2027届新高考物理热点精准复习机械波

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1.知道机械波的形成条件及特点。2.掌握波速、波长和频率的关系,会分析波的图像。3.知道波的干涉、衍射和多普勒效应,掌握干涉、衍射的条件。01考点1波的传播规律与波的图像1.机械波(1)机械波的形成条件①有发生机械振动的_______。②有传播_______,如空气、水等。(2)传播特点①机械波传播的只是振动的______和_______,质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动,并不随波_______。②波传到任意一点,该点的起振方向都和波源的起振方向______。波源介质形式能量迁移相同③介质中每个质点都做_______振动,因此,任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期_______。④波源经过一个周期T完成一次全振动,波恰好向前传播一个波长的距离。2.波的图像(1)坐标轴:横轴表示各质点的__________,纵轴表示该时刻各质点的______。(2)意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开__________的位移。受迫相同平衡位置位移平衡位置(3)图像(如图所示)。

“上下坡”法沿波的传播方向,“上坡”处质点向下振动,“下坡”处质点向上振动

“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧

3.波的传播方向与质点振动方向的互判“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移,再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断质点振动方向

1.在机械波传播过程中,介质中的质点沿着波的传播方向移动。()2.机械波在传播过程中,各质点振动的周期、起振方向都相同。()3.机械波在一个周期内传播的距离是振幅的4倍。()4.波速表示介质中质点振动的快慢。()5.波长长的波传播速度较快。()√××××

波的图像(多选)(2024·新课标卷)位于坐标原点O的波源在t=0时开始振动,振动图像如图所示,所形成的简谐横波沿x轴正方向传播。平衡位置在x=3.5m处的质点P开始振动时,波源恰好第2次处于波谷位置,则(

)A.波的周期是0.1sB.波的振幅是0.2mC.波的传播速度是10m/sD.平衡位置在x=4.5m处的质点Q开始振动时,质点P处于波峰位置

02考点2波的图像与振动图像的综合应用振动图像和波的图像的比较

振动图像波的图像研究对象一个质点波传播方向上的所有质点研究内容某质点位移随时间的变化规律某时刻所有质点在空间分布的规律图像

横坐标表示时间表示各质点的平衡位置物理意义某质点在各时刻的位移某时刻各质点的位移振动方向的判断

(看下一时刻的位移)

(同侧法)Δt后的图形随时间推移,图像延伸,但已有形状不变随时间推移,图像沿波的传播方向平移,原有波形做周期性变化联系(1)纵坐标均表示质点的位移(2)纵坐标的最大值均表示振幅(3)波在传播过程中,各质点都在各自的平衡位置附近振动(2026·辽宁辽阳模拟)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴方向传播,在t=1s时刻的波形如图甲所示,图乙为质点M的振动图像。下列说法正确的是(

)A.该波沿x轴负方向传播B.该波传播的速度大小为0.5m/sC.在t=2s时刻,质点P正在沿y轴负方向运动D.在1s到3.5s时间内,质点N的路程为30cm

03考点3波的多解问题周期性时间周期性:时间间隔Δt与周期T的关系不明确

波经Δt由质点1传到相距Δx的质点2,两质点振动情况始终相同,则有Δt=nT,Δx=nλ空间周期性:波传播距离Δx与波长λ的关系不明确1.造成波动问题多解的三大因素双向性传播方向双向性:波的传播方向不确定

振动方向双向性:质点振动方向不确定隐含性在波动问题中,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,造成了波动问题的多解性例如,波上两恰好处于平衡位置的质点P、Q间只有一个波峰,可能有如下几种情况:

波的周期性形成多解(2023·海南卷)如图所示分别是一列机械波在传播方向上相距6m的两个质点P、Q的振动图像。下列说法正确的是(

)A.该波的周期是5sB.该波的波速是3m/sC.4s时P质点向上振动D.4s时Q质点向上振动

波的双向性形成多解

(多选)(2025·陕晋青宁卷)一列简谐横波在介质中沿直线传播,其波长大于1m,a、b为介质中平衡位置相距2m的两质点,其振动图像如图所示。则t=0时的波形图可能为(

)

波的隐含性形成多解(2026·湖南常德模拟)如图所示,一列简谐横波沿直线向右传播,a、b两质点的平衡位置相距d=6m,在某时刻a、b质点均振动到平衡位置,且a、b之间有且仅有一个波谷。这列波的波长不可能是(

)

A.4m

B.6mC.8m D.12m

04考点4波的干涉、衍射、多普勒效应1.波的叠加原理:在波的叠加中,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。2.波的干涉条件:_______相同、相位差恒定、振动方向相同。3.发生明显衍射的条件:障碍物或孔的尺寸比波长______,或跟波长相差不多。频率小说明:(1)障碍物或孔的尺寸大小并不是决定衍射是否发生的条件,仅是衍射现象是否明显的条件。一般情况下,波长越长越容易发生明显衍射。(2)当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射十分突出,但由于衍射波的能量很弱,也很难观察到波的衍射现象。

2.多普勒效应的成因分析(1)接收频率:观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。(2)当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率变大,当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率变小。说明:在多普勒效应中,波源的频率是不改变的,只是由于波源和观察者之间的距离发生变化,观察者接收到的频率发生了变化。1.两列波在介质中相遇,一定产生干涉现象。()2.两列波发生干涉时,加强区的质点振幅变大,质点一直处于位移最大处。()3.一切波都能发生衍射现象。()4.发生多普勒效应时,波源的真实频率没有发生变化。()×√√√

多普勒效应、波的衍射

(2023·广东卷)渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物。声波在水中传播速度为1500m/s,若探测器发出频率为1.5×106Hz的声波,下列说法正确的是(

)A.两列声波相遇时一定会发生干涉B.声波由水中传播到空气中,波长会改变C.该声波遇到尺寸约为1m的被探测物时会发生明显衍射D.探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关

波的叠加

(多选)(2024·山东卷)甲、乙两列简谐横波在同一均匀介质中沿x轴相向传播,波速均为2m/s。t=0时刻二者在x=2m处相遇,波形图如图所示。关于平衡位置在x=2m处的质点P,下列说法正确的是(

)A.t=0.5s时,P偏离平衡位置的位移为0B.t=0.5s时,P偏离平衡位置的位移为-2cmC.t=1.0s时,P向y轴正方向运动D.t=1.0s时,P向y轴负方向运动[解析]

在0.5

s内,甲、乙两列波传播的距离均为Δx=vΔt=2×0.5

m=1

m,根据波形平移法可知,t=0.5

s时,x=1

m处甲波的波谷刚好传到P处,x=3

m处乙波的平衡位置振动刚好传到P处,根据叠加原理可知,t=0.5

s时,P偏离平衡位置的位移为-2

cm,故A错误,B正确;在1.0

s内,甲、乙两列波传播的距离均为Δx'=vΔt'=2×1.0

m=2

m,根据波形平移法可知,t=1.0

s时,x=0处甲波的平衡位置振动刚好传到P处,x=4

m处乙波的平衡位置振动刚好传到P处,且此时两列波的振动都向y轴正方向运动,根据叠加原理可知,t=1.0

s时,P向y轴正方向运动,故C正确,D错误。

波的干涉

(2024·江西卷)如图(a)所示,利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中,入射