机械波专题----机械波、叠加(学生版).doc

机械波专题-机械波、叠加一、机械波1、定义：机械振动在介质中传播就形成机械波2、机械波产生的必要条件是：（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、机械波的特点：每个质点都在自己平衡位置附近作振动，并不随波迁移后一质点重复前一质点的运动，各质点的周期、频率及起振方向都与波源相同。5、描述机械波的物理量关系：注意：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，波速取决于介质，一般与频率无关。6、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）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；（3）横波图象的应用：可知波动中质点的振幅和波长若已知波的传播方向，可知介质质点的振动方向，反之亦然。相邻的波峰波谷点间的质点振动方向相同相邻平衡位置间以波峰（或波谷）对称的质点振动方向相反若知波速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。（4）波的传播方向与质点的振动方向关系确定方法。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。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”型题1： 判定波的传播方向与质点的振动方向【例题1】一简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图所示。已知此时质点F的运动方向向下，则（ ）A此波朝x轴负方向传播B质点D此时向下运动C质点B将比质点C先回到平衡位置D质点E的振幅为零【例题2】简谐横波某时刻的波形图如图10所示。由此图可知（ ）A若质点a向下运动，则波是从左向右传播的B若质点b向上运动，则波是从左向右传播的C若波从右向左传播，则质点c向下运动D若波从右向左传播，则质点d向上运动型题2： 波动图象与振动图象的关系 【例题1】如图所示，甲为某一简谐横波在t=1.0s时刻的图象，乙为参与波动的某一质点的振动图象。（1）两图中的AA、OC各表示什么物理量？量值各是多少？（2）说明两图中OA B段图线的意义？（3）该波的波速为多大？（4）画出再经过0.25s后的波动图象和振动图象。（5）甲图中P点此刻的振动方向。【例题2】一列简谐横波沿x 轴负方向传播，图1是t =1s 时的波形图，图2是波中某振动质元位移随时间变的振动图线（两图用同一时间起点），则图2可能是图1中哪个质元的振动图线？Ax=0处的质元 Bx=1m处的质元 Cx=2m处的质元 Dx=3m处的质元【例题3】一列简谐机械横波某时刻的波形如图所示，波源的平衡位置坐标为。当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标的质点所处位置及运动情况是（）A在其平衡位置下方且向上运动B在其平衡位置上方且向下运动C在其平衡位置上方且向上运动D在其平衡位置上方且向下运动型题3：波长、波速和周期（频率）的关系 【例题1】一简谐横波在某一时刻的波形图如图所示，图中位于a、b两处的质元经过四分之一周期后分别运动到、处。某人据此做出如下判断：可知波的周期，可知波的传播速度，可知的波的传播方向，可知波的波长。其中正确的是（ ）A和B和C和D和【例题2】一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.2s时刻的波形如图中的虚线所示，则 质点P的运动方向向右波的周期可能为0.27s波的频率可能为1.25Hz波的传播速度可能为20m/s【例题3】A、B两列波在某时刻的波形如图所示，经过tTA时间(TA为波A的周期)，两波再次出现如图波形，则两波的波速之比VA：VB可能是(A)1：3 (B)1：2 (C)2：1 (D)3：1【例题4】一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质元，a正向上运动。由此可（ ）A该波沿x轴正方向传播Bc正向上运动C该时刻以后，b比c先到达平衡位置D该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处【例题5】如图611所示，一列在x轴上传播的横波t0时刻的图线用实线表示，经t0.2s时，其图线用虚线表示。已知此波的波长为2m，则以下说法正确的是：（ ）A若波向右传播，则最大周期为2sB若波向左传播，则最大周期为2sC若波向左传播，则最小波速是9m/sD若波速是19m/s，则波的传播方向向左型题4： “前锋波”问题 【例题1】一质点从t0时刻开始以坐标原点O为中心在y轴上做简谐运动，其振动图象如图1所示，0.3s后，此质点停止运动。振动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为1.0m/s，此质点停止振动后，再经过0.2s后的波形图是（）【例题2】一列简谐横波，在t0时的波形图如图2所示，P、Q两点的x坐标分别为1m、7m，波的传播方向由右向左（即沿x轴负方向），已知t0.7s时，P质点第二次出现波峰，则以下叙述正确的是（）At1.2s时，Q质点第一次出现波峰Bt0.9s时，Q质点第一次出现波峰C波源的起振方向一定沿y轴正方向D质点Q位于波峰时，质点P正好位于波谷型题5： 作出两列波叠加后的波形图 【例1】如图23甲所示，两列相同的波相向传播，当它们相遇时，图23乙中可能的波形是：abcdA图（a）和图(b); B图（b）和图(c);C图（c）和图(d); D图（a）和图(d)。【例2】如图28所示，一波源在绳的左端发生半个波1，频率为f1，振幅为A1；同时另一波源在绳的右端发生半个波2，频率为f2，振幅为A2。图中AP=PB，由图可知（ ）ABP12A、两列波同时到达P点；B、两列波相遇时，P点的波峰可达（A1+A2）；C、两列波相遇后各自保持原来波形独立传播；D、两列波相遇时，绳上振幅可达（A1+A2）的质点只有一点。【例3】在一条弦线的两端，各发生一个如图3所示的横脉冲，它们均沿弦线传播，速度相等，传播方向相反。在它们传播的过程中，可能出现的脉冲图是（）ab甲乙1212ABCD【例4】两列沿相反方向传播的振幅和波长都相同的半波，如图29（甲）所示，在相遇的某一时刻两列波“消失”，如图29（乙），此时图中a、b质点的振动方向是：Aa向上，b向下； Ba向下，b向上；Ca、b都静止； Da、b都向上。练习：OxyA1.一列横波沿直线传播，某时刻的波形如图所示，质点A距坐标原点0.2m，此时A点向y轴正方向移动，再经0.1s第一次达最大位移.由此可知（ ）A.这列波频率是10HzB.这列波向左传播C.这列波波长为0.8mD.这列波的波速为2m/sy/cm0P1359Qx/m2.一列简谐波沿x轴的正方向传播，在t=0时刻的波形图如图所示，已知这列波的P点至少再经过0.3s才能到达波峰处，则以下说法正确的是（ ）A.这列波的波长是5mB.这列波的波速是10m/sC.质点Q要经过0.7s才能第一次到达波峰处D.质点Q到达波峰处时质点P也恰好到达波峰处3.如图为一列在均匀介质中传播的简谐横波在t=4s时刻的波形图，若已知振源在坐标原点O处，波速为2m/s，则（）x/my/cm5O2314-55768P1QA.振源O开始振动时的方向沿y轴正方向B.P点振幅比Q点振幅小C.再经过t=4s，质点P将向右移动8mD.再经过t=4s，质点Q通过的路程是0.4mx/my/cmO12345-1-24.一简谐横波在图中x轴上传播，实线和虚线分别是t1时刻和t2时刻的波形图，已知t2-t1=1.0s.由图判断下列哪一个波速是不可能的（ ）A.1m/s B.3m/s C.5m/s D.10m/s0y/cmx/mab20201355.如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，下列说法中不正确的是（）A.图示时刻质点b的加速度正在减小B.从图示时刻开始，经过0.01s，质点a通过的路程为0.4mC.若此波遇到另一波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为50HzD.若发生明显衍射现象，则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定小于4m6.如图所示，在xOy平面内有一沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为1m/s，振幅为4cm，频率为2.5HZ在t=0时刻（P、Q两点均已振动）P点位于其平衡位置上方最大位移处，则距P点为0.2m的Q点（ ）A.在0.1s时的位移是4cm B.在0.1s时的速度最大C.在0.1s时的速度方向向上 D.在0到0.1s时间内的路程是8cm7.一简谐横波正沿x轴的正方向在弹性绳上传播，振源的周期为0 .4 s，波的振幅为0.4 m在t0时刻波形如图所示，则在t0+0.3 s时（ ）A.质点P正处于波谷B.质点Q正经过平衡位置向上运动C.质点Q通过的总路程为1.2 mD.质点M正处于波谷Oy/mQx/mPN8.如图所示，是一列简谐横波在某时刻的波形图.若此时质元P正处于加速运动过程中，则此时( )A.质元Q和质元N均处于加速运动过程中 B.质元Q和质元N均处于减速运动过程中C.质元Q处于加速运动过程中，质元N处于减速运动过程中D.质元Q处于减速运动过程中，质元N处于加速运动过程中3 6 9 12 15 18 21 y/cmx/cm 2 -2O9.如图所示，是一列沿x轴正向传播的简谐横波在t时刻的图象。已知x轴上3cm处的质点P在t=t/-t=0.35s内通过的路程位14cm.则（ ）A.波速一定是0.4m/sB.在t内波的传播距离位14cmC.波长为15cmD.在t/时刻P点的振动方向为y轴正方向 y/cmx/m442-2-4O612 y/cmt/s442-2-4O61211tx=1.0m10.下图中给出某一时刻t的平面简谐波的图象和x=1.0m处的质元的振动图象，关于这列波的波速v、传播方向和时刻t可能是（ ）A.v=1.0m/s，t=0B.v=1.0m/s，t=6sC.t=0，波向x正方向传播D.t=5s，波向x正方向传播11.图1是t=1.0s时沿x轴负方向传播的平面简谐波的图象，已知波速v=1.0m/s.对于x=1.0m处的质元的振动图象可能是下面图2、图3中中的（） y/cmt=1.0sx/mO42-2-4612图1图2 y/cmt=1.0st/sO42-2-4612 y/cmt=1.0st/sO42-2-4612图31A B C D y/cm x/mO10-10PM1 2 3 4甲2 4 6 8 y/cm x/mO10-10Q乙12.波速均为v=1.2m/s的甲、乙两列简谐横波都沿x轴正方向传播，某时刻两列波的图象分别如图所示，其中P、Q处的质点均处于波峰。关于这两列波，下列说法中正确的是（）A.如果这两列波相遇可能发生稳定的干涉图样B.甲波的周期大于乙波的周期C.甲波中P处质点比M处质点先回到平衡位置D.从图示时刻开始，经过1.0s，P、Q质点通过的路程均为1.2mPQv13.一列简谐横波向右传播，波速为v，沿波传播方向有相距为L的P、Q两质点，如下图所示，某时刻P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一次运动成为这个波峰点，则t的可能值有（）A1个 B2个 C3个 D4个y/mOx/m246810PQv0.2-0.214.一列简谐波横波在沿x轴正方向上传播，传播速度为10m/s.当波传到x=5m处的质点P时，波形如图所示.则下列判断正确的是（ ）A.这列波的周期为0.5sB.再经过0.4s，质点P第一次回到平衡位置C.再经过0.7s，x=9m处的质点Q到达波峰处D.质点Q到达波峰时，质点P恰好到达波谷处15.一列沿x轴正向传播的简谐波，在x1=2.0m和x2=12m处的两质点的振动图象分别如图中的实线和虚线所示.根据图对简谐波的波长和波速有如下一些判断：O y/cmt/s5-524波长可能等于4.0m 波长可能等于10m 最大波速等于1.0m/s 最大波速等于5.0m/s以上判断正确的是（ ）A和 B和 C和 D 和x/my/m-1O231-2-316.一列横波在x轴上传播，ts与t+o.4s在x轴上-3m3m的区间内的波形如图中同一条图线所示，由图可知该波最大速度为10m/s质点振动周期的最大值为0.4s在t+o.2s时，x=3m的质点位移为零若波沿x轴正方向传播，各质点刚开始振动时的方向向上上述说法中正确的是（）A. B. C. D.y/cmx/mP0.22-20.6-0.20.80.4MQv1.01.2v17.如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处，两列波的速度均为v=0.4m/s，两列波的振幅均为A=2cm.图示为t=0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此刻平衡位置处于x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动.质点M的平衡位置处于x=0.5m处，关于各质点运动情况判断正确的是( ) A.t=1s时刻，质点M的位移为-4cm B.t=1s时刻，质点M的位移为4cmC.t=0.75s时刻，质点P、Q都运动到M点 D.质点P、Q的起振方向都沿y轴方向x/my/cm5O2314-55768P1Q18.如图为一列在均匀介质中传播的简谐横波在t=4s时刻的波形图，若已知振源在坐标原点O处，波速为2m/s，则（ ）A.振源O开始振动时的方向沿y轴正方向B.P点振幅比Q点振幅小C.再经过t=4s，质点P将向右移动8mD.再经过t=4s，质点Q通过的路程是0.4m19.一简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻其波形如图所示.下列说法正确的是（ ） y Ox/cm123456P Q RA.由波形图可知该波的波长B.由波形图可知该波的周期C.经1/2周期后质元P运动到QD.经1/4周期后质元P的速度变为零abcx20.一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质元，a正向上运动.由此可知（ ）A.该波沿x轴正方向传播 B.C正向上运动C.该时刻以后，b比c先到达平衡位置D.该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处21.一列简谐机械横波某时刻的波形图如图所示，波源的平衡位置坐标为x=0.当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x=2m的质点所处位置及运动情况是 y/cmx/mO10123456A.在其平衡位置下方且向上运动B.在其平衡位置下方且向下运动C.在其平衡位置上方且向上运动D.在其平衡位置上方且向下运动 y/cm x/m O 5-50.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 22图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t=0和t=0.03s时刻的波形图，x=1.2m处的质点在t=0.03s时刻向y轴正方向运动，则()A.该波的频率可能是125HZB.该波的波速可能是10m/sC.t=0时x=1.4m处质点的加速度方向沿y轴正方向D.各质点在0.03s内随波迁移0.9m23.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图1中实线所示，t=0.2s时刻的波形如图1中的虚线所示，则（ ） y/m x/m图1OP6 12 18 24A.质点P的运动方向向右 B.波的周期可能为0.27sC.波的频率可能为1.25Hz D.波的传播速度可能为20m/s24.关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是（）A.任意两列波都能产生稳定干涉现象B.发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D.在振动加强的区域，有时质点的位移等于零cS1S2abd25.如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同.实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷.关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有（ ）A.该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱 B.该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强C.a质点的振动始终是最弱的， b、c、d质点的振动始终是最强的D.再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱02-224681012x/my/cm图326一列沿x轴传播的简谐波，波速为4 m/s，某时刻的波形图象如图3所示此时x8 m处的质点具有正向最大速度，则再过4.5 s（）Ax4 m处质点具有正向最大加速度Bx2 m处质点具有负向最大速度Cx0处质点一定有负向最大加速度Dx6 m处质点通过的路程为20 cm04-4x/my/cmPQ图427如图4所示，在xoy平面内，有一沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为1 m/s，振幅为4 cm，频率为2.5 Hz在t=0时，P点位于其平衡位置上方最大位移处，则距P点为0.2 m的Q点 ( )A在0.1 s时的位移为4 cmB在0.1 s时的速度最大C在0.1 s时速度方向向下D在00.1 s内的路程为4 cm0yx0txabcd甲乙图528一列沿x轴传播的简谐横波某时刻的波形图象如图5甲所示若从此时刻开始计时，则图5乙表示a、b、c、d中哪个质点的振动图象 ( )A若波沿x轴正方向传播，则乙图为a点振动的图象B若波沿x轴正方向传播，则乙图为b点振动的图象C若波沿x轴负方向传播，则乙图为c点振动的图象D若波沿x轴负方向传播，则乙图为d点振动的图象29关于多普勒效应，下列说法正确的是（）A多普勒效应是由波的干涉引起的B多普勒效应说明波源的频率发生了变化C多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动而产生的D只有声波才可以有多普勒效应30当波出现明显的衍射现象时，可能是A波长比障碍物尺寸小得多 B波长比障碍物尺寸大得多C波长与障碍物尺寸相差不多 D波长与障碍物尺寸相差较多yxvOab31一列简谐横波沿x轴正方向传播，其波速为8 m/s，频率为20 Hz，在x轴上有两点a和b，如图，相距0.5 m，某时刻a质点正通过平衡位置向正方向振动，则质点b应（ ）A具有正向最大位移B具有正向最大速度C具有正向最大加速度D具有负向最大位移32一列简谐横波沿x轴传播，周期为T，t=0时刻的波形如图所示.此时平衡位置位于x=3 m处的质点正在向上运动，若a、b两质点平衡位置的坐标分别为xa=2.5 m, xb=5.5 m,则A.当a质点处在波峰时，b质点恰在波谷B.t=T/4时，