第21讲.机械波.学生版

错题不再错就无敌了！ 2014年高考解决方案2014年高考解决方案机械波上课时间：学生姓名：高考解决方案 第一阶段·模块课程·机械波 Pageof19第第21讲：机械波阶段复习阶段复习前段时间学习的内容现在是否依然很熟练？是否需要去自己的错题宝库游览一番？22014年高考怎么考内容细目要求层次机械波横波纵波I横波的图像波速周期频率的关系II波的叠加干涉衍射I考点解读通常机械振动和机械波以选择题形式考查，占6分．2011年2012年2013年16题6分17题6分15题6分目录1、机械波的产生、分类及特点2、衍射3、干涉4、多普勒效应5、描述机械波的物理量6、波动图像7、振动波动综合问题8、多解问题知识讲解知识讲解机械波的产生、分类及特点产生①机械振动在介质中的传播形成机械波，所以，产生条件是波源和介质．②离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动，各质点的起振方向相同．分类①横波：质点的振动方向与传播方向垂直，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷．②纵波：质点的振动方向与传播方向在同一条直线上，质点分布最密的地方叫密部，质点分布最疏的地方叫疏部．特点①机械波在传播运动形式的同时，也将波源的能量传递出去．②机械波的传播过程中，质点在各自平衡位置附近振动，不随波迁移．③介质中各个质点的振动周期和频率与波源的振动周期和频率相同．④波源振动一个周期，机械波将添加一个波长的波形．⑤波源起振方向向上，则最前面的一个波长内的波形，前半个在x轴上方，后半个在x轴下方；否则相反．下列关于机械波的说法中正确的是( )A.介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动B.传播波的过程中相邻质点间必有相互作用力C.随着波的传播,介质中的各质点也将由近及远地迁移出去D.将相邻的两个质点比较,离波源近的质点带动离波源远的质点振动如图所示,为沿水平方向的介质中的部分质点,每相邻两质点间距离相等,其中O是波源.设波源的振动周期为T,自波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时,经过,质点1开始起振,则下列关于各质点的振动和介质中波的说法中正确的是( )A.介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的,但图中质点9起振最晚B.图中所画出的质点起振时间都是相同的,起振位置和起振方向是不同的C.图中质点8的振动完全重复质点7的振动,只是质点8振动时,通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过相同位置时落后D.只要图中所有质点都已振动了,质点1与质点9的振动步调就完全一致,但如果质点1发生的是第100次振动,那么质点9发生的就是第98次振动下列关于简谐振动和简谐机械波的说法正确的是（）A．弹簧振子的周期与振幅有关B．横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定C．在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度D．单位时间内经过媒质中一点的完全波的个数就是这列简谐波的频率类比是一种有效的学习方法．在类比过程中，既要找出共同之处，又要抓住不同之处．某同学对有关波的实例进行类比，总结出下列内容，其中正确的是（）A．声波是横波B．电磁波是纵波C．光波是概率波D．机械波也具有波粒二象性衍射波绕过障碍物继续传播的现象叫做衍射．产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多．声波能绕过某一建筑物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，光波波速很大图所示是利用水波槽观察到的水波衍射图像，从图像可知（）A．B侧波是衍射波 B．A侧波速与B侧波速相等C．减小挡板间距离，衍射波的波长将减小 D．增大挡板间距离，衍射现象将更明显如图所示，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．若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，则另一列波的频率为50HzD．若该波传播中遇到宽约4m的障碍物，能发生明显的衍射现象如图所示，在同一种均匀介质中的一条直线上，两个振源A、B相距8m。在t0=0时刻，A、B开始振动，它们的振幅相等，且都只振动了一个周期，A、B的振动图象分别如图甲、乙所示。若A振动形成的横波向右传播，B振动形成的横波向左传播，波速均为10m/s，则（）A.t1=0.2s时刻，两列波相遇B.两列波在传播过程中，若遇到大于1m的障碍物，不能发生明显的衍射现象C.在两列波相遇过程中，AB连线中点C处的质点的振动速度始终为零D.t2=0.8s时刻，B处质点经过平衡位置且振动方向向下干涉波的叠加：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和．频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象叫波的干涉．产生稳定的干涉现象的必要条件：两列波的频率相同．若两波源的振动步调一致，某点到两波源的距离之差为波长的整数倍，则该点为加强点；某点到两波源的距离之差为半波长的奇数倍，则该点为减弱点．这里的加强和减弱指的不是位移的增大或减小，而是振幅的增大和减小，即：加强的点只是振幅大了，并非任一时刻的位移都大；减弱的点只是振幅小了，也并非任一时刻的位移都小．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如图所示为两列相干水波的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波的振幅均为5cm，且图示范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和1m，则图示时刻C、D点是振动________（填“加强”或“减弱”）点，A、B两质点的竖直高度差为______cm多普勒效应由于波源和观察者之间的相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应．如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小．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．共振如图，表示的是产生机械波的波源O正在做匀速直线运动的情况，图中的若干个圆环表示同一时刻的波峰分布，为了使静止的频率传感器能接收到波的频率最高，则应该把传感器放在（）A．A点B．B点C．C点D．D点描述机械波的物理量波长：两个相邻的、在振动过程中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，两个相邻波峰（或波谷）间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻密部（或疏部）间的距离等于波长．频率：波的频率由波源决定，无论在什么介质中传播，波的频率都不变．波速：单位时间内振动向外传播的距离．波速的大小由介质决定．波速与波长和频率的关系：．波形向前传播为匀速运动，在一个周期内，传播一个波长的距离．关于波速，下列说法正确的是()A．反映了介质中质点振动的快慢B．反映了振动在介质中传播的快慢C．波速由介质和波源共同决定D．由知，波速由频率与波长决定关于波的频率,下列说法中正确的是( )A.波的频率由波源决定,与介质无关B.波的频率等于各质点的振动频率C.波从一种介质进入另一种介质时频率可能改变D.波的频率由波长和波速决定一列简谐波在第一种介质中的波长为λ1,在第二种介质中传播时波长为λ2,且λ2=4λ1,那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为( )A.4:1,1:1B.1:1,1:4 C.1:1,4:1D.1:4,1:1有一频率为0.5Hz的简谐波,波速为4m／s,沿波传播方向上有相距1m的两个质点,它们相继到达波峰的时间差为( )A.2sB.1s C.0.5sD.025s某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为和．一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成．在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差开始振动，则（）A．P先开始振动，震源距地震仪约B．P先开始振动，震源距地震仪约C．H先开始振动，震源距地震仪约D．H先开始振动，震源距地震仪约一列简谐横波沿x轴传播,某时刻波上A、B两质点都在平衡位置,这时两点间相距3m,且在两点间只有一个波峰,则这列波的波长可能为( )A.2m B.3m C.4m D.5m一列简谐横波沿直线由A向B传播，A、B相距0.45m，如图是A处质点的振动图象．当A处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，这列波的波速可能是()A．4.5m/sB．3.0m/sC．1.5m/sD．0.7m/s热点题型热点题型波动图象表示波的传播方向上，介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移．简谐波的图象为正弦或余弦曲线．从图像上可以直接读出波长与振幅.横波的传播方向与质点振动方向的判断①微平移法：沿波的传播方向将波的图象做一个微小平移，然后由两条波形曲线来判断．如图甲所示，虚线表示沿波的传播方向微平移波动图象后的图形，由图中可以看出，质点运动方向向上，质点运动方向向下．②上下坡法：沿波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动，即“上坡下、下坡上”．如图乙所示，将波动曲线看作人行走的路径，波的传播方向看作人行走的方向，则在点处，人正在下坡，该处质点的振动方向向上；点处，人正在上坡，该处质点的振动方向向下．③同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧．如图丙所示，在波动图象上的点沿水平方向作一个箭头表示波的传播方向，再在竖直方向作一个箭头表示质点振动方向，则这两个箭头总是在波动曲线的同一侧．在波的图象上各质点振动方向的规律①质点的起振方向与波源开始振动的方向一定相同．②处于最大位移处（波峰或波谷）的质点一定将向平衡位置运动．③处于相邻的波峰和波谷之间的质点的振动方向一定相同；处于波峰（或波谷）两侧位移都为正值（或都为负值）的质点的振动方向一定相反．④对于横波在最大位移两侧，哪侧附近的质点正向最大位移运动，波就向哪侧方向运动．已知某时刻的波形图和波速可以画出在时间前（或后）的波形图，具体方法是：①平移法：先算出经时间波传播的距离，再把波形逆着（若顺着）波的传播方向平移即可，因为波动图像的重复性，若知波长，则波形平移时波形不变，当时，可采取去整留零的方法，只需平移即可，所以，传播过程中，最前面的波形不变．②特殊点法：（若知周期则更简单）在波形上找两个特殊点，如过平衡位置的点和它相邻的峰（谷）点，先确定这两点的振动方向，再看，由于经波形不变，所以可采取去整留零的方法，分别作出两特殊点经后的位置，然后按正弦规律画出新波形．一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚线所示，由图可确定这列波的（）A．周期 B．波速 C．波长 D．频率一列简谐横波在时的波形如图所示，经过该波形恰好第三次重复出现．根据以上信息，下列各项不能唯一确定的是（）A．波传播的速度大小B．经过，处的质点通过的路程C．时，处的质点的速度方向D．时的波形图如图所示，实线为一列横波某时刻的图象，这列波的传播速度为，经过时间后的波形为虚线所示．那么这列波的传播方向与在这段时间内质点所通过的路程是（）A．向左， B．向右， C．向左， D．向右，如图是一列简谐波在时的波形图，介质中的质点沿轴方向做简谐运动的表达式为．关于这列简谐波，下列说法中正确的是（）A．这列简谐波的振幅为B．这列简谐波的周期为C．这列简谐波在该介质中的传播速度为D．这列简谐波沿轴正向传播一列简谐横波沿轴传播，周期为，时刻的波形如图所示．此时平衡位置位于处的质点正在向上运动，若两质点平衡位置的坐标分别为，，则（）A．当质点处在波峰时，质点恰在波谷B．时，质点正在向轴负方向运动C．时，质点正在向轴负方向运动D．在某一时刻，两质点的位移和速度可能相同振动波动综合振动图像和波动图像比较：简谐振动的振动图像机械波的波动图像图像函数关系一个质点做简谐运动时，它的位移随时间变化的关系它在某一时刻某一直线上各个质点的位置所形成的图线（横波）坐标横轴一个质点振动的时间各质点的平衡位置（距离）纵轴一个质点不同时刻相对平衡位置位移同一时刻，各质点相对各自平衡位置的位移形状正弦函数或余弦函数的图像可直观得到的数据周期振幅波长振幅波峰及波谷的位置图像上某一点的意义在某时刻（横轴坐标）做简谐运动的物体相对平衡位置的位移（纵轴坐标）在某时刻，距坐标原点的距离一定（横轴坐标）的该质点的位移（纵坐标）质点的振动方向是沟通两个图像的桥梁。一列沿x轴传播的简谐横波各时刻的波形图如图甲所示，若从此时刻开始计时，则（）A．若该波沿x轴正方向传播，则图乙可能是a质点的振动图线B．若该波沿x轴正方向传播，则图乙可能是c质点的振动图线C．若该波沿x轴负方向传播，则图乙可能是b质点的振动图线D．若该波沿x轴负方向传播，则图乙可能是d质点的振动图线txOtxOtxOtxO振源A带动细绳上下振动，某时刻在绳上形成的波形如右图所示，规定绳上各质点向上运动的方向为xtxOtxOtxOtxOAAPA．B．C．D．一简谐机械波沿轴正方向传播，周期为，波长为．若在处质点的振动图像如右图所示，则该波在时刻的波形曲线为（）图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图象。从该时刻起（）A．经过0.35s时，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离B．经过0.25s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度C．经过0.15s，波沿x轴的正方向传播了3mD．经过0.1s时，质点Q的运动方向沿y轴正方向一列简谐横波以10m/s的速度沿x轴正方向传播，t＝0时刻这列波的波形如图所示．则a质点的振动图象为()补充题型补充题型多解问题由于波的周期性、传播方向的不确定性导致题目会出现多解，另外有些题目会规定周期或波长范围，则一般无多解．一般思路：找出最小时间间隔差是周期的几分之几．列出t=nT+xT的表达式．代入题目所需方程．选取n可以取整的答案．一列简谐横波在某一时刻的波形图如图所示，图中两质点的横坐标分别为和．点的振动图像如图所示．在下列四幅图中，点的振动图像可能是（）．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，点可能在波峰位置如图所示，实线和虚线分别为某种波在时刻和时刻的波形曲线，和是横坐标分别为和的两个质点．下列说法正确的是（）．A．任一时刻，如果质点向上运动，则质点一定向下运动B．任一时刻，如果质点的速度为零，则质点的速度也为零C．如果波是向右传播的，则波的周期可能是D．如果波是向左传播的，则波的周期可能是如图中实线是一列简谐波在某一时刻的波形图线，虚线是后它的波形图线．这列波可能的传播速度是_______________．一列简谐横波在时刻的波形如图中的实线所示，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（）A．2m/s B．3m/s C．4m/s D．5m/s沿绳子传播的横波，在绳子上相距的两点的振动图像分别如图中的实线和虚线所示．已知波长大于，则关于该波的频率、波长、波速和传播方向的选项，正确的是（）．A． B．C． D．传播方向一定由一列简谐横波如图所示，时刻的波形为图中实线所示，时刻波形如图中虚线所示，已知．问：（1）这列波的传播速度是多大?（2）若波向左传播，且，波速多大?(3)若波速，则波向哪个方向传播?、两列波在某时刻的波形如图所示，经过时间（为波的周期），两波再次出现如图波形，则两波的波速之比不可能的是（）A． B． C． D．总结思考总结思考机械波的产生、分类及特点产生①机械振动在介质中的传播形成机械波，所以，产生条件是_______和_______．②离波源近的质点_______离波源远的质点依次振动，各质点的起振方向_______．分类①横波：质点的振动方向与传播方向_______，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷．②纵波：质点的振动方向与传播方向______________，质点分布最密的地方叫密部，质点分布最疏的地方叫疏部．特点①机械波在传播运动形式的同时，也将波源的_______传递出去．②机械波的传播过程中，质点在各自平衡位置附近_______，不随波_______．③介质中各个质点的振动周期和频率与_______的振动周期和频率相同．④波源振动一个周期，机械波将添加一个_______．⑤波源起振方向向上，则最前面的一个波长内的波形，前半个在x轴_______方，后半个在x轴_______方；否则相反．衍射波绕过障碍物继续传播的现象叫做衍射．产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长_______或与波长_______．干涉波的叠加：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的_______．_______相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象叫波的干涉．产生稳定的干涉现象的必要条件：两列波的_______相同．若两波源的振动步调一致，某点到两波源的距离之差为波长的整数倍，则该点为_______点；某点到两波源的距离之差为半波长的_______倍，则该点为减弱点．这里的加强和减弱指的不是位移的增大或减小，而是_______的增大和减小，即：加强的点只是振幅大了，并非任一时刻的位移都大；减弱的点只是振幅小了，也并非任一时刻的位移都小．多普勒效应由于波源和观察者之间的相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应．如果二者相互_______，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率_______．描述机械波的物理量波长：两个相邻的、在振动过程中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_______间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻密部（或疏部）间的距离等于波长．频率：波的频率由_______决定，无论在什么介质中传播，波的频率都不变．波速：单位时间内振动向外传播的距离．波速的大小由_______决定．波速与波长和频率的关系：______________．波形向前传播为匀速运动，在一个周期内，传播_______的距离．波动图象表示波的传播方向上，介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移．简谐波的图象为正弦或余弦曲线．从图像上可以直接读出_______与_______.横波的传播方向与质点振动方向的判断①_______法：沿波的传播方向将波的图象做一个微小平移，然后由两条波形曲线来判断．如图甲所示，虚线表示沿波的传播方向微平移波动图象后的图形，由图中可以看出，质点运动方向向上，质点运动方向向下．②_______法：沿波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动，即“上坡下、下坡上”．如图乙所示，将波动曲线看作人行走的路径，波的传播方向看作人行走的方向，则在点处，人正在下坡，该处质点的振动方向向上；点处，人正在上坡，该处质点的振动方向向下．③同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的_______．如图丙所示，在波动图象上的点沿水平方向作一个箭头表示波的传播方向，再在竖直方向作一个箭头表示质点振动方向，则这两个箭头总是在波动曲线的同一侧．在波的图象上各质点振动方向的规律①质点的起振方向与_______开始振动的方向一定相同．②处于最大位移处（波峰或波谷）的质点一定将向__