机械波专题-机械波、叠加(学生版)

机械波专题----机械波、叠加一、机械波1、定义：机械振动在介质中传播就形成机械波2、机械波产生的必要条件是：〔1〕有作机械振动的物体作为波源；〔2〕有能传播机械振动的介质。3、分类横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直．凸起局部叫波峰，凹下局部叫波谷纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一直线上。质点分布密的叫密部，疏的局部叫疏部，液体和气体不能传播横波4、机械波的特点：①每个质点都在自己平衡位置附近作振动，并不随波迁移②后一质点重复前一质点的运动，各质点的周期、频率及起振方向都与波源相同。5、描述机械波的物理量关系：注意：波的频率由振源决定，在任何介质中传播波的频率不变。波从一种介质进入另一种介质时，唯一不变的是频率(或周期)，波速与波长都发生变化，波速取决于介质，一般与频率无关。6、波的图象〔1〕坐标轴：规定用横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，连结各质点位移量末端得到的曲线叫做该时刻波的图象〔2〕波图象的重复性：相隔时间为周期的整数倍的两个时刻的波的图象是相同的；波传播方向双向性：不指定波的传播方向时，图象中波可能向x轴正向或x轴负向传播；〔3〕横波图象的应用：①可知波动中质点的振幅和波长②假设波的传播方向，可知介质质点的振动方向，反之亦然。③相邻的波峰波谷点间的质点振动方向相同④相邻平衡位置间以波峰〔或波谷〕对称的质点振动方向相反．⑤假设知波速v，可求此时刻以后的波形图，方法是把波形图平移Δx=vΔt的距离。〔4〕波的传播方向与质点的振动方向关系确定方法。①微平移法：所谓微移波形，即将波形沿波的传播方向平衡微小的一段距离得到经过微小一段时间后的波形图，据质点在新波形图中的对应位置，便可判断该质点的运动方向。如下图，原波形图〔实线〕沿传播方向经微移后得到微小一段时间的波形图〔虚线〕，M点的对应位置在M′处，便知原时刻M向下运动。②上下坡法沿波的传播方向看去，“上坡”处的质点向下振动。"下坡"处的质点向上振动。如下图，简称“上坡下，下坡上”型题1：判定波的传播方向与质点的振动方向【例题1】一简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如下图。此时质点F的运动方向向下，那么〔〕A．此波朝x轴负方向传播B．质点D此时向下运动C．质点B将比质点C先回到平衡位置D．质点E的振幅为零【例题2】简谐横波某时刻的波形图如图10所示。由此图可知〔〕A．假设质点a向下运动，那么波是从左向右传播的B．假设质点b向上运动，那么波是从左向右传播的C．假设波从右向左传播，那么质点c向下运动D．假设波从右向左传播，那么质点d向上运动型题2：波动图象与振动图象的关系【例题1】如下图，甲为某一简谐横波在t=1.0s时刻的图象，乙为参与波动的某一质点的振动图象。〔1〕两图中的AA’、OC各表示什么物理量？量值各是多少？〔2〕说明两图中OA’B段图线的意义？〔3〕该波的波速为多大？〔4〕画出再经过0.25s后的波动图象和振动图象。〔5〕甲图中P点此刻的振动方向。【例题2】一列简谐横波沿x轴负方向传播，图1是t=1s时的波形图，图2是波中某振动质元位移随时间变的振动图线〔两图用同一时间起点〕，那么图2可能是图1中哪个质元的振动图线？A．x=0处的质元B．x=1m处的质元C．x=2m处的质元D．x=3m处的质元【例题3】一列简谐机械横波某时刻的波形如下图，波源的平衡位置坐标为。当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标的质点所处位置及运动情况是〔〕A．在其平衡位置下方且向上运动B．在其平衡位置上方且向下运动C．在其平衡位置上方且向上运动D．在其平衡位置上方且向下运动型题3：波长、波速和周期〔频率〕的关系【例题1】一简谐横波在某一时刻的波形图如下图，图中位于a、b两处的质元经过四分之一周期后分别运动到、处。某人据此做出如下判断：①可知波的周期，②可知波的传播速度，③可知的波的传播方向，④可知波的波长。其中正确的选项是〔〕A．①和④ B．②和④ C．③和④ D．②和③【例题2】一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.2s时刻的波形如图中的虚线所示，那么Ａ．质点P的运动方向向右Ｂ．波的周期可能为0.27sＣ．波的频率可能为1.25HzＤ．波的传播速度可能为20m/s【例题3】A、B两列波在某时刻的波形如下图，经过t＝TA时间(TA为波A的周期)，两波再次出现如图波形，那么两波的波速之比VA：VB可能是(A)1：3(B)1：2(C)2：1 (D)3：1【例题4】一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如下图，a、b、c为三个质元，a正向上运动。由此可〔〕A．该波沿x轴正方向传播B．c正向上运动C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处【例题5】如图6－11所示，一列在x轴上传播的横波t0时刻的图线用实线表示，经Δt＝0.2s时，其图线用虚线表示。此波的波长为2m，那么以下说法正确的选项是：〔〕A．假设波向右传播，那么最大周期为2sB．假设波向左传播，那么最大周期为2sC．假设波向左传播，那么最小波速是9m/sD．假设波速是19m/s，那么波的传播方向向左型题4：“前锋波”问题【例题1】一质点从t＝0时刻开始以坐标原点O为中心在y轴上做简谐运动，其振动图象如图1所示，0.3s后，此质点停止运动。振动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为1.0m/s，此质点停止振动后，再经过0【例题2】一列简谐横波，在t＝0时的波形图如图2所示，P、Q两点的x坐标分别为－1m、－7m，波的传播方向由右向左〔即沿x轴负方向〕，t＝0.7s时，P质点第二次出现波峰，那么以下表达正确的选项是〔〕A．t＝1.2s时，Q质点第一次出现波峰B．t＝0.9s时，Q质点第一次出现波峰C．波源的起振方向一定沿y轴正方向D．质点Q位于波峰时，质点P正好位于波谷型题5：作出两列波叠加后的波形图【例1】如图23甲所示，两列相同的波相向传播，当它们相遇时，图23乙中可能的波形是：abcabcdB．图〔b〕和图(c);C．图〔c〕和图(d);D．图〔a〕和图(d)。【例2】如图28所示，一波源在绳的左端发生半个波1，频率为f1，振幅为A1；同时另一波源在绳的右端发生半个波2，频率为f2，振幅为A2。图中AP=PB，由图可知〔〕ABABP12B、两列波相遇时，P点的波峰可达〔A1+A2〕；C、两列波相遇后各自保持原来波形独立传播；D、两列波相遇时，绳上振幅可达〔A1+A2〕的质点只有一点。【例3】在一条弦线的两端，各发生一个如图3所示的横脉冲，它们均沿弦线传播，速度相等，传播方向相反。在它们传播的过程中，可能出现的脉冲图是〔〕abab甲乙1212【例4】两列沿相反方向传播的振幅和波长都相同的半波，如图29〔甲〕所示，在相遇的某一时刻两列波“消失”，如图29〔乙〕，此时图中a、b质点的振动方向是：A．a向上，b向下；B．a向下，b向上；C．a、b都静止；D．a、b都向上。练习：OxyA1.一列横波沿直线传播，某时刻的波形如下图，质点A距坐标原点0.2m，此时A点向yOxyAA.这列波频率是10HzB.这列波向左传播C.这列波波长为0.8mD.这列波的波速为2m/sy/cm0P1359Qx/m••y/cm0P1359Qx/m••A.这列波的波长是5mB.这列波的波速是10m/sC.质点Q要经过0.7s才能第一次到达波峰处D.质点Q到达波峰处时质点P也恰好到达波峰处3.如图为一列在均匀介质中传播的简谐横波在t=4s时刻的波形图，假设振源在坐标原点O处，波速为2m/s，那么〔〕x/my/cm5O2x/my/cm5O2314-55768P1QB.P点振幅比Q点振幅小C.再经过△t=4s，质点P将向右移动8mD.再经过△t=4s，质点Q通过的路程是0.4mx/my/cmO12345-1-24.一简谐横波在图中x轴上传播，实线和虚线分别是t1时刻和x/my/cmO12345-1-2A.1m/sB.3m/sC.5m/sD.10m/s0y/cmx/mab0y/cmx/mab20－20135A.图示时刻质点b的加速度正在减小B.从图示时刻开始，经过0.01s，质点a通过的路程为0.4mC.假设此波遇到另一波并发生稳定干预现象，那么该波所遇到的波的频率为50HzD.假设发生明显衍射现象，那么该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定小于4m6.如下图，在xOy平面内有一沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为1m/s，振幅为4cm，频率为2.5HZ．在t=0时刻〔P、Q两点均已振动〕P点位于其平衡位置上方最大位移处，那么距P点为0.2m的Q点〔〕A.在0.1s时的位移是4cmB.在0.1s时的速度最大C.在0.1s时的速度方向向上D.在0到0.1s时间内的路程是8cm7.一简谐横波正沿x轴的正方向在弹性绳上传播，振源的周期为0.4s，波的振幅为0.4m．在t0时刻波形如下图，那么在t0+0.3s时〔〕A.质点P正处于波谷B.质点Q正经过平衡位置向上运动C.质点Q通过的总路程为1.2mD.质点M正处于波谷Oy/mQx/mPN8Oy/mQx/mPNA.质元Q和质元N均处于加速运动过程中B.质元Q和质元N均处于减速运动过程中C.质元Q处于加速运动过程中，质元N处于减速运动过程中D.质元Q处于减速运动过程中，质元N处于加速运动过程中36511y/cmx/cm2-2O9.如下图，是一列沿x轴正向传播的简谐横波在t36511y/cmx/cm2-2OA.波速一定是0.4m/sB.在Δt内波的传播距离位14cmC.波长为15cmD.在t/时刻P点的振动方向为y轴正方向y/cmx/m442-2-4O612y/cmx/m442-2-4O612y/cmt/s442-2-4O61211tx=1.0mA.v=1.0m/s，t=0B.v=1.0m/s，t=6sC.t=0，波向x正方向传播D.t=5s，波向x正方向传播11.图1是t=1.0s时沿x轴负方向传播的平面简谐波的图象，波速v=1.0m/s.对于x=1.0m处的质元的振动图象可能是下面图2、图3中①②③④中的〔〕y/cmt=1.0sx/mO42y/cmt=1.0sx/mO42-2-4612图1图2y/cmt=1.0st/sO42-2-4612①②y/cmt=1.0st/sO42-2-4612图3③④1y/cmx/mO10-10PM甲y/cmx/mO10-10PM甲y/cmx/mO10-10Q乙A.如果这两列波相遇可能发生稳定的干预图样B.甲波的周期大于乙波的周期C.甲波中P处质点比M处质点先回到平衡位置D.从图示时刻开始，经过1.0s，P、Q质点通过的路程均为1.2mPQv13.一列简谐横波向右传播，波速为v，沿波传播方向有相距为L的P、Q两质点，如以下图所示，某时刻P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一次运动成为这个波峰点，那么PQvA．1个B．2个C．3个D．4个y/mOx/m246810PQv0.2-0.2y/mOx/m246810PQv0.2-0.2A.这列波的周期为0.5sB.再经过0.4s，质点P第一次回到平衡位置C.再经过0.7s，x=9m处的质点Q到达波峰处D.质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波谷处15.一列沿x轴正向传播的简谐波，在x1=2.0m和x2=12m处的两质点的振动图象分别如图中的实线和虚线所示.根据图对简谐波的波长和波速有如下一些判断：Oy/cmt/sOy/cmt/s5-524③最大波速等于1.0m/s④最大波速等于5.0m/s以上判断正确的选项是〔〕A．①和③B．②和③C．②和④D．①和④x/my/m-1O231-2-316.一列横波在x/my/m-1O231-2-3①该波最大速度为10m/s②质点振动周期的最大值为0.4s③在t+o.2s时，x=3m的质点位移为零④假设波沿x轴正方向传播，各质点刚开始振动时的方向向上上述说法中正确的选项是〔〕A.①②B.②③C.③④D.①④y/cmx/mP0.22-20.6-0.20.80.4MQv1.01.2v17.如下图，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处，两列波的速度均为v=0.4m/s，两列波的振幅均为Ay/cmx/mP0.22-20.6-0.20.80.4MQv1.01.2vA.t=1s时刻，质点M的位移为-4cmB.t=1s时刻，质点M的位移为4cmC.t=0.75s时刻，质点P、Q都运动到M点D.质点P、Q的起振方向都沿y轴方向x/my/cm5O2314-55x/my/cm5O2314-55768P1QA.振源O开始振动时的方向沿y轴正方向B.P点振幅比Q点振幅小C.再经过△t=4s，质点P将向右移动8mD.再经过△t=4s，质点Q通过的路程是0.4m19.一简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻其波形如下图.以下说法正确的选项是〔〕yOx/cmyOx/cm123456PQRB.由波形图可知该波的周期C.经1/2周期后质元P运动到QD.经1/4周期后质元P的速度变为零abcx20.abcxA.该波沿x轴正方向传播B.C正向上运动C.该时刻以后，b比c先到达平衡位置D.该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处21.一列简谐机械横波某时刻的波形图如下图，波源的平衡位置坐标为x=0.当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x=2m的质点所处位置及运动情况是y/cmx/my/cmx/mO10123456B.在其平衡位置下方且向下运动C.在其平衡位置上方且向上运动D.在其平衡位置上方且向下运动y/cmx/mO5-522．图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t=0和y/cmx/mO5-5A.该波的频率可能是125HZB.该波的波速可能是10m/sC.t=0时x=1.4m处质点的加速度方向沿y轴正方向D.各质点在0.03s内随波迁移0.9m23.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图1中实线所示，t=0.2s时刻的波形如图1中的虚线所示，那么〔〕y/mx/m图1OPy/mx/m图1OPC.波的频率可能为1.25HzD.波的传播速度可能为20m/s24.关于两列波的稳定干预现象，以下说法正确的选项是〔〕A.任意两列波都能产生稳定干预现象B.发生稳定干预现象的两列波，它们的频率一定相同C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D.在振动加强的区域，有时质点的位移等于零cS1S2abd25.如下图，ScS1S2abdA.该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱B.该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强C.a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的D.再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱02-224681012x/my/02-224681012x/my/cm图3A．x＝4m处质点具有正向最大加速度B．x＝2m处质点具有负向最大速度C．x＝0处质点一定有负向最大加速度D．x＝6m处质点通过的路程为20cm04-4x/my/cmPQ图427．如图4所示，在xoy平面内，有一沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为104-4x/my/cmPQ图4A．在0.1s时的位移为4cmB．在0.1s时的速度最大C．在0.1s时速度方向向下D．在0～0.1s内的路程为4cm00yx0txabcd甲乙图528．一列沿x轴传播的简谐横波某时刻的波形图象如图5甲所示．假设从此时刻开始计时，那么图5乙表示a、b、c、d中哪个质点的振动图象()A．假设波沿x轴正方向传播，那么乙图为a点振动的图象B．假设波沿x轴正方向传播，那么乙图为b点振动的图象C．假设波沿x轴负方向传播，那么乙图为c点振动的图象D．假设波沿x轴负方向传播，那么乙图为d点振动的图象29．关于多普勒效应，以下说法正确的选项是〔〕A．多普勒效应是由波的干预引起的B．多普勒效应说明波源的频率发生了变化C．多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动而产生的D．只有声波才可以有多普勒效应30．当波出现明显的衍射现象时，可能是A．波长比障碍物尺寸小得多B．波长比障碍物尺寸大得多C．波长与障碍物尺寸相差不多D．波长与障碍物尺寸相差较多yxvOab31．一列简谐横波沿x轴正方向传播，其波速为8m/s，频率为20Hz，在x轴上有两点a和b，如图，相距0.5myxvOabA．具有正向最大位移B．具有正向最大速度C．具有正向最大加速度D．具有负向最大位移32一列简谐横波沿x轴传播，周期为T，t=0时刻的波形如下图.此时平衡位置位于x=3m处的质点正在向上运动，假设a、b两质点平衡位置的坐标分别为xa=2.5m,