高考物理核心高频考点专题备考专题60 机械波（原卷版）

专题60机械波一、机械波横波和纵波定义机械振动在介质中的传播形成机械波产生条件(1)波源;(2)介质形成原因介质中的质点受波源或邻近质点的驱动做受迫振动分类横波振动方向与传播方向垂直的波,如绳波纵波振动方向与传播方向平行的波,如声波二、机械波的图象1.坐标轴:横轴表示各质点的平衡位置,纵轴表示该时刻各质点偏离各自平衡位置的位移。2.意义:表示在某一时刻各质点离开各自平衡位置的位移。3.图象三、波速、波长、频率(周期)及其关系1.波长λ:在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。2.波速v:波在介质中的传播速度,由介质本身的性质决定。3.频率f:由波源决定,等于波源的振动频率;与周期的关系为f=1T4.波长、波速、频率和周期的关系:v=λf=λT四、波的干涉和衍射1.波的独立传播原理两列波相遇后彼此穿过,仍然保持各自的运动特征,即各自的波长、频率等保持不变,继续传播,就像没有跟另一列波相遇一样。2.波的叠加几列波相遇时能够保持各自的运动特征,即各自的波长、频率等保持不变,继续传播,在它们重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移(速度、加速度)等于这几列波单独传播时引起的位移(速度、加速度)的矢量和。3.波的干涉和衍射的比较内容波的衍射波的干涉定义波可以绕过障碍物继续传播的现象频率相同的两列波叠加,某些区域的振幅加大,某些区域的振幅减小的现象现象波偏离直线而传播到直线以外的空间两列波叠加区域形成相互间隔的稳定的振动加强区和振动减弱区,产生稳定的干涉图样条件明显发生的条件:缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小必要条件:两列波的频率相同,相位差保持不变相同点干涉和衍射是波特有的现象五、多普勒效应1.定义:由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫多普勒效应。2.规律:波源的频率不变,只是观察者接收到的波的频率发生变化。如果二者相互靠近,观察者接收到的频率变大;如果二者相互远离,观察者接收到的频率变小。3.应用:利用声波的多普勒效应可以测定车辆行驶的速度;利用光波的多普勒效应可以判断遥远天体相对地球的运行速度。【典例1】[机械波的形成与传播]（多选）一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T.在t=0时的波形如图所示，波上有P、Q两点，其纵坐标分别为yP=2cm，yQ=−2cmA.P点的速度正在增大

B.P点的振动形式传到Q点需要T2

C.P、Q在振动过程中，位移的大小总相等

D.在54T内，P点通过的路程为20cm

E.经过5【典例2】[振动图象与波动图象的综合应用]（多选）一简谐横波沿x轴正方向传播，在t=T2时刻，该波的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点．图(b)A.质点Q的振动图象与图(b)相同

B.在t=0时刻，质点P的速率比质点Q的大

C.在t=0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大

D.平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示【典例3】[波的多解问题]（多选）一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻波形如图中实线所示，t=tl时刻的波形如图中虚线所示，质点P的位置在r=4m处，质点Q在x=5m处，质点P的振动方程为y=−0.2sin2.5πt(m)，则下列说法正确的是A.这列波沿x轴正方向传播

B.这列波传播速度大小为10m/s

C.从t=0时刻开始，质点Q经过0.2s到达平衡位置

D.从t=0时刻开始经过0.4s，Q点经过的路程为0.4m

E.t1时刻可能是1.4s【典例4】[波的衍射]如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源．图中已画出波源所在区域的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长；关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中不正确的是(    )A.此时能明显观察到波的衍射现象

B.水波通过挡板前后波纹间距离相等

C.如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象

D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象【典例5】[波的叠加和干涉]如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们的相位及振幅均相同，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，下列说法中正确的是A.a质点振动减弱，b、c质点振动加强

B.d质点振动既不是加强也不是减弱

C.再过T4后的时刻，b、c两质点都将处于各自的平衡位置，因此振动减弱

D.a点一直在平衡位置，b点一直在波峰，c【点对点01】一根粗细均匀的绳子，右侧固定，使左侧的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻的波形如图所示。下列说法中正确的是(

)A.左侧的质点重复右侧的质点的振动过程

B.波的传播速度逐渐减小

C.S点振动的频率逐渐增大

D.波的传播方向与质点的振动方向相同【点对点02】如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.6 s时的波形图，波的周期T>0.6 s，则（）A.波的周期为2.4 s

B.在t=0.9s时，P点沿y轴正方向运动

C.经过0.4s，P点经过的路程为4m

D.在t=0.5s时，Q点到达波峰位置【点对点03】一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.1 s时刻的波形如图中虚线所示。波源不在坐标原点O，P是传播介质中平衡位置离坐标原点2.5 m处的一个质点。则以下说法正确的是（）A.质点P的振幅为0.05 m

B.波的频率可能为0.75 Hz

C.波的传播速度可能为50 m/s

D.在t=0.1 s时刻，平衡位置与质点P平衡位置相距5 m处的质点一定沿x轴正方向运动【点对点04】如图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(图①、②)或障碍物(图③、④)，其中能发生明显衍射现象的有A.只有①④ B.只有①②④ C.只有②③ D.只有①③【点对点05】

如图所示，两波源分别位于和处，形成两列分别沿轴正方向和负方向传播的简谐横波，两列波的波速均为，两波源的振幅均为，时刻两波的图象如图中所示，此时平衡位置处于和的质点和刚开始振动。质点的平衡位置处于处，关于各质点运动情况判断正确的是（）A.质点M刚开始振动时的方向沿y轴的负方向

B.t=0.75s时刻，质点P、Q都运动到M点

C.t=1s时刻，质点M的位移为4cm

D.这两列波相遇时将发生干涉，M点振动始终加强，位移始终最大【点对点06】汽车无人驾驶技术已逐渐成热，最常用的是ACC自适应航控制，它可以控制无人车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去。其使用的传感器主要有毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过因波的时间差和多勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该雷达发射的无线电就的频率为f，接收到的回波的频率为f'，则(    )A.当f=f'时，表明前车与无人车速度相同

B.当f=f'时，表明前车一定处于静止状态

C.当f'>f时，表明前车在加速行驶

D.当f'<f时，表明前车在减速行驶【点对点07】（多选）如图是水面上的两列相干波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线).已知S1的振幅为4 cm，S2的振幅为A.质点A、D在该时刻的高度差为14 cm

B.再过半个周期，质点B是振动加强点

C.质点C的振幅为1 cm

D.质点A、C振动的频率相同【点对点08】（多选）两个振动情况完全一样的波源S1、S2相距6 m，它们在空间产生的干涉图样如图所示，图中实线表示振动加强区域，虚线表示振动减弱区域，下列说法正确的是(    )A.两波源的振动频率一定相同 B.虚线一定是波谷与波谷相遇处

C.两列波的波长都是2 m D.两列波的波长都是1 m【点对点09】如图(a)，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为0时刻和t时