高考物理机械波考点总结

1、 一、机械波一、机械波 1波的形成：波的形成：机械振动在机械振动在 中传播，形成机械波中传播，形成机械波 介质介质 2传播特点传播特点 (1)传播振动形式、传递传播振动形式、传递 、传递信息、传递信息 (2)质点不随波迁移质点不随波迁移 能量能量 3分类分类 (1)横波：振动方向与传播方向横波：振动方向与传播方向 ，传播中形成波峰和，传播中形成波峰和 波谷波谷 (2)纵波：振动方向和传播方向在纵波：振动方向和传播方向在 ，传播中，传播中 形成密部和疏部形成密部和疏部 垂直垂直 同一条直线上同一条直线上 4描述波的物理量及其关系描述波的物理量及其关系 (1)物理量物理量 波长波长：在波动中，振动

2、相位总是：在波动中，振动相位总是 的两个相邻质点的两个相邻质点 间的距离间的距离 频率频率f：波的频率：波的频率 振源的频率，在任何介质中频率振源的频率，在任何介质中频率 不变不变 波速波速v：表示波在介质中传播的快慢，波速由：表示波在介质中传播的快慢，波速由 决定，决定， 与振源无关与振源无关 (2)波长、波速和频率波长、波速和频率(周期周期)间的关系间的关系 vf或或v 相同相同 等于等于 介质介质 5波的图象波的图象 (1)波的图象：波的图象是描述在波的传播方向上的介质中各波的图象：波的图象是描述在波的传播方向上的介质中各 质点在某时刻离开平衡位置的位移简谐波的图象是一条质点在某时刻离开

3、平衡位置的位移简谐波的图象是一条 正弦或余弦图象相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波正弦或余弦图象相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波 形相同形相同 (2)由波的图象可获取的信息由波的图象可获取的信息 波的波长波的波长 各质点振动的振幅各质点振动的振幅 该时刻各质点的位移该时刻各质点的位移 该时刻各质点的加速度方向该时刻各质点的加速度方向 图图1121 若知道波的传播方向，可知该时刻各质点的运动方向如若知道波的传播方向，可知该时刻各质点的运动方向如 图图1121所示，设波向右传播，则此时所示，设波向右传播，则此时a、d质点沿质点沿y轴负方轴负方 向运动，向运动，b、c质点沿质点沿y轴正方向运动轴正

4、方向运动 若知道某时刻某质点的运动方向，可判断波的传播方若知道某时刻某质点的运动方向，可判断波的传播方 向如图向如图1121所示，若所示，若d点向上运动，则该波向左传播点向上运动，则该波向左传播 二、波的干涉和衍射现象二、波的干涉和衍射现象 内容内容波的衍射波的衍射波的干涉波的干涉 定义定义 波可以绕过障碍物波可以绕过障碍物 继续传播的现象继续传播的现象 频率相同的两列波叠加，使某些频率相同的两列波叠加，使某些 区域的振动加强，某些区域的振区域的振动加强，某些区域的振 动减弱，而且加强和减弱的区域动减弱，而且加强和减弱的区域 相间分布的现象相间分布的现象 现象现象 波能偏离直线而传波能偏离直线

5、而传 播到直线传播以外播到直线传播以外 的空间的空间 振动强弱相间的区域，某些区域振动强弱相间的区域，某些区域 总是加强，某些区域总是减弱总是加强，某些区域总是减弱 内容内容波的衍射波的衍射波的干涉波的干涉 可观察到可观察到 现象的现象的 条件条件 缝、孔或障碍物的尺寸跟波长缝、孔或障碍物的尺寸跟波长 或者或者 两列波的两列波的 相同相同 相同点相同点干涉和衍射是波特有的现象干涉和衍射是波特有的现象 相差不多相差不多 比波长更小比波长更小 频率频率 波的干涉和衍射现象是波特有的现象任何波均能发生衍波的干涉和衍射现象是波特有的现象任何波均能发生衍 射，只不过明显程度不同；两列波欲发生干涉，必须满

6、足干涉射，只不过明显程度不同；两列波欲发生干涉，必须满足干涉 条件条件 三、多普勒效应三、多普勒效应 1现象：现象：波源与观察者互相靠近或互相远离时，接收到的波波源与观察者互相靠近或互相远离时，接收到的波 的频率都会发生变化的频率都会发生变化 2产生原因：产生原因：当波源与观察者相对静止时，当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者内通过观察者 的波峰的波峰(或密部或密部)的数目是一定的，观察到的频率等于波源的数目是一定的，观察到的频率等于波源 振动的频率；当波源与观察者相向运动时，振动的频率；当波源与观察者相向运动时，1 s内通过观察内通过观察 者的波峰者的波峰(或密部或密部)的数目增加，

7、观察到的频率增加；反的数目增加，观察到的频率增加；反 之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小 3应用应用 (1)修理铁路的工人可以从火车的汽笛声判断火车的运行方向修理铁路的工人可以从火车的汽笛声判断火车的运行方向 和快慢和快慢 (2)交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的超声波，当交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的超声波，当 超声波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变超声波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变 化，由此可知汽车的速度化，由此可知汽车的速度 (3)根据光的多普勒效应，由地球上接收到遥远天体发出的光根据光的多

8、普勒效应，由地球上接收到遥远天体发出的光 波的频率，可以判断遥远天体相对地球的运动速度波的频率，可以判断遥远天体相对地球的运动速度 (4)应用多普勒效应可以跟踪人造地球卫星应用多普勒效应可以跟踪人造地球卫星 (5)医用医用“彩超彩超”探测血液的速度进行疾病诊断探测血液的速度进行疾病诊断 两种图象两种图象 比较内容比较内容 振动图象振动图象波动图象波动图象 研究对象研究对象一个振动质点一个振动质点 沿波传播方向上的沿波传播方向上的 所有质点所有质点 图象意义图象意义 一质点位移随时间一质点位移随时间 变化规律变化规律 某时刻所有质点相某时刻所有质点相 对平衡位置的位移对平衡位置的位移 两种图象两

9、种图象 比较内容比较内容 振动图象振动图象波动图象波动图象 图象特点图象特点 图象信息图象信息 (1)振动周期振动周期 (2)振幅振幅 (3)各时刻质点位移、速各时刻质点位移、速 度、加速度度、加速度(包括大包括大 小、方向小、方向) (1)波长、振幅波长、振幅 (2)任意一质点此刻任意一质点此刻 的位移的位移 (3)任意一质点在该任意一质点在该 时刻加速度方向时刻加速度方向 两种图象两种图象 比较内容比较内容 振动图象振动图象波动图象波动图象 图象变化图象变化 随时间推移图象延续，随时间推移图象延续， 但原有形状不变但原有形状不变 随时间推移图象沿随时间推移图象沿 传播方向平移传播方向平移

10、一完整曲线对一完整曲线对 应横坐标应横坐标 一个周期一个周期一个波长一个波长 1机械波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率保持不机械波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率保持不 变，但波速和波长都改变变，但波速和波长都改变 2机械波传播过程中，在固体和液体中的传播速度比在空气机械波传播过程中，在固体和液体中的传播速度比在空气 中的传播速度大中的传播速度大 1(2009浙江高考浙江高考)一列波长大于一列波长大于1 m的横波沿着的横波沿着x轴轴 正方向传播处在正方向传播处在x11 m和和x22 m的两质点的两质点a、 b的振动图象如图的振动图象如图1122所示由此可知所示由此可知() 图图11

11、22 a波长为波长为 b波速为波速为1 m/s c3 s末末a、b两质点的位移相同两质点的位移相同 d1 s末末a质点的振动速度大于质点的振动速度大于b质点的振动速度质点的振动速度 解析：解析：由由a、b两质点的的振动图象及传播可画出两质点的的振动图象及传播可画出t0时刻的时刻的 波动图象如图所示，由此可得波动图象如图所示，由此可得 m，a正确；由振动图正确；由振动图 象得周期象得周期t4 s，故，故 b错误；错误； 由振动图象知由振动图象知3 s末末a质点位移为质点位移为2 cm，b质点位移为质点位移为0，故，故c 错误；由振动图象知错误；由振动图象知1 s末末a质点处于波峰，振动速度为零，

12、质点处于波峰，振动速度为零，b 质点处于平衡位置，振动速度最大，故质点处于平衡位置，振动速度最大，故d错误错误 答案：答案：a 1.由由t时刻的波形图画时刻的波形图画(tt)时刻的波形图时刻的波形图 (1)平移法：先算出经时间平移法：先算出经时间t波传播的距离波传播的距离xvt，再把波形，再把波形 沿波的传播方向平移沿波的传播方向平移x.当当x，即，即xnx时，可采时，可采 取去整取去整(n)留零留零(x)的方法，只需平移的方法，只需平移x即可即可 (2)特殊点法：在特殊点法：在t时刻的波形图中找几个特殊质点时刻的波形图中找几个特殊质点(一个波长一个波长 范围内范围内)，即处于平衡位置及波峰、

13、波谷的质点，找到它们，即处于平衡位置及波峰、波谷的质点，找到它们 经经t后的位置，然后按正弦规律画出后的位置，然后按正弦规律画出(tt)时刻的波形图时刻的波形图 2波的传播方向与质点振动方向的确定波的传播方向与质点振动方向的确定 (1)根据波的传播特性判断根据波的传播特性判断 确定该质点前边相邻的一质点的位置，根据这一质点确定该质点前边相邻的一质点的位置，根据这一质点 此时的位置，确定要判定质点的振动方向此时的位置，确定要判定质点的振动方向 (2)“上下坡上下坡”法法 沿波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向沿波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向 上振动，简称上振动，简称“上坡下

14、，下坡上上坡下，下坡上” 3简谐波多解问题的原因简谐波多解问题的原因 (1)波动的周期性波动的周期性 经过周期整数倍的时间，各质点的振动情况经过周期整数倍的时间，各质点的振动情况(位移、速位移、速 度、度、 加速度等加速度等)与它在与它在t时刻的振动情况完全相同；时刻的振动情况完全相同； 在波的传播方向上，相距波长整数倍的质点的振动情况在波的传播方向上，相距波长整数倍的质点的振动情况 也相同，因此必导致波的传播距离、时间、速度等物理量也相同，因此必导致波的传播距离、时间、速度等物理量 发生周期性的变化发生周期性的变化 (2)波传播的双向性波传播的双向性 当波沿当波沿x轴方向传播时，波既可以沿轴

15、方向传播时，波既可以沿x轴正方向传播，又可轴正方向传播，又可 以沿以沿x轴负方向传播，导致多解轴负方向传播，导致多解 4干涉中加强点与减弱点的判断方法干涉中加强点与减弱点的判断方法 (1)条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两列波条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两列波 叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为 r，当，当rn(n0,1,2，)时为加强点，当时为加强点，当r (n0,1,2，)时为减弱点时为减弱点 (2)现象判断法：若某点总是波峰与波峰现象判断法：若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷或波谷与波谷)相遇，

16、相遇， 则该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点不则该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点不 能认为加强点的位移永远最大，减弱点的位移永远最小能认为加强点的位移永远最大，减弱点的位移永远最小 用一条曲线将加强点连接起来，这条曲线上的点都是加强点；用一条曲线将加强点连接起来，这条曲线上的点都是加强点； 把减弱点用曲线连接起来，曲线上的点都是减弱点加强把减弱点用曲线连接起来，曲线上的点都是减弱点加强 点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅 之间之间 2.某同学用一根弹性绳进行机械波的实验用手握住绳某同学用一根弹性绳进行机

17、械波的实验用手握住绳 的一端做周期为的一端做周期为1 s的简谐运动，在绳上形成一列简谐的简谐运动，在绳上形成一列简谐 波以弹性绳为波以弹性绳为x轴，手握住的一端为坐标原点轴，手握住的一端为坐标原点o，且，且 从波传到从波传到x1 m处的处的m点开始计时，如图点开始计时，如图1123所所 示，求：示，求： 图图1123 (1)当时间当时间t为多少时，平衡位置在为多少时，平衡位置在x4.5 m处的处的n质点恰好第质点恰好第 一次从平衡位置向一次从平衡位置向y轴正方向运动？轴正方向运动？ (2)画出上问中画出上问中t时刻弹性绳上的波形图时刻弹性绳上的波形图 解析：解析：(1)由题图可知，由题图可知，

18、2 m， 则则v 2 m/s 波从波从m点传到点传到n点时间点时间 t1 绳上各点开始起振时，先向下运动，故绳上各点开始起振时，先向下运动，故n点向上通过平衡点向上通过平衡 位置还需要位置还需要 t的时间的时间 故故tt1 t1.75 s0.5 s2.25 s. (2)t2.25 s时波形图如图所示时波形图如图所示 答案：答案：(1)2.25 s(2)见解析图见解析图 一列简谐横波沿一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图轴负方向传播，如图112 4所示，图甲是所示，图甲是t1 s时的波形图，图乙是波中某振动质点时的波形图，图乙是波中某振动质点 位移随时间变化的振动图线位移随时间变化的振动图线(两图

19、用同一时间起点两图用同一时间起点)则图乙可则图乙可 能是图甲中哪个质点的振动图线能是图甲中哪个质点的振动图线 () ax0处的质点处的质点 bx1 m处的质点处的质点 cx2 m处的质点处的质点 dx3 m处的质点处的质点 图图1124 思路点拨思路点拨由图乙确定由图乙确定t1 s时质点的位置及振动方向，时质点的位置及振动方向， 再由图甲找出对应质点再由图甲找出对应质点 解析解析由振动图线知该质点在由振动图线知该质点在t1 s时处于平衡位置且向时处于平衡位置且向y 轴负方向运动，在波形图中，在轴负方向运动，在波形图中，在t1 s时处于平衡位置且沿时处于平衡位置且沿y 轴负方向运动的是轴负方向运

20、动的是x0和和x4 m处的质点故选项处的质点故选项a正确正确 答案答案a 图甲是波动图象，表示传播方向上一系列质点同一时图甲是波动图象，表示传播方向上一系列质点同一时 刻的位置情况，而图乙是振动图象，表示同一质点不同时刻的位置情况，而图乙是振动图象，表示同一质点不同时 刻的位置情况，此题的关键是找出波动图象所对应的时刻、刻的位置情况，此题的关键是找出波动图象所对应的时刻、 质点的位移及振动方向质点的位移及振动方向. 如图如图1125所示，图甲为某一波动在所示，图甲为某一波动在t1.0 s时时 的图象，图乙为参与该波动的的图象，图乙为参与该波动的p质点的振动图象质点的振动图象 图图1225 (1

21、)说出两图中说出两图中aa的意义的意义 (2)说出图甲中说出图甲中oab图线的意义图线的意义 (3)求波速求波速 (4)在图甲中画出再经在图甲中画出再经3.5 s时的波形图时的波形图 (5)求再经求再经3.5 s时时p质点的路程质点的路程s和位移和位移 思路点拨思路点拨解答本题时应注意以下三点：解答本题时应注意以下三点： (1)波动图象与振动图象的区别与联系；波动图象与振动图象的区别与联系； (2)波形图随时间的变化关系；波形图随时间的变化关系； (3)质点振动的路程与位移的区别质点振动的路程与位移的区别 解析解析图甲为图甲为1.0 s末的波动图象，图乙为参与该波动的众末的波动图象，图乙为参与

22、该波动的众 多质点中的多质点中的p质点的振动图象，理解了这两图线间的联系与质点的振动图象，理解了这两图线间的联系与 区别，后面的问题就很好解了区别，后面的问题就很好解了 (1)图甲中图甲中aa表示表示a质点的振幅或质点的振幅或1.0 s时时a质点的位移大小为质点的位移大小为 0.2 m，方向为负图乙中，方向为负图乙中aa表示表示p质点的振幅，也表示质点的振幅，也表示p 质点在质点在0.25 s的位移大小为的位移大小为0.2 m，方向为负，方向为负 (2)图甲中图甲中oab段图象表示段图象表示o到到b间所有质点在间所有质点在1.0 s时的位移，时的位移， 方向均为负由图乙看出方向均为负由图乙看出

23、p质点在质点在1.0 s时向时向y轴负方向振动，轴负方向振动， 所以图甲中波沿所以图甲中波沿x轴负方向传播，则轴负方向传播，则oa间各质点正向远离平间各质点正向远离平 衡位置方向振动，衡位置方向振动，ab间各质点正向靠近平衡位置方向振动间各质点正向靠近平衡位置方向振动 (3)由图甲得由图甲得4 m，由图乙得周期，由图乙得周期t1 s， 所以波速所以波速v 4 m/s. (4)xvt14 m34 ， 所以只需将波形向所以只需将波形向x轴负方向平移轴负方向平移 2 m即可，如图即可，如图 所示所示 (5)求路程，因为求路程，因为n 所以路程所以路程s4na40.23.5 m2.8 m. p点经点经

24、3.5个周期后仍在平衡位置处，所以位移为零个周期后仍在平衡位置处，所以位移为零 答案答案见课堂笔记见课堂笔记 (1)在画经过在画经过t s之后的波形图时，首先由之后的波形图时，首先由tntt求出求出 t，因经历，因经历nt时间，波形不变，只要画出经历时间，波形不变，只要画出经历t后的波形后的波形 即可即可 (2)在确定经历在确定经历t时间质点的位移时，要确定经历时间质点的位移时，要确定经历t时间质点时间质点 的具体位置，注意位移的正负的具体位置，注意位移的正负. 如图如图1126表示两个相干波源表示两个相干波源s1、s2产生的波在产生的波在 同一种均匀介质中相遇图中实线表示波峰，虚线表示波谷，

25、同一种均匀介质中相遇图中实线表示波峰，虚线表示波谷， c和和f分别为分别为ae和和bd的中点，则：的中点，则： (1)在在a、b、c、d、e、f六点中，振动加强的点是六点中，振动加强的点是 _振动减弱的点是振动减弱的点是_ (2)若两振源若两振源s1和和s2振幅相同，此时刻位移为零的点是振幅相同，此时刻位移为零的点是_ (3)画出此时刻画出此时刻ace连线上，以连线上，以a为原点的一列完整波形，标出为原点的一列完整波形，标出 ce两点两点 思路点拨思路点拨解答本题时应注意以下四个方面：解答本题时应注意以下四个方面： (1)振动加强区域内各点的振动始终加强振动加强区域内各点的振动始终加强 (2)

26、振动减弱区域内各点的振动始终减弱振动减弱区域内各点的振动始终减弱 (3)振动加强点的位移时刻在变振动加强点的位移时刻在变 (4)振动最弱点有可能一直静止不动振动最弱点有可能一直静止不动(两列相同波叠加两列相同波叠加) 课堂笔记课堂笔记(1)a、e两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相 交的点，故此两点为振动加强点；交的点，故此两点为振动加强点；c处在处在a、e连线上，且从连线上，且从 运动的角度分析运动的角度分析a点的振动形式恰沿该线传播，故点的振动形式恰沿该线传播，故c点是振动点是振动 加强点同理加强点同理b、d是减弱点，是减弱点，f也是减弱点也是减弱点 (2)

27、因为因为s1、s2振幅相同，振动最强区的振幅为振幅相同，振动最强区的振幅为2a，最弱区的，最弱区的 振幅为零，该时刻振幅为零，该时刻a、e的中点的中点c正处在平衡位置，所以位移正处在平衡位置，所以位移 为零的是为零的是b、c、d、f. (3)图中对应时刻图中对应时刻a处在两波谷的交点上，即此刻处在两波谷的交点上，即此刻a在波谷，在波谷， 同理同理e在波峰，故在波峰，故a、e中点中点c在平在平 衡位置，所以所对应的波形如图所示衡位置，所以所对应的波形如图所示 答案答案(1)a、c、eb、d、f(2)b、c、d、f(3)见课堂见课堂 笔记笔记 (1)两列相干波的重叠区域中波峰相遇处、波谷相遇处均为

28、加两列相干波的重叠区域中波峰相遇处、波谷相遇处均为加 强点，其振幅最大，位移却随时间在变化强点，其振幅最大，位移却随时间在变化 (2)振动加强点连线上的各点均是加强点，振动减弱点连线上振动加强点连线上的各点均是加强点，振动减弱点连线上 的各点均是减弱点的各点均是减弱点. 如图如图1127所示，在公路的十字路口东侧路所示，在公路的十字路口东侧路 边，甲以速度边，甲以速度v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一 辆汽车以速度辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声 的频率为的频率为f0，车速，车速v2v1.甲听到的

29、笛声的频率为甲听到的笛声的频率为f1，乙听到，乙听到 的笛声的频率为的笛声的频率为f2，司机自己听到的笛声的频率为，司机自己听到的笛声的频率为f3，则此，则此 三人听到笛声的频率由高至低顺序为三人听到笛声的频率由高至低顺序为_ 思路点拨思路点拨观察者接收到的频率受其与波源之间相对运动观察者接收到的频率受其与波源之间相对运动 影响当波源与观察者相对静止时，观察到的频率与波源影响当波源与观察者相对静止时，观察到的频率与波源 振动频率相同；当二者相向运动时，观察到的频率增加；振动频率相同；当二者相向运动时，观察到的频率增加； 当二者相互远离时，观察到的频率变小当二者相互远离时，观察到的频率变小 课堂

30、笔记课堂笔记由于由于v2v1，所以汽车和甲的相对距离减小，所以汽车和甲的相对距离减小， 甲听到的频率变大，即甲听到的频率变大，即f1f0；由于乙静止不动，则汽车和；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，即乙的相对距离增大，乙听到的频率变低，即f2f0；由于司；由于司 机和汽车相对静止，所以司机听到的频率不变，即机和汽车相对静止，所以司机听到的频率不变，即f3f0.综综 上所述，三人听到笛声的频率由高至低顺序为上所述，三人听到笛声的频率由高至低顺序为f1f3f2. 答案答案f1f3f2 多普勒效应是由于观察者与波源之间的相互运动引起多普勒效应是由于观察者与波源之间的相互运

31、动引起 的二者相互靠近时观察者在单位时间内接收到的频率变高，的二者相互靠近时观察者在单位时间内接收到的频率变高， 相反变低机械波、电磁波都能发生多普勒效应相反变低机械波、电磁波都能发生多普勒效应 1(2009重庆高考重庆高考)同一音叉发出的声波同时在水和空气中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传播，某时刻的波形曲线如图1128所示以下说法正所示以下说法正 确的是确的是 () 图图1228 a声波在水中波长较大，声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线是水中声波的波形曲线 b声波在空气中波长较大，声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线是空气中声波的波形曲线

32、c水中质点振动频率较高，水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线是水中声波的波形曲线 d空气中质点振动频率较高，空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线是空气中声波的波形曲线 解析：解析：波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故同波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故同 一音叉发出的声波在水中与在空气中传播时频率相同但机一音叉发出的声波在水中与在空气中传播时频率相同但机 械波在介质中传播的速度只取决于介质性质，与波的频率无械波在介质中传播的速度只取决于介质性质，与波的频率无 关声波在水中传播的速度大于在空气中传播的速度，再由关声波在水中传播的速度大于在空气中传播的速度，再

33、由v f知，声波应在水中的波长较大，对应于题图中波形曲线知，声波应在水中的波长较大，对应于题图中波形曲线b， 故只有故只有a正确正确 答案：答案：a 2一简谐横波在一简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图轴上传播，某时刻的波形如图1129 所示，已知此时质点所示，已知此时质点f向向y轴负方向运动，则轴负方向运动，则 () a此波沿此波沿x轴负方向传播轴负方向传播 b质点质点d此时向此时向y轴负方向运动轴负方向运动 c质点质点e的振幅为零的振幅为零 d质点质点b将比将比c先回到平衡位置先回到平衡位置 图图1129 解析：解析：根据根据f点的振动方向可判断波沿点的振动方向可判断波沿x轴负方向传播，

34、波轴负方向传播，波 上任意质点的振幅都相等上任意质点的振幅都相等 答案：答案：ab 3(2010镇海模拟镇海模拟)一列简谐波某时刻的波形如图一列简谐波某时刻的波形如图11210 甲所示，图乙为该波在传播的介质中某质点此后一段时间甲所示，图乙为该波在传播的介质中某质点此后一段时间 内的振动图象，则内的振动图象，则 () 图图11210 a若波沿若波沿x轴正方向传播，图乙为轴正方向传播，图乙为a质点的振动图象质点的振动图象 b若波沿若波沿x轴正方向传播，图乙为轴正方向传播，图乙为b质点的振动图象质点的振动图象 c若波沿若波沿x轴负方向传播，图乙为轴负方向传播，图乙为c质点的振动图象质点的振动图象

35、d若波沿若波沿x轴负方向传播，图乙为轴负方向传播，图乙为d质点的振动图象质点的振动图象 解析：解析：由图乙知，开始时质点位于平衡位置，故由图乙知，开始时质点位于平衡位置，故a、c错；错； 质点开始时向质点开始时向y轴正方向运动若波沿轴正方向运动若波沿x轴正方向传播，轴正方向传播，b沿沿y 轴正方向运动，轴正方向运动，d沿沿y轴负方向运动，故轴负方向运动，故b正确；若波沿正确；若波沿x轴负轴负 方向传播，方向传播，b沿沿y轴负方向运动，轴负方向运动，d沿沿y轴正方向运动，故轴正方向运动，故d正正 确，所以选确，所以选b、d. 答案：答案：bd 4公路巡警开车在高速公路上以公路巡警开车在高速公路上

36、以100 km/h 的恒定速度巡查，的恒定速度巡查， 在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的 超声波，如果该超声波被那辆轿车反射回来时：超声波，如果该超声波被那辆轿车反射回来时： (1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低巡警车接收到的超声波频率比发出的低 (2)巡警车接收到的超声波频率比发出的高巡警车接收到的超声波频率比发出的高 以上两种情况说明了什么问题？以上两种情况说明了什么问题？ 解析：解析：(1)如果巡警车接收到的超声波频率比发出时低，由多如果巡警车接收到的超声波频率比发出时低，由多 普勒效应可知，巡警车与轿车在相互远离

37、又由于巡警车在普勒效应可知，巡警车与轿车在相互远离又由于巡警车在 后且车速恒定，所以轿车的速度大于后且车速恒定，所以轿车的速度大于100 km/h. (2)如果巡警车接收到的超声波频率比发出时高由多普勒效如果巡警车接收到的超声波频率比发出时高由多普勒效 应可知，巡警车与轿车在相互靠近，同理可知，轿车的速度应可知，巡警车与轿车在相互靠近，同理可知，轿车的速度 小于小于100 km/h. 答案：答案：(1)轿车的速度大于轿车的速度大于100 km/h (2)轿车的速度小于轿车的速度小于100 km/h 5(2009山东高考山东高考)如图如图11211所示为一简谐波在所示为一简谐波在t0时时 刻的波

38、形图，介质中的质点刻的波形图，介质中的质点p做简谐运动的表达式为做简谐运动的表达式为y asin5t，求该波的波速，并画出，求该波的波速，并画出t0.3 s时的波形图时的波形图(至少至少 画出一个波长画出一个波长) 图图11211 解析：解析：由简谐运动的表达式可知由简谐运动的表达式可知5 rad/s，t0时刻质点时刻质点 p向上运动，故波沿向上运动，故波沿x轴正方向传播由波形图读出波长轴正方向传播由波形图读出波长4 m. 由波速公式由波速公式 联立联立式，代入数据可得式，代入数据可得 v10 m/s t0.3 s时的波形图如图所示时的波形图如图所示 答案：答案：10 m/s波形图见解析图波形

39、图见解析图 一、光的折射、全反射和色散一、光的折射、全反射和色散 1光的折射光的折射 (1)折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方折射现象：光从一种介质斜射进入另一种介质时，传播方 向发生向发生 的现象的现象 (2)折射定律折射定律(如图如图1131所示所示) 内容：折射光线与入射光线、法线处在内容：折射光线与入射光线、法线处在 ，折射光线与入射光线分别位，折射光线与入射光线分别位 于于 的两侧，入射角的正弦与折射角的的两侧，入射角的正弦与折射角的 正弦成正弦成 图图1131 改变改变 同一平面内同一平面内 法线法线 正比正比 表达式：表达式： n12，式中，式中n12是比例常数是

40、比例常数 在光的折射现象中，光路是在光的折射现象中，光路是 (3)折射率折射率 定义：光从真空射入某介质时，定义：光从真空射入某介质时， 的正弦与的正弦与 的正弦的比值的正弦的比值 定义式：定义式：n (折射率由介质本身和光的频率决定折射率由介质本身和光的频率决定) 计算式：计算式：n (c为光在真空中的传播速度，为光在真空中的传播速度，v是光是光 在介在介 质中的传播速度，由此可知，质中的传播速度，由此可知，n1) 可逆的可逆的 入射角入射角 折射角折射角 2全反射全反射 (1)发生条件：发生条件：光从光从 介质射入介质射入 介质；介质； 入射角入射角 临界角临界角 (2)现象：折射光完全消

41、失，只剩下现象：折射光完全消失，只剩下 光光 (3)临界角：折射角等于临界角：折射角等于90时的入时的入 射角，用射角，用c表示，表示，sinc . (4)应用：应用：全反射棱镜；全反射棱镜；光导光导 纤维，如图纤维，如图1132所示所示 光密光密 光疏光疏 等于或大于等于或大于 反射反射 3光的色散光的色散 (1)光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为光的色散现象：含有多种颜色的光被分解为 光的现象光的现象 (2)色散规律：由于色散规律：由于n红 红 n紫 紫，所以以相同的入射角射到棱镜界 ，所以以相同的入射角射到棱镜界 面时，红光和紫光的折射角不同，即紫光偏折得更明显面时，红光和紫光的折射

42、角不同，即紫光偏折得更明显 当它们射到另一个界面时，当它们射到另一个界面时， 光的偏折最大，光的偏折最大， 光的偏光的偏 折最小折最小 单色单色 紫紫 红红 (3)光的色散现象说明：光的色散现象说明： 白光为复色光；白光为复色光； 同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折同一介质对不同色光的折射率不同，频率越大的色光折 射率射率 ； 不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波不同色光在同一介质中的传播速度不同，波长越短，波 速速 越大越大 越慢越慢 1光密介质不是指密度大的介质，折射率的大小与介质的光密介质不是指密度大的介质，折射率的大小与介质的 密度无关密度无关 2由由n 知，

43、当光从真空射向其他透明介质时，频率不变，知，当光从真空射向其他透明介质时，频率不变， 波速和波长都发生改变波速和波长都发生改变 二、光的波动性二、光的波动性 1光的干涉光的干涉 (1)产生干涉的条件：两列光的产生干涉的条件：两列光的 相同，相同， 恒定恒定 (2)杨氏双缝干涉杨氏双缝干涉 原理如图原理如图1133所示所示 产生明、暗条纹的条件产生明、暗条纹的条件 频率频率 相位差相位差 图图1133 a单色光：若路程差单色光：若路程差r2r1k(k0,1,2)，光屏上出现，光屏上出现 ；若路程差；若路程差r2r1 (2k1) (k0,1,2)，光屏，光屏 上出现上出现 b白光：光屏上出现彩色条

44、纹白光：光屏上出现彩色条纹 相邻明相邻明(暗暗)条纹间距：条纹间距：x . 明条纹明条纹 暗条纹暗条纹 (3)薄膜干涉薄膜干涉 概念：由薄膜的前后表面反射的两列光相互叠加而成概念：由薄膜的前后表面反射的两列光相互叠加而成 劈形薄膜干涉可产生平行劈形薄膜干涉可产生平行 条纹条纹 应用：检查工件表面的平整度，还可以做增透膜应用：检查工件表面的平整度，还可以做增透膜 等距等距 2光的衍射光的衍射 (1)光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向光的衍射现象：光在遇到障碍物时，偏离直线传播方向 而照射到而照射到 区域的现象区域的现象 (2)发生明显衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波发生明显

45、衍射现象的条件：当孔或障碍物的尺寸比光波 波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射波长小，或者跟波长差不多时，光才能发生明显的衍射 现象现象 阴影阴影 (3)各种衍射图样各种衍射图样 单缝衍射：中央为单缝衍射：中央为 ，两侧有明暗相间的条纹，但，两侧有明暗相间的条纹，但 间距和间距和 不同用白光做衍射实验时，中央条纹仍为不同用白光做衍射实验时，中央条纹仍为 ，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光，最靠近中央的是紫光，最远离中央的是红光 圆孔衍射：明暗相间的不等距圆孔衍射：明暗相间的不等距 泊松亮斑泊松亮斑(圆盘衍射圆盘衍射)：光照射到一个半径很小的圆盘后，：光照射到一个半径很小的圆盘

46、后， 在圆盘的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力在圆盘的阴影中心出现的亮斑，这是光能发生衍射的有力 证据之一证据之一 亮条纹亮条纹 亮度亮度 白光白光 圆环圆环 (4)衍射与干涉的比较衍射与干涉的比较 两种现象两种现象 比较项目比较项目 单缝衍射单缝衍射双缝干涉双缝干涉 不不 同同 点点 条纹宽度条纹宽度条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度不等，中央最宽条纹宽度相等条纹宽度相等 条纹间距条纹间距各相邻条纹间距不等各相邻条纹间距不等各相邻条纹等间距各相邻条纹等间距 亮度亮度中央条纹最亮，两边变暗中央条纹最亮，两边变暗 清晰条纹，亮度基清晰条纹，亮度基 本相等本相等 相同点相同点 干涉、衍射都是

47、波特有的现象；干涉、衍射干涉、衍射都是波特有的现象；干涉、衍射 都有明暗相间的条纹都有明暗相间的条纹 3光的偏振现象光的偏振现象 (1)偏振光：在偏振光：在 于传播方向的平面上，只沿着某个特定的于传播方向的平面上，只沿着某个特定的 方向振动的光方向振动的光 (2)自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光包含沿一切方向自然光：太阳、电灯等普通光源发出的光包含沿一切方向 振动的光，而且在各个方向上的光波强度都相等振动的光，而且在各个方向上的光波强度都相等 (3)光的偏振现象说明光是光的偏振现象说明光是 波波 垂直垂直 横横 (4)获得偏振光的方法有两种：让自然光经过获得偏振光的方法有两种：让自然光经过

48、 或使反射或使反射 光与折射光垂直光与折射光垂直 (5)偏振光的应用：水下照像、立体电影等偏振光的应用：水下照像、立体电影等 (6)平时我们所看到的光，除了直接从光源发出的光以外都是平时我们所看到的光，除了直接从光源发出的光以外都是 偏振光偏振光 偏振片偏振片 1.折射率是用光线从真空斜射入介质，入射角的正弦与折折射率是用光线从真空斜射入介质，入射角的正弦与折 射角的正弦之比定义的由于光路可逆，入射角、折射射角的正弦之比定义的由于光路可逆，入射角、折射 角随光路可逆而角随光路可逆而“换位换位”，因此，在应用时折射率可记忆，因此，在应用时折射率可记忆 为为n (真空角为真空中的光线与法线的夹真空

49、角为真空中的光线与法线的夹 角，介质角为介质中的光线与法线的夹角角，介质角为介质中的光线与法线的夹角) 2折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映折射率的大小不仅反映了介质对光的折射本领，也反映 了光在介质中传播速度的大小，了光在介质中传播速度的大小，v 3折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有折射率的大小不仅与介质本身有关，还与光的频率有 关同一种介质，对频率大的光折射率大，对频率小的关同一种介质，对频率大的光折射率大，对频率小的 光折射率小光折射率小 4同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频同一种色光，在不同介质中虽然波速、波长不同，但频 率不变率不变 1.对于某

50、单色光，玻璃的折射率比水的大，则此单色光对于某单色光，玻璃的折射率比水的大，则此单色光 在玻璃中传播时在玻璃中传播时 () a.其速度比在水中的大，其波长比在水中的长其速度比在水中的大，其波长比在水中的长 b.其速度比在水中的大，其波长比在水中的短其速度比在水中的大，其波长比在水中的短 c.其速度比在水中的小，其波长比在水中的短其速度比在水中的小，其波长比在水中的短 d.其速度比在水中的小，其波长比在水中的长其速度比在水中的小，其波长比在水中的长 解析：解析：由光在介质中的波速与折射率的关系式由光在介质中的波速与折射率的关系式v 可知，可知， n玻 玻 n水 水，所以 ，所以v玻 玻 v水 水

51、，光的频率与介质无关，只由光源决 ，光的频率与介质无关，只由光源决 定，即光在玻璃及水中传播时定，即光在玻璃及水中传播时不变，据不变，据v，知，知玻 玻 水水c项正确 项正确 答案：答案：c 1.在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律；光路 均是可逆的均是可逆的 2当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射 和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折和反射现象，但在全反射现象中，只发生反射，不发生折 射当折射角等于射当折射角等于90时，实际上就已经没有折射光了时，实际上就已经没

52、有折射光了 3全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质全反射现象可以从能量的角度去理解：当光由光密介质 射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的射向光疏介质时，在入射角逐渐增大的过程中，反射光的 能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临能量逐渐增强，折射光的能量逐渐减弱，当入射角等于临 界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反界角时，折射光的能量已经减弱为零，这时就发生了全反 射射 1无论是应用折射定律，还是应用全反射分析问题，都应准无论是应用折射定律，还是应用全反射分析问题，都应准 确作出光路图，个别问题还要注意找出符合边界条件或恰确作出光路图，个别问题

53、还要注意找出符合边界条件或恰 好发生全反射的对应光线好发生全反射的对应光线 2光学题目经常涉及到日常生活或高科技中的光学元件，如光学题目经常涉及到日常生活或高科技中的光学元件，如 光纤通信、照像机镜头等光纤通信、照像机镜头等 2(2009浙江高考浙江高考)如图如图1134所示，有一束平行所示，有一束平行 于等边三棱镜截面于等边三棱镜截面abc的单色光从空气射向的单色光从空气射向e点，点， 并偏折到并偏折到f点已知入射方向与边点已知入射方向与边ab的夹角为的夹角为 30，e、f分别为边分别为边ab、 bc的中点，则的中点，则 () 图图1134 a该棱镜的折射率为该棱镜的折射率为 b光在光在f点

54、发生全反射点发生全反射 c光从空气进入棱镜，波长变小光从空气进入棱镜，波长变小 d从从f点出射的光束与入射到点出射的光束与入射到e点的光束平行点的光束平行 解析：解析：由几何关系可知，入射角由几何关系可知，入射角160，折射角，折射角230. 由折射定律由折射定律 a正确；在正确；在bc界面上，界面上， 入射角为入射角为30，根据计算所得折射率，由折射定律易知，出，根据计算所得折射率，由折射定律易知，出 射角度为射角度为60，不会发生全反射，不会发生全反射，b错误；光从空气进入棱镜，错误；光从空气进入棱镜， 频率频率不变，波速不变，波速v减小，所以减小，所以 减小，减小，c正确；由上述计正确；

55、由上述计 算结果，作出光路图，可知算结果，作出光路图，可知d错误错误 答案：答案：ac (2008宁夏高考宁夏高考)一半径为一半径为r的的1/4球体放置在水平球体放置在水平 桌面上，球体由折射率为桌面上，球体由折射率为 的透明材料制成现有一束位的透明材料制成现有一束位 于过球心于过球心o的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面的竖直平面内的光线，平行于桌面射到球体表面 上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图上，折射入球体后再从竖直表面射出，如图1135所所 示已知入射光线与桌面的距离为示已知入射光线与桌面的距离为 求出射角求出射角. 图图1135 思路点拨思路点拨 解析解析如图所示，设入射光

56、线与如图所示，设入射光线与1/4球体的交点为球体的交点为c，连接，连接oc， oc即为入射点的法线因此，图中的角即为入射点的法线因此，图中的角为入射角过为入射角过c点点 作球体水平表面的垂线，垂足为作球体水平表面的垂线，垂足为b.依题意，依题意，cob. 又由又由obc知知sin 设光线在设光线在c点的折射角为点的折射角为，由折射定律得，由折射定律得 由由两式得两式得30 由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角由几何关系知，光线在球体的竖直表面上的入射角 为为30. 由折射定律得由折射定律得 因此因此sin 解得解得60 答案答案60 应用折射定律进行相关计算时，关键是做好光路图，确应用

57、折射定律进行相关计算时，关键是做好光路图，确 定入射角和定入射角和折射角折射角. (2009宁夏高考宁夏高考)如图如图1136所示，一棱镜的所示，一棱镜的 截面为直角三角形截面为直角三角形abc，a30，斜边，斜边aba，棱镜材料，棱镜材料 的折射率为的折射率为n 在此截面所在的平面内，一条光线以在此截面所在的平面内，一条光线以45 的入射角从的入射角从ac边的中点边的中点m射入棱镜画出光路图，并求光线射入棱镜画出光路图，并求光线 从棱镜射出的点的位置从棱镜射出的点的位置(不考不考 虑光线沿原路返回的情况虑光线沿原路返回的情况) 图图1136 课堂笔记课堂笔记设入射角为设入射角为i，折射角为，

58、折射角为r，由折射定律得，由折射定律得 由已知条件及由已知条件及式得式得 r30 如果入射光线在法线的右侧，光路图如图所示设出射点为如果入射光线在法线的右侧，光路图如图所示设出射点为 f，由几何关系可得，由几何关系可得afm90 af a 甲甲 即出射点在即出射点在ab边上离边上离a点点 a的位置的位置 如果入射光线在法线的左侧，光路图如图所示设折射光如果入射光线在法线的左侧，光路图如图所示设折射光 线与线与ab的交点为的交点为d. 由几何关系可知，在由几何关系可知，在d点的入射角点的入射角 60 设全反射的临界角为设全反射的临界角为c，则，则 sinc 乙乙 由由和已知条件得和已知条件得 c

59、45 因此，光在因此，光在d点发生全反射点发生全反射 设此光线的出射点为设此光线的出射点为e，由几何关系得，由几何关系得deb90 bda2af bedbsin30 联立联立式得式得be a 即出射点在即出射点在bc边上离边上离b点点 a的位置的位置 答案答案见见课堂笔记课堂笔记 以以45的入射角从的入射角从ac边的中点边的中点m射入棱镜，对应两个射入棱镜，对应两个 入射方向，解答本题时易出现漏解现象入射方向，解答本题时易出现漏解现象 abc为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三为一全反射棱镜，它的主截面是等腰直角三 角形，如图角形，如图1137所示一束白光垂直入射到所示一束白光垂直入射到ac

60、面上，面上， 在在ab面上发生全反射，若光线入射点面上发生全反射，若光线入射点o的位置保持不变，的位置保持不变， 改变光线的入射方向改变光线的入射方向(不考虑自不考虑自bc面反射的光线面反射的光线)，则：，则： (1)使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转，如果有色 光射出光射出ab面，则哪种色光首先射出？面，则哪种色光首先射出？ (2)使入射光按图中所示的逆时使入射光按图中所示的逆时 针方向逐渐偏转，哪种色光针方向逐渐偏转，哪种色光 首先射出首先射出ab面？面？ 思路点拨思路点拨解答本题时应注意以下四个方面：解答本题时应注意以下四个方面： (1