高考物理总复习机械运动光学第2讲机械波及其图象

第2讲机械涉及其图象【考纲解读】1.知道机械波特点和分类；2.掌握波速、波长和频率关系，会分析波图象；3.了解波干涉、衍射现象和多普勒效应，掌握波干涉和衍射条件．1/46一、机械波1．形成条件：有发生机械振动____________；有传输________，如空气、水等．2．传输特点：传输振动形式、传递________、传递信息；质点不随波迁移．3．分类：横波，振动方向与传输方向________；纵波，振动方向与传输方向在同一直线上．考点O讲堂梳理自查波源

介质

能量

垂直

2/46相同

波源

介质

3/46三、机械波图象1．图象：在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点__________，用纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置________，连接各位移矢量末端，得出曲线即为波图象，简谐波图象是正弦(或余弦)曲线．2．物理意义：某一时刻介质中各质点相对____________位移．四、波衍射和干涉1．波衍射定义：波能够绕过障碍物继续传输现象．2．发生显著衍射条件：只有缝、孔宽度或障碍物尺寸跟波长__________，或者__________时，才会发生显著衍射现象．平衡位置

位移

平衡位置

相差不多

小于波长

4/463．波叠加原理：几列波相遇时能保持各自运动状态，继续传输，在它们重合区域里，介质质点同时参加这几列波引发振动，质点位移等于这几列波单独传输时引发位移矢量和．4．波干涉(1)定义：频率相同两列波叠加时，一些区域振动________、一些区域振动________，这种现象叫波干涉．(2)条件：两列波频率相同．5．干涉和衍射是波特有现象，波同时还能够发生反射、折射．五、多普勒效应因为波源与观察者相互________或者相互______时，接收到波________与波源频率不相等现象．加强

减弱

靠近

远离

频率

5/461．[对振动和波关系考查](多项选择)关于振动和波关系，以下说法中正确是()A．振动是波成因，波是振动传输B．振动是单个质点展现运动现象，波是许多质点联合起来展现运动现象C．波传输速度就是质点振动速度D．波源停顿振动时，波马上停顿传输【答案】AB6/46【答案】AB7/463．[对振动图象和波动图象考查](多项选择)关于振动图象和波图象，以下说法中正确是()A．振动图象研究是一个质点在振动过程中位移随时间改变，而波图象研究是某一时刻在波传输方向上各个质点在空间分布B．振动图象形状不随时间改变，而波图象形状随时间而改变C．简谐运动图象和简谐波图象其形状都是正弦(或余弦)曲线D．振动图象图线实质是振动质点所经过路径形状，波图象其图线实质是某一时刻各个质点连线形状【答案】ABC8/464．[对波动图象考查](多项选择)如图所表示为一列横波在某时刻波形图．已知波由右向左传输，以下说法中正确是()A．质点D运动方向向下，质点B运动方向向上B．质点C比质点B先回到平衡位置C．此时质点C速度、加速度均为零D．C与G两质点运动方向一直相反【答案】ABD9/4610/461．波传输方向与质点振动方向互判方法(1)已知波传输方向和某时刻图象判断各质点振动方向考点1波形成与传输11/4612/46(2)当已知质点振动方向判断波传输方向时，仍应用上述方法，只不过是上述方法逆向思维．13/4614/4615/46例1一列简谐横波沿x轴传输，t＝0时刻波形如图甲所表示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图象如图乙所表示，则该波传输方向和波速分别是()A．沿x轴负方向，60m/s B．沿x轴正方向，60m/sC．沿x轴负方向，30m/s D．沿x轴正方向，30m/s16/46思绪剖析：由波动图象可读出波长；由振动图象可读出周期；由P点振动方向可确定波传输方向．【答案】A17/46练1(年天津卷)平衡位置处于坐标原点波源S在y轴上振动，产生频率为50Hz简谐横波向x轴正、负两个方向传输，波速均为100m/s.平衡位置在x轴上P、Q两个质点随波源振动着，P，Qx轴坐标分别为xP＝3.5m，xQ＝－3m．当S位移为负且向－y方向运动时，P，Q两质点()A．位移方向相同、速度方向相反B．位移方向相同、速度方向相同C．位移方向相反、速度方向相反D．位移方向相反、速度方向相同【答案】D18/4619/46准确、快速地处理图象问题，必须做到以下几点：1．首先观察坐标轴，了解图象描述各物理量之间关系．2．看图形特点，结合已学知识，明确图形所描述对象．3．知道截距、面积、斜率、点、线等物理意义．20/46考点2振动图象与波动图象综合应用21/46图象振动图象波动图象图象信息①振动周期、振幅②某一质点在各时刻位移③各时刻速度、加速度方向①波长、振幅②该时刻任意质点位移和加速度方向③传输方向、振动方向互判图象改变随时间推移，图象延续，但已经有形状不变随时间推移，波形沿传输方向平移一完整曲线占横坐标距离表示一个周期表示一个波长22/4623/46A．在t＝0.10s时，质点Q向y轴正方向运动B．在t＝0.25s时，质点P加速度方向与y轴正方向相同C．从t＝0.10s到t＝0.25s，该波沿x轴负方向传输了6mD．从t＝0.10s到t＝0.25s，质点P经过旅程为30cmE．质点Q做简谐运动表示式为y＝0.10sin10πtm思绪剖析：(1)波形图要有振动时刻相对应，从图乙上得到在t＝0.10s振动方向，从而得到波传输方向；(2)怎样计算质点P经过旅程？【答案】BCE24/4625/4626/46A．波速为0.5m/sB．波传输方向向右C．0～2s时间内，P运动旅程为8cmD．0～2s时间内，P向y轴正方向运动E．当t＝7s时，P恰好回到平衡位置【答案】ACE27/4628/46“一分、一看、二找”巧解波动与振动图象问题1．分清振动图象与波动图象．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、纵坐标单位．尤其要注意单位前数量级．3．找准波动图象对应时刻．4．找准振动图象对应质点．29/46考点3波干涉现象中加强点、减弱点判断30/4631/4632/46【答案】(1)加强－3033/46练3(多项选择)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2相干简谐横波相遇．以下说法正确是()A．波峰与波谷相遇处质点振幅为|A1－A2|B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置位移一直为A1＋A2C．波峰与波谷相遇处质点位移总是小于波峰与波峰相遇处质点位移D．波峰与波峰相遇处质点振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点振幅【答案】AD34/46【解析】空间某一质点位移等于两列波同时在该点引发位移矢量和，对于相干波源在某一点是加强点，说明两列波在该点振动方向一直一致，但该质点位移不是一直不变，选项B错误；波峰和波谷相遇处点是减弱点，两列波在该点振动方向一直相反，但其合位移不一定总小于加强点位移，选项C错误；加强点处质点振幅为A1＋A2，减弱点处质点振幅为|A1－A2|，选项A、D正确．35/46加强与减弱并不是指位移．振动加强点位移并不是一直处于最大值，振动减弱点位移并不是一直处于最小值，它们位移大小和方向都随时间作周期性改变．所以，判断某质点振动是否加强，要看振幅是否增加，而不是以其某一时刻位移大小来判断．36/46热点题组一波形成与传输1．(年昆明月考)用手握住较长软绳一端连续上下抖动，形成一列简谐横波．某一时刻波形如图所表示，绳上a，b两质点均处于波峰位置．以下说法正确是()A．a、b两点之间距离为半个波长B．a、b两点振动开始时刻相差半个周期C．b点完成全振动次数比a点多一次D．b点完成全振动次数比a点少一次【答案】D模拟精选·组合专练37/46【解析】ab两点是波上相邻两波峰，其间距为一个波长，波在传输是在一个周期里传输一个波长，所以波前端从a到b需要一个周期时间，a质点比b质点提前一个周期起振，所以b比a完成全振动少一次．38/4639/46A．t＝0时质点a速度比质点b大B．t＝0时质点a加速度比质点b小C．图乙能够表示质点a振动D．图乙能够表示质点b振动【答案】D【解析】由图甲得t＝0时刻，a在波峰，速度为零，b在平衡位置，速度最大，故选项A错误；由图甲得t＝0时刻，质点a回复力最大，加速度比质点b大，故选项B错误；由振动图象图乙得t＝0时刻，该质点位于平衡位置，且含有向下最大速度，可表示质点b振动，故选项C错误，D正确．40/463．(年枣阳月考)如图所表示，甲为t＝1s时某横波波形图象，乙为该波传输方向上某一质点振动图象，距该质点Δx＝0.5m处质点振动图象可能是()【答案】A41/46热点题组三波多解问题4．(多项选择)(年厦门模拟)一列简谐横波沿直线传输，该直线上平衡位