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文檔簡(jiǎn)介
第2講機(jī)械波CONTENTS考點(diǎn)一01考點(diǎn)二0203考點(diǎn)三04考點(diǎn)四05跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升01考點(diǎn)一機(jī)械波與波的圖像1.機(jī)械波(1)機(jī)械波的形成條件①有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的
?。②有傳播
,如空氣、水等。波源介質(zhì)(2)傳播特點(diǎn)①機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的
和
,質(zhì)點(diǎn)只在
各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),并不隨波
?。②波傳到任意一點(diǎn),該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方
向
?。③介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做
振動(dòng),因此,任一質(zhì)點(diǎn)的振
動(dòng)頻率和周期都和波源的振動(dòng)頻率和周期
?。④波源經(jīng)過一個(gè)周期T完成一次全振動(dòng),波恰好向前傳播一個(gè)
波長的距離。形式能量遷移相同受迫相同2.波的圖像(1)坐標(biāo)軸:橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的
,縱軸表示該時(shí)刻
各質(zhì)點(diǎn)的
?。(2)意義:表示在波的傳播方向上,某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開
?
?的位移。(3)圖像(如圖)平衡位置位移平衡位
置3.波長、波速、頻率及其關(guān)系(1)波長λ:在波的傳播方向上,振動(dòng)相位總是
?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
?本身的性質(zhì)
決定。(3)頻率f:由波源決定,等于波源的
?。
相同介質(zhì)振動(dòng)頻率λf
1.對(duì)機(jī)械波傳播的三點(diǎn)理解(1)機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),由于介質(zhì)的情況不同,
它的波長和波速可能改變,但頻率和周期都不會(huì)改變。(2)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(波傳播nλ)時(shí),波形不變。(3)相隔波長整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)狀態(tài)總相同;相隔半波長奇
數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)狀態(tài)總相反。2.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判“上
下
坡”
法沿波的傳播方向,“上坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng),“下坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)
“同
側(cè)”
法波形圖上某點(diǎn)表示傳播方向和振動(dòng)方向的箭頭在圖線同側(cè)
“微
平
移”
法將波形沿波傳播方向進(jìn)行微小的平移,再由對(duì)應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點(diǎn)來判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向
1.【波的形成與傳播】(多選)在一次傳物游戲中,小明同學(xué)設(shè)計(jì)了
如圖方式想要傳遞游戲道具小圓環(huán)。他把繩的一端固定在墻上,另
一端用手握住并連續(xù)向上、向下抖動(dòng)長繩,從圖中可看出在繩上形
成由近及遠(yuǎn)傳播的波,該波可以看作是簡(jiǎn)諧波。若t=0時(shí),小圓環(huán)
離開平衡位置的位移恰好為零,振動(dòng)方向?yàn)樨Q直向上,且小圓環(huán)距
離臨近最高點(diǎn)的水平間距為2L,下列說法正確的是(
)A.該波的波長為4LC.若手上下振動(dòng)加快,該簡(jiǎn)諧波的波長將變小D.若手上下振動(dòng)加快,小圓環(huán)可更快隨波前進(jìn),被傳送至墻邊
2.【波的圖像】(多選)(2024·廣東四區(qū)聯(lián)考)“戰(zhàn)繩”訓(xùn)練是近
年健身的一種流行的項(xiàng)目,如圖甲,健身者雙手握住雙繩一端,上
下抖動(dòng)使繩子振動(dòng)起來形成繩波,使健身者獲得很好的健身效果。
健身者抖動(dòng)其中一根繩子形成的繩波,可看作簡(jiǎn)諧波,以手的平衡
位置為坐標(biāo)原點(diǎn),建立xOy坐標(biāo)系,圖乙是t=0時(shí)刻繩子的波形,
若抖動(dòng)的頻率是0.5Hz,不考慮繩波傳播過程中的能量損失,則(
)A.傳播速度為8m/sB.該時(shí)刻Q點(diǎn)的振動(dòng)方向沿y軸正方向C.該時(shí)刻P點(diǎn)坐標(biāo)為(0,16)D.從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)方程為y=20sinπt(cm)
02考點(diǎn)二波的圖像和振動(dòng)圖像波的圖像和振動(dòng)圖像的比較波的圖像振動(dòng)圖像圖
像
物理意義表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移表示某質(zhì)點(diǎn)各個(gè)時(shí)刻的位移波的圖像振動(dòng)圖像圖像信息(1)波長、振幅;(2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移;(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度方向;(4)傳播方向、振動(dòng)方向的互判(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期;(2)質(zhì)點(diǎn)振幅;(3)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移;(4)各時(shí)刻速度、加速度方向圖像變化隨時(shí)間推移,圖像沿傳播方向平移隨時(shí)間推移,圖像延續(xù),但已有形狀不變形象比喻記錄著許多人某時(shí)刻動(dòng)作、表情的集體照片記錄著一個(gè)人一段時(shí)間內(nèi)活動(dòng)的錄像帶已知質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像判定波的圖像【例1】
一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,已知平衡位置在x=0.8m
處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖所示,下列選項(xiàng)中可能為t=0.25s時(shí)的波形
圖的是(
)解析:根據(jù)振動(dòng)圖像可知,t=0.25s時(shí),平衡位置在x=0.8m處的質(zhì)
點(diǎn)在y軸負(fù)方向且向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),C、D選項(xiàng)中該質(zhì)點(diǎn)不在y軸負(fù)方
向,故C、D錯(cuò)誤;簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,根據(jù)同側(cè)法可知A選
項(xiàng)中,該質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),故A正確;根據(jù)同側(cè)法可知,B選項(xiàng)
中該質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤。已知波的圖像判定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像【例2】
(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中向某一方向傳播,在
某一時(shí)刻的波形如圖所示,并且此時(shí)振動(dòng)還只發(fā)生在A、B之間,質(zhì)點(diǎn)
P此時(shí)處于波峰,波的周期為T。由波源起振開始計(jì)時(shí),以下關(guān)于P點(diǎn)
的振動(dòng)圖像,可能正確的是(
)
波的圖像和振動(dòng)圖像綜合應(yīng)用【例3】
(多選)人們?cè)谧鰬?zhàn)繩運(yùn)動(dòng)時(shí),用手抓緊繩子,做出甩繩
子的動(dòng)作,使得繩波呈波浪狀向前推進(jìn),形成橫波(可視為簡(jiǎn)諧橫
波)。t=3s時(shí)波形圖如圖甲所示,圖乙是繩上某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像,
下列說法中正確的是(
)A.該波的波速為1.2m/sB.波源開始振動(dòng)的方向向下C.該質(zhì)點(diǎn)與波源的距離為3.6mD.0~3s時(shí)間內(nèi)該質(zhì)點(diǎn)通過的路程為4m
求解波的圖像與振動(dòng)圖像綜合問題的三關(guān)鍵:“一分、一看、二找”03考點(diǎn)三波傳播的周期性與多解性問題1.造成波傳播問題多解的三種因素(1)周期性①時(shí)間周期性:時(shí)間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確;②空間周期性:波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確。(2)雙向性①傳播方向雙向性:波的傳播方向不確定;②振動(dòng)方向雙向性:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定。(3)波形的隱含性在波傳播問題中,往往只給出完整波形的一部分,或給出幾
個(gè)特殊點(diǎn),而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣,波形就有多
種情況,形成波傳播問題的多解性。
波的周期性造成多解【例4】
(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,圖甲和圖乙分別是平衡
位置位于x1=1m及x2=4m處兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。下列說法正確的是
(
)
波的雙向性和隱含性造成多解【例5】如圖所示,實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧橫波在t1時(shí)刻的波形圖,虛線是t2=(t1+1)s時(shí)刻的波形圖,已知質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置距O點(diǎn)距離為5m。下列說法正確的是(
)B.無論波向哪個(gè)方向傳播,質(zhì)點(diǎn)M在t1時(shí)刻一定沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)C.若該波沿x軸正向傳播,其波速可能為7m/s
04考點(diǎn)四波的干涉、衍射多普勒效應(yīng)1.波的疊加在波的疊加中,質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移
的
?。矢量和
加強(qiáng)減弱
加強(qiáng)減弱(2)圖像法在某時(shí)刻波的干涉的波形圖上,波峰與波峰(或波谷與波
谷)的交點(diǎn),一定是
點(diǎn),而波峰與波谷的交點(diǎn)一定
是
點(diǎn),各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接形成以兩波源為
中心向外輻射的連線,形成加強(qiáng)線和減弱線,兩種線互相間
隔,加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)
的振幅之間。加強(qiáng)減弱3.多普勒效應(yīng)的成因分析(1)接收頻率:觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接
收到的完全波的個(gè)數(shù)。(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí),觀察者接收到的頻率
?
,當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí),觀察者接收到的頻率
?。增加
變小1.【機(jī)械波的干涉】(2023·浙江6月選考11題)如圖所示,置于管口
T前的聲源發(fā)出一列單一頻率聲波,分成兩列強(qiáng)度不同的聲波分別
沿A、B兩管傳播到出口O。先調(diào)節(jié)A、B兩管等長,O處探測(cè)到聲波
強(qiáng)度為400個(gè)單位,然后將A管拉長d=15cm,在O處第一次探測(cè)到
聲波強(qiáng)度最小,其強(qiáng)度為100個(gè)單位。已知聲波強(qiáng)度與聲波振幅平
方成正比,不計(jì)聲波在管道中傳播的能量損失,則(
)A.聲波的波長λ=15cmB.聲波的波長λ=30cmC.兩聲波的振幅之比為3∶1D.兩聲波的振幅之比為2∶1
2.【機(jī)械波的衍射】如圖,P為橋墩,A為靠近橋墩浮在水面的葉片,
波源S連續(xù)振動(dòng),形成水波,此時(shí)葉片A靜止不動(dòng)。為使水波能帶動(dòng)
葉片振動(dòng),可用的方法是(
)A.增大波源振幅B.降低波源頻率C.減小波源距橋墩的距離D.增大波源頻率
3.【多普勒效應(yīng)】我國研制的“復(fù)興號(hào)動(dòng)車組”首次實(shí)現(xiàn)了時(shí)速350
km/h的自動(dòng)駕駛,此時(shí)多普勒效應(yīng)會(huì)影響無線通信系統(tǒng)穩(wěn)定,這要
求通信基站能分析誤差并及時(shí)校正。如圖,一輛行駛的動(dòng)車組發(fā)出
一頻率為f0、持續(xù)時(shí)間為Δt0的通訊信號(hào),與動(dòng)車組行駛方向在同一
直線上的通信基站A、B接收到信號(hào)的頻率和持續(xù)時(shí)間分別為fA、ΔtA
和fB、ΔtB,下列判斷正確的是(
)A.fA>f0,ΔtA<Δt0B.fA<f0,ΔtA>Δt0C.fB>f0,ΔtB>Δt0D.fB<f0,ΔtB<Δt0解析:
根據(jù)多普勒效應(yīng),遠(yuǎn)離波源的接收者接到的頻率變小,
接近波源的接收者接收到的頻率變大,則fA>f0,fB<f0,故TA<
T0,TB>T0,所以ΔtA<Δt0,ΔtB>Δt0,故選A。05跟蹤訓(xùn)練·鞏固提升1.(2024·九省聯(lián)考河南)如圖,在同一根軟繩上先后激發(fā)出a、b兩
段同向傳播的簡(jiǎn)諧波,則它們(
)A.波長相同B.振幅相同C.波速相同D.頻率相同
123456789101112
123456789101112解析:
由于t=0時(shí)波源從平衡位置開始振動(dòng),由振動(dòng)方程可
知,波源起振方向沿y軸正方向,且t=T時(shí)波的圖像應(yīng)和t=0時(shí)
的相同,根據(jù)“上坡下,下坡上”可知t=T時(shí)的波形圖為D選項(xiàng)
中的圖。1234567891011123.(2023·廣東高考4題)漁船常用回聲探測(cè)器發(fā)射的聲波探測(cè)水下魚
群與障礙物。聲波在水中傳播速度為1500m/s,若探測(cè)器發(fā)出頻率
為1.5×106Hz的聲波,下列說法正確的是(
)A.兩列聲波相遇時(shí)一定會(huì)發(fā)生干涉B.聲波由水中傳播到空氣中,波長會(huì)改變C.該聲波遇到尺寸約為1m的被探測(cè)物時(shí)會(huì)發(fā)生明顯衍射D.探測(cè)器接收到的回聲頻率與被探測(cè)物相對(duì)探測(cè)器運(yùn)動(dòng)的速度無關(guān)123456789101112
1234567891011124.(多選)一列機(jī)械波的波源在坐標(biāo)軸原點(diǎn),從t=0時(shí)波源開始振
動(dòng),t=0.5s時(shí)波形如圖,則下列說法正確的有(
)A.在這種介質(zhì)中波速v=4m/sB.x=1m處質(zhì)點(diǎn)在t=0.3s時(shí)位于波谷C.波源振動(dòng)方程y=0.02sin(5πt+π)mD.x=-1m處質(zhì)點(diǎn)半個(gè)周期內(nèi)向左遷移半個(gè)波長123456789101112
1234567891011125.(多選)如圖,左邊為豎直彈簧振動(dòng)系統(tǒng),振子連接一根很長且水
平放置的輕軟繩,沿繩方向取x軸。振子從平衡位置O以某一初速度
向A端開始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),經(jīng)t=1s,x=5cm處的繩開始振動(dòng),則下
列說法正確的是(
)A.此繩波的周期為4sB.繩上產(chǎn)生的波的傳播速度與彈簧振子振動(dòng)的頻率無關(guān)C.繩上各質(zhì)點(diǎn)都沿x軸方向運(yùn)動(dòng),因此繩波為橫波D.若振子振動(dòng)頻率f=10Hz,則繩波波長為0.5cm123456789101112
123456789101112
A.質(zhì)點(diǎn)a正在向y軸正方向運(yùn)動(dòng)B.質(zhì)點(diǎn)b的速度正在增大C.質(zhì)點(diǎn)c的速度最大D.質(zhì)點(diǎn)c遷移到了質(zhì)點(diǎn)d的位置123456789101112
123456789101112
123456789101112
1234567891011128.(多選)(2024·云南曲靖模擬)如圖所示為一列沿x軸正方向傳播
的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形,從此時(shí)刻開始,介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)P、Q
(P、Q連線平行x軸)回到平衡位置的最短時(shí)間分別為0.1s、0.4s,下列說法正確的是(
)A.該波的周期為T=1sB.0~0.75s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)Q運(yùn)動(dòng)的路程為30cmC.0~0.75s內(nèi)波傳播的距離為9cmD.t=0.75s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)Q加速度最大123456789101112
1234567891011129.(多選)如圖所示,一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播,實(shí)線為t=0時(shí)
刻的波形圖,虛線為t=0.5s時(shí)刻的波形圖,M是x=4m處的質(zhì)點(diǎn)。
則下列說法正確的是(
)A.這列波的波長是10mB.t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向C.該簡(jiǎn)諧波的最小頻率為2HzD.該簡(jiǎn)諧波的最小傳播速度為4m/s123456789101112
12345678910111210.(多選)如圖甲所示,一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,實(shí)線和虛線分別
為t1時(shí)刻和t2時(shí)刻的波形圖,其中t2>t1,P、Q分別是平衡位置為x1
=1.0m和x2=4.0m的兩質(zhì)點(diǎn)。圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像,下列說
法正確的是(
)A.t2-t1可能等于0.35sB.t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)Q的加速度達(dá)到最大C.簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播的速度大小為40m/sD.t1到t2時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P隨波向右移動(dòng)了3m123456789101112
12345678910111211.(2023·湖南高考3題)如圖(a),在均勻介質(zhì)中有A、B、C和D
四點(diǎn),其中A、B、C
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