《 备考指南 物理 》课件-第12章 第2讲

机械振动和光学第十二章第2讲机械波栏目导航01知识梳理查漏03配套训练02题点

各个击破知识梳理查漏11．定义：机械振动在________中传播，形成机械波．2．形成条件(1)有________．(2)有介质，如空气、水、绳子等．3．传播特点(1)传播波源的振动形式、能量和信息．(2)质点不随波迁移．(3)介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源________．机械波的形成、传播与描述介质知识一波源相同4．机械波的分类分类质点振动方向和波的传播方向的关系形状举例横波垂直凹凸相间，有波峰、波谷绳波等纵波在同一条直线上疏密相间，有密部、疏部弹簧波、声波等相同无关【自测1】如图为波沿着一条固定的绳子向右传播到B点时的波形．由图可判断出A点刚开始的振动方向是 (

)

A．向左 B．向右C．向下 D．向上【答案】D1．坐标轴的意义横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的___________，纵坐标y表示该时刻各个质点偏离平衡位置的__________．2．图像特点简谐波的波形曲线是__________(或余弦)曲线．简谐横波的图像平衡位置知识二位移正弦3．横波图像的理解(1)波的图像形象直观地揭示了较为抽象的波动规律．波的图像表示在波的传播方向上介质中大量质点在同一时刻相对平衡位置的位移，波动图像一般随时间的延续而变化(Δt＝kT时，波形不变，k为整数)．(2)从图像可获取的信息有：①该时刻各质点的振动位移；②振幅A和波长；③若已知波的传播方向，由图像可知各质点的振动方向；若已知某质点此时刻的振动方向，由图像可知波的传播方向．【答案】D【解析】由振动图像可知，在t＝T时波源O的振动方向向下．再结合波形可知形成的波动图像为D图．项目波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须______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_____________波能够绕过障碍物或孔继续向前传播1．波的干涉和衍射波的特有现象相同知识三干涉图样项目波的干涉波的衍射注意(1)振动加强和减弱区域不变(2)加强和减弱的是振幅，而不是位移(3)干涉现象出现是有条件的(1)衍射不需要条件，明显衍射才需要(2)障碍物或孔本身不一定很小，只是与______相比小波长2．多普勒效应【自测3】(多选)如图是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)；S1的振幅A1＝4cm，S2的振幅A2＝3cm.则下列说法正确的是 (

)A．质点D是振动减弱点B．质点A、D在该时刻的高度差为14cmC．再过半个周期，质点B、C是振动加强点D．质点C的振幅为1cm【答案】BD【解析】由图像可知，D点时两波谷相遇，是振动加强点，A错误．此时A点在加强后的最高点，D点在加强后的最低点，由合成叠加关系可知A、D的高度差为14cm，B正确．由于两波的频率相等，叠加后会形成稳定的干涉图像，所以A、D点始终是加强点，B、C点始终是减弱点，C错误．质点C为减弱点，振幅为两振幅之差，为1cm，D正确．题点各个击破21．波的传播方向与质点的振动方向的互判方法命题点一波的图像和传播[自修掌握类]例1一质点以坐标原点O为中心位置在y轴方向上做简谐运动，其振动图像如下图所示．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.t＝0s时此质点开始振动，经过2s后此质点立即停止运动，再经过1s后的波形图是选项中的(振动和波形图中质点的位移都规定向上为正) (

)【答案】B【解析】根据Δx＝vΔt＝1×1m＝1m，则2s内产生的波在波源停止振动后再经过1s向前传播1m．由振动图像知，t＝0时刻质点向上振动，所以介质中各个质点均向上起振．结合波形平移法知，B图正确，A、C、D错误．1．(2021年全国卷Ⅱ)下图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3s后，其波形图曲线如图中虚线所示．已知该波的周期T大于0.3s．若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为________m/s，周期为________s；若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为________s.

【答案】0.5

0.4

1.2【答案】C3．(2021年全国卷Ⅰ)均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB＝16cm.某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v＝20cm/s，波长大于20cm，振幅为y＝1cm，且传播时无衰减．t＝0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔Δt＝0.6s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同．已知在t1时刻(t1>0)质点A位于波峰．求：(1)从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰？(2)t1时刻质点B偏离平衡位置的位移．振动图像与波动图像比较命题点二振动图像和波动图像的综合运用[师生共研类]类型振动图像波动图像研究对象一振动质点沿波传播方向的所有质点研究内容一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律类型振动图像波动图像图像信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)某一质点在各时刻的位移(4)各时刻速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻的加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判类型振动图像波动图像图像变化随时间推移，图像延续，但已有形状不变随时间推移，波形沿传播方向平移一完整曲线占横坐标的距离表示一个周期表示一个波长A．该波从A点传播到B点，所需时间为4sB．t＝6s时，B处质点位于波峰C．t＝8s时，C处质点振动速度方向竖直向上D．t＝10s时，D处质点所受回复力方向竖直向上【答案】AC【答案】AC【答案】B【解析】由图乙可知质点L的振动情况，该时刻质点L向y轴正方向振动．根据上、下坡法或者平移法可知，该横波沿x轴正方向传播，该时刻质点N向y轴负方向运动，A错误，B正确．质点L只在平衡位置附近y轴方向上、下振动，波传播时，质点不会沿x轴正方向移动，C错误．该时刻质点K与M的速度为零，质点K加速度为－y方向，质点M加速度为＋y方向，D错误．3．(多选)(2021届天津名校模拟)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝2s时刻的波形如图甲所示，此时波恰好传到平衡位置在x＝6m处的M质点，N为平衡位置在x＝11m处的质点，图乙为该简谐横波波源的振动图像．则下列说法正确的是 (

)A．该列波的波速为1m/sB．质点N的起振方向沿y轴负方向C．当t＝2.5s时，质点M的速度方向与加速度方向相同D．当t＝8s时，质点N第一次到达波峰【答案】AD造成波动问题多解的主要因素命题点三机械波的多解问题[师生共研类]例3有一列沿水平绳传播的简谐横波，频率为10Hz，质点振动方向沿竖直方向．当绳上的质点P到达其平衡位置且向下运动时，在其平衡位置右方相距0.6m处的质点Q刚好到达最高点．由此可知波速和传播方向不可能的是 (

)A．4.8m/s，向右传播 B．8m/s，向左传播C．24m/s，向右传播 D．24m/s，向左传播【答案】D1.(多选)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10m的两质点，波先传到P.当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示．则 (

)A．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B．该波从P传到Q的时间可能为7sC．该波的传播速度可能为2m/sD．该波的波长可能为6m【答案】AD2．如图所示，a是一列正弦波在t＝0时刻的波形曲线，P是波形曲线上的一个质点；b是t＝0.4s时的波形曲线．(1)求这列波的波速；(2)若波向右传播，质点P在t＝0时刻振动方向如何？它的最大周期为多少？(3)若该波0.4s的传播距离为30m，则此时波的传播方向如何？命题点四机械波的干涉和衍射[师生共研类]2．干涉现象务必注意以下几点(1)振动加强和减弱区域不变．(2)加强和减弱的是振幅，而不是位移．(3)干涉现象的出现是有条件的．3．发生明显衍射的条件(1)若障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小，则发生明显衍射．(2)波的衍射是不需要条件的，没达到上述条件的衍射只是不明显．例4

(多选)如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射．下列措施可能使波发生较为明显衍射的是 (

)A．增大波源的振动频率B．减小波源的振动频率C．增大障碍物的长度D．减小障碍物的长度【答案】BD1．一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图所示．对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是 (

)A．波源Q产生的波将先到达中点MB．波源P的起振方向是向上的C．中点M的振动始终是加强的D．波源P振动的频率是波源Q的2倍【答案】B2．两列简谐横波的振幅都是20cm，在同一介质中传播．实线波的频率为2Hz，沿x轴正方向传播；虚线波沿x轴负方向传播．某时刻两列波在如图所示区域相遇，则(

)A．虚线波的频率为3HzB．在相遇区域会发生干涉现象C．平衡位置为x＝6m处的质点此刻速度为零D．平衡位置为x＝8.5m处的质点此刻位移y＞20cm【答案】D3．(2021年浙江卷)两列频率、振幅均相同的简谐波Ⅰ和Ⅱ分别从绳子的两端持续相向传播，在相遇区域发生了干涉，在相距0.48m的