高考物理核心高頻考點(diǎn)專題備考專題60 機(jī)械波（原卷版）

專題60機(jī)械波一、機(jī)械波橫波和縱波定義機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波產(chǎn)生條件(1)波源;(2)介質(zhì)形成原因介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)受波源或鄰近質(zhì)點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)做受迫振動(dòng)分類橫波振動(dòng)方向與傳播方向垂直的波,如繩波縱波振動(dòng)方向與傳播方向平行的波,如聲波二、機(jī)械波的圖象1.坐標(biāo)軸:橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置,縱軸表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離各自平衡位置的位移。2.意義:表示在某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)各自平衡位置的位移。3.圖象三、波速、波長(zhǎng)、頻率(周期)及其關(guān)系1.波長(zhǎng)λ:在波動(dòng)中,振動(dòng)相位總是相同的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。2.波速v:波在介質(zhì)中的傳播速度,由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定。3.頻率f:由波源決定,等于波源的振動(dòng)頻率;與周期的關(guān)系為f=1T4.波長(zhǎng)、波速、頻率和周期的關(guān)系:v=λf=λT四、波的干涉和衍射1.波的獨(dú)立傳播原理兩列波相遇后彼此穿過(guò),仍然保持各自的運(yùn)動(dòng)特征,即各自的波長(zhǎng)、頻率等保持不變,繼續(xù)傳播,就像沒(méi)有跟另一列波相遇一樣。2.波的疊加幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)特征,即各自的波長(zhǎng)、頻率等保持不變,繼續(xù)傳播,在它們重疊的區(qū)域里,介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)的位移(速度、加速度)等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移(速度、加速度)的矢量和。3.波的干涉和衍射的比較內(nèi)容波的衍射波的干涉定義波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象頻率相同的兩列波疊加,某些區(qū)域的振幅加大,某些區(qū)域的振幅減小的現(xiàn)象現(xiàn)象波偏離直線而傳播到直線以外的空間兩列波疊加區(qū)域形成相互間隔的穩(wěn)定的振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和振動(dòng)減弱區(qū),產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣條件明顯發(fā)生的條件:縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或者比波長(zhǎng)更小必要條件:兩列波的頻率相同,相位差保持不變相同點(diǎn)干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象五、多普勒效應(yīng)1.定義:由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng),使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)。2.規(guī)律:波源的頻率不變,只是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化。如果二者相互靠近,觀察者接收到的頻率變大;如果二者相互遠(yuǎn)離,觀察者接收到的頻率變小。3.應(yīng)用:利用聲波的多普勒效應(yīng)可以測(cè)定車輛行駛的速度;利用光波的多普勒效應(yīng)可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的運(yùn)行速度?！镜淅?】[機(jī)械波的形成與傳播]（多選）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為T.在t=0時(shí)的波形如圖所示，波上有P、Q兩點(diǎn)，其縱坐標(biāo)分別為yP=2cm，yQ=?2cmA.P點(diǎn)的速度正在增大

B.P點(diǎn)的振動(dòng)形式傳到Q點(diǎn)需要T2

C.P、Q在振動(dòng)過(guò)程中，位移的大小總相等

D.在54T內(nèi)，P點(diǎn)通過(guò)的路程為20cm

E.經(jīng)過(guò)5【典例2】[振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的綜合應(yīng)用]（多選）一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在t=T2時(shí)刻，該波的波形圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)．圖(b)A.質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象與圖(b)相同

B.在t=0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的速率比質(zhì)點(diǎn)Q的大

C.在t=0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的加速度的大小比質(zhì)點(diǎn)Q的大

D.平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖(b)所示【典例3】[波的多解問(wèn)題]（多選）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，t=0時(shí)刻波形如圖中實(shí)線所示，t=tl時(shí)刻的波形如圖中虛線所示，質(zhì)點(diǎn)P的位置在r=4m處，質(zhì)點(diǎn)Q在x=5m處，質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方程為y=?0.2sin2.5πt(m)，則下列說(shuō)法正確的是A.這列波沿x軸正方向傳播

B.這列波傳播速度大小為10m/s

C.從t=0時(shí)刻開(kāi)始，質(zhì)點(diǎn)Q經(jīng)過(guò)0.2s到達(dá)平衡位置

D.從t=0時(shí)刻開(kāi)始經(jīng)過(guò)0.4s，Q點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為0.4m

E.t1時(shí)刻可能是1.4s【典例4】[波的衍射]如圖所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源．圖中已畫(huà)出波源所在區(qū)域的傳播情況，每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng)；關(guān)于波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況，下列描述中不正確的是(????)A.此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象

B.水波通過(guò)擋板前后波紋間距離相等

C.如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象

D.如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯觀察到衍射現(xiàn)象【典例5】[波的疊加和干涉]如圖所示，S1、S2是兩個(gè)相干波源，它們的相位及振幅均相同，實(shí)線和虛線分別表示在某一時(shí)刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷.關(guān)于圖中所標(biāo)的a、b、c、d四點(diǎn)，下列說(shuō)法中正確的是A.a質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)減弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)

B.d質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)既不是加強(qiáng)也不是減弱

C.再過(guò)T4后的時(shí)刻，b、c兩質(zhì)點(diǎn)都將處于各自的平衡位置，因此振動(dòng)減弱

D.a點(diǎn)一直在平衡位置，b點(diǎn)一直在波峰，c【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)01】一根粗細(xì)均勻的繩子，右側(cè)固定，使左側(cè)的S點(diǎn)上下振動(dòng)，產(chǎn)生一列向右傳播的機(jī)械波，某時(shí)刻的波形如圖所示。下列說(shuō)法中正確的是(

)A.左側(cè)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)右側(cè)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)過(guò)程

B.波的傳播速度逐漸減小

C.S點(diǎn)振動(dòng)的頻率逐漸增大

D.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向相同【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)02】如圖為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，實(shí)線為t=0時(shí)刻的波形圖，虛線為t=0.6?s時(shí)的波形圖，波的周期T>0.6?s，則（）A.波的周期為2.4?s

B.在t=0.9s時(shí)，P點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)

C.經(jīng)過(guò)0.4s，P點(diǎn)經(jīng)過(guò)的路程為4m

D.在t=0.5s時(shí)，Q點(diǎn)到達(dá)波峰位置【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)03】一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，t=0時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示，t=0.1?s時(shí)刻的波形如圖中虛線所示。波源不在坐標(biāo)原點(diǎn)O，P是傳播介質(zhì)中平衡位置離坐標(biāo)原點(diǎn)2.5?m處的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。則以下說(shuō)法正確的是（）A.質(zhì)點(diǎn)P的振幅為0.05?m

B.波的頻率可能為0.75?Hz

C.波的傳播速度可能為50?m/s

D.在t=0.1?s時(shí)刻，平衡位置與質(zhì)點(diǎn)P平衡位置相距5?m處的質(zhì)點(diǎn)一定沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)04】如圖分別表示一列水波在傳播過(guò)程中遇到了小孔(圖①、②)或障礙物(圖③、④)，其中能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的有A.只有①④ B.只有①②④ C.只有②③ D.只有①③【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)05】

如圖所示，兩波源分別位于和處，形成兩列分別沿軸正方向和負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，兩列波的波速均為，兩波源的振幅均為，時(shí)刻兩波的圖象如圖中所示，此時(shí)平衡位置處于和的質(zhì)點(diǎn)和剛開(kāi)始振動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)的平衡位置處于處，關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況判斷正確的是（）A.質(zhì)點(diǎn)M剛開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向沿y軸的負(fù)方向

B.t=0.75s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P、Q都運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)

C.t=1s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M的位移為4cm

D.這兩列波相遇時(shí)將發(fā)生干涉，M點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)，位移始終最大【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)06】汽車無(wú)人駕駛技術(shù)已逐漸成熱，最常用的是ACC自適應(yīng)航控制，它可以控制無(wú)人車在前車減速時(shí)自動(dòng)減速、前車加速時(shí)自動(dòng)跟上去。其使用的傳感器主要有毫米波雷達(dá)，該雷達(dá)會(huì)發(fā)射和接收調(diào)制過(guò)的無(wú)線電波，再通過(guò)因波的時(shí)間差和多勒效應(yīng)造成的頻率變化來(lái)測(cè)量目標(biāo)的相對(duì)距離和相對(duì)速度。若該雷達(dá)發(fā)射的無(wú)線電就的頻率為f，接收到的回波的頻率為f'，則(????)A.當(dāng)f=f'時(shí)，表明前車與無(wú)人車速度相同

B.當(dāng)f=f'時(shí)，表明前車一定處于靜止?fàn)顟B(tài)

C.當(dāng)f'>f時(shí)，表明前車在加速行駛

D.當(dāng)f'<f時(shí)，表明前車在減速行駛【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)07】（多選）如圖是水面上的兩列相干波在某時(shí)刻的疊加情況，以波源S1、S2為圓心的兩組同心圓弧分別表示同一時(shí)刻兩列波的波峰(實(shí)線)和波谷(虛線).已知S1的振幅為4?cm，S2的振幅為A.質(zhì)點(diǎn)A、D在該時(shí)刻的高度差為14?cm

B.再過(guò)半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)B是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)

C.質(zhì)點(diǎn)C的振幅為1?cm

D.質(zhì)點(diǎn)A、C振動(dòng)的頻率相同【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)08】（多選）兩個(gè)振動(dòng)情況完全一樣的波源S1、S2相距6?m，它們?cè)诳臻g產(chǎn)生的干涉圖樣如圖所示，圖中實(shí)線表示振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域，虛線表示振動(dòng)減弱區(qū)域，下列說(shuō)法正確的是(????)A.兩波源的振動(dòng)頻率一定相同 B.虛線一定是波谷與波谷相遇處

C.兩列波的波長(zhǎng)都是2?m D.兩列波的波長(zhǎng)都是1?m【點(diǎn)對(duì)點(diǎn)09】如圖(a)，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，實(shí)線和虛線分別為0時(shí)刻和t時(shí)