人教版高二物理选修34 《机械波》专题复习+跟踪测试Word格式文档下载.docx

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二、本章重点、难点分析

1．机械波

机械振动在介质中传播，形成了机械波。

形成条件：

有波源；

有传播振动的弹性介质。

波动的实质：

波是传递能量和信息的一种方式。

波传播的只是振动这种运动形式，介质中各个质点只在平衡位置附近往复运动，并不随波迁移。

按质点的振动方向跟波的传播方向的关系，机械波可分为横波（这两个方向垂直）和纵波（这两个方向在一条直线上）。

2．波速、波长、周期和频率

（1）波长：

在波动中，对平衡位置的位移总是相等（振动相位总是相同）的两个相邻质点间的距离。

波长通常用λ表示。

（2）周期：

波在介质中传播一个波长所用的时间。

也就是振源的振动周期。

波的周期与传播的介质无关，取决于波源，波从一种介质进入另一种介质周期不会改变。

周期用T表示。

（3）频率：

单位时间内所传播的完整波的个数。

波的周期的倒数为波的频率。

波的频率等于质点的振动频率。

频率用f表示。

（4）波速：

波在单位时间传播的距离。

机械波的波速取决于介质，一般与频率无关。

波速用v表示。

（5）波速、波长、周期、频率的关系

经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长λ，所以波速为

3．波的图象（y－x图）

横坐标x表示介质中各质点的平衡位置到原点的距离，纵坐标y表示各质点相对平衡位置的位移。

用波的图象研究波动时，由图象可直接知道：

振幅A、波长λ和此时介质中各质点的位移y。

由于距离波源越远的质点振动越落后，所以，沿波的传播方向看，各质点的振动方向与曲线的起伏方向相反。

波形沿波的传播方向匀速平移：

Δx＝vΔt

波的图象与振动图象的比较；

振动图象

波动图象

图象

函数关系

一个质点做简谐运动时，它的位置x随时间t变化的关系

在某一时刻介质中各个质点的位置所形成的图象（横波）

坐标轴

横轴

一个质点振动的时间

各质点平衡位置相对坐标原点的位置

纵轴

一个质点不同时刻相对平衡位置的位移

某时刻各质点相对各自平衡位置的位移

直接得到的信息

周期T、振幅A任意时刻相对平衡位置的位移

波长λ、振幅A该时刻介质中各质点相对平衡位置的位移

质点运动的方向

与图线起伏方向一致

与曲线起伏方向相反

图象的变化

随时间延长

随时间平移

4．波特有的现象

几列波在相遇时能够保持各自的状态而不互相干扰。

两列波重叠区域里任何一点的位移，都等于两列波分别引起的位移的矢量和。

频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉。

发生稳定干涉的条件为：

两个波源为相干波源，即频率相同、相差恒定。

波能绕过障碍物而改变直线传播方向的现象叫做波的衍射。

能够发生明显衍射的条件为：

障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多。

一切波都能发生干涉和衍射，干涉和衍射是波特有的现象。

例1一列沿＋x方向传播的横波，其振幅为A，波长为λ，某一时刻波的图象如图所示。

在该时刻，某一质点P的坐标为（λ，0），经过

周期后，P点的坐标为（）

A．

B．λ，－AC．λ，AD．

λ，A

答案：

B

说明：

由于此列波向右传播，此刻质点P向下运动，再过

周期，它运动到负向最大位移处，其坐标变为（λ，－A）。

例2一列横波如图所示，波长λ＝8m，实线表示t1＝0时刻的波形图，虚线表示t2＝0.05s时刻的波形图。

则波速为________。

若波沿x轴正方向传播，可能的波速为v＝160n＋40（m/s）

若波沿x轴负方向传播，可能的波速为v＝160n＋120（m/s）

其中n＝0，1，2，……

因为题中没有给出波的传播方向，所以需要对波沿x轴正方向和x轴负方向传播分别进行讨论。

又因为题中没有给出△t＝t2－t1与周期T的关系，故需要考虑到波的周期性。

例3一根张紧的水平弹性长绳上有a、b两点，相距14m，b点在a点的右方，如下图所示。

当一列简谐横波沿此长绳向右传播时，若某时刻a点的位移达到正极大时，b点的位移恰为零，且向下运动，则这简谐横波的波长为________。

，其中n＝0，1，2，……

根据该时刻两质点的振动情况，画出这段空间内最大波长的波形图，再考虑波的周期性可知

。

例4在均匀介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两质点的距离均为s，如图甲所示。

振动从质点1开始向右传播，质点1开始运动时的速度方向向上。

经过时间t，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形。

关于这列波的周期和波速有如下说法，其中正确的是（）

A．这列波的周期T＝2t/3

B．这列波的周期T＝t/2

C．这列波的传播速度v＝12s/t

D．这列波的传播速度v＝16s/t

BD

波在传播过程中的周期性体现在两个方面：

一是时间上的周期性；

二是空间上的周期性。

质点1某时刻的振动形式传播到质点9所用时间为T，传播到质点13用1.5T，即质点9每时刻的运动状态必与质点1相同，质点13每时刻的运动状态必与质点1相反。

这体现了波在空间上的周期性。

在前13个质点所在的空间中出现相同波形的时间间隔，必为周期的整数倍，这与质点1的振动形式经1.5个周期传到质点13无关。

这体现了波在时间上的周期性。

例5如图所示为两个波源S1和S2，它们产生的波在同一介质中相遇，发生稳定的干涉。

以实线表示波峰，虚线表示波谷。

关于图中所标各点的振动情况，下列哪些说法正确？

A．a、b、c点的振动加强，d、e、f点的振动减弱

B．g和h两点的振幅介于增强点与减弱点之间

C．经适当的时间后，增强点和减弱点的位置互换

D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰

AD

发生稳定干涉时，某时刻波峰与波峰或波谷与波谷相遇的点，都是振动加强的点，位于加强点的连线上各点（如g点）的振动都加强。

某时刻波峰与波谷相遇的点，都是振动减弱的点，位于减弱点的连线上的各点（如h点）的振动都减弱。

三、探究与拓展

做一做

一列波在向前传播的途中遇到障碍物或者两种介质的分界面时，会发生反射，如果反射波和原来向前传播的波相互叠加，会发生什么现象呢？

同学们可以做一做下面的实验：

如图所示，把弦线的一段A固定在电磁打点计时器的振针上，另一端跨过定滑轮拴一个砝码盘，盘上放砝码，将弦线拉平。

在靠近定滑轮的B处，用一个尖劈把弦线支起来。

接通电磁打点计时器的电源，振针振动时，有一列波向定滑轮的一侧传播并在B处发生反射。

改变尖劈的位置，以调节AB的长度，当尖劈调到某适当位置时，就能看到非常有趣的现象了。

——摘自人教版《高中物理》教科书

看一看

中国国家大剧院位于北京天安门广场西，人民大会堂西侧，西长安街以南。

国家大剧院的音乐厅以演出大型交响乐、民族乐为主，兼顾其他形式的音乐演出。

音乐厅的观众席围绕在舞台四周，设有池座一层和楼座二层，共有观众席1859个（包括合唱区）。

演奏台设在观众厅一侧，演奏台宽24米，深15米，能容120人的乐队演奏。

演奏台设有3个升降台，在演奏台前部设有钢琴升降台。

四周围的数码墙有如站立起来的钢琴琴键，其凹凸的尺寸和形状是由数论精确计算得出，使声音均匀、柔和地扩散反射。

在演奏台后设有可供180人合唱队使用的观众席合唱区。

音乐厅的天花板，形状不规则的白色浮雕像一片起伏的沙丘，又似海浪冲刷的海滩，有利于声音的扩散。

为了达到声效的完美，在顶棚的下面还悬挂了一面龟背形状的集中式反声板，它的作用是将声音向四面八方散射。

音乐厅的顶部、墙壁、地面、舞台、坐席与管风琴的色调搭配和谐优美，处处传递着音乐殿堂的非凡气质，其混响时间为2.2秒，实现了建筑美学和声学美学的完美结合。

同学们不妨去这个高级音乐厅听一场高水平的音乐会，感受一下美妙的声音效果。

读一读

1．地震波

地震时，在地球内部出现的弹性波叫做地震波。

这就像把石子投入水中，水波会向四周一圈一圈地扩散一样。

地震波主要包含纵波和横波。

振动方向与传播方向一致的波为纵波（P波），来自地下的纵波引起地面上下颠簸振动。

振动方向与传播方向垂直的波为横波（S波），来自地下的横波能引起地面的水平晃动。

横波是地震时造成建筑物破坏的主要原因。

由于纵波在地球内部传播速度大于横波，所以地震时，纵波总是先到达地表，而横波总落后一步。

这样，发生较大的地震时，一般人们先感到上下颠簸，过数秒到十几秒后才感到有很强的水平晃动。

这一点非常重要，因为纵波给我们一个警告，告诉我们造成建筑物毁坏的横波马上要到了，快点做出防备。

2．次声波

人耳感觉声波的频率范围为20Hz～200000Hz，频率低于20Hz的叫次声波。

次声波具有超长距离的传播特性，在传播过程中能量的损耗极其微小（频率越低的声波在传播时，能量损失得越慢，传播得越远）。

利用所接收到的次声波，可以探测声源的位置、大小和研究其他特性。

例如，通过接收核爆炸、火箭发射或者台风产生的次声波，来探测出这些次声源的有关参量。

预测自然灾害性事件。

许多灾害性的自然现象，如火山爆发、龙卷风、雷暴、台风等，在发生之前可能会辐射出次声波，人们就有可能利用这些前兆现象来预测和预报这些灾害性自然事件的发生。

水母能听到次声波。

科学家根据水母的特殊构造，研制成功了灵敏度极高、专门用来探测次声波的“水母耳风暴探测器”，能提前15小时对风暴做出预报。

Ⅲ学习评价

第一节波的形成和传播

1．关于振动和波的关系，下列说法正确的是（）

A．物体做机械振动，就一定会激发机械波

B．如果振源停止振动，它所引起的波动也立即停止

C．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向

D．介质中每个质点开始振动的方向一定与振源开始振动的方向相同

2．关于机械波，下列说法正确的是（）

A．横波中质点不随波迁移，纵波中质点随波迁移

B．机械波传播的是振动这种运动形式

C．波是传递能量的一种方式

D．波还可以传递信息

3．如下图，沿波的传播方向上有间距均为1m的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置，一列横波以1m/s的速度水平向右传播，t＝0时到达质点a，a开始由平衡位置向上运动，t＝1s时，质点a第一次到达最高点，则在4s＜t＜5s这段时间内（）

A．质点c的加速度逐渐增大B．质点a的速度逐渐增大

C．质点d向下运动D．质点f保持静止

4．图a中有一条均匀的绳，1、2、3、4、…是绳上一系列等间隔的点。

现有一列简谐横波沿此绳传播。

某时刻，绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图b所示（其他点的运动情况未画出），其中点12的位移为零，向上运动，点9的位移达到最大值，试在图c中画出再经过3/4周期时点3、4、5、6的位置和速度方向，其他点不必画（图c的横、纵坐标与图a、b完全相同）。

5．如图所示为波沿着一条右端固定的绳子从A传播到B点的波形示意图，由图可判断出A最初振动的方向是（）

A．向左B．向右C．向上D．向下

第二节波的图象

第三节波长频率和波速

1．一列波的波动图线如图所示，以下说法正确的是（）

A．a、b两质点振动的振幅相等

B．a、c两质点的平衡位置相距半波长

C．a、e两质点的位移相等

D．b、d两质点的振动情况完全相同

2．一列向右传播的横波在某一时刻的波形如图所示，由图可知，该时刻质点M的速度νM和加速度aM的方向分别是（）

A．vM向上，aM向上B．vM向上，aM向下

C．vM向下，aM向上D．vM向下，aM向下

3．质点S作为振源上下振动，形成向左、向右传播的简谐横波。

振动频率20Hz，波速16m/s。

已知PS＝15.8m，QS＝14.6m。

经过足够长的时间，某时刻质点S恰通过平衡位置向上运动。

此时刻P、Q两质点所处的位置是

A．P在波峰B．P在波谷C．Q在波峰D．Q在波谷

4．图a和b中实线分别表示横波甲和横波乙在t时刻的波形图线，经过1s后，甲的波峰A移到A′点，乙的波峰B移到B′点，如两图中虚线所示。

下列说法中正确的是（）

A．波甲的波长大于波乙的波长B．波甲的速度小于波乙的速度

C．波甲的周期等于波乙的周期D．波甲的频率小于波乙的频率

5．一列横波沿x轴传播，t1时刻波形图为实线，t2时刻的波形图为虚线。

已知

，振动周期为0.5s，则这列波的传播方向与两时刻间的传播距离为（）

A．向右，9mB．向左，3mC．向右，3mD．向左，9m

6．如图所示，实线为一列沿x轴正方向传播的简谐波在t＝0时的波形，而虚线是该波在t＝0.5s时的波形，此列波的周期大于0.3s而小于0.5s，该波的波速为（）

A．2m/sB．10m/sC．18m/sD．6m/s

7．一列简谐横波在图中x轴上传播，a、b是其中相距为0.3m的两点。

在某时刻，a点质元正位于平衡位置向上运动，b点质元恰好运动到下方最大位移处。

已知横波的传播速度为60m/s，波长大于0.3m。

A．若该波沿x轴负方向传播，则频率为150Hz

B．若该波沿x轴负方向传播，则频率为100Hz

C．若该波沿x轴正方向传播，则频率为75Hz

D．若该波沿x轴正方向传播，则频率为50Hz

8．一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相距4.2m，b点在a点的右方，一列简谐波水平绳向右传播，波速为20m/s，波长大于2m。

某时刻b点达到波峰位置，而a点正处于平衡位置且向上运动，则这列波的周期可能是（）

A．0.12sB．0.28sC．0.168sD．0.84s

*9．一列沿x轴正向传播的简谐波，在x1＝10cm和x2＝110cm处的两质点的振动图线如图所示，则质点振动的周期为________s，这列简谐波的波长为________cm。

第四节波的反射和折射

1．荷兰物理学家惠更斯1690年提出：

________。

这被称为惠更斯原理。

根据惠更斯原理，只要知道波速和某一时刻的波阵面，就可以求出下一时刻的波阵面，从而也就知道了________。

2．当波传播到两种介质的交界处发生反射时，入射线、法线、反射线在同一平面内，入射线与反射线分别位于法线两侧，而且反射角等于入射角；

反射波的________都与入射波相同。

3．一列波从一种介质进入另一种介质，下列说法正确的是（）

A．频率发生变化B．波速发生变化

C．波长发生变化D．频率、波速、波长都发生变化

4．一列波以60°

的入射角从介质Ⅰ射入介质Ⅱ，反射线刚好跟折射线垂直，则波在介质Ⅰ与介质Ⅱ中的速度之比为________。

若入射波的波长为0.6m，则折射波的波长为________________，反射波的波长为________。

第五节波的衍射

第六节波的干涉

1．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（）

A．此时能明显观察到波的衍射现象

B．挡板前后波纹间距离相等

C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射

D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象

2．将一只小瓶立于水槽中，在槽中激发水波。

若想在瓶子后面比较容易地观察到水波的衍射现象，激发水波的振子振动频率大些好还是小些好？

为什么？

3．如图表示两列频率相同的水波在某时刻叠加后发生稳定干涉的图样，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅相等，E点是BD连线和AC连线的交点，下列说法正确的是（）

A．B、D两质点振动始终是加强的B．B、D两点的位移始终最大

C．E质点是振动加强的点D．E质点的位移有时为零

4．如图所示，沿x轴正方向传播的横波，传到A点的同时，沿x轴负方向传播的横波恰传到B点，这一时刻A、B质点的速度方向相同，两列波波速相同，波长都是2m，质点的振幅都是2cm，继续传播足够长的时间以后（）

A．质点M的振幅是4cmB．质点M的振幅是2cm

C．质点N的振幅是4cmD．质点M、N的振幅都是零

第七节多普勒效应

1．学习了多普勒效应后，你可以根据火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢吗？

如何判断？

2．频率一定的声源在空气中做匀速运动，靠近静止的接收器。

以u表示声源的速度，v表示声波的速度（u＜v），f表示接收器接收到的频率。

若u增大，则（）

A．f增大，v增大B．f增大，v不变

C．f不变，v增大D．f减少，v不变

第十一、第十二章检测题

一、选择题

1．做简谐运动的物体，通过平衡位置时，以下哪些物理量具有最大值（）

A．加速度B．位移C．速度D．动能

E．势能F．回复力

2．关于简谐运动受力和运动的特点，下列说法中正确的是（）

A．回复力的方向总指向平衡位置

B．回复力的方向总跟离开平衡位置的位移的方向相反

C．物体越接近平衡位置，运动得越快，因而加速度越大

D．物体加速度的方向跟速度的方向有时相同，有时相反

E．物体速度的方向跟离开平衡位置的位移的方向总是相同的

3．如图所示，一个弹簧振子在AB间作简谐振动，O是平衡位置。

以某时刻作为计时零点（t＝0），过1/4周期，振子具有正方向的最大速度。

那么图中四个图象中哪个能够正确反映振子的振动情况（）

4．一个弹簧振子做简谐振动，周期为T，设t1时刻振子不在平衡位置，经过一段时间到t2时刻，它的速度与t1时刻的速度大小相等、方向相同。

若

，则（）

A．t2时刻振子的加速度一定跟t1时刻大小相等、方向相反

B．在（t1＋t2）/2时刻，振子处在平衡位置

C．从t1到t2时间内，振子的运动方向不变

D．从t1到t2时间内，振子的回复力的方向不变

5．细长轻绳下端拴一小球构成单摆，在悬挂点正下方1/2摆长处有一个能挡住摆线的钉子A，如图所示。

现将单摆向左方拉开一个小角度，然后无初速地释放，对于以后的运动，下列说法中正确的是（）

A．摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小

B．摆球在左、右两侧上升的最大高度一样

C．摆球在平衡位置左右两侧走过的最大弧长相等

D．摆线在平衡位置右侧的最大摆角是左侧的两倍

6．关于机械波，下列说法中正确的是（）

A．振动方向总是相同的两个质点间的距离是一个波长

B．在任意时刻，相距半个波长的两质点振动位移的大小相等

C．任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长

D．相隔一个周期的两时刻，简谐波的图象相同

7．在湖面上有一列前进的水波，在波前进的方向上依次放两块木片，它们的运动方向始终相反，若波长为6cm，则两木片的距离可能是（）

A．4cmB．9cmC．15cmD．18cm

8．如图所示为一简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时刻质点A正向上运动，由此可判定此横波（）

A．向右传播，且此时质点B正向上运动

B．向右传播，且此时质点C正向下运动

C．向左传播，且此时质点D正向上运动

D．向左传播，且此时质点E正向下运动

9．在一简谐波的传播路径上有a、b两质点相距1.8m，某时刻两质点都在平衡位置，其间有两个波峰和一个波谷，经0.3s（小于一个周期），a点升到波峰位置，而b点降到波谷位置。

则这列波的传播速度可能是（）

A．若波由a向b传播，波速是1m/sB．若波由a向b传播，波速是3m/s

C．若波由b向a传播，波速是1m/sD．若波由b向a传播，波速是3m/s

10．图a所示为一列简谐横波在t＝20s时的波形图，图b是这列波中P点的振动图线，那么该波的传播速度和传播方向是（）

A．v＝25cm/s，向左传播B．v＝50cm/s，向左传播

C．v＝25cm/s，向右传播D．v＝50cm/s，向右传播

11．下列说法正确的是（）

A．只有频率相同的两列波才有可能发生稳定干涉

B．发生稳定干涉时，振动加强的质点的位移有时也会小于振动减弱的质点的位移

C．孔越大，衍射现象越明显

D．观察者相对介质不动，波源远离观察者时，观察者接收到的频率增大

12．声音在空气中传播的过程中（）

A．波速不断减小B．频率不断减小

C．振幅不断减小D．波长不断减小

二、填空题

13．弹簧振子做简谐运动时，由a点运动到b点用了0.2s，振子在a、b两点的速度相同。

当振子第二次到达b点时，又用了0.4s。

在这0.6s内振子运动的路程是10cm。

则振子振动的周期是________s，振幅是________cm。

14．某一行星的质量是地球质量的1/2倍，行星半径是地球半径的2倍，那么同一个单摆在该星球表面与在地球表面做简谐运动的周期之比应为________。

15．在某一地区，地震波的纵波和横波在地表附近的传播速度分别v1＝9.1km/s，v2＝3.7km/s。

在一次地震时，这一地区的一个观测站记录的纵波和横波的到达时刻相差5s，震源与这个观测站的距离约为________。

16．一根静止的水平橡皮绳上有A、B两点，相距20m，让A点在竖直方向上做简谐运动。

已知它由平衡位置振动到最高点所用时间是0.5s，形成机械波的两个相邻波峰间的距离是2m。

则这列波从A点传播到B点需要的时间为________s；

若A点突然停止振动，则此后B点还能振动________次。

17．一列简谐波沿x轴传播，波速为50m/s，t＝0时的波形如图，M处的质点此时正经过平衡位置沿y轴正方向运动，画出t＝0.5s时的波形图。

18．一列横波在t＝0时刻的波形如图中实线所示。

在t＝0.2s时刻的波形如图中虚线所示。

求：

（1）该波的波长是多少？

（2）若该波向右传播，波速是多大？

（3）若该波向左传播，波速是多大？

（4）若波速为5.15m/s，波的传播方向如何？

参考答案

第十二章机械波

1．D2．BCD3．ACD4．如图所示5．D

第二节波的图象第三节波长、频率和波速

1．ABC2．B3．AD4．AC5．C6．B

7．AD8．AB9．

1．

（1）介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方