高考物理一轮总复习第十二章振动和波光相对论选修3_4第35讲机械波课件

振动和波光相对论 选修3 4 第十二章 第35讲机械波 栏目导航 1 机械波的形成和传播 1 产生条件 有 有 如空气 水 绳子等 2 传播特点 传播 能量和信息 质点不 介质中各质点振动频率 振幅 起振方向等都与 相同 考点机械波振动图象和波动图象的综合应用 波源 介质 振动形式 随波迁移 波源 相同 波源 f 介质 4 横波的图象 1 坐标轴 横轴表示各质点的 位置 纵轴表示该时刻各质点的 2 意义 表示在波的传播方向上 某时刻各质点离开 位置的位移 平衡 位移 平衡 相同 介质 振动频率 f 6 波的干涉和衍射现象多普勒效应 1 波的干涉和衍射 2 多普勒效应 条件 声源和观察者之间有 现象 观察者感到 发生变化 实质 声源频率不变 观察者接收到的 变化 相同 尺寸 干涉图样 绕过障碍物 相对运动 频率 频率 1 判断正误 1 在机械波传播过程中 介质中的质点随波的传播而迁移 2 通过波的图象可以找出任一质点在该时刻的位移 3 机械波在传播过程中 各质点振动的周期 起振方向都相同 4 机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍 5 波速表示介质中质点振动的快慢 6 两列波在介质中叠加 一定产生干涉现象 7 一切波都能发生衍射现象 8 多普勒效应说明波源的频率发生变化 2 多选 机械波的特点 关于机械波的形成 下列说法中正确的是 A 物体做机械振动 一定产生机械波B 后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动 只是时间落后一步C 参与振动的质点都有相同的频率D 机械波是介质随波迁移 也是振动能量的传递3 波的图象 如图所示 是一列沿着x轴正方向传播的横波在t 0时刻的波形图 已知这列波的周期T 2 0s 下列说法正确的是 A 这列波的波速v 2 0m sB 在t 0时 x 0 5m处的质点速度为零C 经过2 0s 这列波沿x轴正方向传播0 8mD 在t 0 3s时 x 0 5m处的质点的运动方向为y轴正方向 BC D 4 波长 波速 频率的关系 一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波 波速为4m s 某时刻波形如图所示 下列说法正确的是 A 这列波的振幅为4cmB 这列波的周期为1sC 此时x 4m处质点沿y轴负方向运动D 此时x 4m处质点的加速度为0 D 一对波动图象的理解与应用 波的传播方向与质点振动方向的互判方法 例1 多选 一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波 波速为4m s 某时刻波形如图所示 下列说法正确的是 A 这列波的振幅为4cmB 这列波的周期为1sC 此时x 4m处质点沿y轴负方向运动D 此时x 4m处质点的加速度为零E 从此时开始5s后x 4m处的质点沿y轴负方向运动 DE 振动图象与波动图象的比较 二振动图象和波动图象的综合应用 一分 一看 二找 巧解波动图象与振动图象综合类问题1 分清振动图象与波动图象 只要看清横坐标即可 横坐标为x则为波动图象 横坐标为t则为振动图象 2 看清横 纵坐标的单位 注意单位前的数量级 3 找准波动图象对应的质点 4 找准振动图象对应的时刻 例2 多选 2014 新课标全国卷 图甲为一列简谐横波在t 0 10s时刻的波形图 P是平衡位置在x 1 0m处的质点 Q是平衡位置在x 4 0m处的质点 图乙为质点Q的振动图象 下列说法正确的是 A 在t 0 10s时 质点Q向y轴正方向运动B 在t 0 25s时 质点P的加速度方向与y轴正方向相同C 从t 0 10s到t 0 25s 该波沿x轴负方向传播了6mD 从t 0 10s到t 0 25s 质点P通过的路程为30cmE 质点Q简谐运动的表达式为y 0 10sin10 t 国际单位制 BCE 1 造成波动问题多解的主要因素 1 周期性 时间周期性 时间间隔 t与周期T的关系不明确 空间周期性 波传播距离 x与波长 的关系不明确 2 双向性 传播方向双向性 波的传播方向不确定 振动方向双向性 质点振动方向不确定 三波的多解问题 3 波形的隐含性形成多解在波动问题中 往往只给出完整波形的一部分 或给出几个特殊点 而其余信息均处于隐含状态 这样 波形就有多种情况 形成波动问题的多解性 2 解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法 即找出一个周期内满足条件的关系 t或 x 若此关系为时间 则t nT t n 0 1 2 若此关系为距离 则x n x n 0 1 2 例3 2016 长郡中学月考 一列简谐横波图象如图所示 t1时刻的波形如图中实线所示 t2时刻的波形如图中虚线所示 已知 t t2 t1 0 5s 1 求这列波的可能的波速表达式 2 若波向左传播 且3T t 4T 则波速为多大 3 若波速v 68m s 则波向哪个方向传播 思维导引 本题产生多解的原因 一是由于波的传播方向的双向性二是由于波的空间周期性 答案 1 见解析 2 60m s 3 向右 四波的干涉和衍射多普勒效应 例4 多选 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 图中所标的a b c d四点中d点到两波源距离相等 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 BC 解析 该时刻a质点振动最弱 b c质点振动最强 因为它们分别是波峰与波谷 波峰与波峰 波谷与波谷相遇的点 这不难理解 但是d既不是波峰和波峰叠加 又不是波谷和波谷叠加 如何判定其振动强弱 从图中可以看出 d是S1 S2连线的中垂线上的一点 到S1 S2的距离相等 所以两列波在任何时刻在该点的振动方向和位移均同向 由叠加原理得该点必然为振动最强点 在干涉现象中 振动加强点和减弱点是固定的 不随时间的延伸而变化 即加强点始终加强 减弱点始终减弱 例5 多选 如图甲所示 男同学站立不动吹口哨 一位女同学坐在秋千上来回摆动 据图乙 下列关于女同学的感受的说法正确的是 A 女同学从A向B运动过程中 她感觉哨声音调变高B 女同学从E向D运动过程中 她感觉哨声音调变高C 女同学在点C向右运动时 她感觉哨声音调不变D 女同学在点C向左运动时 她感觉哨声音调变低 AD 解析 女同学荡秋千的过程中 只要她有向右的速度 她都有靠近声源的趋势 根据多普勒效应 她都会感到哨声音调变高 反之 女同学向左运动时 她感到音调变低 选项A D正确 B C错误 1 多选 下列选项利用了多普勒效应的是 A 利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B 交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波 波被运动的汽车反射回来 根据接收到的频率发生的变化 就知道汽车的速度 以便于进行交通管理C 铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况D 有经验的战士利用炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去解析 铁路工人趴在铁轨上听火车运动情况属于利用固体传声较快的特点 不是利用多普勒效应 选项C错误 ABD 2 利用发波水槽得到的水面波形如图甲 乙所示 则 A 图甲 乙均显示了波的干涉现象B 图甲 乙均显示了波的衍射现象C 图甲显示了波的干涉现象 图乙显示了波的衍射现象D 图甲显示了波的衍射现象 图乙显示了波的干涉现象解析 波绕过障碍物传播的现象叫波的衍射现象 波的干涉现象是由波的叠加产生的 干涉图象的特点是振动加强区与减弱区有规律地分布 因此题图甲显示了波的衍射现象 题图乙显示了波的干涉现象 故选项D正确 D 3 多选 图中S为在水面上振动的波源 M N是水面上的两块挡板 其中N板可以上下移动 两板中间有一狭缝 此时测得A处水面没有振动 为使A处水面也能发生振动 可采用的方法是 A 使波源的频率增大B 使波源的频率减小C 移动N使狭缝的间距增大D 移动N使狭缝的间距减小解析 使孔满足明显衍射的条件即可 或将孔变小 或将波长变大 B D正确 BD 4 多选 一列简谐横波向右传播 在其传播路径上每隔L 0 1m选取一个质点 如图甲所示 t 0时刻波恰传到质点1 并立即开始向上振动 经过时间t 0 3s 所选取的1 9号质点间第一次出现如图乙所示的波形 则下列判断正确的是 A t 0 3s时刻 质点1向上振动B t 0 3s时刻 质点8向下振动C t 0至t 0 3s内 质点5振动的时间只有0 2sD 该波的周期为0 2s 波速为4m sE 该波的周期为0 3s 波速为2 67m s BCD 例1 2016 浙江金华检测 6分 下列说法正确的是 A 任意两列波相遇时都会叠加B 任意两列波相遇都能产生干涉现象C 在振动减弱的区域 各质点都处于波谷D 在振动加强区域 有时质点的位移等于零 答题送检 来自阅卷名师报告 解析 任意两列波相遇时都会产生叠加 相遇区里质点遵循矢量合成法则 只有频率相同的两列波相遇后才会产生干涉现象 在振动加强的区域里 两列波引起质点的振幅等于两列波振幅之和 使振动加剧 这些质点始终在振动 自然会有一时刻的位移为零 同理 振动减弱区域里 质点的位移也有一时刻为零 答案 AD 1 多选 两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1 0m s的速率沿同一直线相向传播 t 0时刻的波形如图所示 图中小方格的边长为0 1m 则以下不同时刻 波形正确的是 ABD 解析 脉冲波在介质中传播 x vt 当t 0 3s时 两脉冲波各沿波的传播方向传播0 3m 恰好相遇 故A正确 当t 0 4s 0 5s 0 6s时 两脉冲波各沿波的传播方向传播0 4m 0 5m 0 6m 由波的叠加原理可知B D正确 C错 2 多选 一波源在绳的左端发出半个波 频率f1 振幅A1 当此波源刚起振时绳右端的另一波源也恰好起振 发出半个波 频率f2 f2 f1 振幅A2 P为绳的中点 如图所示 下列说法错误的是 A 两列波同时到达P点B 两列波相遇时P点波峰值可达到A1 A2C 两列波相遇再分开后 各自保持原波形传播D 因频率不同 这两列波相遇不能叠加解析 因两波源同时起振 形成的都是绳波 波速相同 因此两列波同时到达P点 选项A正确 因f2 f1 有 2 1 当 的波峰传至P点时 的波峰已过了P点 即两波峰在P点不会相遇 根据波的叠加原理 P点的波峰值不可达到A1 A2 选项B错误 选项C正确 因波的叠加没有条件 故选项D错误 BD 3 2015 全国卷 甲 乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播 波速均为v 25cm s 两列波在t 0时的波形曲线如图所示 求 1 t 0时 介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标 2 从t 0开始 介质中最早出现偏离平衡位置位移为 16cm的质点的时间 解析 1 t 0时 在x 50cm处