機械波高考題分類(lèi)解析
波動(dòng)問(wèn)題歷來(lái)都是高考的熱點(diǎn)之一，基本上每年的高考試卷中都要涉及波的問(wèn)題，其運動(dòng)形式比較復雜，信息量大，綜合性強，對學(xué)生理解和推理能力要求較高. 本文就2008年高考對波動(dòng)問(wèn)題的考查進(jìn)行歸類(lèi)解析.
一、對波長(cháng)的多解的考查
例1、（2008年全國卷Ⅱ）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，振幅為A. t=0時(shí)，平衡位置在x=0處的質(zhì)元位于y=0處，且向y軸負方向運動(dòng)；此時(shí)，平衡位置在x=0.15m處的質(zhì)元位于y=A處. 該波的波長(cháng)可能等于（ ）
A. 0.60m B. 0.20m C. 0.12m D. 0.086m
解析：因為波沿正方向傳播，且x=0處質(zhì)點(diǎn)經(jīng)平衡位置向y軸負方向運動(dòng)，故此時(shí)波形圖為正弦函數圖象，則，當n=0時(shí)，λ=0.60m，A項正確；當n=1時(shí)，λ=0.12m，C項正確；當n≥2時(shí)，
，D項錯. 則本題的正確答案為AC.
點(diǎn)評：本題只要考查了學(xué)生對空間關(guān)系的不確定性判斷波長(cháng)的可能性，要求學(xué)生能通過(guò)渡的空間分布情況找出波長(cháng)的表達形式，進(jìn)一步進(jìn)行討論.
二、對波的圖象的考查
例2、（2008年全國卷Ⅰ）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，周期為T，t=0時(shí)刻的波形如圖1所示. 此時(shí)平衡位置位于x＝3m處的質(zhì)點(diǎn)正在向上運動(dòng)，若a、b兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的坐標分別為，則（ ）
A. 當a質(zhì)點(diǎn)處在波峰時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)恰在波谷
B. 時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負方向運動(dòng)
C. 時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負方向運動(dòng)
D. 在某一時(shí)刻，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的位移和速度可能相同
解析：由圖可看出波長(cháng)為4m，t＝0時(shí)刻x=3m處的質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，可得該波向左傳播. 將整個(gè)波形圖向左平移1.5m時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)到達波峰，此時(shí)b質(zhì)點(diǎn)正好在平衡位置，與t=0時(shí)刻平衡位置在7m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)狀態(tài)一樣，故a質(zhì)點(diǎn)到達波峰時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)正在平衡位置并向上振動(dòng)，A錯；將圖象整體向左平移1m，即波傳播時(shí)，a的振動(dòng)狀態(tài)與t=0時(shí)刻平衡位置在3.5m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)狀態(tài)一樣，即處在平衡位置上方并向y軸正方向運動(dòng)，B錯；將圖象整體向左平移3m，即波傳播時(shí)，b的振動(dòng)狀態(tài)與平衡位置在9.5m處和1.5m的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)狀態(tài)一樣，即處在平衡位置上方并向y軸負方向運動(dòng)，C對；a、b質(zhì)點(diǎn)相隔3m，即相差，速度相同的質(zhì)點(diǎn)應該在半周期內才會(huì )出現，故D錯. 所以本題的正確答案為C.
點(diǎn)評：此題考查學(xué)生對波形圖規律的理解. 高考物理以能力測試為主導，考查考生對基礎知識、基本技能的掌握程度和運用所學(xué)知識分析問(wèn)題的能力，其中理解能力是解題的關(guān)鍵.
三、對波的圖象和振動(dòng)圖象的綜合考查
例3、（2008年江蘇卷）一列沿著(zhù)x軸正方向傳播的橫波，在t=0時(shí)刻的波形如圖2甲所示. 圖甲中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖2乙所示. 質(zhì)點(diǎn)N的振幅是 m，振動(dòng)周期為 s，圖乙表示質(zhì)點(diǎn) （從質(zhì)點(diǎn)K、L、M、N中選填）的振動(dòng)圖象. 該波的波速為 m/s.
解析：（1）從甲、乙圖可看出波長(cháng)λ=2.0m，周期T=4s，振幅A=0.8m；乙圖中顯示t=0時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置向上振動(dòng)，甲圖波形圖中，波向x軸正方向傳播，則L質(zhì)點(diǎn)正在平衡位置向上振動(dòng)，波速
四、對波速、波長(cháng)以及頻率關(guān)系的考查
例4、（2008年海南卷）某實(shí)驗室中懸掛著(zhù)一彈簧振子和一單擺，彈簧振子的彈簧和小球（球中間有孔）都套在固定的光滑豎直桿上. 某次有感地震中觀(guān)察到靜止的振子開(kāi)始振動(dòng)4.0s后，單擺才開(kāi)始擺動(dòng). 此次地震中同一震源產(chǎn)生的地震縱波和橫波的波長(cháng)分別為10km和5.0km，頻率為1.0Hz. 假設該實(shí)驗室恰好位于震源的正上方，求震源離實(shí)驗室的距離.
解析：地震縱波傳播速度為：
地震橫波傳播速度為：
震源離實(shí)驗室距離為s，有：
，解得：
五、對聯(lián)系實(shí)際的問(wèn)題的考查
例5、（2008年重慶卷）某地區地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4km/s和9km/s. 一種簡(jiǎn)易地震儀由豎直彈簧振子P和水平彈簧振子H組成（圖3）. 在一次地震中，震源地在地震儀下方，觀(guān)察到兩振子相差5s開(kāi)始振動(dòng)，則（ ）
A. P先開(kāi)始振動(dòng)，震源距地震儀約36km
B. P先開(kāi)始振動(dòng)，震源距地震儀約25km
C. H先開(kāi)始振動(dòng)，震源距地震儀約36km
D. H先開(kāi)始振動(dòng)，震源距地震儀約25km
解析：考查地震波有關(guān)的知識，本題為中等難度題目. 由于縱波的傳播速度快些，所以縱波先到達地震儀處，所以P先開(kāi)始振動(dòng). 設地震儀距震源為x，則有，解得：x=36km. 則本題的正確答案為A.
點(diǎn)評：本題為聯(lián)系實(shí)際的題目，考查考生運用波動(dòng)知識分析問(wèn)題的能力. 關(guān)注科學(xué)技術(shù)和社會(huì )經(jīng)濟的發(fā)展以及社會(huì )熱點(diǎn)問(wèn)題，仍然是高考的熱點(diǎn). 2008年高考中同科技實(shí)際聯(lián)系的試題頻頻出現，解題方法仍是中學(xué)常見(jiàn)的基本方法.
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