2024年高考物理二輪復(fù)習(xí)提升核心素養(yǎng) 機(jī)械波（原卷版）.docx

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7.2機(jī)械波一、機(jī)械波和波的圖像1．機(jī)械波(1)機(jī)械波的形成條件①有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的．②有傳播，如空氣、水等．(2)傳播特點(diǎn)①機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的和，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并不隨波．②波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向．③介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做振動(dòng)，因此，任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和周期都和波源的振動(dòng)頻率和周期．④波源經(jīng)過(guò)一個(gè)周期T完成一次全振動(dòng)，波恰好向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離．2．波的圖像(1)坐標(biāo)軸：橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的，縱軸表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的．(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)的位移．(3)圖像(如圖)3．波長(zhǎng)、波速、頻率及其關(guān)系(1)波長(zhǎng)λ：在波的傳播方向上，振動(dòng)相位總是的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離．(2)波速v：波在介質(zhì)中的傳播速度，由本身的性質(zhì)決定．(3)頻率f：由波源決定，等于波源的．(4)波長(zhǎng)、波速和頻率(周期)的關(guān)系：v＝＝λf.二、波的干涉和衍射現(xiàn)象　多普勒效應(yīng)1．波的干涉和衍射波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 ，相位差保持不變產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物或孔——比波長(zhǎng)小或相差不多現(xiàn)象形成加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互隔開(kāi)的穩(wěn)定的波能夠或孔繼續(xù)向前傳播2.多普勒效應(yīng)(1)條件：聲源和觀察者之間有(距離發(fā)生變化)；(2)現(xiàn)象：觀察者感到發(fā)生變化；(3)實(shí)質(zhì)：聲源頻率不變，觀察者接收到的變化．機(jī)械波與波的圖像1．波的周期性(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(n＝1,2,3，…)時(shí)，波形不變．(2)在波的傳播方向上，當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為nλ(n＝1,2,3，…)時(shí)，它們的振動(dòng)步調(diào)總相同；當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)時(shí)，它們的振動(dòng)步調(diào)總相反．2．波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，“下坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)“同側(cè)”法波形圖上某點(diǎn)表示傳播方向和振動(dòng)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(duì)應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點(diǎn)來(lái)判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向例題1.(多選)如圖所示，O點(diǎn)為簡(jiǎn)諧橫波的波源。振幅為5cm的波從O點(diǎn)分別沿x軸向正方向和負(fù)方向傳播，Oa＝3m，Ob＝4m，Oc＝6m。t＝0時(shí)，波源O由平衡位置開(kāi)始豎直向下振動(dòng)；t＝6s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a第一次到達(dá)最高點(diǎn)，同時(shí)質(zhì)點(diǎn)c剛好開(kāi)始振動(dòng)。則下列說(shuō)法正確的是(　　)A．該波的周期為4s學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 B．0～10s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)b走過(guò)的路程是0.3mC．該波的波速為0.75m/sD．t＝6s時(shí)質(zhì)點(diǎn)b經(jīng)過(guò)平衡位置向上運(yùn)動(dòng)(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播在t＝0時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示，P點(diǎn)此時(shí)正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，t＝0.5s時(shí)刻的波形第一次如圖中虛線所示，虛線恰好過(guò)質(zhì)點(diǎn)P的平衡位置。已知質(zhì)點(diǎn)P平衡位置的坐標(biāo)x＝0.5m。下列說(shuō)法正確的是(　　)A．波沿x軸負(fù)方向傳播B．波源振動(dòng)的周期為1.0sC．該波傳播的速度為1.4m/sD．在0～0.5s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)路程為25cm(多選)如圖所示，A、B兩點(diǎn)為某簡(jiǎn)諧橫波上的質(zhì)點(diǎn)，已知波的傳播方向由A到B，t＝0時(shí)刻該波剛好傳到A點(diǎn)，且A點(diǎn)的振動(dòng)方向豎直向上，經(jīng)時(shí)間t0質(zhì)點(diǎn)B剛好起振．已知波的傳播周期為T、傳播速度為v，則下列說(shuō)法正確的是(　　)A．振源位于A的左側(cè)，且起振方向豎直向上B．質(zhì)點(diǎn)B振動(dòng)后，其振動(dòng)周期一定為TC．質(zhì)點(diǎn)B每次經(jīng)過(guò)平衡位置的速度一定為vD．質(zhì)點(diǎn)B的起振方向與A、B兩點(diǎn)之間的距離有關(guān)波的圖像與振動(dòng)圖像的綜合應(yīng)用　振動(dòng)圖像和波的圖像的比較比較項(xiàng)目振動(dòng)圖像波的圖像研究對(duì)象一個(gè)質(zhì)點(diǎn)波傳播方向上的所有質(zhì)點(diǎn)研究?jī)?nèi)容某質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)在空間分布的規(guī)律學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 圖像橫坐標(biāo)表示時(shí)間表示各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置物理意義某質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移振動(dòng)方向的判斷(看下一時(shí)刻的位移)(同側(cè)法)Δt后的圖形隨時(shí)間推移，圖像延伸，但已有形狀不變隨時(shí)間推移，圖像沿波的傳播方向平移，原有波形做周期性變化聯(lián)系(1)縱坐標(biāo)均表示質(zhì)點(diǎn)的位移(2)縱坐標(biāo)的最大值均表示振幅(3)波在傳播過(guò)程中，各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng)例題2.(多選)圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0.10s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置在x＝1.0m處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置在x＝4.0m處的質(zhì)點(diǎn)；圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像，下列說(shuō)法正確的是(　　)A．這列簡(jiǎn)諧橫波以80m/s的速度向左傳播B．t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向振動(dòng)C．在t＝0.10s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的位移為5cmD．從t＝0.10s到t＝0.25s，質(zhì)點(diǎn)Q通過(guò)的路程為30cm如圖所示，圖甲是t＝5s時(shí)刻一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播的波形圖，圖乙為這列波上某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，則(　　)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 A．該列波的波速為4m/sB．圖乙可能是質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)圖像C．質(zhì)點(diǎn)c的振動(dòng)方程為y＝6sin(＋π)cmD．t＝10s時(shí)，a點(diǎn)的振動(dòng)方向向上(多選)一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在t＝時(shí)刻，該波的波形圖如圖(a)所示，P、Q是介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。圖(b)表示介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。下列說(shuō)法正確的是(　　)A．質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像與圖(b)相同B．在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的速率比質(zhì)點(diǎn)Q的大C．在t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的加速度的大小比質(zhì)點(diǎn)Q的大D．平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖(b)所示波傳播的周期性與多解性問(wèn)題造成波動(dòng)問(wèn)題多解的主要因素(1)周期性①時(shí)間周期性：時(shí)間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確．②空間周期性：波傳播距離Δx與波長(zhǎng)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(dòng)方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定．例題3.如圖甲所示，一列簡(jiǎn)諧波沿x軸傳播，A、B為平衡位置相距4m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它們的振動(dòng)圖像如圖乙所示。求該波的波速。學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 如圖，實(shí)線是一列簡(jiǎn)諧橫波在t1＝0時(shí)刻的波形，虛線是這列波在t2＝0.5s時(shí)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，波的傳播方向如何？如圖，實(shí)線為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形，虛線是該波在t＝0.20s時(shí)刻的波形，則此列波的波速可能為(　　)A．25m/s　B．20m/s　C．35m/s　D．55m/s波的干涉、衍射　多普勒效應(yīng)1．波的疊加在波的疊加中，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和．2．波的干涉現(xiàn)象中加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的判斷方法(1)公式法：某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr.①當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí)．若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)加強(qiáng)；若Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)減弱．②當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí)．學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 若Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)加強(qiáng)；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)減弱．(2)圖像法：在某時(shí)刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點(diǎn)，一定是加強(qiáng)點(diǎn)，而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn)，各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接形成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強(qiáng)線和減弱線，兩種線互相間隔，加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間．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(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)．(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，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(shí)，觀察者接收到的頻率變?。}4.如圖所示為兩列沿繩傳播的(虛線表示甲波，實(shí)線表示乙波)簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形圖，M為繩上x＝0.2m處的質(zhì)點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是(　　)A．甲波的傳播速度小于乙波的傳播速度B．甲波的頻率小于乙波的頻率C．質(zhì)點(diǎn)M的振動(dòng)減弱D．質(zhì)點(diǎn)M此時(shí)正向y軸負(fù)方向振動(dòng)(多選)在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋的有(　　)A．雷雨天看到閃電后，稍過(guò)一會(huì)兒才能聽(tīng)到雷聲B．超聲波被血管中的血流反射后，探測(cè)器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化C．觀察者聽(tīng)到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會(huì)變低D．同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同如圖所示，在xOy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z軸方向(垂直xOy學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 平面)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)波源S1(1，0)和S2(4，0)，振動(dòng)方程分別為zS1＝Asin(πt＋)、zS2＝Asin(πt－)。兩列波的波速均為1m/s，兩列波在點(diǎn)B(2.5，3)和點(diǎn)C(4，4)相遇時(shí)，分別引起B(yǎng)、C處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)總是相互(　　)A．加強(qiáng)、加強(qiáng)　　　　　　B．減弱、減弱C．加強(qiáng)、減弱D．減弱、加強(qiáng)1.(多選)一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，在某時(shí)刻的波形如圖所示，已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)F的運(yùn)動(dòng)方向向下，則(　　)A．此波沿x軸負(fù)方向傳播B．質(zhì)點(diǎn)D此時(shí)向下運(yùn)動(dòng)C．質(zhì)點(diǎn)B將比質(zhì)點(diǎn)C先回到平衡位置D．質(zhì)點(diǎn)E的振幅為零2.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，其波速為10m/s，t＝0時(shí)刻的波形如圖所示．下列說(shuō)法正確的是(　　)A．0～0.6s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為18cmB．t＝0.6s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P相對(duì)平衡位置的位移是6cmC．t＝1.2s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)Q加速度最大D．t＝1.4s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)3.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，t＝0.1s時(shí)的波形圖如圖甲所示，A、B學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 為介質(zhì)中的兩質(zhì)點(diǎn)。圖乙為質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖像。以下判斷正確的是(　　)A．t＝0.15s時(shí)，A的加速度為零B．t＝0.15s時(shí)，B的速度沿y軸正方向C．從t＝0.1s到t＝0.25s，B的位移大小為10cmD．從t＝0.1s到t＝0.25s，波沿x軸負(fù)方向傳播了7.5m4.如圖所示，圖甲是t＝5s時(shí)刻一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播的波形圖，圖乙為這列波上某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，則(　　)A．該列波的波速為4m/sB．圖乙可能是質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)圖像C．質(zhì)點(diǎn)c的振動(dòng)方程為y＝6sincmD．t＝10s時(shí)，a點(diǎn)的振動(dòng)方向向上5.在某種介質(zhì)中，一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形圖如圖(a)所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A在波峰位置，質(zhì)點(diǎn)D剛要開(kāi)始振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)C的振動(dòng)圖像如圖(b)所示；t＝0時(shí)刻在D點(diǎn)有一臺(tái)機(jī)械波信號(hào)接收器(圖中未畫出)，正以2m/s的速度沿x軸正方向勻速運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是(　　)A．質(zhì)點(diǎn)D的起振方向沿y軸負(fù)方向B．t＝0.05s時(shí)質(zhì)點(diǎn)B回到平衡位置C．信號(hào)接收器接收到該機(jī)械波的頻率小于2.5HzD．若改變振源的振動(dòng)頻率，則形成的機(jī)械波在該介質(zhì)中的傳播速度也將發(fā)生改變學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 6.機(jī)械橫波某時(shí)刻的波形圖如圖所示，波沿x軸正方向傳播，波長(zhǎng)λ＝0.8m，質(zhì)點(diǎn)P的坐標(biāo)x＝0.32m。從此時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)。(1)若每間隔最小時(shí)間0.4s重復(fù)出現(xiàn)波形圖，求波速；(2)若P點(diǎn)經(jīng)0.4s第一次達(dá)到正向最大位移，求波速；(3)若P點(diǎn)經(jīng)0.4s到達(dá)平衡位置，求波速。7.如圖(a)，在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的點(diǎn)波源S1(0,4)和S2(0，－2)．兩波源的振動(dòng)圖線分別如圖(b)和圖(c)所示．兩列波的波速均為1.00m/s.兩列波從波源傳播到點(diǎn)A(8，－2)的路程差為_(kāi)_______m，兩列波引起的點(diǎn)B(4,1)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互________(填“加強(qiáng)”或“減弱”)，點(diǎn)C(0,0.5)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互________(填“加強(qiáng)”或“減弱”)．8.如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波向右傳播，P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15m。當(dāng)P運(yùn)動(dòng)到上方最大位移處時(shí)，Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處，則這列波的波長(zhǎng)可能是(　　)A．0.60mB．0.30mC．0.20mD．0.15m9.漁船上的聲吶利用超聲波來(lái)探測(cè)遠(yuǎn)方魚群的方位。某漁船發(fā)出的一列超聲波在t＝0時(shí)的波動(dòng)圖像如圖1所示，圖2為質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像，則(　　)A．該波的波速為1.5m/sB．該波沿x軸負(fù)方向傳播C．0～1s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P沿x軸運(yùn)動(dòng)了1.5m學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 D．0～1s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為2m10.如圖所示，均勻介質(zhì)中兩波源S1、S2分別位于x軸上x1＝0、x2＝14m處，波源S1振動(dòng)方程為y＝2sin5πtcm，波源S2振動(dòng)方程為y＝5sin5πtcm，質(zhì)點(diǎn)P位于x軸上xP＝4m處。已知質(zhì)點(diǎn)P在t1＝0.4s時(shí)開(kāi)始振動(dòng)，求：(1)這兩列波在均勻介質(zhì)中的波長(zhǎng)；(2)t＝0至t＝1.5s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程。學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司