xx届高考物理基础知识要点复习 机械振动机械波

1 / 36 XX 届高考物理基础知识要点复习 机械振动机械波 本资料为 WoRD文档，请点击下载地址下载全文下载地址莲山课 件 k XX 届高三一轮复习全案：第 1 章机械振动机械波（选修 3-4） 【考纲知识梳理】 一、机械振动 1、机械振动：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧做的往复运动 （ 1）振动的特点 : 存在某一中心位置 ; 往复运动 ,这是判断物体运动是否是机械振动的条件 . （ 2）产生振动的条件 : 振动物体受到回复力作用 ; 阻尼足够小 ; 2、回复力：振动物体所受到的总是指向平衡位置的 合外力 （ 1）回复力时刻指向平衡位置 ; （ 2）回复力是按效果命名的 ,可由任意性质的力提供可以是几个力的合力也可以是一个力的分力 ; （ 3）合外力：指振动方向上的合外力，而不一定是物体受到的合外力 2 / 36 （ 4）在平衡位置处：回复力为零，而物体所受合外力不一定为零如单摆运动，当小球在最低点处，回复力为零，而物体所受的合外力不为零 3、平衡位置：是振动物体受回复力等于零的位置；也是振动停止后，振动物体所在位置；平衡位置通常在振动轨迹的中点。 “ 平衡位置 ” 不等于 “ 平衡状态 ” 。平衡位置是指回复力为零的位置， 物体在该位置所受的合外力不一定为零。(如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不等于零，所以并不处于平衡状态 ) 二简谐运动 1、简谐运动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动。 式中 x 指振动物体相对于平衡位置的位移，起点在平衡位置，终点随物体的所在位置而变化、方向始终由平衡位置指向物体所在位置，如图所示弹簧振子位移的示意图。 2、简谐运动的规律： （ 1）弹簧振子：一个可作为质点的小球与一根弹性很好且不计质量的弹簧相连组成一 个弹簧振子。一般来讲，弹簧振子的回复力是弹力 (水平的弹簧振子 )或弹力和重力的合力(竖直的弹簧振子 )提供的。弹簧振子与质点一样，是一个理想的物理模型。 3 / 36 （ 2）弹簧振子振动周期： T=2，只由振子质量和弹簧的劲度决定，与振幅无关，也与弹簧振动情况无关。 (如水平方向振动或竖直方向振动或在光滑的斜面上振动或在地球上或在月球上或在绕地球运转的人造卫星上 ) （ 3）可以证明，竖直放置的弹簧振子的振动也是简谐运动，周期公式也是。这个结论可以直接使用。 （ 4）振动过程中各物理量的变化情况 四个阶段中，振子的位移，回复力 、速度和加速度的变化如下表： 振动体位置位移 X 回复力 F 加速度 a 速度 v 势能动能 方向大小方向大小方向大小方向大小 平衡位置 o000最大最小最大 最大位移处 A 指向 A 最大指向 o 最大指向 o0 最大 0 最大最小 平衡位置 o 最大位移处 A 指向 A0 最大指向 o0 最大指向 o 最大 oA 最大 0 最小 最大最大 最小 最大位移处 A 平衡位置 o 指向 A 最大 0 指向 o 最大 0指向 o 最大 0Ao0 最大最大 最小最小 最大 在平衡位置：速度最大、动能最大、动量最大；位移最小、回复力最小、加速度最小。 在离开平衡位置 最远时：速度最小、动能最小、动量最小；位移最大、回复力最大、加速度最大 4 / 36 （ 5）周期性： 每经过一个周期，描述振动的物理量大小和方向都恢复到原来状态，振动质点都以相同的方向通过原位置。 振动质点在一个周期内通过的路程为 4A，半个周期通过的路程为 2A，但四分之一周期通过的路程也能大于 A 也可能等于 A 也可能小于 A，这要看从何位置开始计时。 四、机械波 1、定义：机械振动在介质中传播就形成机械波 2、产生条件 :(1)有作机械振动的物体作为波源 (2)有能传播机械振动的介质 3、分类 : 横波：质点 的振动方向与波的传播方向垂直凸起部分叫波峰，凹下部分叫波谷 纵波：质点的振动方向与波的传播方向在一直线上 .质点分布密的叫密部 ,疏的部分叫疏部 ,液体和气体不能传播横波。 4.机械波的传播过程 (1)机械波传播的是振动形式和能量 .质点只在各自的平衡位置附近做振动 ,并不随波迁移 . 后一质点的振动总是落后于带动它的前一质点的振动。 (2)介质中各质点的振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同 (3)由波源向远处的各质点都依次重复波源的振动 5 / 36 五、描述机械波的物理量 1波长 ：两个相邻的在振 动过程中相对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长在横波中 ,两个相邻的波峰或相邻的波谷之间的距离在纵波中两相邻的的密部 (或疏部 )中央间的距离，振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长 2周期与频率波的频率由振源决定，在任何介质中传播波的频率不变。波从一种介质进入另一种介质时，唯一不变的是频率 (或周期 )，波速与波长都发生变化 3波速：单位时间内波向外传播的距离。 v=s/t=/T=f ，波速的大小由介质决定。 六、波的图象 1、坐标轴：规定用横坐标 x 表示在波的传播方向上各个质点的平衡 位置，纵坐标 y 表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，连结各质点位移量末端得到的曲线叫做该时刻波的图象 2、图象特点：是一条正弦（余弦）曲线； 3、物理意义：显示某一瞬间波传播方向上介质中各质点离开平衡位置的位移情况，类似人们给大型团体操队伍拍的一张照片。 注意：波的图象和振动图象是根本不同的，波的图象描述的是介质中 “ 各质点 ” 在 “ 某一时刻 ” 离开平衡位置的位移；6 / 36 而振动图象描述的是 “ 一个质点 ” 在 “ 各个时刻 ” 离开平衡位置的位移。 4、波的图象的特点 波图象的重复性：相隔时间为周期的整数倍的两个时刻的波的 图象是相同的； 波传播方向双向性：不指定波的传播方向时，图象中波可能向 x 轴正向或 x 轴负向传播； 5、横波图象的应用： （ 1）可知波动中质点的振幅和波长 （ 2）若已知波的传播方向，可知介质质点的振动方向，反之亦然。 （ 3）相邻的波峰波谷点间的质点振动方向相同 （ 4）相邻平衡位置间以波峰（或波谷）对称的质点振动方向相反 （ 5）若知波速 v，可求此时刻以后的波形图，方法是把波形图平移 x=vt 的距离。 6、波的传播方向与质点的振动方向关系确定方法。 （ 1）质点带动法（特殊点法）： 由波的 形成传播原理可知，后振动的质点总是重复先振动质点的运动，若已知波的传播方向而判断质点振动方向时，可在波源一侧找与该点距离较近（小于）的前一质点，如果前7 / 36 一质点在该质点下方，则该质点将向下运动（力求重复前面质点的运动），否则该质点向上运动。例如向右传的某列波，某时刻波的图象如图所示，试判断质点 m 的振动方向，可在波源一侧找出离 m 较近的前一质点 m ， m 在 m 下方，则该时刻 m 向下运动。 （ 2）微平移法： 所谓微移波形，即将波形沿波的传播方向平衡微小的一段距离得到经过微小一段时间后的波形图，据质点在新波形图中的 对应位置，便可判断该质点的运动方向。如图所示，原波形图（实线）沿传播方向经微移后得到微小一段时间的波形图（虚线）， m 点的对应位置在 m 处，便知原时刻 m 向下运动。 （ 3）上下坡法 沿波的传播方向看去， “ 上坡 ” 处的质点向下振动。 下坡 处的质点向上振动。如图所示，简称 “ 上坡下，下坡上 ” （ 4）同侧法 七、波的现象 1.波的反射 :波遇到障碍物会返回来继续传播的现象 (1)波面：沿波传播方向的波峰（或波谷）在同一时刻构成8 / 36 的面 (2)波线：跟波面垂直的线，表示波的传播方向 (3)入射波与 反射波的方向关系 入射角：入射波的波线与平面法线的夹角 反射角：反射波的波线与平面法线的夹角 在波的反射中，反射角等于入射角；反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同 (4)特例：夏日轰鸣不绝的雷声；在空房子里说话会听到声音更响 (5)人耳能区分相差以上的两个声音 2.波的折射 :波从一种介质射入另一种介质时，传播方向发生改变的现象 (1)波的折射中，波的频率不变，波速和波长都发生了改变 (2)折射角：折射波的波线与界面法线的夹角 (3)入射角 i 与折射角 r 的关系 (V1和 v2是波在介质 I 和介质 中的波速 i 为 I 介质中的入射角 ,r为 介质中的折射角 ) 3.波的衍射 :波可以绕过障碍物继续传播的现象 衍射是波的特性，一切波都能发生衍射产生明显衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。 例如：声波的波长一般比墙坡大， “ 隔墙有耳 ” 就是声波衍射的例证 9 / 36 说明：衍射是波特有的现象 4.波的叠加与波的干涉 (1)波的叠加原理：在两列波相遇的区域里，每个质点都将参与两列波引起的振动，其位移是两列波分别引起位移的矢量和相遇后仍保持原来的运动状态波在相 遇区域里，互不干扰，有独立性 (2)波的干涉 : 条件：频率相同的两列同性质的波相遇 现象：某些地方的振动加强，某些地方的振动减弱，并且加强和减弱的区域间隔出现，加强的地方始终加强，减弱的地方始终减弱，形成的图样是稳定的干涉图样 说明： 加强、减弱点的位移与振幅 加强处和减弱处都是两列波引起的位移的矢量和，质点的位移都随时间变化，各质点仍围烧平衡位置振动，与振源振动周期相同 加强处振幅大，等于两列波的振幅之和，即 A=A1+A2,质点的振动能量大，并且始终最大 减弱处振幅小，等 于两列波的振福之差，即 A=A1 A2,质点振动能量小，并且始终最小，若 A1=A2，则减弱处不振动 加强点的位移变化范围：一 A1+A2 A1+A2 减弱点位10 / 36 移变化范围：一 A1 A2 A1 A2 干涉是波特有的现象 加强和减弱点的判断 波峰与波峰（波谷与波谷）相遇处一定是加强的，并且用一条直线将以上加强点连接起来，这条直线上的点都是加强的；而波峰与波谷相遇处一定是减弱的，把以上减弱点用直线连接起来，直线上的点都是减弱的加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点振幅之间 当两相干波源振动步调相同时，到两波源的路程差 s 是波长整数倍处是加强区而路程差是半波长奇数倍处是减弱区 任何波相遇都能叠加，但两列频率不同的同性质波相遇不能产生干涉 5.驻波 :两列沿相反方向传播的振幅相同、频率相同的波叠加时，形成驻波 (1)波节：始终静止不动的点 (2)波腹：波节与波节之间振幅最大的点 (3)驻波 特殊的干涉现象 :波源特殊 ;波形特殊 说明：驻波与行波的区别 物理意义不同：驻波是两列波的特珠干涉现象，行波是一列波在介质中的传播 质点的振动情况不同：在行波中各 个质点作振格相同的简11 / 36 谐运动，在驻波中各个质点作振幅不同的简谐运动；处于波腹位置的质点振幅最大；处于波节位置的质点振幅等于零；其他一些质点的振幅也不相同，但都比波腹处质点的振幅小 波形不同：行波波形经过一段时间，波形向前 “ 平移 ” ，而驻波波形并不随时间发生平移，只是各质点的振动位移发生变化而已 6多普勒效应 (1)由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象实质是：波源的频率没有变化，而是观察者接收到的频率发生了变化 (2)多普勒效应的产生原因 观察者接收到的频率等于观 察者在单位时间内接收到的完全波的个数当波以速度 v 通过接收者时，时间 t 内通过的完全波的个数为 N=vt/ ，因而单位时间内通过接收者的完全波的个数，即接收频率 fv/ 若波源不动，观察者朝向波源以速度 V2 运动，由于相对速度增大而使得单位时间内通过观察者的完全波的个数增多，即，可见接收频率增大了 .同理可知，当观察者背离波源运动时，接收频率将减小 若观察者不动，波源朝向观察者以速度 v1运动 ,由于波长变短为 /= v1T,而使得单位时间内通过观察者的完全波12 / 36 的个数增多，即，可见接收频率亦增大，同理可知 ,当波 源背离观察者运动时 ,接收频率将减小 注：发生多普勒效应时，波源的真实率不发生任何变化，只是观察者接收到的频率发生了变化 (3)相对运动与频率的关系 波源与观察者相对静止：观察者接收到的频率等于波源的频率 波源与观察者相互接近：观察者接收到的频率增大 波源与观察者相互远离：观察者接收到的频率减小 【要点名师精解】 类型一简谐运动的描述和图象的应用 【例 1】简谐运动的振动图线可用下述方法画出：如图 (1)所示，在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔 P，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向 上匀速运动，笔 P 在纸带上画出的就是小球的振动图象取振子水平向右的方向为振子离开平衡位置的位移正方向，纸带运动的距离代表时间，得到的振动图线如图（ 2）所示 (1)为什么必须匀速拖动纸带？ (2)刚开始计时时，振子处在什么位置？ t 17s 时振子相对平衡位置的位移是多少？ (3)若纸带运动的速度为 2cm/s，振动图线上 1、 3 两点间的13 / 36 距离是多少？ (4)振子在 _s 末负方向速度最大；在 _s末正方向加速度最大；时振子正在向 _方向运动 (5)写出振子的振动方程 解析： (1)纸带匀速运动时，由 x vt 知，位移与时间成正比，因此在匀速条件下，可以用纸带通过的位移表示时间 (2)由图 (2)可知 t 0 时，振子在平衡位置左侧最大位移处；周期 T 4s， t 17s时位移为零 (3)由 x vt，所以 1、 3 间距 x 2cm/s2s 4cm. (4)3s末负方向速度最大；加速度方向总是指向平衡位置，所以 t 0 或 t 4s 时正方向加速度最大； t时，向 x 方向运动 (5)x 10sin2t 2cm 答案： (1)在匀速条件下，可以用纸带通过的位移表示时间 (2)左侧最大位移 零 (3)4cm (4)3 0 或 4 x (5)x 10sin2t 2cm 类型二 【例 2】在均匀媒质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两质点的距离均为 a.振动从质点 1 向右传播，其初速度方向竖直向下，经过时间 t，前 13个质点第一次形成的波形图像如图所示，则波动的周期是 _，波速为 _. 14 / 36 解析：显然 ,振动传播到质点 13时 ,用时间周期 ,这时该质点将首先向下振动 ,再经过周期方可使前 13个质点第一次形成如图所示的波形图像，即共用 +=2 个周期的时间 .故有 ,又由于 =12a,则得 . 【感 悟高考真题】 1（ XX重庆 14）一列简谐波在两时刻的波形如题 14图中实践和虚线所示，由图可确定这列波的 A周期 B波速 c波长 D频率 【答案】 c 【解析】只能确定波长，正确答案 c。题中未给出实线波形和虚线波形的时刻，不知道时间差或波的传播方向，因此无法确定波速、周期和频率。 2（ XX全国卷 21 ）一简谐振子沿 x 轴振动，平衡位置在坐标原点。时刻振子的位移；时刻；时刻。该振子的振幅和周期可能为 A， B ,8sc， D ， 8s 【答案】 A 【解析】在 t=s 和 t=4s 两时刻振子的位移相同，第一种情15 / 36 况是此时间差是周期的整数倍，当 n=1 时 s。在 s 的半个周期内振子的位移由负的最大变为正的最大，所以振幅是。 A正确。 第二种情况是此时间差不是周期的整数倍则，当 n=0时 s，且由于是的二倍说明振幅是该位移的二倍为。如图答案 D。 【命题意图与考点定位】振动的周期性引起的位移周期性变化。 3.（ XX天津 4）一列简谐横波沿 x 轴正向传播，传到 m 点时波形如图所示，再经， N 点开始振动，则该波的振幅 A 和频率 f 为 A A=1mf=5HZ B A=5HZ c A=1mf= D A= 答案： D 4.（ XX全国卷 15 ）一简谐横波以 4m/s 的波速沿 x 轴正方向传播。已知 t=0 时的波形如图所示，则 A波的周期为 1s B x=0处的质点在 t=0时向 y 轴负向运动 16 / 36 c x=0处的质点在 t=s时速度为 0 D x=0处的质点在 t=s时速度值最大 5.（ XX福建 15）一列简谐横波在 t=0 时刻的波形如图中的实线所示， t=时刻的波形如图中虚线所示 。若该波的周期 T 大于，则该波的传播速度可能是 /s /s /s /s 答案： B 6.（ XX上海物理 2）利用发波水槽得到的水面波形如 a,b所示，则 （ A）图 a、 b 均显示了波的干涉现象 （ B）图 a、 b 均显示了波的衍射现象 （ c）图 a 显示了波的干涉现象，图 b 显示了波的衍射现象 （ D）图 a 显示了波的衍射现象，图 b 显示了波的干涉现象 【解析】 D 本题考查波的干涉和衍射。难度：易。 7.（ XX上海物理 3）声波能绕过某一建筑物17 / 36 传播而 光波却不能绕过该建筑物，这是因为 （ A）声波是纵波，光波是横波（ B）声波振幅大，光波振幅小 （ c）声波波长较长，光波波长很短（ D）声波波速较小，光波波速很大 【解析】 c 本题考查波的衍射条件：障碍物与波长相差不多。难度：易。 8（ XX北京 17）一列横波沿 x 轴正向传播，a、 b、 c、 d 为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图 1 所示，此后，若经过周期开始计时，则图 2 描述的是 处质点的振动图象处质点的振动图象 处质点的振动图象处质点的振动图象 【答 案】 B 【解析】由波的图像经过周期 a 到达波谷， b 到达平衡位置向下运动， c 到达波峰， d 到达平衡位置向上运动，这是四质点在 0 时刻的状态，只有 b 的符合振动图像，答案 B。 9.（ XX上海物理 16）如右图，一列简谐横波沿轴正方向传播，实线和虚线分别表示时的波形，能正确反映时波形的是图 18 / 36 答案： D 解析：因为 t2 T，可确定波在的时间沿 x 轴正方向传播，即，所以 T=2s，波峰沿 x 轴正方向传播，从处到处，选 D。 本题考查波的传播及波长、周期等。 难度：中等。 10.（ XX上海物理 20）如图，一列沿轴正方向传播的简谐横波，振幅为，波速为，在波的传播方向上两质点的平衡位置相距（小于一个波长），当质点在波峰位置时，质点在轴下方与轴相距的位置，则 （ A）此波的周期可能为 （ B）此波的周期可能为 （ c）从此时刻起经过，点可能在波谷位置 （ D）从此时刻起经过，点可能在波峰位置 解析：如上图，。根据， A 正确，从此时刻起经过，即，波沿 x 轴正方向传播 =，波峰到 x=处， b 不在波峰， c 错误。 如下图，根据， B 错误； 从此时可起经过，即，波沿 x 轴 正方向传播 =，波峰到 x=处，x=的 b 在波峰， D 正确。 本题考查波的传播，出现非和非得整数倍的情况，有新意。 难度：难。 19 / 36 11（ XX安徽 15） 12.（ XX新课标 33(2)）波源 S1和 S2振动方向相同，频率均为 4Hz，分别置于均匀介质中轴上的两点处，如图所示 .两波源产生的简谐横波沿轴相向传播，波速为 .己知两波源振动的初始相位相同 .求： 13 XX海南物理 18(2)右图为某一报告厅主席台的平面图， AB 是讲台，、是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫为了进免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消。已知空气中声速为 340m/s，若报告人声音的频率为 136Hz，问讲台上这样的位置有多少个？ 【答案】 4 【解析】相应于声频的声波的波长是 式中是空气中的声速。在右图中， o 是 AB 的中点， P 是 oB20 / 36 上任一点。将表示为 式中为实数，当时，从两个喇 叭来的声波因干涉而加强；当时，从两个喇叭来的声波因干涉而相消。由此可知， o 是干涉加强点；对于 B 点， 所以， B 点也是干涉加强点。因而 o、 B 之间有两个干涉相消点，由对称性可知， AB上有 4 个干涉相消点。 XX年的高考题 1.（ 09全国 20 ）一列简谐横波在某一时刻的波形图如图 1 所示，图中 P、 Q 两质点的横坐标分别为 x=和 x=。 P 点的振动图像如图 2 所示。 在下列四幅图中， Q 点的振动图像可能是（ Bc） 解析：本题考查波的传播 .该波的波长为 4m.,PQ两点间的距离为 3m.当波沿 x轴正方向传播时当 P在平衡位置向上振动时而 Q 点此时应处于波峰 ,B 正确 .当沿 x 轴负方向传播时 ,P点处于向上振动时 Q 点应处于波谷 ,c对。 2.（ 09全国卷 14 ）下列关于简谐振动和简谐波的说法，正确的是（ AD） A媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 21 / 36 c波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍 解析：本题考查机械波和机械振动 .介质中的质 点的振动周期和相应的波传播周期一致 A 正确 .而各质点做简谐运动速度随时间作周期性的变化 ,但波在介质中是匀速向前传播的 ,所以不相等 ,B 错 .对于横波而言传播方向和振动方向是垂直的 ,c错 .根据波的特点 D 正确。 3.（ 09北京 15）类比是一种有效的学习方法，通过归类和比较，有助于掌握新知识，提高学习效率。在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处。某同学对机械波和电磁波进行类比，总结出下列内容，其中不正确的是（ D） A机械波的频率、波长和波速三者满足的关系，对电磁波也适用 B机械波和电磁波都能产生干涉和衍射现象 c机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播 D机械波既有横波又有纵波，而电磁波只有纵波 解析：波长、波速、频率的关系对任何波都是成立的，对电磁波当然成立，故 A 选项正确；干涉和衍射是波的特性，机械波、电磁波都是波，这些特性都具有，故 B 项正确；机械波是机械振动在介质中传播形成的，所以机械波的传播需要22 / 36 介质而电磁波是交替变化的电场和磁场由近及远的传播形成的，所以电磁波传播不需要介质，故 c 项正确；机械波既有横波又有纵波，但是电磁波只能是横波，其证据就是电磁波能 够发生偏振现象，而偏振现象是横波才有的， D 项错误。故正确答案应为 D。 4.（ 09北京 17）一简谐机械波沿 x 轴正方向传播，周期为 T，波长为。若在 x=0 处质点的振动图像如右图所示，则该波在 t=T/2时刻的波形曲线为（ A） 解析：从振动图上可以看出 x=0处的质点在 t=T/2时刻处于平衡位置，且正在向下振动，四个选项中只有 A 图符合要求，故 A 项正确。 5.（ 09上海物理 4）做简谐振动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的 4 倍，摆球经过平衡位置时速度减小 为原来的 1/2，则单摆振动的（ c） A频率、振幅都不变 B频率、振幅都改变 c频率不变、振幅改变 D频率改变、振幅不变 解析：由单摆的周期公式，可知，单摆摆长不变，则周期不变，频率不变；振幅 A 是反映单摆运动过程中的能量大小的物理量，由可知，摆球经过平衡位置时的动能不变，因此振幅改变，所以 c 正确。 6.（ 09天津 8）某质点做简谐运动，其位移23 / 36 随时间变化的关系式为 x Asin，则质点（ AD） A.第 1s末与第 3s末的位移相同 B.第 1s末与第 3s末的速度相同 末至 5s末的位移方向都相同 末至 5s末的速度方向都相同 解析：由关系式可知，将 t=1s 和 t=3s 代入关系式中求得两时刻位移相同， A 对； 画出对应的位移 -时间图像，由图像可以看出，第 1s末和第3s 末的速度方向不同， B 错；仍由图像可知， 3s 末至 5s 末的位移大小相同，方向相反，而速度是大小相同，方向也相同。故 c 错、 D 对。 7.（ 09重庆 15）同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线见图，以下说法正确的是（ A） A声波在水中波长较大， b 是水中声波的波形曲线。 B声波在空气中波长较大， b 是空气中声波的波形曲线 c水中质点振动频率较高， a 是水中声波的波形曲线 D空气中质点振动频率较高， a 是空气中声波的波形曲线 8.（ 09四川 19）图示为一列沿 x 轴负方向传播的简谐横波，实线为 t 0 时刻的波形图，虚线为 t时的24 / 36 波形图，波的周期 T，则（ D） A.波的周期为 B.在 t时， P 点沿 y 轴正方向运动 c.经过， P 点经过的路程为 4m D.在 t时， Q 点到达波峰位置 解析：根据题意应用平移法可知 T，解得 T， A 错；由图可知 振幅 A、波长 8m。 t 1T，此时 P 点沿 y 轴负方向运动， B 错； T，运动路程为 2A， c 错； t T T T，波形图中 Q 正在向下振动，从平衡位置向下振动了T，经 T 到波谷，再过 T 到波峰， D 对 9.（ 09福建 17）图甲为一列简谐横波在 t=时刻的波形图， P 是平衡位置为 x=1m 处的质点， Q 是平衡位置为 x=4m处的质点，图乙为质点 Q 的振动图象，则（ AB） =时，质点 Q 的加速度达到正向最大 =时，质点 P 的运动方向沿 y 轴负方向 c.从 t=到 t=，该波沿 x 轴正方向传播了 6m D.从 t=到 t=，质点 P 通过的路程为 30cm 解析：由 y-t 图像知，周期 T=，且在 t=点在平衡位置沿 y负方向运动，可以推断波没 x 负方向传播，所以 c 错； 从 t=到 t=时， t=T/4 ，质点 Q 从图甲所示的位置振动 T/425 / 36 到达负最大位移处，又加速度方向与位移方向相反，大小与位移的大小成正比，所以此时 Q 的加速度达到正向最大，而P 点从图甲所示位置运动 T/4 时正在由正最大位移处向平衡位置运动的途中，速度沿 y 轴负方向，所以 A、 B 都对； 振动的质点在 t=1T 内，质点运动的路程为 4A； t=T/2，质点运动的路程为 2A； 但 t=T/4，质点运动的路程不一定是 1A；t=3T/4，质点运动的路程也不一定是 3A。本题中从 t=到 t=内， t=3T/4 ， P 点的起始位置既不是平衡位置，又不是最大位移处，所以在 3T/4时间内的路程不是 30cm。 10.（ 09浙江 21）一列波长大于 1m 的横波沿着轴正方向传播，处在和的两质点、的振动图像如图所示。由此可知（ A） A波长为 m B波速为 c末、两质点的位移相同 D末点的振动速度大于点的振动速度 解析：，由于波沿 x 正方向传播，所以 A 先振动，又由于 波长大于 1m，所以，所以， A 对，波速， B 错；由振动图像知，在 3s末，、两质点的位移不相同， c 错； 1s末 A 点速度为零，B 点速度最大， D 错。 二、非选择题 26 / 36 11.（ 09上海物理 12）弹性绳沿 x 轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当 t 0 时使其开始沿 y 轴做振幅为 8cm的简谐振动，在 t时，绳上形成如图所示的波形，则该波的波速为 _cm/s， t _时，位于 x2 45cm 的质点 N 恰好第一次沿 y 轴正向通过平衡位置。 答案： 20， 解析：由图可知，这列简谐波的波长为 20cm，周期 T=4=1s ，所以该波的波速；从 t=0时刻开始到 N 质点开始振动需要时间 ,在振动到沿 y 轴正向通过平衡位置需要再经过，所以当t=（ +） s=，质点 N 恰好第一次沿 y 轴正向通过平衡位置。 12.（ 09广东物理 14）（ 2）图为声波干涉演示仪的原理图。两个 U 形管 A 和 B 套在一起， A 管两侧各有一小孔。声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率的波。当声波分别通过 A、 B 传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的 振幅；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅。 答案：（ 2）相等，等于零，等于原振幅的二倍。 27 / 36 解析：（ 2）声波从左侧小孔传入管内向上向下分别形成两列频率相同的波，若两列波传播的路程相差半个波长，则振动相消，所以此处振幅为零，若传播的路程相差一个波长，振动加强，则此处声波的振幅为原振幅的二倍。 13.（ 09宁夏物理 35）（ 1）某振动系统的固有频率为 fo，在周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为 f。若驱动力的振幅保持不变，下列说法正确的是_（填入选项 前的字母，有填错的不得分） A当 ff0时，该振动系统的振幅随 f 减小而增大 c该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于 f0 D该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于 f 答案： BD 14.（ 09江苏物理 ）（ 4 分） (2)在时刻，质点 A 开始做简谐运动，其振动图象如图乙所示。质点 A 振动的周期是 s；时，质点 A 的运动沿轴的方向（填 “ 正 ” 或“ 负 ” ）；质点 B 在波动的传播方向上与 A 相距 16m，已知波的传播速度为 2m/s， 在时，质点 B 偏离平衡位置的位移是cm。 答案： B.（ 2） 4 正 10 解析：（ 2）振动图象和波形图比较容易混淆，而导致出错，在读图是一定要注意横纵坐标的物理意义，以避免出错。题28 / 36 图为波的振动图象，图象可知周期为 4s，波源的起振方向与波头的振动方向相同且向上， t=6s时质点在平衡位置向下振动，故 8s 时质点在平衡位置向上振动；波传播到 B 点，需要时间 s=8s，故时，质点又振动了 1s(个周期 )，处于正向最大位移处，位移为 10cm.。 15.（ 09山东物理 37）（ 1）图 1 为一简谐波在 t=0时，对的波形图，介质中的质点 P 做简谐运动的表达式为 y=4sin5xl，求该波的速度，并指出 t=时的波形图 (至少画出一个波长 ) 解析：（ 1）由简谐运动的表达式可知， t=0时刻指点 P 向上运动，故波沿 x 轴正方向传播。由波形图读出波长， ,由波速公式，联立以上两式代入数据可得。 t=时的波形图如图所示。 考点：简谐运动、简谐波 16.（ 09海南物理 18）有一种示波器可以同时显示两列波形。对于这两列波，显示屏上横向每格代表的时间间隔相同。利用此 中示波器可以测量液体中的声速，实验装置的一部分如图 1 所示：管内盛满液体，音频信号发生器所产生的脉冲信号由置于液体内的发射器发出，被接受器29 / 36 所接受。图 2 为示波器的显示屏。屏上所显示的上、下两列波形分别为发射信号与接受信号。若已知发射的脉冲信号频率为，发射器与接收器的距离为，求管内液体中的声速。（已知所测声速应在 13001600m/s 之间，结果保留两位有效数字。） 解析：设脉冲信号的周期为 T，从显示的波形可以看出，图 2 中横向每一分度（即两条长竖线间的距离）所表示的时间间隔为 其中 对比图 2 中上、下两列波形，可知信号在液体中从发射器传播只接受器所用的时间为 其中， 液体中的声速为 联立 式，代入已知条件并考虑到所测声速应在1300 1600 之间，得 【考点精题精练】 1（ XX上海市七校高三下学期联考）关于机械波，30 / 36 下列说法不正确的是 (A) A能在真空中传播 B频率由波源决定 B能产生干涉、衍射现象 D在传播过程中能传递能量 2、如图所示，是一列简谐横波在 t=0时刻的波动图象。已知这列波沿 x 轴正方向传播，波速为 /s。关于波上的 P、 Q两个 质点的运动，以下说法正确的是（ B） A 在 t=0时刻，质点 P 和 Q 的速度方向均沿 y 轴正方向 BP点和 Q 点振动的周期均为 c 在 t=0到 t=的时间里， Q 点的速度在不断增大 D 在 t=到 t=的时间里， Q 点的加速度在不断增大 3、简谐横波沿轴正方向传播，简谐横波沿轴负方向传播，波速都是 10m/s，振动方向都平行于轴，时刻，这两列波的波形如图甲所示乙图是平衡位置在 =2m 处的质点从开始在一个周期内的振动图象，其中正确的是 (B) 4、图示为一列在均匀介质中沿 x 轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为 2m/s，则 (AD) A 质点 P 此时刻的振动方向沿 y 轴负方向 BP点的振幅比 Q 点的小 c 经过 t=4s ，质点 P 将向右移动 8m 31 / 36 D 经过 t=4s ，质点 Q 通过的路程是 5、消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来消弱高速气流产生的噪声。干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，产生波长为 的声波沿水平管道自左向右传播。当声波到达 a 处时，分成两束相干波，它们分别通过 r1 和 r2的路程，再在 b 处相遇，即可达到消弱噪声的目的。若 r=r2 r1,则 r 等于 (c) A 波长 的整数倍 B 波长 的奇数倍 c 半波长的奇数倍 D 半波长的偶数倍 6、如图甲所示， o 为振源， oP=s， t=0时刻 o 点由平衡位置开始振动，产生向右沿直线传播的简谐横波。图乙为从 t=0时刻开始描绘的 P 点的振动图像。下列判断中正确的是 (Bc) A 该波的传播速度 B 这列波的波长 ct=0时刻，振源 o 振动的方向沿 y 轴正方向 D 时刻， P 点的振动方向沿 y 轴负方向 7、摆长为 L 的单摆，周期为 T，如果在悬点 o 的正下方的 B点固定一个光滑的钉子， oB，使摆球 A 通过最低点向左摆动时，被钉子挡住，如图所示，此种情况下单摆的周期为 32 / 36 AB cD 答案： A 8、有一摆长为 l 的单摆，悬点正下方某处有一小钉，当摆球经过平衡位置向左摆动时，摆线的上部被小钉挡住，使摆长发生变化，现使摆球做小幅度摆动，摆球从右边最高点 m至左边最高点 N 运动过程的闪光照片如图所示（悬点和小钉未被摄入）。 P 为摆动中的最低点，已知每相邻两次闪光的时间间隔相等，由此可知，小钉与悬点间的距离为（ ） （ A） 34l （ B） 12l （ c） 14l （ D）无法确定 答案： A 9、如图所示为一列 简谐横波沿 x 轴传播，