高考专题 - 机械波 - 无答案

1、第三讲机械波考点一、机械波横波和纵波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的波，有密部和疏部.考点二、横波的图象波速、波长和频率(周期)的关系1横波的图象(1)坐标轴：横轴表示各质

2、点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移(3)图象：(4)应用：直接读取振幅A和波长，以及该时刻各质点的位移确定某时刻各质点加速度和速度的方向，并能比较大小结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向2波长、波速、频率及其关系(1)波长在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离(2)波速v：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定(3)频率f：由波源决定，等于波源的振动频率(4)波长、波速和频率的关系：vf；v.考点三、波的干涉和衍射现象多普勒效应1波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频

3、率必须相同明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样波能够绕过障碍物或孔继续向前传播2.多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有相对运动(2)现象：观察者感到频率发生变化(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化基 础 自 测1关于公式vf，正确的说法是()Avf适用于一切波B由vf知，f增大，则波速v也增大Cv、f三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有fD由vf知，波长是2 m的声音比波长是4 m的声音传播速度小2(2011·上海卷，10)两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图21所示，其中实线表示波峰，虚线

4、表示波谷，则()图21A在两波相遇的区域中会产生干涉B在两波相遇的区域中不会产生干涉Ca点的振动始终加强Da点的振动始终减弱3如图22所示为观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个小孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则对波经过孔后的传播情况，下列描述不正确的是()图22A此时能明显观察到波的衍射现象B挡板前后波纹间距相等C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象4如图23甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的

5、感受的说法正确的是()图23A女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低5如图24所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t0时刻的波形图，虚线是这列波在t0.05 s时刻的波形图已知该波的波速是80 cm/s，则下列说法中正确的是()图24A这列波有可能沿x轴正方向传播B这列波的波长是10 cmCt0.05 s时刻x6 cm处的质点正在向下运动D这列波的周期一定是0.15 s6沿x轴正向传播的一列简谐横波在t0时刻的波形如图25所示，P为介质中的一个质点，该波

6、的传播速度为2.5 m/s，则t0.8 s时()图25A质点P相对平衡位置的位移为正值B质点P的速度方向与相对平衡位置的位移方向相同C质点P的速度方向与加速度的方向相同D质点P的加速度方向与相对平衡位置的位移方向相反热点一对机械波及图象的理解和应用1机械波的特点及各物理量之间的关系(1)介质依存性：机械波离不开介质(2)能量信息性：机械波传播的是振动的形式、能量和信息(3)传播不移性：在传播方向上，各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移(4)时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地重复着振源的振动形式(5)周期、频率同源性：介质中各质点的振动周期均等于振源的振动周期且在传播中保持不变

7、(6)起振同向性：各质点开始振动的方向与振源开始振动方向相同(7)波长、波速和频率的关系：vf，f由波源决定，v由介质决定2对波的图象的理解波的图象反映的是波在传播过程中某一时刻各个质点相对于各自的平衡位置的位移情况，从图象中可以看出：(1)波长；(2)振幅A；(3)该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况；(4)如果波的传播方向已知，可判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形；(5)如果波的传播速度大小已知，可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率：T，f.【典例1】 2013·课标，34(1)如图26，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为

8、2 m、4 m和6 m一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t3 s时a第一次到达最高点下列说法正确的是()图26A在t6 s时刻波恰好传到质点d处B在t5 s时刻质点c恰好到达最高点C质点b开始振动后，其振动周期为4 sD在4 s<t<6 s的时间间隔内质点c向上运动E当质点d向下运动时，质点b一定向上运动反思总结波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图象“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方

9、向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向【跟踪短训】1(2013·北京理综，15)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻波形如图27所示，下列说法正确的是()图27A这列波的振幅为4 cmB这列波的周期为1 sC此时x4 m处质点沿y轴负方向运动D此时x4 m处质点的加速度为02(2013·福建理综，16)如图，t0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动，振动周期为0.4 s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波下图中能够正确表示t0.6 s时波形的图是()热点二波的多解问题求解波的多解问题一般思路

10、(1)根据初末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式(2)根据题设条件判断是唯一解还是多解(3)根据波速公式v或vf求波速【典例2】 (2013·天津理综，7)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的a、b两质点的振动图象如图28所示，下列描述该波的图象可能正确的是()图28反思总结造成波动问题多解的主要因素有1周期性(1)时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确(2)空间周期性：波传播距离x与波长的关系不明确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3波形的隐含性形成多解在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出

11、几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性【跟踪短训】32013·重庆理综，11(1)一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为()A4 m、6 m和8 mB6 m、8 m和12 mC4 m、6 m和12 mD4 m、8 m和12 m热点三波的图象与振动图象的综合应用1巧解图象问题求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法(1)分清振动图象与波动图象此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象(2)看清横、

12、纵坐标的单位尤其要注意单位前的数量级(3)找准波动图象对应的时刻(4)找准振动图象对应的质点2图象问题的易错点：(1)不理解振动图象与波的图象的区别(2)误将振动图象看做波的图象或将波的图象看做振动图象(3)不知道波传播过程中任意质点的起振方向与波源的起振方向相同(4)不会区分波的传播位移和质点的振动位移(5)误认为质点随波迁移【典例3】 (2013·四川理综，5)图29甲是一列简谐横波在t1.25 s时的波形图，已知c位置的质点比a位置的晚0.5 s起振，则图乙所示振动图象对应的质点可能位于()图29Aa<x<bBb<x<cCc<x<dDd<

13、;x<e【跟踪短训】4(2012·大纲全国卷，20)一列简谐横波沿x轴正方向传播，图210(a)是t0时刻的波形图，图(b)和图(c)分别是x轴上某两处质点的振动图象由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是()图210A. mB. mC1 mD. m热点四波的干涉、衍射、多普勒效应1波的干涉中振动加强点和减弱点的判断某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差r.(1)当两波源振动步调一致时若rn(n0,1,2，)，则振动加强；若r(2n1)(n0,1,2，)，则振动减弱(2)当两波源振动步调相反时若r(2n1)(n0,1,2,3)，则振动加强；若rn(n0,

14、1,2，)，则振动减弱2多普勒效应的成因分析(1)接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小【典例4】 (2013·山东理综，37(1)如图211所示，在某一均匀介质中，A、B是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x0.1sin(20t) m，介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4 m和5 m，两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播，波速都是10 m/s.图211(1)求简谐横波的波长(2)P点的振动_(填“加强”或“减弱”)【跟踪短

15、训】5利用发波水槽得到的水面波形如图212a、b所示，则()图212A图a、b均显示了波的干涉现象B图a、b均显示了波的衍射现象C图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象D图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象6对声波的各种现象，以下说法中正确的是()A在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共振现象B绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是声音的干涉现象C火车远去时，音调变低D把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象附：对应高考题组(PPT课件文本，见教师用书)1(2012·浙江理综，16)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波

16、某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置下列说法正确的是()Aa、b两点之间的距离为半个波长Ba、b两点振动开始时刻相差半个周期Cb点完成全振动次数比a点多一次Db点完成全振动次数比a点少一次2(2012·天津理综，7)沿x轴正向传播的一列简谐横波在t0时刻的波形如图所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40 m/s，t s时()A质点M对平衡位置的位移一定为负值B质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同C质点M的加速度方向与速度方向一定相同D质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反3(2012·福建卷，13)一列简谐横波沿x轴传播，t0时刻的波形

17、如图甲所示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图象如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是()A沿x轴负方向，60 m/sB沿x轴正方向，60 m/sC沿x轴负方向，30 m/sD沿x轴正方向，30 m/s42012·海南单科，18(1)某波源S发出一列简谐横波，波源S的振动图象如图所示在波的传播方向上有A、B两点，它们到S的距离分别为45 m和55 m测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0 s由此可知()波长_m；当B点离开平衡位置的位移为6 cm时，A点离开平衡位置的位移是_cm.5(2012·四川卷，19)在xOy平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为2

18、m/s，振幅为A.M、N是平衡位置相距2 m的两个质点，如图所示在t0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处已知该波的周期大于1 s则()A该波的周期为 sB在t s时，N的速度一定为2 m/sC从t0到t1 s，M向右移动了2 mD从t s到t s，M的动能逐渐增大6(2012·安徽卷，15)一列简谐波沿x轴正方向传播，在t0时波形如图所示，已知波速为10 m/s.则t0.1 s时正确的波形应是下图中的()A对点训练练熟基础知识题组一波的干涉、衍射和多普勒效应1(多选)下列关于波的说法中正确的是()A只有频率相同的两列波相遇才能发生干涉现象B当雷达波经

19、过迎面而来的汽车反射后频率增高C只有横波遇到尺寸与其波长相当的障碍物时，才发生明显的衍射现象D一列纵波以波速v在介质中向右传播，则介质中质点也以速度v向右运动2(2013·浙江嘉兴海宁期初考，16)(单选)下述关于机械波的说法中，正确的是()A产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B发生干涉现象时，介质中振动加强的质点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零C在一个周期内，介质的质点所走过的路程等于波长D某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大题组二对机械波及图象的理解和应用3(2013·上海单科，14)(单选)一列横波沿水平绳传播，绳的一端在t0时开始做周期为T的

20、简谐运动，经过时间t，绳上某点位于平衡位置上方的最大位移处则在2t时，该点位于平衡位置的()A上方，且向上运动B上方，且向下运动C下方，且向上运动D下方，且向下运动4(单选)如图213所示为一列在均匀介质中沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为4 m/s.图中“A、B、C、D、E、F、G、H”各质点中()图213A沿y轴正方向速率最大的质点是DB沿y轴正方向加速度最大的质点是BC经过t0.5 s质点D将向右移动2 mD经过t2.5 s，质点D的位移是0.2 m5(单选)如图214所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t0时的波形图，当Q点在t0时的振动状态传到P点时()图214A位

21、于1 cm<x<3 cm范围内的所有质点正在向y轴的负方向运动BQ点此时的加速度沿y轴的正方向CQ点此时正在波峰位置DP点此时已运动到x<0的位置题组三振动图象与波的图象的综合应用6(2013·武汉调研)(单选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，若在x1 m处质点的振动图象如图215所示，则该波在t0.3 s时刻的波形曲线为()图2157(多选)质点O振动形成的简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻的波形图如图216甲所示，当波传到x3 m处的质点P时开始计时，质点P的振动图象如图乙所示，则()图216A该波的频率为25 HzB该波的传播速度为2 m/sC质点O开始振动时沿y轴正方向D从t时刻起，经过0.015 s，质点P将回到平衡位置题组四波的多解问题8(多选)如图217所示，一根张紧的水平弹性绳上的a、b两点相距14.0 m，b点在a点的右方，当一列简谐波沿此绳向右传播时，若a点位移达到正向极大，b点的位移恰为零且向下运动，经过1.00 s后，a点的位移为零且向下运动，而b点的位移恰好达到负向最大，则这列简谐波的波速可能等于()图217A14.0 m/sB10.0 m/sC6.00 m/sD4.67 m/s9(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时刻的波形如图218中实线所示，t0.1 s时刻的波形如图