2023屆高三物理復(fù)習(xí)重難點突破專題47機械波（原卷版）

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專題47機械波考點一波的形成及傳播(1-2T)考點二　波動圖像(3-13T)考點三波動圖像與振動圖像的綜合應(yīng)用(14-20T)考點四波傳播的周期性與多解性問題(21-28T)考點五　波特有的現(xiàn)象：波的干涉、衍射　多普勒效應(yīng)(29-36T)考點一波的形成及傳播1.機械波的形成條件：①有波源．②有介質(zhì)．2.波的形成：波源的振動帶動相鄰的質(zhì)點開始振動，這個質(zhì)點又帶動更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點，這樣依次帶動下去使后振動的質(zhì)點依次重復(fù)前面質(zhì)點的振動，從而在介質(zhì)中形成機械波．由于每一個質(zhì)點都在重復(fù)波源的振動所以每一個質(zhì)點的起振方向都與波源起振方向相同．3.機械波向前傳播的是振動這種運動形式，各質(zhì)點只在各自的平衡位置附近振動，并不隨波遷移．4.橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波，橫波有波峰和波谷．5.縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波，縱波有密部和疏部．1．(多選)關(guān)于波的形成和特點，下列說法正確的是(　　)A．隨著波的傳播，介質(zhì)中各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動B．隨著波的傳播，介質(zhì)中的各質(zhì)點也將由近及遠(yuǎn)地遷移出去C．傳播波的過程中相鄰各質(zhì)點間必有相互作用力D．某一橫波在介質(zhì)中沿水平方向傳播，介質(zhì)中的質(zhì)點必沿豎直方向上下振動2.關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是(　　)A．對于橫波和縱波，質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向有時相同，有時相反B．對于縱波，質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向一定相同C．形成縱波的質(zhì)點隨波一起遷移D．空氣介質(zhì)中只能傳播縱波考點二　波動圖像1.波動圖像表示在波的傳播方向上，某一時刻各質(zhì)點離開平衡位置的位移。2.波形圖的橫坐標(biāo)表示沿波傳播方向上各個質(zhì)點的平衡位置，縱坐標(biāo)表示該時刻各個質(zhì)點離開平衡位置的位移。3.波長、波速、頻率(或周期)1)波長(λ)：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點間的距離。波長由介質(zhì)和波源共同決定。在橫波中，兩個相鄰波峰或兩個相鄰波谷之間的距離等于波長。在縱波中，兩個相鄰密部或兩個相鄰疏部之間的距離等于波長。學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

12)波速(v)：波在介質(zhì)中的傳播速度，波速由介質(zhì)決定。3)頻率(f)：波的頻率由波源決定，波的頻率等于波源振動的頻率。4)波長、頻率(或周期)和波速的關(guān)系：v＝＝λf。4.機械波的傳播特點(1)波傳到任意一點，該點的起振方向都和波源的起振方向相同。(2)每一個質(zhì)點都在重復(fù)波源的振動，所以任一質(zhì)點的振動頻率和周期都和波源的振動頻率和周期相同。(3)波源經(jīng)過一個周期T完成一次全振動，波恰好向前傳播一個波長的距離。5.波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時質(zhì)點向下振動，“下坡”時質(zhì)點向上振動“同側(cè)”法波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對應(yīng)同一橫坐標(biāo)的兩波形曲線上的點來判斷振動方向“帶動法”先振動的質(zhì)點帶動鄰近的后振動的質(zhì)點，在質(zhì)點P靠近振源一方附近的圖象上另找一點P′，若P′在P點上方，則P向上運動；若P′在P點下方，則P向下運動(如右圖所示)．3.(2022·蘇錫常鎮(zhèn)四市5月第二次調(diào)研)一根同種材料、粗細(xì)均勻的彈性繩，右端固定在墻上，抓著繩子左端S點上下振動，產(chǎn)生向右傳播的繩波，某時刻的波形如圖所示。下列說法中正確的是(　　)A．此時刻質(zhì)點P在做減速運動B．波源的起振方向向上C．波的傳播速度逐漸減小D．波源振動的頻率逐漸減小4.(多選)如圖所示為一列簡諧橫波在某時刻的波形圖，傳播方向向左，則此時刻有(　　)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

2A．各質(zhì)點的位移都為5cmB．x＝2m處的質(zhì)點速度沿y軸正方向C．x＝4m處的質(zhì)點加速度方向沿y軸正方向D．x＝8m處的質(zhì)點速度為正的最大值5.一列波在介質(zhì)中向某一方向傳播，如圖所示為此波在某一時刻的波形圖，并且此時振動還只發(fā)生在M、N之間，已知此波的周期為T，Q質(zhì)點的速度方向在波形圖中是向下的，下列說法正確的是(　　)A．波源是M，由波源起振開始計時，P質(zhì)點已經(jīng)振動時間TB．波源是N，由波源起振開始計時，P質(zhì)點已經(jīng)振動時間C．波源是N，由波源起振開始計時，P質(zhì)點已經(jīng)振動時間D．波源是M，由波源起振開始計時，P質(zhì)點已經(jīng)振動時間6.(多選)如圖所示為一列簡諧波在某一時刻的波形圖，此時刻質(zhì)點F的振動方向如圖所示．則(　　)A．該波向右傳播B．質(zhì)點B和D的運動方向相同C．質(zhì)點C比質(zhì)點B先回到平衡位置D．此時質(zhì)點F和H的加速度相同7.如圖所示x軸上，波源在原點O處，Oa＝3m，Ob＝4m，Oc＝6m．t＝0時，波源從平衡位置開始豎直向上振動，形成分別沿x軸向正方向和負(fù)方向傳播的簡諧橫波，t＝6s時，質(zhì)點a第一次到達(dá)最高點，同時質(zhì)點c剛好開始振動．下列說法正確的是(　　)A．該波的周期為12sB．該波的波速為0.5m/s學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

3C．t＝6s時b處的質(zhì)點正在向下運動D．若波源停止振動，則a、b、c三點處的質(zhì)點將同時停止振動8.(2022·濟南二模)空間中有一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時位于O點的波源開始振動。0.4s時的波形如圖所示，波源的位移y＝2cm，下列說法正確的是(　　)A．波源起振方向是沿y軸負(fù)方向B．波源的振動周期是0.8sC．簡諧波的波長為4.2mD．再經(jīng)過0.64s時，x＝4m處的質(zhì)點到達(dá)波峰9．(多選)如圖所示為一列簡諧橫波在某時刻的波形圖，P是平衡位置為處的質(zhì)點，Q是平衡位置為處的質(zhì)點，若質(zhì)點Q相繼出現(xiàn)兩個波峰的時間間隔為4s，則下列說法正確的是（???????）A．該波的傳播速度B．從圖示計時，若P點比Q先到達(dá)波峰，則波的傳播方向沿x軸正向C．P、Q兩質(zhì)點的振動方向總是相反D．若波沿x軸負(fù)向傳播，從圖示計時，至少再經(jīng)過1.75s,P、Q兩質(zhì)點的位移才能相同10.(多選)在某一均勻介質(zhì)中由波源O發(fā)出的簡諧橫波沿x軸傳播，某時刻的波形如圖所示，其波速為5m/s，則下列說法正確的是(　　)A．此時P、Q兩點運動方向相同B．再經(jīng)過0.5s質(zhì)點N剛好位于(－5m,20cm)位置C．該波只有遇到2m的障礙物才能發(fā)生明顯衍射D．波的頻率與波源的振動頻率無關(guān)11.（2022·全國甲卷）一平面簡諧橫波以速度v=2m/s沿x軸正方向傳播，t=0時刻的波形圖如圖所示，介質(zhì)中平衡位置在坐標(biāo)原點的質(zhì)點A在t=0時刻的位移學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

4，該波的波長為______m，頻率為______Hz，t=2s時刻，質(zhì)點A______（填“向上運動”“速度為零”或“向下運動”）。12．一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波，在t＝0時刻的波形如圖14所示，質(zhì)點振動的振幅為5cm，P、Q兩點的坐標(biāo)分別為(－1m,0)和(－9m,0)，已知t＝0.6s時，P點第一次出現(xiàn)波峰．(1)這列波的傳播速度多大？(2)從t＝0時刻起，經(jīng)過多長時間Q點第二次出現(xiàn)波谷？(3)從t＝0時刻起到Q點第二次出現(xiàn)波谷過程中，P點通過的路程為多少？13.(2021·全國甲卷)均勻介質(zhì)中質(zhì)點A、B的平衡位置位于x軸上，坐標(biāo)分別為0和xB＝16cm。某簡諧橫波沿x軸正方向傳播，波速為v＝20cm/s，波長大于20cm，振幅為y＝1cm，且傳播時無衰減。t＝0時刻，A、B偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同，運動方向相反，此后每隔Δt＝0．6s兩者偏離平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1時刻(t1>0)，質(zhì)點A位于波峰。求：(1)從t1時刻開始，質(zhì)點B最少要經(jīng)過多長時間位于波峰；(2)t1時刻質(zhì)點B偏離平衡位置的位移。考點三波動圖像與振動圖像的綜合應(yīng)用1.波動形圖表示介質(zhì)中的“各個質(zhì)點”在某一時刻的位移．振動圖像表示介質(zhì)中“某一質(zhì)點”在各個時刻的位移．2.根據(jù)圖象讀取直接信息：從振動圖象上可直接讀取周期和振幅；從波動圖象上可直接讀取波長和振幅．3.波動圖像與振動圖像結(jié)合判斷波傳播方向的常用思路：先利用振動圖象確定某一質(zhì)點在某一時刻的振動方向，再利用該質(zhì)點的振動方向結(jié)合波動圖象判斷波傳播的方向．14.如圖甲所示為一列簡諧橫波在t＝0時的波的圖像，圖乙所示為該波中平衡位置位于x＝4m處的質(zhì)點P的振動圖像．下列說法正確的是(　　)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

5A．此波的波速為2m/sB．此波沿x軸正方向傳播C．t＝0.5s時質(zhì)點P的速度最大D．t＝1.0s時質(zhì)點P的加速度最大15．一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為T，波長為λ.若在x＝0處質(zhì)點的振動圖像如圖所示，則該波在t＝時刻的波形為(　　)16.(多選)一列簡諧橫波，沿x軸正向傳播，位于原點的質(zhì)點的振動圖象如圖甲所示；圖乙為該波在某一時刻的波形圖，A點位于x＝0.5m處。下列說法正確的是(　　)A.由圖甲可知，位于原點的質(zhì)點振動的振幅是16cmB.位于原點的質(zhì)點振動的周期是0.2sC.由圖甲，在t＝時，位于原點的質(zhì)點離開平衡位置的位移為零D.該波的傳播速度是20m/s17.（2022·山東卷）(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標(biāo)原點O的質(zhì)點振動圖像如圖所示。當(dāng)時，簡諧波的波動圖像可能正確的是（　?。W(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

6A.B.C.D.18.(多選)一列簡諧橫波在t＝s時的波形圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點，圖(b)是質(zhì)點Q的振動圖像。下列表述正確的是(　　)A.這列波的傳播方向為沿著x軸負(fù)方向B.t＝2s時質(zhì)點P的加速度方向沿著y軸負(fù)方向C.這列波的傳播速度大小為9cm/sD.質(zhì)點Q的平衡位置橫坐標(biāo)為9cm19．(多選)圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.10s時刻的波形圖，P是平衡位置在x＝1.0m處的質(zhì)點，Q是平衡位置在x＝4.0m處的質(zhì)點；圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象．下列說法正確的是(　　)A．在t＝0.10s時，質(zhì)點Q向y軸正方向運動B．在t＝0.25s時，質(zhì)點P的加速度方向與y軸正方向相同C．從t＝0.10s到t＝0.25s，該波沿x軸負(fù)方向傳播了6mD．質(zhì)點Q簡諧運動的表達(dá)式為y＝0.10sin10πt(國際單位制)20．(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，在t＝0.125s時的波形如圖甲所示，M、N、P、Q是介質(zhì)中的四個質(zhì)點，已知N、Q兩質(zhì)點平衡位置之間的距離為16m。如圖乙所示為質(zhì)點P的振動圖像。下列說法正確的是（　?。W(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

7A．該波的波速為120m/sB．該波沿x軸正方向傳播C．質(zhì)點P的平衡位置位于x=3m處D．從t＝0.125s開始，質(zhì)點Q比質(zhì)點N早s回到平衡位置考點四波傳播的周期性與多解性問題1.波動問題多解的主要因素(1)周期性①時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確。②空間周期性：波傳播的距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確。(2)雙向性①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。②振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定。2.解決波的多解問題的思路一般先確定一個周期內(nèi)滿足條件的Δt或Δx，則波傳播的周期性t＝nT＋Δt(n＝0，1，2，…)；或x＝nλ＋Δx(n＝0，1，2，…)。21.(2021·高考山東卷)(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，如圖所示，實線為t1＝2s時的波形圖，虛線為t2＝5s時的波形圖。以下關(guān)于平衡位置在O處質(zhì)點的振動圖像，可能正確的是(　　)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

822.(多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，圖(a)是t＝0時刻的波形圖，圖(b)和圖(c)分別是x軸上某兩處質(zhì)點的振動圖像．由此可知，這兩質(zhì)點平衡位置之間的距離可能是(　　)A．23mB．1mC．2mD．83m23．(2022·泰安二輪檢測)(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，t＝0時刻該波波形如圖中實線所示，此時x＝0處的質(zhì)點沿y軸負(fù)向振動；t＝2.0s時刻波形如圖中虛線所示。則(　　)A．波的傳播速度可能為0.3m/sB．波的傳播速度可能為0.9m/sC．此列波的波長為0.8mD．此列波沿x軸負(fù)向傳播24．(多選)(2021·湖北卷)一列簡諧橫波沿x軸傳播，在t＝0時刻和t＝1s時刻的波形分別如圖中實線和虛線所示．已知x＝0處的質(zhì)點在0～1s內(nèi)運動的路程為4.5cm.下列說法正確的是(　　)A．波沿x軸正方向傳播B．波源振動周期為1.1s學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

9C．波的傳播速度大小為13m/sD．t＝1s時，x＝6m處的質(zhì)點沿y軸負(fù)方向運動25.（2021·全國乙卷）圖中實線為一列簡諧橫波在某一時刻的波形曲線，經(jīng)過后，其波形曲線如圖中虛線所示。已知該波的周期T大于，若波是沿x軸正方向傳播的，則該波的速度大小為___________，周期為___________s，若波是沿x軸負(fù)方向傳播的，該波的周期為___________s。26．一列簡諧橫波沿x軸傳播，a、b為x軸上相距0.5m的兩質(zhì)點，如圖甲所示．兩質(zhì)點的振動圖像分別如圖乙、丙所示．(1)當(dāng)該波在該介質(zhì)中傳播的速度為2.5m/s時，求該波的波長；(2)若該波的波長大于0.3m，求可能的波速．27.如圖中實線是一列簡諧橫波在t1＝0時刻的波形，虛線是這列波在t2＝0.5s時刻的波形．(1)寫出這列波的波速表達(dá)式；(2)若波速大小為74m/s，波速方向如何？28.(2022·潮州第二次教學(xué)質(zhì)檢)一列橫波在x軸上傳播，a、b是x軸上相距sab＝6m的兩質(zhì)點，t＝0時，b點正好到達(dá)最高點，且b點到x軸的距離為4cm，而此時a點恰好經(jīng)過平衡位置向上運動。已知這列波的頻率為25Hz。(1)求經(jīng)過時間1s，a質(zhì)點運動的路程；(2)若a、b在x軸上的距離大于一個波長，求該波的波速。學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

10考點五　波特有的現(xiàn)象：波的干涉、衍射　多普勒效應(yīng)一．波的干涉1.條件：兩列波的頻率必須相同。2.現(xiàn)象：加強區(qū)與減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定干涉圖樣。3.波的干涉現(xiàn)象中加強點、減弱點的判斷方法1)公式法某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的距離之差Δr。①當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，則振動加強；若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，則振動減弱。②當(dāng)兩波源振動步調(diào)相反時若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，則振動加強；若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，則振動減弱。2)圖像法在某時刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點，各加強點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強線和減弱線，兩種線互相間隔，加強點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間。二．波的衍射1.產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸比波長小或相差不多。2.現(xiàn)象：波能繞過小孔或障礙物繼續(xù)向前傳播。三．多普勒效應(yīng)1.實質(zhì)：聲源頻率不變，觀察者接收到的頻率發(fā)生變化。2.規(guī)律：觀察者靠近波源，觀察者接收的頻率增大；觀察者遠(yuǎn)離波源，觀察者接收的頻率減?。挥^察者與波源相對靜止，觀察者接收的頻率等于波源的頻率。3.多普勒效應(yīng)的成因分析1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)。2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變大，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時，觀察者接收到的頻率變小。29．(多普勒效應(yīng))(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是(　　)A．若聲源向觀察者靠近，則觀察者接收到的頻率大于聲源發(fā)出聲波的頻率B．發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率并未發(fā)生改變C．多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間有相對運動(距離發(fā)生變化)而產(chǎn)生的D．只有聲波才有多普勒效應(yīng)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

1130.(2022·梧州3月聯(lián)考)(多選)如圖所示的是水平面上兩列頻率相同的簡諧波在某時刻的疊加情況，圖中實線為波峰，虛線為波谷。已知兩列波的振幅均為2cm，波速為4m/s，波長為8cm，E點是B、D和A、C連線的交點，下列說法中正確的是(　　)A．E處質(zhì)點是振動減弱的點B．B、D處兩質(zhì)點在該時刻的豎直高度差是8cmC．A、C處兩質(zhì)點經(jīng)過0.01s豎直高度差為0D．經(jīng)0.02s，B處質(zhì)點通過的路程是8cm31.(多選)如圖所示是觀察水波衍射的實驗裝置．AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源．圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個波長，則關(guān)于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是(　　)A．此時能觀察到波明顯的衍射現(xiàn)象B．擋板前后波紋間距離相等C．如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能觀察到更明顯的衍射現(xiàn)象32．（2022·浙江高考）(多選)兩列振幅相等、波長均為、周期均為T的簡諧橫波沿同一繩子相向傳播，若兩列波均由一次全振動產(chǎn)生，t=0時刻的波形如圖1所示，此時兩列波相距，則（　?。〢．時，波形如圖2甲所示B．時，波形如圖2乙所示C．時，波形如圖2丙所示D．時，波形如圖2丁所示33.(2022·浙江高考)(多選)位于的波源p從時刻開始振動，形成的簡諧橫波沿x軸正負(fù)方向傳播，在時波源停止振動，時的部分波形如圖所示，其中質(zhì)點a的平衡位置學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

12，質(zhì)點b的平衡位置。下列說法正確的是（　　）A.沿x軸正負(fù)方向傳播的波發(fā)生干涉B.時，波源的位移為正C.時，質(zhì)點a沿y軸負(fù)方向振動D.在0到2s內(nèi)，質(zhì)點b運動總路程是2.55m34.（2022·全國乙卷）介質(zhì)中平衡位置在同一水平面上的兩個點波源和，二者做簡諧運動的振幅相等，周期均為。當(dāng)過平衡位置向上運動時，也過平衡位置向上運動。若波速為，則由和發(fā)出的簡諧橫波的波長均為______m。P為波源平衡位置所在水平面上的一點，與、平衡位置的距離均為，則兩波在P點引起的振動總是相互______（填“加強”或“削弱”）的；當(dāng)恰好在平衡位置向上運動時，平衡位置在P處的質(zhì)點______（填“向上”或“向下”）運動。35.(2022·桂林第一次調(diào)研)甲、乙兩列機械波在同種介質(zhì)中相向而行，甲波振源位于0點，乙波振源位于x＝11m處，在t＝0時刻所形成的波形與位置如圖所示，已知v乙＝0.2m/s，則甲、乙兩列機械波相遇________(選填“能”或“不能”)形成穩(wěn)定的干涉圖樣；甲的第1個波谷經(jīng)過________s與乙的第1個波峰第一次相遇；兩列波相遇疊加時，x軸上坐標(biāo)為5.5m的點是振動________(選填“加強”或“減弱”)點。36.（2020·全國卷）一振動片以頻率f做簡諧振動時，固定在振動片上的兩根細(xì)桿同步周期性地觸動水面上a、b兩點，兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。c是水面上的一點，a、b、c間的距離均為l，如圖所示。已知除c點外，在ac連線上還有其他振幅極大的點，其中距c最近的點到c的距離為l。求：學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司

13(ⅰ)波的波長；(ⅱ)波的傳播速度。學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司