源距地震仪约36km D. H先开始振动,震源距地震仪约25km 解析:考查地震波有关的知识,本题为中等难度题目. 由于纵波的传播速度快些,所以纵波先到达地震仪处,所以P先开始振动. 设地震仪距震源为x,则有,解得:x=36km. 则本题的正确答案为A. 点评:本题为联系实际的题目,考查考生运用波动知识分析问题的能力. 关注科学技术和社会经济的发展以及社会热点问题,仍然是高考的热点. 2008年高考中同科技实际联系的试题频频出现,解题方法仍是中学常见的基本方法.
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