備戰(zhàn)2024年高考物理二輪重難點(diǎn)復(fù)習(xí)專題30 機(jī)械波（原卷版）.docx

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專題30機(jī)械波1.知道機(jī)械波的形成及特點(diǎn).2.掌握波速、波長(zhǎng)和頻率的關(guān)系，會(huì)分析波的圖像.3.知道波的干涉、衍射和多普勒效應(yīng)，掌握干涉、衍射的條件．考點(diǎn)一　機(jī)械波與波的圖像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)的波源．②有傳播介質(zhì)，如空氣、水等．(2)傳播特點(diǎn)①機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的形式和能量，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，并不隨波遷移．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相同．③介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(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)頻率和周期相同．④波源經(jīng)過一個(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)的平衡位置，縱軸表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移．(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移．(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)相位總是相同的兩個(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，由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定．(3)頻率f：由波源決定，等于波源的振動(dòng)頻率．(4)波長(zhǎng)、波速和頻率(周期)的關(guān)系：v＝＝λf.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)方向的互判學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 “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)來判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向【典例1】（2022·全國(guó)·高三課時(shí)練習(xí)）關(guān)于機(jī)械波的形成與傳播，下列說法中錯(cuò)誤的是（　?。〢．物體做機(jī)械振動(dòng)，不一定產(chǎn)生機(jī)械波B．后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是跟著先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)振動(dòng)，只是時(shí)間落后一步C．參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)都有相同的頻率D．機(jī)械波經(jīng)過的區(qū)域質(zhì)點(diǎn)隨波遷移，同時(shí)機(jī)械波將波源的能量傳遞出去【典例2】（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻的波形如圖所示，關(guān)于質(zhì)點(diǎn)P的說法正確的是（　?。〢．該時(shí)刻速度沿y軸正方向B．該時(shí)刻加速度沿y軸正方向C．此后周期內(nèi)通過的路程為AD．此后周期內(nèi)沿x軸正方向遷移為考點(diǎn)二　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)波在傳播過程中，各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng)【典例3】（2022·北京市十一學(xué)校三模）圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0.10s時(shí)刻的波形圖，圖乙為質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像。下列說法正確的是（　?。〢．在t=0.10s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的速度為零B．從t=0.10s到t=0.25s，質(zhì)點(diǎn)P的路程為10cmC．這列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播D．在t=0.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的加速度沿y軸負(fù)方向【典例4】（2022·河北·模擬預(yù)測(cè)）圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在時(shí)刻的波形圖，圖乙為該波中平衡位置坐標(biāo)為處質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像，則下列說法中正確的是（　　）A．該波的傳播方向沿軸正方向?qū)W科網(wǎng)（北京）股份有限公司 B．在時(shí)刻，圖甲中質(zhì)點(diǎn)P相對(duì)平衡位置的位移為C．在時(shí)刻，平衡位置在處的質(zhì)點(diǎn)的位移為D．從時(shí)刻開始至?xí)r刻結(jié)束，在這段時(shí)間內(nèi)，平衡位置在處的質(zhì)點(diǎn)通過的路程為考點(diǎn)三　波傳播的周期性與多解性問題造成波動(dòng)問題多解的主要因素(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．【典例5】（2022·山東·高三專題練習(xí)）一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)向傳播，時(shí)刻的波形如圖甲所示，處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像如圖乙所示，以下說法正確的是（　　）A．時(shí)刻處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)B．該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為C．若該波的波長(zhǎng)大于0.50m，則該波波長(zhǎng)一定為4mD．若該波的波長(zhǎng)小于0.50m，則該波波長(zhǎng)可能為0.4m【典例6】（2022·海南中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，實(shí)線為t=0時(shí)刻的波形圖，虛線為t=0.5s時(shí)的波形圖，已知質(zhì)點(diǎn)P的坐標(biāo)x1=6m，質(zhì)點(diǎn)Q的坐標(biāo)x2=7.5m，波的周期T>0.5s。下列說法正確的是（　?。W(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 A．波的周期一定是2sB．波速一定是6m/sC．時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q點(diǎn)的位移一定是零D．時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q點(diǎn)的位移可能最大考點(diǎn)四　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)．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?。镜淅?】（2022·重慶·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示，甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速均為。在時(shí)，兩列波的波峰正好在處重合，則下列說法正確的是（　?。〢．時(shí)刻，乙波上質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸正方向?qū)W科網(wǎng)（北京）股份有限公司 B．時(shí)刻，甲波上質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸正方向C．簡(jiǎn)諧橫波甲的周期D．甲、乙兩列波疊加會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象【典例8】（2022·山東·高三學(xué)業(yè)考試）如圖甲所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在傳播方向上有P、Q兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，兩質(zhì)點(diǎn)置坐標(biāo)分別為xP＝0.6m、xQ＝1.5m，某時(shí)刻簡(jiǎn)諧波剛好傳到Q點(diǎn)，而此刻質(zhì)點(diǎn)P恰好位于波峰，并且P、Q之間只有一個(gè)波谷。此后質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（　?。〢．該簡(jiǎn)諧波的傳播速度為0.3m/sB．該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)為3.6mC．經(jīng)t＝6s，質(zhì)點(diǎn)P沿傳播方向運(yùn)動(dòng)了30cmD．一觀察者沿x軸靠近波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，其觀測(cè)到該波的頻率將小于0.25Hz一、單選題1．（2022·上海市崇明中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在x軸上有相距2cm的P和Q兩點(diǎn)，從P點(diǎn)振動(dòng)開始計(jì)時(shí)，兩點(diǎn)的振動(dòng)圖像分別如圖中的實(shí)線和虛線所示，則由此可以判斷該波的（　　）A．頻率4HzB．波長(zhǎng)是4cmC．波速是2cm/sD．振幅是20cm2．（2022·遼寧·沈陽二中三模）如圖所示，在坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源S，它沿y軸做頻率為50Hz；振幅為2cm的簡(jiǎn)諧振動(dòng)，形成的波可沿x軸正、負(fù)方向傳播，波速為20m/s，開始振動(dòng)時(shí)S恰好經(jīng)過O點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，則波傳到坐標(biāo)為的N點(diǎn)時(shí)的質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是（　?。W(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 A．處于平衡位置且向下運(yùn)動(dòng)B．處于平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)C．處于波峰位置D．處于波谷位置3．（2022·北京·楊鎮(zhèn)第一中學(xué)模擬預(yù)測(cè)）某同學(xué)使用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察水面波衍射，AC、BD是擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源。圖中曲線中，每?jī)蓷l相鄰波紋之間距離是一個(gè)波長(zhǎng)，波經(jīng)過孔之后，下列描述正確的是（　　）A．不能觀察到明顯的波的衍射現(xiàn)象B．擋板前后波紋間距離不相等C．如果將孔AB擴(kuò)大，仍可能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，使波源頻率減小，仍能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象4．（2022·上海黃浦·二模）一列簡(jiǎn)諧橫波某時(shí)刻的波形如圖所示，此后L質(zhì)點(diǎn)比K質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置。則該波的傳播方向和此刻K質(zhì)點(diǎn)的速度方向分別為（　　）A．x軸正方向、y軸正方向B．x軸正方向、y軸負(fù)方向C．x軸負(fù)方向、y軸正方向D．x軸負(fù)方向、y軸負(fù)方向?qū)W科網(wǎng)（北京）股份有限公司 5．（2022·上海金山·二模）如圖為兩波源S1、S2在水槽中產(chǎn)生的波形，其中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。為使兩波在相遇區(qū)域能發(fā)生干涉，應(yīng)（　?。〢．增大S1與S2的間距B．降低S1的振動(dòng)頻率C．將槽中的水換成油D．增大S2的振動(dòng)周期6．（2022·北京·101中學(xué)三模）氣流流動(dòng)的過程中都會(huì)發(fā)出噪聲，如圖所示的消聲器可以用來削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲。波長(zhǎng)為的聲波沿水平管道自左向右傳播，在聲波到達(dá)a處時(shí)，分成上下兩束波，這兩束聲波在b處相遇時(shí)可削弱噪聲，則（　?。〢．該消聲器在b處可削弱噪聲，是因?yàn)樯舷聝墒ǖ竭_(dá)b處的波速不同B．該消聲器在b處可削弱噪聲，是因?yàn)樯舷聝墒ㄔ赽處振幅不同C．該消聲器在b處削弱噪聲時(shí)，上下兩束波從a到b的路程差可能為D．該消聲器在b處削弱噪聲時(shí)，上下兩束波從a到b的路程差可能為7．（2022·江蘇揚(yáng)州·模擬預(yù)測(cè)）醫(yī)學(xué)上利用超聲波進(jìn)行身體檢查，探頭發(fā)出一定頻率的超聲波，指向需要檢查的部位，超聲波射入人體后，在機(jī)體的組織器官形成反射波，回聲返回到探頭，經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換之后形成影像，用于診斷。下列說法正確的是（　　）。A．超聲波在空氣中傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與傳播方向垂直B．為提高成像分辨力應(yīng)使超聲波的波長(zhǎng)比探測(cè)目標(biāo)小的多C．若被檢界面向探頭運(yùn)動(dòng)，回聲頻率比發(fā)射頻率降低D．進(jìn)行超聲探測(cè)時(shí)，探頭與人體表面間需留有空隙8．（2022·湖北·天門市教育科學(xué)研究院高三學(xué)業(yè)考試）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸在介質(zhì)中傳播，M、N是x軸上介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。圖甲是的該簡(jiǎn)諧橫波的波形圖，圖乙是質(zhì)點(diǎn)N的振動(dòng)圖像，時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M的縱坐標(biāo)為2，下列說法不正確的是（　?。W(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 A．該列簡(jiǎn)諧橫波沿著x軸的正方向傳播B．該列簡(jiǎn)諧橫波的傳播速度為4.0C．當(dāng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N在波峰，加速度最小D．當(dāng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)M第一次到達(dá)波峰9．（2022·江蘇·模擬預(yù)測(cè)）一列簡(jiǎn)諧橫波在時(shí)刻的波形如圖甲所示，質(zhì)點(diǎn)P、Q在x軸上的位置為和。從此時(shí)開始，P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（　?。〢．該波沿x軸正向傳播B．此后P、Q兩點(diǎn)速度大小始終不相等C．時(shí)，Q質(zhì)點(diǎn)的位移為D．若此波遇到另一列簡(jiǎn)諧橫波發(fā)生了干涉現(xiàn)象，則所遇到的波的頻率為10．（2022·山東濟(jì)寧·三模）如圖甲所示，在x軸上相距1.5m的O、M兩點(diǎn)有兩波源，t=0時(shí)刻，兩波源開始振動(dòng)，振動(dòng)圖像分別如圖乙、丙所示。已知兩波的傳播速度為1m/s，x軸上的P點(diǎn)與O點(diǎn)相距1.2m，則（?????）A．兩列波不能發(fā)生干涉現(xiàn)象B．M點(diǎn)波源的振動(dòng)方程為C．P點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振幅為7cmD．t=0.5s時(shí)，P點(diǎn)沿y軸正向振動(dòng)學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 二、填空題11．（2022·全國(guó)·高三專題練習(xí)）介質(zhì)中平衡位置在同一水平面上的兩個(gè)點(diǎn)波源和，二者做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的振幅相等，周期均為。當(dāng)過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，也過平衡位置向上運(yùn)動(dòng)。若波速為，則由和發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)均為______m。P為波源平衡位置所在水平面上的一點(diǎn)，與、平衡位置的距離均為，則兩波在P點(diǎn)引起的振動(dòng)總是相互______（填“加強(qiáng)”或“削弱”）的；當(dāng)恰好在平衡位置向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，平衡位置在P處的質(zhì)點(diǎn)______（填“向上”或“向下”）運(yùn)動(dòng)。12．（2022·廣東·模擬預(yù)測(cè)）一列橫波沿x軸負(fù)方向傳播，實(shí)線和虛線分別表示t1=0和t2=0.13s時(shí)的波形圖。在t3=0.42s時(shí)第8次出現(xiàn)圖中實(shí)線的波形（t1=0時(shí)為第1次出現(xiàn)實(shí)線波形），該波的傳播速度為________m/s，在00.5s，則波的速度多大？（2）如果波沿x軸負(fù)方向傳播，且周期T滿足0.3s＜T＜0.5s，則波的速度又是多少？18．（2022·寧夏六盤山高級(jí)中學(xué)三模）一列簡(jiǎn)諧橫波，在時(shí)刻的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅為10cm，P、Q兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為1m和9m，波的傳播方向由左向右，已知t=0.3s時(shí)，P點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰。試計(jì)算：（1）這列波的傳播速度和周期；（2）當(dāng)Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰時(shí)，P點(diǎn)通過的路程為多少。學(xué)科網(wǎng)（北京）股份有限公司 19．（2022·河南·模擬預(yù)測(cè)）如圖所示為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，t=0時(shí)刻0~25m部分的波形圖如圖中實(shí)線所示，經(jīng)過=0.6s該部分波形圖如圖中虛線所示，已知虛線上波峰對(duì)應(yīng)的平衡位置到原點(diǎn)O的距離為12.5m，質(zhì)點(diǎn)A平衡位置的橫坐標(biāo)為xA=7.5m。（1）求該簡(jiǎn)諧橫波的波速。（2）當(dāng)波速取最小值時(shí)，求質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方程。20．（2022·江蘇南京·模擬預(yù)測(cè)）一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，在和處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)A、B的振動(dòng)圖像如圖所示，求：（1）波由質(zhì)點(diǎn)A傳到質(zhì)點(diǎn)B的時(shí)間；（2）這列波的波速。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