机械波巩固与提升Word格式.docx

机械波巩固与提升Word格式.docx

《机械波巩固与提升Word格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械波巩固与提升Word格式.docx（30页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

D、波动的过程是介质质点由远及近的传播过程。

专题二：

横波与纵波

机械波分横波和纵波两种，介质中各质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波，如：

绳上波、水面波等。

介质中各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波，弹簧上的疏密波、声波等。

例1：

关于横波和纵波，下列说法中正确的是（）

A、横波有凸起的波峰和凹下的波谷，而纵波没有。

B、从质点振动速度的大小和波传播能量的多少可以区别横波和纵波。

C、地震波在空间传播，一定是纵波。

D、看质点的振动方向和波的传播方向的关系可以确定是横波还是纵波。

例2：

区分横波和纵波的依据是（）

A、质点沿水平方向还是沿竖直方向振动。

B、质点沿水平方向还是沿竖直方向传播。

C、质点的振动方向和波的传播方向相互垂直还是在一条直线上。

D、波传播的距离是近还是远。

专题三：

简谐波和简谐波的图像（重点）

基础知识

（1）简谐波：

简谐振动在介质中的传播形成的波就是简谐波，简谐波是一种最简单、最基本的机械波，其他复杂的波可以看做是由若干简谐波的合成。

（2）波的图像：

用横坐标x表示在波的传播方向上介质中各质点的平衡位置，纵坐标y表示各质点某一时刻离开平衡位置的位移，连接各质点的位移矢量的末端，就得到了该时刻波的图像。

由波的图像可以明确一些几点：

①可以直接看出在该时刻沿传播方向上各质点的位移。

②可以直接看出在波的传播过程中介质各质点的振幅A以及波长的大小。

③可以判断出沿波的传播方向上各质点在该时刻的运动方向。

④可以画出另一个时刻的波形图。

⑤可以比较任意两质点振动速度的大小。

⑥可以比较任意两质点振动加速度的大小。

（3）简谐波的图像和简谐振动的图像都是正弦（或余弦）曲线，两者有密切的联系，但又有本质的区别。

简谐振动

简谐波

图

象

坐

标

横坐标

纵坐标

研究对象

物理意义

随时间的变化

反映的物理信息

（4）波的传播速度和质点的振动速度的区别：

在同一种均匀介质中，波的传播是匀速的，与质点的振动快慢无关，波的传播速度有介质的特性来决定。

在波的传播过程中，各质点在自己的平衡位置附近做机械振动，质点的运动是变速运动。

这两个速度是“风马牛不相及”的，千万不能混为一谈。

类型一：

波的传播方向和质点的振动方向的判定：

若已知波的传播方向，就可以判断出质点的振动方向，反之亦然。

具体方法有：

①微平移法：

这种方法的依据是“波是振动形式的传播”，微平移法是基本方法。

具体做法是：

做出经微小时间Δt（Δt＜T/4）后的波形图，就知道各质点在Δt时间后到达的位置，运动方向也就知道了。

②走坡法：

沿着波的传播方向看“上坡”的所有质点均向下振动，“下坡”的所有质点均向上振动。

即“上坡下，下坡上”。

③同侧法：

质点的振动方向和波的传播方向在波的图像的同一侧。

（如图1所示）

例1、一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图2所示，a、b、c为三个质元，a正向上运动。

由此可知（）

A．该波沿x轴正方向传播。

B．c正向上运动。

C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置。

D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处。

例2、一列简谐机械横波某时刻的波形图如图3所示，波源的平衡位置坐标为x＝0。

当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x＝2m的质点所处位置及运动情况是（）

A．在其平衡位置下方且向上运动

B．在其平衡位置下方且向下运动

C．在其平衡位置上方且向上运动

D．在其平衡位置上方且向下运动

例3、如图4所示的是以质点P为波源的机械波沿着一条固定的轻绳传播到质点Q的波形图，则质点P刚开始振动时的方向为（）

A．向上

B．向下

C．向左

D．向右

例4、如图5所示为某一列向右传播的横波图象，从该时刻开始的一段极短的时间内，这列波中质点A的振动速度v和加速度a的大小变化情况是（）

A．v变大，a变小B．v变大，a变大

C．v变小，a变大D．v变小，a变小

类型二：

已知波的传播方向，画出Δt前后的波形图

具体方法：

（1）平移法：

因为波是振动形式的传播，所以可以把波的图像沿着波的传播方向平移Δs=vΔt，就可以得到Δt后的波形图，同样逆着波的传播方向平移Δs=vΔt，就可以得到Δt前的波形图。

由于波形的周期性，实际处理问题时通常采用“去整存零”的方法。

（2）特殊点法：

取相距λ∕4的两个特殊点（波峰与平衡位置或波谷与平衡位置）来研究，根据两质点的振动方向，判断出两质点经Δt后的位置，过这两位置画出相应的正弦曲线即可。

例、如图6所示为某时刻波的图像，已知波速为1m/s，画出1s后的波的图像。

类型三：

波的图像和振动图像的关联问题

例1、如图7所示,一列简谐横波沿x轴负方向传播,图7（甲）是1s时的波形图,图（乙）是波中某振动质元位移随时间的振动曲线（两图用同一时间起点），则图（乙）可能是图（甲）中哪个质元的振动图像

（）

A、x=0m处的质元。

B、x=1m处的质元

C、x=2m处的质元

D、x=3m处的质元

例2、一列简谐波某时刻的波形图如8（甲）所示，图（乙）是该波传播的介质中某质点此后一段时间内的振动图像，则（）

A、若波沿x轴正方向传播，振动图象为a点的振动图像。

B、若波沿x轴正方向传播，振动图象为b点的振动图像。

C、若波沿x轴负方向传播，振动图象为c点的振动图像。

D、若波沿x轴负方向传播，振动图象为d点的振动图像。

专题四：

对波长、频率和波速的正确理解：

（1）波长的意义可从两个角度去理解，反映了研究波的两种方法，从振动的角度来讲，两个相邻的，在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长，如相邻的两个波峰或波谷间的距离就是一个波长，从波传播的角度来讲，振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长。

（2）波的周期和频率就是介质中各个点振动的周期和频率，它等于波源的周期和频率，波的周期和频率与波传播的介质无关并在波传播过程中保持不变。

（3）波传播振动这种运动形式，某一时刻，介质中的A点处在波峰（或振动的某一位置），随着波的传播，可以看到波峰沿着波的传播方向移动，经过一段时间介质B点达到波峰，即振动由A传到B点，波传播的距离和所有时间的比叫波速。

（4）由波长意义可以得出波的公式：

，它是表示波传播规律的一个基本公式，在机械波中，波的周期和频率由波源的周期和频率决定，在波传播过程中是不变的，波速是由介质的性质决定的，不同介质波速不同。

波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率不变，波长与波在介质中的波速成正比。

例1.一列波由一种介质进入另一种介质中继续传播，则（）

A.传播方向一定改变B.其频率不变

C.如波速增大，频率也会增大D.如波长变小，频率也会变小

例2.关于波长，下列说法正确的是（）

A.波长等于一个周期内振动在介质中传播的距离

B.波长等于一个周期内振动质点通过的距离

C.两个振动情况完全相同的质点间的距离等于一个波长

D.同一时刻两个波峰间的距离等于一个波长

例3、一列波从第一种介质传入第二种介质，它的波长由

则该波在两种媒质中频率之比和波速之比分别为：

A．2∶1，1∶1B．1∶2，1∶4

C．1∶1，2∶1D．1∶1，1∶2

例4.一列横波沿直线传播，某时刻的波形如图9所示，质点A距坐标原点0.2m，此时A点向y轴正方向移动，再经0.1s第一次达最大位移.由此可知（）

A.这列波频率是10Hz

B.这列波向左传播

C.这列波波长为0.8m

D.这列波的波速为2m/s

例5.一列简谐波沿x轴的正方向传播，在t=0时刻的波形图如图10所示，已知这列波的P点至少再经过0.3s才能到达波峰处，则以下说法正确的是（）

A.这列波的波长是5m

B.这列波的波速是10m/s

C.质点Q要经过0.7s才能第一次到达波峰处

D.质点Q到达波峰处时质点P也恰好到达波峰处

专题五：

求解波速、波长等综合问题

例1、如图11所示，质点S为振源，做上下振动，形成向右、向左传播的简谐波，振动的频率为20Hz，波速为16m/s，已知PS=15.8m，QS=14.6m，经历足够长的时间，某时刻当质点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

例2、一简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻其波形如图12所示。

下列说法正确的是（）

A．由波形图可知该波的波长

B．由波形图可知该波的周期

C．经

周期后质元P运动到Q点

D．经

周期后质元R的速度变为零

例3、一列简谐横波沿x轴传播．t＝0时的波形如图13所示，质点A与质点B相距1m，A点速度沿y轴正方向；

t＝0.02s时，质点A第一次到达正向最大位移处。

由此可知（）

A．此波的传播速度为25m/s

B．此波沿x轴负方向传播

C．从t＝0时起，经过0.04s，质点A沿波传播方向迁移了1m

D．在t＝0.04s时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴负方向

例4、一列沿x轴正方向传播的简谐横波，周期为0.50s，某一时刻，离开平衡位置的位移都相等的各质元依次为P1，P2，P3……。

已知P1和P2之同的距离为20cm，P2和P3之间的距离为80cm，则P1的振动传到P2，所需的时间为（）

A.0.50sB．0.13sC．0.10sD.0.20s

例5、一列波沿x轴正方向传播的简谐波，在t=0时刻的波形图如图14所示，已知这列波在P出现两次波峰的最短时间是0.4s，求：

（1）这列波的波速是多少？

（2）再经过多少时间质点R才能第一次到达波峰？

（3）这段时间里R通过的路程是多少？

专题六：

机械波的多解问题

机械波多解的原因：

（1）波的传播的双向性形成的多解

只限讨论机械波沿一直线传播的情况，在此情况下，波的传播方向有两种可能，即波传播的双向性。

（2）波的时间的周期性形成的多解

波的时间的周期性是指每隔一个周期或一个周期整数倍的时间，波形总是重复出现的，这是因为每隔一个周期整数倍的时间，介质中各个质点振动情况总是重复的。

（3）波的空间的周期性形成的多解

波的空间的周期性是指沿波的传播方向上每隔一个波长整数倍的距离的质点振动情况总是相同的，因此如果将波的图象沿着波的传播方向平行移动一个波长的整数倍距离，波形也是相同的。

例1、在波的传播方向上，两质点a、b相距1.05m，已知当a达到最大位移时，b恰好在平衡位置，若波的频率是200Hz，则波的传播速度可能是（）　A．120m／sB．140m／sC．280m／sD．420m／s

例2、一列波以速率v传播，如图15所示，t1时刻的波形的实线，t2时刻的波形为虚线，两时刻之差t1-t2=0.03s，且小于一个周期T，有下列各组判断中，可能正确的是：

　　　A．T＝0．12s，v=100m／s

　　　B．T＝0.04s，v＝300m／s

　　　C．T＝0.12s，v＝300m／s

　　　D．T＝0．04s，v=100m／s

例3、如图16所示，实线为t1=0时刻的图象，虚线为t2=0.1s时刻的波形，求：

（1）若波的传播方向为+x方向，波速多大；

（2）若波的传播方向为-x方向，波速多大；

　　（3）若波速为450m／s，波沿什么方向传播．

例4、如图17所示，虚线和实线分别为一列简谐横波上两质点P、Q的振动图象，两质点相距30m,则

⑴若P质点离波源近，则波速多大？

⑵若Q质点离波源近，则波速多大？

例5、如图18所示，一列简谐波在x轴上传播，，轴上a、b两点相距12m，。

t=0时，a点为波峰，b点为波谷；

t=0.5s时，a点为波谷，b点为波峰，则下列判断正确的是（）

A、

波一定沿x轴正方向传播

B、波长可能是8m

C、周期可能是0.5s

D、波速一定是24m/s

例6、．一列简谐横波沿x轴传播．t＝0时的波形如图19所示，质点A与质点B相距1m，A点速度沿y轴正方向；

例7、如图20所示，实线为一列简谐横波在t1=1.0s时的波形，虚线为t2=1.5s时的波形，由此可以判断（）

A．此波的波长是4m

B．此波的频率可能是3Hz和5Hz

C．此波的波速至少是4m/s

D．此波波峰右侧至波谷的各点，运动方向一定向上

专题七、波的衍射

波的衍射是波绕过障碍物偏离直线传播的现象，障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不多时，才有比较明显的衍射现象。

例1．如图21所示，S为波源，M、N是两块挡板，其中M板固定，N板可左右移动，两板中间有一狭缝，此时观察不到A点振动，为了使A点能发生振动，可采用的方法是（）

A．减小波源的频率

B．增大波源的频率

C．将N板向左移

D．将N板向右移

例2、如图22所示是波遇到小孔或障碍物后的图像,图中每两条实线间的距离表示一个波长,其中正确的图像是（）

专题八、波的干涉

波的干涉是频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强的减弱的区域互相间隔，形成稳定分布的现象。

（1）振动加强和减弱的条件

①振动加强点：

Δx=nλ（n=0、1、2、3、…）

②振动减弱点：

Δx=（2n+1）λ/2（n=0、1、2、3、…）

（2）加强和减弱的含义;

加强点是指两列波在此点引起的振动是同相的；

减弱点是指两列波在此点引起的振动是反相的；

例1、如图23所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。

实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。

关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有

A.该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱

B.该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强

C.a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的

D.再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱

例2．两个振动情况完全一样的波源S1、S2相距6m，它们在空间产生的干涉图样如图24所示，图中实线表示振动加强的区域，虚线表示振动减弱的区域，下列说法正确的是（）

A．两波源的振动频率一定相同

B．虚线一定是波谷与波谷相遇处

C．两列波的波长都为2m

D．两列波的波长都为1m

例3、如图25所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200m/s，则下列说法中正确的是（）

A．图示时刻质点b的加速度将减小

B．从图示时刻开始，经过0.01s，质点a通过的路程为0.4m

C．若该波传播中遇到宽约4m的障碍物能发生明显的衍射现象

D．若此波遇到另一列波并发生稳定干涉现象，则另一列波的频率为50Hz

例4．如图26所示，表示两列相干水波的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。

设两列波的振幅均为5cm，波速和波长均为1m/s和0.5m，C点是BD连线的中点，下列说法中正确的是（）

A．C、D两点都保持静止不动

B．图示的A、B两点的竖直高度差为20cm

C．图示时刻C点正处在平衡位置且向下运动

D．从图示时刻起经0.25s后，B点通过的路程为20cm

专题九：

多普勒效应

由于波源或观察者相对于介质有相对运动时，观察者所接收到的波频率有所变化的现象就叫做多普勒效应．多普勒效应是波动过程所具有的共同特性，不仅声波（机械波）有多普勒效应，光波也具有多普勒效应。

（2004年高考科研测试）a为声源，发出声波；

b为接收者，接收a发出的声波。

a、b若运动，只限于在沿两者连线方向上，下列说法正确的是（）

A．a静止，b向a运动，则b收到的声频比a发出的高

B．a、b向同一方向运动，则b收到的声频一定比a发出的高

C．a、b向同一方向运动，则b收到的声频一定比a发出的低

D．a、b都向相互背离的方向运动，则b收到的声频比a发出的高

下列关于多普勒效应的说法中，正确的是（）

A．只要波源在振动，就一定能观察到多普勒效应

B．如果声源静止，就观察不到多普勒效应

C．只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高

D．当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低

高二物理单元测试题（机械波）

一、选择题（每小题分，共42分。

在每小题给出的四个选项中有一个或多个选项正确。

全部选对的得3分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分。

）

1、关于机械波，下列说法正确的是（）

A．在传播过程中能传递能量

B．频率由波源决定

C．能产生干涉、行射现象

D．能在真空中传播

2、A、B两列波在某时刻的波形如图所示，经过t=TA时间（TA为波A的周期），两波再次出现如图波形，则两波的波速之比vA∶vB可能是（）

A．1∶3B．1∶2

C．2∶1D．3∶1

3、以下对波的说法中正确的是　　（）

A．频率相同的波叠加，一定可以发生稳定的干涉现象

B．横波可以在固体、液体和气体中传播

C．纵波不能用波的图象描述

D．波长和障碍物尺寸相近时，衍射现象明显

4、图示为一列横波的某时刻的图象a、b、c、d为介质的几个质点，则（）

A.a、c两质点有相同的振幅

B.a质点此时的加速度为正方向最大

C.b质点此时向正方向运动

D.b质点此时速度为零，b、d的距离为波长

5、如图所示，S1和S2是两个相干波源，由它们发生的波相互叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷，对于a、b、c三点的振动情况，下列判断中正确的是（）

A．b处的振动永远互相减弱

B．a处永远是波峰与波峰相遇

C．b处在此时刻是波谷与波谷相遇

D．c处的振动永远互相减弱

6、M、N为介质中波的传播方向上的两点，间距s=1.5m，它们的振动图象如图所示.这列波的波速的可能值为

A.15m/sB.7.5m/s

C.5m/sD.3m/s

7、（2001年全国高考试题）如图所示，在平面xy内有一沿水平轴x正向传播的简谐横波，波速为3.0m/s，频率为2.5Hz，振幅为8.0×

10-2m.已知t=0时刻P点质元的位移为y=4.0×

10-2m，速度沿y轴正向.Q点在P点右方9.0×

10-1m处，对于Q点的质元来说（）

A.在t=0时，位移为y=-4.0×

10-2m

B.在t=0时，速度沿y轴负方向

C.在t=0.1s时，位移为y=-4.0×

D.在t=0.1s时，速度沿y轴正方向

8、如图所示，S为振源，其振动频率f=100Hz，所产生的简谐横波向右传播，波速v=80m/s，P、Q为波的传播途径中的两点，已知SP=4.2m，SQ=5.4m，当S点通过平衡位置向上运动时，则（）

A.P在波峰，Q在波谷

B.P在波谷，Q在波峰

C.P通过平衡位置向上运动，Q通过平衡位置向下运动

D.P、Q都在波峰

9、如图所示是一列向右传播的横波在某一时刻的波形图象.如果此列波的波速为2.4m/s，则在传播过程中位于x轴上0.3m～0.6m间的某质点P，从这一时刻起在1s内所经过的路程为（）

A.2.56cmB.2.4cm

C.0.16mD.0.02m

10、（2001年全国高考综合能力试题）如图（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、在均匀的介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两个质点的距离均为a，如图（a）所示，振动从质点1开始并向右传播，其振动初速度方向竖直向上，经过时间t，前13个质点第一次形成的波形图如图（b）所示，则该波的周期T，波速v分别是（）

A.T=

，v=

B.T=

t，v=

C.T=t，v=

D.T=

12、一列沿x正方向传播的横波，其振幅为A，波长为λ，某时刻波的图象如图所示，在该时刻，某一质点的坐标为（λ，0），经过四分之一周期后，该质点的坐标为（）

A.

λ，0B.λ，AC.λ，-AD.5/4λ，A

13、如图所示，S为向上振动的波源，频率为100Hz，所产生的正弦波向左、右传播，波速为8