2012课堂高考物理大一轮361度全程复习课件：机械波

第二节机械波,1.波长、频率、周期、波速间的关系(1)波长在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，用表示经过一个周期，振动在介质中传播的距离等于一个波长(2)波速波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，与波长和波源的频率无关在同种介质中，纵波和横波的传播速度不同机械波在固体、液体中的传播速度比在空气中的大,(5)若知道波速的方向，可知各质点的运动方向如图1321所示，设波速向右，则A、D质点沿y方向运动，B、C质点沿y方向运动,(6)若知道该时刻某质点的运动方向，可判断波的传播方向如图1321所示，若D点向上运动，则该波向左传播(7)若已知波速的大小和方向，可画出后一时刻的波形图波在均匀介质中做匀速传播，t内各质点运动形式沿波速方向传播xvt，即把原波形图沿波的传播方向平移x，如图1321中虚线所示(8)若已知波速的方向，还可推知各质点的位移、加速度、速度大小的变化趋势,3质点振动方向与波传播方向的互判,【应用提示】(1)机械波从一种介质进入另一种介质，频率不变，但波速、波长都改变(2)机械波波速仅由介质来决定，固体、液体中波速比空气中大,(2011宣城检测)一根弹性绳沿x轴方向放置，左端在原点O，用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1s的简谐运动，于是在绳上形成一列简谐波如图1322.求：,(1)若从波传到平衡位置在x1m处的M质点时开始计时，那么经过的时间t等于多少时，平衡位置在x4.5m处的N质点恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置？在图中准确画出当时弹性绳上的波形(2)从绳的左端点开始做简谐运动起，当它通过的总路程为88cm时，N质点振动通过的总路程是多少？,【答案】(1)2.25s图见标准解答(2)16cm,造成波动问题多解的主要因素有：1周期性(1)时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确(2)空间周期性：波传播距离x与波长的关系不明确2双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定如：质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或向左、向右)的两种可能只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能，即沿x轴正方向或沿x轴负方向只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等解决此类问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即找到一个周期内满足条件的特例，在此基础上，如知时间关系，则加nT；如知空间关系，则加n.,3波形的隐含性形成多值解在波动问题中，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,(2010福建高考)一列简谐横波在t0时刻的波形如图1323中的实线所示，t0.02s时刻的波形如图中虚线所示若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度可能是A2m/sB3m/sC4m/sD5m/s,【答案】B,1.波的干涉与波的衍射的比较,【应用提示】(1)加强区振动加强只是振幅变大，并不是质点一直处于位移最大值(2)只有符合干涉条件的两列波相遇时才能产生干涉现象(3)任何波都能发生衍射现象，而发生明显的衍射需要一定的条件,2多普勒效应的特点(1)当波源S与观察者E相对静止时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，如图1324(a)所示，观察者观察到的频率等于波源振动的频率,(2)当观察者E向波源S运动时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察者观察到的频率大于波源振动的频率如果是观察者E不动，波源S向观察者运动时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目也会增加，如图1324(b)所示，观察者观察到的频率大于波源振动的频率,(3)当观察者E背向波源S运动时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目减少，观察者观察到的频率小于波源振动的频率如果是观察者E不动，波源S背向观察者运动时，1s内通过观察者的波峰(或密部)的数目也会减少，如图1324(c)所示，观察者观察到的频率小于波源振动的频率(4)当波源以速率v匀速靠近静止的观察者E时，观察者“感觉”到的频率变大了，但不是“越来越大”(5)当波源以速率v匀速远离静止的观察者E时，观察者“感觉”到的频率变小了，但不是“越来越小”(6)发生多普勒现象时，波源的真实频率不发生任何变化，只是观察者接收到的频率发生了变化(7)机械波、电磁波都能产生多普勒效应,如图1325所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f0，车速v2v1.甲听到的笛声的频率为f1，乙听到的笛声的频率为f2，司机自己听到的笛声的频率为f3，则此三人听到笛声的频率由高至低顺序为_,【自主解答】由于v2v1，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的频率变大，即f1f0；由于乙静止不动，则汽车和乙的相对距离增大，乙听到的频率变低，即f2f0；由于司机和汽车相对静止，所以司机听到的频率不变，即f3f0.综上所述，三人听到笛声的频率由高至低顺序为f1f3f2.【答案】f1f3f2,振动图象和波动图象的综合应用,图12213甲为一列简谐横波在t0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x1m处的质点，Q是平衡位置为x4m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则At0.15s时，质点Q的加速度达到正向最大Bt0.15s时，质点P的运动方向沿y轴负方向C从t0.10s到t0.25s，该波沿x轴正方向传播了6mD从t0.10s到t0.25s，质点P通过的路程为30cm,【解析】由质点Q的振动图象知，周期T0.20s，且在t0.10s时Q点在平衡位置沿y轴负方向运动，可以推断波沿x轴负方向传播，所以C错；从t0.10s到t0.15s时，t0.05sT/4，质点Q从图甲所示的位置振动T/4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t1T内，质点运动的路程为4A；tT/2，质点运动的路程为2A；但tT/4时，质点运动的路程不一定是A；t3T/4时，质点运动的路程也不一定是3A.本题中从t0.10s到t0.25s内，t0.15s3T/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，故D错【答案】AB,1(2010上海模拟)医院有一种先进的检测技术彩超这一技术是：首先向病人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，同时测出反射波的频率变化，最后就可知道血液的流速，则这一技术主要体现了下列哪一种物理现象()A多普勒效应B波的衍射C波的干涉D共振【解析】由于血液的流动，反射波频率发生变化属于多普勒效应，故A正确【答案】A,2一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为.若在x0处质点的振动图象如图12214所示，则该波在tT/2时刻的波形曲线为(),【解析】从振动图上可以看出x0处的质点在tT/2时刻处于平衡位置，且正在向下振动，A图中，x0处的质点处于平衡位置，速度方向向下，A正确，B图中，x0处的质点处于平衡位置，速度方向向上，B错误；C、D图中，x0处的质点不在平衡位置，C、D错误【答案】A,3同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图12215所示，以下说法正确的是()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,【解析】同一音叉发出的声波，声源相同，频率f相同，周期T相同，C、D错误；又声波在水中传播的速度比在空气中的大，由于波在传播过程中的周期不变，根据波长vT可知声波在水中波长较大由波形曲线可知b比a的波长长，b是水中声波的波形曲线，B错误，A正确【答案】A,4(2009广东高考)如图13216所示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_【解析】由同一波源分成的两列波频率相同，符合两列机械波干涉的条件当两列波的路程差等于半波长的奇数倍时，振动减弱；当路程差等于波长的整数倍时，振动加强【答案】相同减小增大,5(2009山东高考)图13217所示为一简谐波在t0时刻的波形图，介质中的质点P做简谐运动的表达式为yAsin5t，求该波的波速，并画出t0.3s时的波形图(至少画出一个波长),【答案】10m/s波形图见解析,6(2010长沙模拟)如图13218所示，绳中有一列横波沿x轴传播，