《 備考指南 物理 》課件-第12章 第2講

機(jī)械振動(dòng)和光學(xué)第十二章第2講機(jī)械波欄目導(dǎo)航01知識(shí)梳理查漏03配套訓(xùn)練02題點(diǎn)

各個(gè)擊破知識(shí)梳理查漏11．定義：機(jī)械振動(dòng)在________中傳播，形成機(jī)械波．2．形成條件(1)有________．(2)有介質(zhì)，如空氣、水、繩子等．3．傳播特點(diǎn)(1)傳播波源的振動(dòng)形式、能量和信息．(2)質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移．(3)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率、振幅、起振方向等都與波源________．機(jī)械波的形成、傳播與描述介質(zhì)知識(shí)一波源相同4．機(jī)械波的分類分類質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波的傳播方向的關(guān)系形狀舉例橫波垂直凹凸相間，有波峰、波谷繩波等縱波在同一條直線上疏密相間，有密部、疏部彈簧波、聲波等相同無(wú)關(guān)【自測(cè)1】如圖為波沿著一條固定的繩子向右傳播到B點(diǎn)時(shí)的波形．由圖可判斷出A點(diǎn)剛開(kāi)始的振動(dòng)方向是 (

)

A．向左 B．向右C．向下 D．向上【答案】D1．坐標(biāo)軸的意義橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的___________，縱坐標(biāo)y表示該時(shí)刻各個(gè)質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的__________．2．圖像特點(diǎn)簡(jiǎn)諧波的波形曲線是__________(或余弦)曲線．簡(jiǎn)諧橫波的圖像平衡位置知識(shí)二位移正弦3．橫波圖像的理解(1)波的圖像形象直觀地揭示了較為抽象的波動(dòng)規(guī)律．波的圖像表示在波的傳播方向上介質(zhì)中大量質(zhì)點(diǎn)在同一時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移，波動(dòng)圖像一般隨時(shí)間的延續(xù)而變化(Δt＝kT時(shí)，波形不變，k為整數(shù))．(2)從圖像可獲取的信息有：①該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移；②振幅A和波長(zhǎng)；③若已知波的傳播方向，由圖像可知各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向；若已知某質(zhì)點(diǎn)此時(shí)刻的振動(dòng)方向，由圖像可知波的傳播方向．【答案】D【解析】由振動(dòng)圖像可知，在t＝T時(shí)波源O的振動(dòng)方向向下．再結(jié)合波形可知形成的波動(dòng)圖像為D圖．項(xiàng)目波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須______明顯條件：障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或相差不多現(xiàn)象形成加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互隔開(kāi)的穩(wěn)定的_____________波能夠繞過(guò)障礙物或孔繼續(xù)向前傳播1．波的干涉和衍射波的特有現(xiàn)象相同知識(shí)三干涉圖樣項(xiàng)目波的干涉波的衍射注意(1)振動(dòng)加強(qiáng)和減弱區(qū)域不變(2)加強(qiáng)和減弱的是振幅，而不是位移(3)干涉現(xiàn)象出現(xiàn)是有條件的(1)衍射不需要條件，明顯衍射才需要(2)障礙物或孔本身不一定很小，只是與______相比小波長(zhǎng)2．多普勒效應(yīng)【自測(cè)3】(多選)如圖是水面上兩列頻率相同的波在某時(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)；S1的振幅A1＝4cm，S2的振幅A2＝3cm.則下列說(shuō)法正確的是 (

)A．質(zhì)點(diǎn)D是振動(dòng)減弱點(diǎn)B．質(zhì)點(diǎn)A、D在該時(shí)刻的高度差為14cmC．再過(guò)半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)B、C是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)D．質(zhì)點(diǎn)C的振幅為1cm【答案】BD【解析】由圖像可知，D點(diǎn)時(shí)兩波谷相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，A錯(cuò)誤．此時(shí)A點(diǎn)在加強(qiáng)后的最高點(diǎn)，D點(diǎn)在加強(qiáng)后的最低點(diǎn)，由合成疊加關(guān)系可知A、D的高度差為14cm，B正確．由于兩波的頻率相等，疊加后會(huì)形成穩(wěn)定的干涉圖像，所以A、D點(diǎn)始終是加強(qiáng)點(diǎn)，B、C點(diǎn)始終是減弱點(diǎn)，C錯(cuò)誤．質(zhì)點(diǎn)C為減弱點(diǎn)，振幅為兩振幅之差，為1cm，D正確．題點(diǎn)各個(gè)擊破21．波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的互判方法命題點(diǎn)一波的圖像和傳播[自修掌握類]例1一質(zhì)點(diǎn)以坐標(biāo)原點(diǎn)O為中心位置在y軸方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)圖像如下圖所示．振動(dòng)在介質(zhì)中產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為1.0m/s.t＝0s時(shí)此質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)，經(jīng)過(guò)2s后此質(zhì)點(diǎn)立即停止運(yùn)動(dòng)，再經(jīng)過(guò)1s后的波形圖是選項(xiàng)中的(振動(dòng)和波形圖中質(zhì)點(diǎn)的位移都規(guī)定向上為正) (

)【答案】B【解析】根據(jù)Δx＝vΔt＝1×1m＝1m，則2s內(nèi)產(chǎn)生的波在波源停止振動(dòng)后再經(jīng)過(guò)1s向前傳播1m．由振動(dòng)圖像知，t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，所以介質(zhì)中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)均向上起振．結(jié)合波形平移法知，B圖正確，A、C、D錯(cuò)誤．1．(2021年全國(guó)卷Ⅱ)下圖中實(shí)線為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形曲線，經(jīng)過(guò)0.3s后，其波形圖曲線如圖中虛線所示．已知該波的周期T大于0.3s．若波是沿x軸正方向傳播的，則該波的速度大小為_(kāi)_______m/s，周期為_(kāi)_______s；若波是沿x軸負(fù)方向傳播的，該波的周期為_(kāi)_______s.

【答案】0.5

0.4

1.2【答案】C3．(2021年全國(guó)卷Ⅰ)均勻介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)A、B的平衡位置位于x軸上，坐標(biāo)分別為0和xB＝16cm.某簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v＝20cm/s，波長(zhǎng)大于20cm，振幅為y＝1cm，且傳播時(shí)無(wú)衰減．t＝0時(shí)刻A、B偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同，運(yùn)動(dòng)方向相反，此后每隔Δt＝0.6s兩者偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同．已知在t1時(shí)刻(t1>0)質(zhì)點(diǎn)A位于波峰．求：(1)從t1時(shí)刻開(kāi)始，質(zhì)點(diǎn)B最少要經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間位于波峰？(2)t1時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)B偏離平衡位置的位移．振動(dòng)圖像與波動(dòng)圖像比較命題點(diǎn)二振動(dòng)圖像和波動(dòng)圖像的綜合運(yùn)用[師生共研類]類型振動(dòng)圖像波動(dòng)圖像研究對(duì)象一振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向的所有質(zhì)點(diǎn)研究?jī)?nèi)容一質(zhì)點(diǎn)的位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律類型振動(dòng)圖像波動(dòng)圖像圖像信息(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期(2)質(zhì)點(diǎn)振幅(3)某一質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移(4)各時(shí)刻速度、加速度的方向(1)波長(zhǎng)、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)刻的加速度方向(4)傳播方向、振動(dòng)方向的互判類型振動(dòng)圖像波動(dòng)圖像圖像變化隨時(shí)間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變隨時(shí)間推移，波形沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標(biāo)的距離表示一個(gè)周期表示一個(gè)波長(zhǎng)A．該波從A點(diǎn)傳播到B點(diǎn)，所需時(shí)間為4sB．t＝6s時(shí)，B處質(zhì)點(diǎn)位于波峰C．t＝8s時(shí)，C處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度方向豎直向上D．t＝10s時(shí)，D處質(zhì)點(diǎn)所受回復(fù)力方向豎直向上【答案】AC【答案】AC【答案】B【解析】由圖乙可知質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)情況，該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)L向y軸正方向振動(dòng)．根據(jù)上、下坡法或者平移法可知，該橫波沿x軸正方向傳播，該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)N向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤，B正確．質(zhì)點(diǎn)L只在平衡位置附近y軸方向上、下振動(dòng)，波傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)不會(huì)沿x軸正方向移動(dòng)，C錯(cuò)誤．該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)K與M的速度為零，質(zhì)點(diǎn)K加速度為－y方向，質(zhì)點(diǎn)M加速度為＋y方向，D錯(cuò)誤．3．(多選)(2021屆天津名校模擬)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝2s時(shí)刻的波形如圖甲所示，此時(shí)波恰好傳到平衡位置在x＝6m處的M質(zhì)點(diǎn)，N為平衡位置在x＝11m處的質(zhì)點(diǎn)，圖乙為該簡(jiǎn)諧橫波波源的振動(dòng)圖像．則下列說(shuō)法正確的是 (

)A．該列波的波速為1m/sB．質(zhì)點(diǎn)N的起振方向沿y軸負(fù)方向C．當(dāng)t＝2.5s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)M的速度方向與加速度方向相同D．當(dāng)t＝8s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N第一次到達(dá)波峰【答案】AD造成波動(dòng)問(wèn)題多解的主要因素命題點(diǎn)三機(jī)械波的多解問(wèn)題[師生共研類]例3有一列沿水平繩傳播的簡(jiǎn)諧橫波，頻率為10Hz，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向沿豎直方向．當(dāng)繩上的質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)其平衡位置且向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，在其平衡位置右方相距0.6m處的質(zhì)點(diǎn)Q剛好到達(dá)最高點(diǎn)．由此可知波速和傳播方向不可能的是 (

)A．4.8m/s，向右傳播 B．8m/s，向左傳播C．24m/s，向右傳播 D．24m/s，向左傳播【答案】D1.(多選)簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，P、Q是傳播方向上相距10m的兩質(zhì)點(diǎn)，波先傳到P.當(dāng)波傳到Q開(kāi)始計(jì)時(shí)，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖所示．則 (

)A．質(zhì)點(diǎn)Q開(kāi)始振動(dòng)的方向沿y軸正方向B．該波從P傳到Q的時(shí)間可能為7sC．該波的傳播速度可能為2m/sD．該波的波長(zhǎng)可能為6m【答案】AD2．如圖所示，a是一列正弦波在t＝0時(shí)刻的波形曲線，P是波形曲線上的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)；b是t＝0.4s時(shí)的波形曲線．(1)求這列波的波速；(2)若波向右傳播，質(zhì)點(diǎn)P在t＝0時(shí)刻振動(dòng)方向如何？它的最大周期為多少？(3)若該波0.4s的傳播距離為30m，則此時(shí)波的傳播方向如何？命題點(diǎn)四機(jī)械波的干涉和衍射[師生共研類]2．干涉現(xiàn)象務(wù)必注意以下幾點(diǎn)(1)振動(dòng)加強(qiáng)和減弱區(qū)域不變．(2)加強(qiáng)和減弱的是振幅，而不是位移．(3)干涉現(xiàn)象的出現(xiàn)是有條件的．3．發(fā)生明顯衍射的條件(1)若障礙物的尺寸與波長(zhǎng)差不多或比波長(zhǎng)小，則發(fā)生明顯衍射．(2)波的衍射是不需要條件的，沒(méi)達(dá)到上述條件的衍射只是不明顯．例4

(多選)如圖所示，當(dāng)波源和障礙物都靜止不動(dòng)時(shí)，波源發(fā)出的波在障礙物處不能發(fā)生明顯衍射．下列措施可能使波發(fā)生較為明顯衍射的是 (

)A．增大波源的振動(dòng)頻率B．減小波源的振動(dòng)頻率C．增大障礙物的長(zhǎng)度D．減小障礙物的長(zhǎng)度【答案】BD1．一條彈性繩子呈水平狀態(tài)，M為繩子中點(diǎn)，兩端P、Q同時(shí)開(kāi)始上下振動(dòng)，一小段時(shí)間后產(chǎn)生的波形如圖所示．對(duì)于其后繩上各點(diǎn)的振動(dòng)情況，以下判斷正確的是 (

)A．波源Q產(chǎn)生的波將先到達(dá)中點(diǎn)MB．波源P的起振方向是向上的C．中點(diǎn)M的振動(dòng)始終是加強(qiáng)的D．波源P振動(dòng)的頻率是波源Q的2倍【答案】B2．兩列簡(jiǎn)諧橫波的振幅都是20cm，在同一介質(zhì)中傳播．實(shí)線波的頻率為2Hz，沿x軸正方向傳播；虛線波沿x軸負(fù)方向傳播．某時(shí)刻兩列波在如圖所示區(qū)域相遇，則(

)A．虛線波的頻率為3HzB．在相遇區(qū)域會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象C．平衡位置為x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)此刻速度為零D．平衡位置為x＝8.5m處的質(zhì)點(diǎn)此刻位移y＞20cm【答案】D3．(2021年浙江卷)兩列頻率、振幅均相同的簡(jiǎn)諧波Ⅰ和Ⅱ分別從繩子的兩端持續(xù)相向傳播，在相遇區(qū)域發(fā)生了干涉，在相距0.48m的