2024高考物理一轮复习-机械波的传播、波形图与振动图

机械波的形成与传播、波形图与振动图

一、机械波的传播和波的图像

L机械波的传播特点

(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。

(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率

和周期相同。

(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质不同，波长和波速可以改变，但频率和周期都

不会改变。

(4)波源经过一个周期7完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离。

2.波速公式》=条好的理解

(1)波速之机械波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定，与波源的周期7无关。

(2)频率f由波源决定，等于波源的振动频率。各个质点振动的频率等于波源的振动频率。

3.波的图像的特点

⑴时间间隔加=〃7(波传播〃心〃二0,1,2,3,…)时，波形不变。

(2)在波的传播方向上:□当两质点平衡位置间的距离皮=加(〃=1,2,3,…)时，它们的振动

步调总相同，在波形图上的对应位移一定相同；□当两质点平衡位置间的距离Ax=(2〃+1)§

(〃=0』,2,3,…)时，它们的振动步调总相反，在波形图上的对应位移一定等值反向。

(3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振

方向相同。

4.根据波的图像、波的传播方向判定质点的振动方向的方法

内容图像

沿波的传播方向，"上坡'’时质点向下

“上下坡”法

振动，“下坡”时质点向上振动

波形图上某点表示传播方向和振动

“同侧”法

方向的箭头在图线同侧

将波形沿传播方向进行微小的平移，

“微平移”法再由对应同一X坐标的两波形曲线

上的点来判断振动方向

注意：波的图像、波的传播方向与质点振动方向三者之间可以互相判定。

二、波的图像与振动图像

1.振动图像与波的图像的比较

振动图像波的图像

图像

物理意义表示某质点各个时刻的位移表示某时刻各质点的位移

(1)质点振动周期(1)波长、振幅

(2)质点振幅(2)任意一质点在该时刻的位移

图像信息

(3)各时刻质点位移(3)任意一质点在该时刻加速度方向

(4)各时刻速度、加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判

随时间推移，图像延续，但已有形状

图像变化随时间推移，图像沿传播方向平移

不变

记录着一个人一段时间内活动的录记录着许多人某时刻动作、表情的集

形象比喻

像带体照片

2.两种图像问题的易错点

(1)不理解振动图像与波的图像的区别。

(2)误将振动图像看作波的图像或将波的图像看作振动图像。

(3)不知道波传播过程中任意质点的起振方向就是波源的起振方向。

(4)不会区分波的传播位移和质点的振动位移。

(5)误认为质点随波迁移。

3.求解波的图像与振动图像综合问题的三关键：“一分、一看、二找”

分清振动图像与波动图像。此向趣最简单，只

“一分，，

要看清横坐标即可，横坐标为4则为波动图像,

横坐标为I则为振动图像

右清横、纵坐标的单位。尤其要注意垠位前的

数最级

找准波动图像对应的时刻

“二找”

找准振动图像对应的明点

2

三、针对练习

1、（多选）如图所示，4、8两点为某简谐横波上的质点，已知波的传播方向由4到8,，=0

时刻该波刚好传到4点，且力点的振动方向竖直向上，经时间，。质点4刚好起振.已知波

的传播周期为八传播速度为v，则下列说法正确的是（）

A.振源位于4的左侧，且起振方向竖直向上

B.质点8振动后，其振动周期一定为r———-

C.质点B每次经过平衡位置的速度一定为v-卫一

D.质点8的起振方向与/、8两点之间的距离有关

2、（多选）在某一均匀介质中由波源。发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图,

其波速为5m/s,则下列说法正确的是（）

A.此时P（—2m,0）、Q（2m,0）两点运动方向相同

B.再经过0.5s质点“刚好在（一5m,20cm）位置

C.能与该波发生干涉的横波的频率一定为3Hz

D.波的频率与波源的振动频率无关

3、（多选）如图甲，水袖舞是中国京剧的特技之一，2023年春晚创意节目《满庭芳•国色》

中的水袖舞给观众带来了一场绝美的视觉盛宴。如图乙，水袖由厚薄程度不同的重水袖和轻

水袖连接而成。如图丙，某同学为研究重水袖和轻水袖传播机械波的情况，将水袖拉直平放

在光滑水平玻璃上，在水袖方向和垂直水袖方向的水平面内建立坐标系，交界点。为坐标

原点，P为轻水袖上0.70m处的一个点。某时刻对交界点施加一个外力，使此交界点沿y方

向振动，并在两边水袖上形成两列沿x轴传播的简谐波,/=0时，交界点。从平衡位置开

始向y轴正方向运动，f=2.25s时，。点第3次到达波幡，。点笫一次经过平衡位置向下运

动，则下列说法正确的是（）

，水釉■水袖__________________

甲乙丙

A.两列波的传播周期相同

B.波在重水袖上传播的波速等于在轻水袖上传播的波速

C.在轻水袖上传播的波速为0.4m/s

3

D.在重水袖上各质点的振幅低于在轻水袖上各质点的振幅

4、如图2所示，八b、c、d是一简谐横波上的质点，某时刻。、d位于平衡位置且相距为9

m,。在波谷，该波的波速为2m/s。若此时。经平衡位置向上振动，则（）

A.此波向右传播

B.〃点振动周期为3s

C.c点运动速度大小为2m/s

D.此波在°、d两点之间传播需3s

5、（多选）一列简谐横波沿x轴传播，其波速为10m/s"=0时刻的波形如图所示，P、M、Q

是波传播路径上的三个质点，从图示位置开始，质点M经0.3s到达平衡位置，则下列说法

正确的是（）

A.波沿x轴正方向传播

B.质点"的平衡位置为x=3m

C./=1.2s时刻，质点Q加速度最大

D.质点P的振动方程为y=6cos：7n（cm）

6、（多选）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在，=0和，=0.20s时的波形分别如图中实线

和虚线示.已知该波的周期7＞（）.2（）s.下列说法正确的是（）

A.波速为0.40m/s

B.波长为0.08m

C.x=0.08m的质点在£=O70s时位于波谷

D.x=0.08m的质点在，=0.12s时位于波谷

7、（多选）一简谐横波沿x轴传播，在某时刻的波形如图所示，已知此时质点尸的运动方向

向下，则（）

A.此波沿x釉负方向传播

B.质点。此时向下运动

C.质点8将比质点。先回到平衡位置

D.质点E的振幅为零

8、在某种介质中，一列沿x轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图所示，此时质点力

在波峰位置，质点。刚要开始振动，质点。的振动图像如图所示；时刻在。点有一台机

4

械波信号接收器（图中未画出），正以2m/s的速度沿x轴负向匀速运动。下列说法正确的是

B.质点C的起振方向沿y轴正方向

C.信号接收器接收到该机械波的频率小于2.5Hz

D.若改变振源的振动频率，则形成的机械波在该介质中的传播速度也将发生改变

9、（多选）一列简谐横波在某均匀介质中沿x轴传播，/=0.2s时的波形如图甲所示，M和N

是介质中的两个质点，质点N的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（）

A.该波的传播速度为20nVs

B./=0.4s时质点M向》轴负方向运动

C./=0.7s时质点N的位移为4cm

D.0〜2s内波向x轴负方向传播的距离为20m

10、一列简谐横波沿x轴王方向传播，其波速为10m/s,/=0时刻的波形如图所示.卜列说

法正确的是（）

A.0〜0.6s时间内，质点尸运动的路程为18cm

B./=0.6s时刻，质点=相对平衡位置的位移是6cm

C.f=1.2s时刻，质点。加速度最大

D.f=1.4s时刻，质点"沿y轴负方向运动

11、（多选）一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距

30

0

5-30

9m的八。两质点的振动图象如图所示.下列描述该波的图象可能的是（）

12、如图所示，图甲是/=5s时刻一简谐横波沿x轴正方向传播的波形图，图乙为这列波上

某质点的振动图像，贝心）

A.该列波的波速为4m/s

B.图乙可能是质点。的振动图像

C.质点。的振动方程为y=6sin（；'+7i）cm

D.f=10s时，。点的振动方向向上

13、（多选）一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，图甲为l=2.0s时的波形图，图乙为x

=2m处的质点P的振动图象，质点Q为平衡位置x=3.5m的质点.下列说法正确的是（）

A.波的传播周期是2s

B.波沿x轴正方向传播

C.波的传播速度为1m/s

D.f=2.0s时刻后经过0.5s,质点尸通过

的路程等于0.05m

14、（多选）渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在

f=0时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则下列说法正确的是（）

甲乙

A.该波的波速为1.5m/s

B.该波沿x轴正方向传播

C.0〜1s时间内，质点P运动的路程为2m

D.旁边另一艘渔船发出了更高频率的超声波，这两列声波在水中传播速度大小相等

6

15、（多选）一列简谐横波，在，=0.6s时刻的图像如图甲所示，此时，P、。两质点的位移

均为一1cm,波上力质点的振动图像如图乙所示，则以下说法正确的是（）

A.这列波沿x轴正方向传播

B.这列波的波速是:m；s

C.从f=0.6s开始，紧接着的4=0.6s时间内，力质点通过的路程是2cm

D.从/=0.6s开始，质点P比质点。早0.4s回到平衡位置

16、（多选）图甲为一列简谐横波在f=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1m处的质

点，0是平衡位置为x=4m处的质点，图乙为质点0的振动图象，则下列说法正确的是

A.该波的周期是0.10sB.该波的传播速度是40m/s

C.该波沿工轴的负方向传播D.z=0.10s时，质点。的速度方向向下

17、如图甲所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在尸0时刻的波形图，已知x=lm处

的质点做简谐运动的图象如图乙所示。

⑴写出x=lm处的质点做简谐运动的函数关系式；

（2）从/=（）开始经过多长时间质点P开始振动？求出在0〜20s内质点P运动的路程。

j/cm

7