2027届新高考物理热点精准复习机械波

2027届新高考物理热点精准复习机械波考点一机械波的形成和传播规律必备知识•全方位凝练1.形成条件:(1)有波源;(2)有传播介质,如空气、水、绳子等。2.传播特点(1)传播振动形式、能量和信息。(2)介质中质点不随波迁移。(3)介质中每个质点做的都是受迫振动,所以任一质点的振动频率、起振方向都与波源相同。(4)波源经过一个周期完成一次全振动,波恰好向前传播一个波长的距离。(5)相隔波长整数倍的两质点,振动状态总相同;相隔半波长奇数倍的两质点,振动状态总相反。3.机械波的分类(1)横波:质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波,有波峰(凸部)和波谷(凹部)

。(2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波,有密部和疏部。4.波的形成过程中各质点的运动规律:“带动、重复、落后”(1)先振动的质点带动后振动的质点。(2)后振动的质点重复前面质点的振动。(3)后振动的质点的振动状态落后于先振动的质点。

关键能力•多维度提升典例

中医是我国传统文化的瑰宝,“悬丝诊脉”更是一门绝技。悬丝诊脉,悬的是“丝”,“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动,即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如图所示,假设“丝”上有间距相等的点1、2、3、4、5、6、…,且相邻两点间距离为l。待诊病人在搭上丝线后,图中质点1在t=0时开始向上振动,产生的机械波沿丝线向医生传播,t=1.25s时质点1第二次到达最高点,此时质点6刚好开始振动,下列说法正确的是(

)A.该波的波长为2lB.t=1.25s时质点6振动的方向向下C.t=2s时质点3恰好位于波谷位置D.t=0.75s时质点1和质点3的加速度相反D

考点二波的图像的理解及应用必备知识•全方位凝练一、机械波的图像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的位移。2.意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开平衡位置的位移。3.图像(以简谐波为例)4.应用(1)可直接读取振幅A、波长λ,以及该时刻各质点偏离平衡位置的位移。(2)可确定该时刻各质点加速度的方向,并能比较该时刻不同质点速度或加速度的大小。(3)可结合波的传播方向确定各质点的振动方向,或结合某个质点的振动方向确定波的传播方向。二、对波的图像的理解1.波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”。可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”。简谐波的图像是正(余)弦曲线,介质中的质点做简谐运动。2.由波的图像获得的三点信息(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移。(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A及波长。(3)若已知该波的传播方向,可以确定各质点的振动方向;若已知某质点的振动方向,可以确定该波的传播方向。3.波的图像的周期性:质点振动的位移做周期性变化,即波的图像也做周期性变化,经过一个周期,波的图像复原一次。4.波传播方向的双向性:波沿x轴传播,则波有可能沿x轴正向或x轴负向传播。三、质点的振动方向与波传播方向的关系1.质点带动法由波的形成原理可知,后振动的质点总是重复先振动质点的运动,已知波的传播方向判断质点振动方向时,可在波源一侧找与该质点距离较近的前一质点,如果前一质点在该质点下方,则该质点将向下运动,反之该质点向上运动。2.上下坡法如图所示,沿波的传播方向,“上坡”的质点向下振动,如D、E、F;“下坡”的质点向上振动,如A、B、C。3.微平移法原理:波向前传播,波形也向前平移。方法:作出经微小时间Δt后的波形,就知道了各质点经过Δt时间到达的位置,此刻质点振动方向也就知道了,如图所示。四、振动图像与波的图像的比较

比较项振动图像波的图像图像

坐标横坐标时间各质点的平衡位置纵坐标某一质点在不同时刻的振动位移各质点在同一时刻的振动位移研究对象一个质点沿波传播方向上的各质点物理意义一个质点在不同时刻的振动位移介质中各质点在同一时刻的振动位移[练一练]判断下列说法对错(1)在不同时刻波的图像有可能完全相同。(

)(2)在波的传播方向上位移始终相同的两质点间的距离等于波长。(

)√×关键能力•多维度提升考向1

对波的图像的理解典例1

(多选)(2025浙江6月选考)位于x=0.25m的波源p从t=0时刻开始振动,形成的简谐横波沿x轴正负方向传播,在t=2.0s时波源停止振动,t=2.1s时的部分波形如图所示,其中质点a的平衡位置xa=1.75m,质点b的平衡位置xb=-0.5m。下列说法正确的是(

)A.沿x轴正负方向传播的波发生干涉B.t=0.42s时,波源的位移为正C.t=2.25s时,质点a沿y轴负方向振动D.在0到2s内,质点b运动总路程是2.55mBD

考向2

质点的振动与波的传播典例2

(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,从此时刻开始,介质中的质点P、Q(P、Q连线平行于x轴)回到平衡位置的最短时间分别为0.1s、0.4s。下列说法正确的是(

)A.该波的周期为T=1sB.0~0.75s内质点Q运动的路程为30cmC.0~0.75s内波传播的距离为9cmD.t=0.75s时刻质点Q加速度最大AC

考向3

振动图像与波的图像综合典例3

海洋浮标常被锚定在指定的海域,随波起伏。若浮标的上下振动可简化成竖直方向上的简谐运动,海水波可看成简谐横波。图甲是一列沿x轴正方向传播的海水波在t=0.25s时的波形图,图乙是图甲中平衡位置离坐标原点3~6m范围内某质点的振动图像。下列说法正确的是(

)A.海水波的波速为12m/sB.两个周期内浮标通过的路程为80cmC.海水波遇到大小为30m的障碍物时能产生明显的衍射现象D.图乙是平衡位置在x=3m处质点的振动图像D

方法技巧解决波的图像与振动图像综合问题的基本方法考点三机械波传播过程中的多解问题必备知识•全方位凝练1.周期性(1)时间周期性:时间间隔Δt与周期T的关系不明确。(2)空间周期性:波传播的距离Δx与波长λ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。3.波形的隐含性:只给出完整波形的一部分,或只给出几个质点的振动情况和质点之间的联系,而其余信息处于隐含状态,这时波形可能有多种情况。例:波上恰好处于平衡位置的两质点间只有一个波峰。关键能力•多维度提升考向1

时间多解性典例1

(多选)(2025浙江温州高三二模)一列简谐横波沿x轴传播,如图甲所示,实线和虚线分别为t1=0和t2时刻的波形图,P、Q分别是平衡位置为x1=1.0m和x2=4.0m的两个质点。图乙为质点Q的振动图像,则(

)A.该波沿x轴负方向传播B.波速大小为40m/sC.t2的大小为0.05sD.从t1=0时刻起,质点P第一次到达波峰处所需要的时间为0.175sBD

考向2

空间多解性典例2

如图甲所示,太空舱中弹簧振子沿轴线AB自由振动,一垂直于AB的弹性长绳与小球相连,以弹簧振子的平衡位置为坐标原点O,沿绳方向为x轴,沿弹簧轴线方向为y轴。弹簧振子振动一段时间后,某时刻(t0=0)绳子的波的图像如图乙中实线所示,经过t1=0.2s后的波的图像如图乙中虚线所示,P为x=2m处的质点,Q为x=4m处的质点,则(

)A.绳子上质点P、Q的起振方向相反B.弹簧振子振动频率的最大值为1.25HzC.绳子上产生的波的传播速度可能为15m/sD.t=1.0s时,质点Q的位置在y=-10cm处答案

D

考向3

运动双向性典例3

(2025浙江宁波高二期末)一列简谐横波在t=0时的波形图如图中实线所示,t=1s时的波形图如图中虚线所示,下列说法正确的是(

)A.该波的波长为8mB.平衡位置分别为A、B的两个质点,振动方向始终相同C.若波向右传播,则该波的最大频率为0.25HzD.若波向左传播,则该波的传播速度大小为6m/sA

考点四波的干涉、衍射和多普勒效应必备知识•全方位凝练1.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,只是重叠的区域里,任一个质点的总位移等于各列波分别引起的位移的矢量和。2.波的干涉(1)定义:频率相同的两列波叠加时,某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象。(2)干涉条件:两列波的频率相同且相位差必须保持不变。(3)干涉的普遍性:一切波都能发生干涉,干涉是波所特有的现象。3.波的衍射(1)定义:波可以绕过障碍物继续传播的现象;(2)发生明显衍射现象的条件:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象;(3)波的衍射的普遍性:一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象。4.多普勒效应(1)内容:波源与观察者互相靠近或远离时,接收到的波的频率都会发生变化的现象。当波源与观察者相向运动时,观察到的频率增大;当波源与观察者远离时,观察到的频率减小。(2)应用:测车辆速度。测星球速度。测血流速度等。

(2)图像法:在某时刻波的干涉的波形图上,波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点,一定是加强点,而波峰与波谷的交点一定是减弱点,各加强点或减弱点各自连接形成以两波源为中心向外辐射的连线,形成加强线和减弱线,两种线互相间隔,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之间。[练一练]1.判断下列说法对错(1)在振动加强的区域,各质点一直都处于波峰。(

)(2)发生多普勒效应时,波源的频率发生了变化。(

)××2.(多选)(教材选择性必修第一册第83页习题改编)甲、乙两列机械波在同种介质中相向而行,甲波波源位于O点,乙波波源位于x=11m处,在t=0时刻所形成的波形与位置如图所示。已知甲的波速为0.4m/s,下列说法正确的是(

)A.乙的波速为0.8m/sB.甲、乙两波相遇后不能形成稳定的干涉图像C.甲的波谷经过13.75s与乙的波峰第一次相遇D.振动减弱点的振幅为4cm,x=5m处是振动减弱点CD

关键能力•多维度提升考向1

波的叠加与干涉典例1

(多选)(2026浙江1月选考)如图甲所示,两波源S1和S2分别位于x=0与x=12m处,以x=6m为边界,两侧为不同的均匀介质。t=0时两波源同时开始振动,其振动图像相同,如图乙所示。t=0.1s时x=4m与x=6m两处的质点开始振动。不考虑反射波的影响,则(

)A.t=0.15s时两列波开始相遇B.在6m<x≤12m间S2波的波长为1.2mC.两列波叠加稳定后,x=8.4m处的质点振动减弱D.两列波叠加稳定后,在0<x<6m间共有7个加强点答案

BC

右侧波传到x=6

m位置所用时间为0.1

s=5T,即此时x=6

m处质点从平衡位置向上振动,此时x=0处的波源S1也在平衡位置向上振动,即振动方向相同,可知在0<x<6

m内到x=0和x=6

m两点的路程差为波长整数倍时振动加强,波在该区间内的波长λ1=v1T=40×0.02

m=0.8

m,可知x-(6

m-x)=nλ=0.8

m×n,即x=3

m+0.4

m×n,则n可取0、±1、±2、±3、±4、±5、±6、±7,则共有15个振动加强点,选项D错误。

BD

考向2

波的衍射和多普勒效应典例2

如图所示,P为桥墩,A为靠近桥墩浮在水面的叶片,波源