人教高中物理专题32 机械波（解析版）.docx

专题32 机械波
[题型导航]
题型一 机械波的形成与传播 1
题型二 波动图像和振动图像的理解和应用 4
题型三 波传播的周期性和多解性问题 10
题型四 波特有的现象——波的干涉、衍射和多普勒效应 13
[考点分析]
题型一 机械波的形成与传播
1．机械波的形成条件
(1)有发生机械振动的波源。
(2)有传播介质，如空气、水等。[来源:Zxxk.Com]
2．传播特点
(1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移。
(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。
(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零。
3．机械波的分类
(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，有波峰(凸部)和波谷(凹部)。
(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，有密部和疏部。
（多选）如图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4，…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。t=T4时，质点5刚要开始运动。下列说法正确的是（　　）
A．t=T4时，质点5开始向下运动
B．t=T4时，质点3的加速度方向向下
C．从t=T2开始的一小段时间内，质点8的速度正在减小
D．从t=T2开始的一小段时间内，质点8的加速度正在减小
【解答】解：AB、质点1为波源，波向右传播，t=T4时，质点5开始振动，振动方向向上；质点3的位移为正，故回复力向下，那么，加速度方向向下，故A错误，B正确；
C、在t=T2时，质点8的振动和t=T4时质点4的振动一致，故质点8向上振动，那么，速度减小；故C正确；
D、从t=T2开始的一小段时间内，质点8向上振动。位移增大、加速度正在增大，故D错误；
故选：BC。
地震后同时产生地震波P波和S波，2021年12月22日在江苏常州市发生4.2级地震，震源深度10千米。镇江等地通过手机或电视提前收到了地震预警信息，告知地震波S波将在十几秒之内到达。地震波S波到达后，感觉建筑物在水平晃动。地震预警是利用P波的波速vP和S波的波速vS不同来实现预警的。下列判断正确的是（　　）
A．S波的波速大于P波的波速
B．S波是横波
C．若已知两波到达某地的时间差为t，此地距离震源约为|vP﹣vS|t
D．P波与S波的频率不同
【解答】解：AB、由题意可知，地震波S波到达后，感觉建筑物在水平晃动，可知S波是横波，则P波为纵波，横波的波速小于纵波的波速，即S波的波速小于P波的波速，故A错误，B正确；
C、设此地距离震源的距离为s，根据公式可得svS−svP=t，解得s=tvSvPvP−vS，故C错误；
D、由于地震波P波和S波的波源相同，故可得P波与S波频率相同，故D错误；
故选：B。
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（如图所示），利用它可以了解地震发生时的一些信息．某次有感地震发生时，测得地震波中的横波与纵波的传播速率分别为v1和v2（v1＜v2），震源在地震仪正下方，观察到两振子相差△t时间开始振动．则下列说法正确的是（　　）
A．P先开始振动，震源距地震仪的距离为(v2−v1)v1v2△t
B．P先开始振动，震源距地震仪的距离为v1v2(v2−v1)△t
C．H先开始振动，震源距地震仪的距离为(v2−v1)v1v2△t
D．H先开始振动，震源距地震仪的距离为v1v2(v2−v1)△t
【解答】解：纵波的速度快，纵波先到，所以P先开始振动，根据xv1−xv2=△t，解得：x=v1v2(v2−v1)△t．故B正确，A、C、D错误。
故选：B。
（多选）一般高层建筑物在底层与岩石之间建有支柱，如图所示．地震时产生的纵波和横波是造成建筑物损坏的主要原因，为了避免在地震时建筑物损坏，可在建造时采取适当的措施，下列做法中比较合理的是（　　）
A．减小支柱的长度
B．增加建筑物的高度
C．在建筑物底层与支柱间嵌入高弹性橡胶块
D．在支柱和岩石间安置可在水平方向滑动的护垫
【解答】解：横波就是使建筑物是水平晃动，纵波就是使建筑物上下晃动，由于横波与纵波的传播速度不一，会巨大的破坏力。为了避免在地震时建筑物损坏，可在建造时采取适当的措施，来减小水平与上下晃动，因此在建筑物底层与支柱间嵌入高弹性橡胶块或支柱和岩石间安置可在水平方向滑动的护垫，来减缓水平与上下晃动，从而起到降低损失的作用，故CD正确，AB错误；
故选：CD。
题型二 波动