5选修34第二章《机械波》.docx

5选修34第二章《机械波》.docx

《5选修34第二章《机械波》.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《5选修34第二章《机械波》.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

5选修34第二章《机械波》

第二章机械波

第1节机械波的形成和传播

【学习目标】

1．认识机械波在介质中形成和传播的物理机制。

2．理解机械波的概念和特点，以及与机械振动的关系。

3．知道横波和纵波的概念及实例。

4．知道波是传递能量的一种方式。

【阅读指导】

1．能够传播振动的物质，叫做，机械振动在介质中的传播，称为，振动状态传播的方向就是，引起初始振动的装置叫做。

2．机械波是机械振动这种的传播，介质本身并没有沿着波的方向发生。

机械波的传播也是机械能的传播，所以波是的一种方式。

3．若介质中质点的振动方向和波的传播方向，这种波称为横波。

横波是一个凹凸相间的波，凸起来的最高处叫，凹下去的最低处叫。

4．若介质中质点的振动方向和波的传播方向，这种波称为纵波。

纵波是介质密集和稀疏相间的波，介质中质点分布密集的部分叫做，质点分布稀疏的部分叫做。

5．不管横波还是纵波，如果传播的是简谐运动，这种波就叫。

【课堂练习】

★夯实基础

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

2．一列波由振源开始在周围介质中传播，由此可知（）

A．介质中各质点随波向远离振源的方向迁移

B．各质点只是在各自平衡位置附近振动

C．振源的振动形式随波向远离振源的方向传播

D．振源的能量随波向远离振源的方向传播

3．关于机械波，下列说法中正确的是（）

A．质点振动方向总是垂直于波传播的方向

B．波在传播的过程中，介质中波的传播方向上的质点依次做受迫振动

C．机械波是物质在空间的传播

D．机械波可以传播信息

4．关于横波与纵波，下列说法正确的是（）

A．振源沿竖直方向振动所形成的波一定是横波

B．振源沿水平方向振动所形成的波一定是纵波

C．波沿水平方向传播，质点沿竖直方向振动，一定是横波

D．波沿水平方向传播，质点沿水平方向振动，一定是纵波

5．下列说法中正确的是（）

A．机械波既能在空气中传播，也能在液体和固体中传播

B．当波源停止振动时，介质中的波立即消失

C．声波在空气中传播时是纵波，在水中传播时是横波

D．从地震源传出的地震波中，既有横波，也有纵波

6．下图是某绳上形成横波过程的示意图。

质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，t=0时刻质点1从平衡位置开始向上运动。

t=T/4时刻质点1到达最大位移处，质点5开始运动。

试画出t=5T/4时刻绳上的波形。

★提升能力

1．把闹钟放在密闭的玻璃罩内，在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的铃声，但如果将罩内

的空气抽去，就听不到闹钟的铃声了。

由这个现象可直接得到的结论是（）

A．声波是纵波

B．抽去罩内的空气后，闹钟不能正常运转了

C．声波可以在水中传播

D．声波不能在真空中传播

2．一列简谐波在传播过程中，关于波上各质点的运动情况，下列说法中正确的是（）

A．同一时刻各质点的位移都相等

B．同一时刻各质点运动的速率都相等

C．同一时刻各质点加速度都相等

D．各质点振动的周期和振幅都相等

3．一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶，下列对树叶运动情况的叙述正确的是（　　）

A．树叶慢慢向湖心运动　　

B．树叶慢慢向湖岸漂去

C．在原处上下振动

D．沿着波纹做圆周运动

4．下列关于简谐运动和简谐波的说法，正确的是（　　）

A．媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等

B．媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等

C．波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致

D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍

5．关于横波和纵波，下列说法中正确的是（）

A．横波中的质点在垂直波传播的方向上做振动，有确定的平衡位置

B．纵波中的质点在沿波传播的方向上做振动，但没有确定的平衡位置

C．横波会形成波峰和波谷，纵波会形成疏部和密部

D．地震波中的纵波传播的速度比横波传播的速度大

6．如图所示，为一列在绳子上沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻绳子形成的凹凸形状。

A、B、C、D、E、F、G、H、I均为绳子上的点，其中A点为波源，振动周期为T。

则（）

A．此时刻C、E两点速度的大小可能相等

B．此时刻B、D两点的运动方向可能相同

C．再经过

时间，C点将位于波谷

D．再经过

时间，I点的运动状态与现在完全相同

7．如图所示，某介质中沿水平方向的部分质点，相邻两个质点间的距离相等，其中O为波源，其做简谐运动的周期为T。

从波源通过平衡位置竖直向下运动开始计时，经过

质点1开始振动。

下列说法中正确的是（）

A．介质中所有质点开始振动时的速度方向都是竖直向下

B．介质中所有质点振动的周期都是T

C．从质点4开始振动，经T时间质点9开始振动

D．当质点9开始振动时，质点5正通过平衡位置竖直向下运动

第2节波速与波长、频率的关系

【学习目标】

1．理解波的波长、频率、周期和波速的物理意义及其决定因素。

2．理解波速、波长和频率（周期）的关系，会应用这一关系计算和分析有关问题。

【阅读指导】

1．沿波的传播方向，任意两个相邻的的质点之间的距离，叫做波的波长，常用表示。

2．在波动中，各质点离开平衡位置的，叫做波的振幅。

波的振幅大小是

的直接量度。

3．波在传播过程中，介质中质点振动的频率都，这个频率被称为。

波的频率等于的频率，与无关。

频率与周期的关系式为

或。

4．如果波源振动的周期为T，波的波长为λ，则波速的公式为。

波在介质中的传播速度由决定。

当波从一种介质进入另一种介质时，波的_________保持不变，而会发生改变。

【课堂练习】

★夯实基础

1．关于波的频率，下列说法中正确的是（）

A．在波动中各质点振动的频率相同，都等于波源的振动频率

B．波的频率与单位时间内通过某点的完整波形的数目相等

C．波的频率与介质有关，波从一种介质进入另一种介质，波的频率将发生变化

D．波从一种介质进入另一种介质，波的频率不发生变化

2．关于波速，下列说法中正确的是（）

A．波速反映了介质中质点振动的快慢B．波速反映了振动在介质中传播的快慢

C．波源的频率越大，波速也越快D．波速只由介质的性质决定

3．关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（　　）

A．如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止

B．物体作机械振动，一定产生机械波

C．波的速度即波源的振动速度

D．波在介质中的传播频率，与介质性质无关，仅由波源的振动频率决定

4．关于波长的下列说法中正确的是（）

A．在一个周期内振动在介质中传播的距离等于波长

B．在一个周期内介质的质点所走过的路程等于波长

C．在波的传播方向上，相邻的、位移相同的两个质点间的距离等于波长

D．在波的传播方向上，相邻的、运动状态始终相同的两个质点间的距离等于波长

5．在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波。

一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.1s到达最大位移处，在这段时间内波传播了0.5m。

则这列波（）

A．周期是0.2sB．波长是0.5mC．波速是2m/sD．经1.6s传播了8m

6．有一振源可产生周期是10-3s的波，并能在介质中以300m/s的速度传播，这列波的频率是Hz，波长是m。

★提升能力

1．关于公式v＝

f，下列说法正确的是（）

A．公式v＝

f，适用于一切波（包括电磁波、光波）

B．由公式v＝

f可知，在空气中声波的频率越大，传播的速度也越大

C．当同一列波在不同介质中传播时，在v、

和f三个量中，只有f保持不变

D．由公式v＝

f可知，当同一列波在不同介质中传播时，

一定发生变化

2．一列简谐横波沿x轴传播，某时刻波上A、B两点都在平衡位置，这时两点间距离为3m，且在两点间只有一个波峰，则这列波的波长可能为（）

A．2mB．3mC．4mD．6m

3．如图，一简谐横波在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，则下列判断中正确的是（）

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

4．一列声波由空气传到水中（）

A．频率不变，波长变小

B．波速变大，波长变大

C．频率变小，波长变小

D．频率变大，波速变大

5．一列简谐横波沿直线传播，P、Q是直线上相距1.2m的两个质点，当波刚好传到其

中某一点时开始计时，已知在4.0s内P点完成8次完全振动，Q点完成了10次全振动，则该波的传播方向及波速分别为（）

A．方向由P向Q，波速v＝0.3m／s

B．方向由Q向P，波速v＝0.3m／s

C．方向由Q向P，波速v＝1.5m／s

D．方向由P向Q，波速v＝1.5m／s

6．中国台北消息：

1999年9月21日凌晨，台湾南投地区发生了7.6级大地震，它是由台湾中部大茅一双冬及车笼铺两块断层受到挤压，造成剧烈上升及平行移位而形成的．已知地震波分三种：

纵波（P波），速度vP＝9.9km/s；横波（S波），速度vS＝4.5km/s；波面（L波），速度vL

（1）位于地震源上方的南投地区某中学实验室内有水平摆A与竖直摆B，如图甲所示，地震发生时最先剧烈振动的是哪个摆？

（2）台中市地震观测台记录到的地震曲线假若如图乙所示，则由图可知a、b、c三处波形各对应于哪种地震波？

若在曲线图上测得P波与S波的时间差为7.6s，则地震台距地震源多远？

（3）假若地震P波沿直线传播到台中市时，当地地表某标志物振动方向沿如图丙中ZT方向，测得某时刻该标志物的水平分位移x＝23.1mm，竖直分位移y＝0.4mm，试由此估算地震源深度h。

第3节波的图像

【学习目标】

1．理解横波图像的物理意义。

2．能利用横波图像找到波长和振幅。

3．能根据横波的图像判断波的传播方向与质点振动方向的关系。

4．知道横波的图像与振动图像的区别和联系。

【阅读指导】

1．在xOy坐标平面上，以横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的，纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的，描绘出的曲线就是这一时刻横波的图像，也称为。

波形图是正弦曲线的波，又称为。

2．如果知道了同一时刻各个质点的振动方向，可推断出波的。

3．波的图像与振动图像的比较：

波的图像（简谐波）

振动图像（简谐运动）

研究内容

图像形状

横坐标的意义

纵坐标的意义

横轴上相邻的两个状态相同的点之间距离的意义

【课堂练习】

★夯实基础

1．关于波的图像，下列说法中正确的是（）

A．横坐标x表示在波传播方向上各个质点的平衡位置

B．横坐标x表示各个质点距波源的距离

C．纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移

D．坐标原点一定是波源的位置

2．一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

3．如图所示，为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某一时刻的波形图，则（）

A．该波的波长为3m

B．再经过一个周期，质点是A运动到x=5m处

C．该时刻质点B、D的动能均为0

D．再经过四分之一周期，质点C到达负的最大位移处

4．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，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

5．如图所示的是某横波的图像，由图可知（）

A．若波向右传播，则质点B正向右运动

B．若波向右传播，则质点C正向左运动

C．若波向左传播，则质点D正向下运动

D．若波向左传播，则质点B正向上运动

6．如图所示，为一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，之后经过0.5s质点A

第一次回到平衡位置。

则这列波的振幅为cm；波长为m；周期为s；频率为Hz；波速为m/s。

7．如图所示，图甲为一列横波在t＝1.0s时刻的波动图像，图乙为P处质点的振动图像，则对该波的传播速度和传播方向，下列说法中正确的是（　　）

A．沿x轴正方向传播B．沿x轴负方向传播

C．波长为4.0mD．波长为1.0m

★提升能力

1．如图所示实线为简谐波在t时刻的图像，虚线为简谐波又经Δt时间后的图像，则下列说法中正确的是（）

A．这列简谐波一定沿x轴正向传播

B．这列简谐波一定沿x轴负向传播

C．实线上的质点a经Δt时间后位于虚线上a1位置

D．实线上的质点a经Δt时间后位于虚线上a2位置

2．如图所示，为一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，并已知质点P开始

振动时，质点N已经振动了0.02s，则（）

A．该波沿x轴正方向传播B．该波的波长为6m

C．该波的周期为0.8sD．该波的波速为100m/s

3．一简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻其波形如图所示。

下列说法正确的是（）

A．由波形图可知该波的波长为4cm

B．由波形图可知该波的周期为4s

C．经1/2周期后质元P运动到Q位置

D．经1/4周期后质元Q的速度变为零

4．沿

轴正方向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形曲线如图所示，其波速为10m/s，该时刻波恰好传播到x=6m的位置。

介质中有a、b两质点，下列说法中正确的是

A．

时刻，b质点的运动方向向上

B．

时刻，b质点的速度大于a质点的速度

C．

时刻，b质点的加速度大于a质点的加速度

D．

时刻，x=9m处的质点位于波谷

5．

一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T。

t=0时刻的波形如图1所示，a、b是波上的两个质点。

图2是波上某一质点的振动图像。

下列说法中正确的是

A．t=0时质点a的速度比质点b的大

B．t=0时质点a的加速度比质点b的小

C．图2可以表示质点a的振动

D．图2可以表示质点b的振动

6．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t=0.6s时的波形图，波的周期T>0.6s，则（）

A．波的周期为2.4s

B．在t＝0.9s时，P点沿y轴正方向运动

C．经过0.4s，P点经过的路程为4m

D．在t=0.5s时，Q点到达波峰位置

7．如图所示，一列简谐横波沿x轴负方向传播，图甲是t＝1s时的波形图，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图线（两图用同一时间起点）。

则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图线（）

A．x＝0处的质点B．x＝1m处的质点

C．x＝2m处的质点D．x＝3m处的质点

8．如图甲为t=0时刻沿x轴方向传播的简谐横波，图乙是横波上P质点的振动图线，则该横波（）

A．沿x轴正方向传播，波速为0.2m/s

B．沿x轴正方向传播，波速为20m/s

C．沿x轴负方向传播，波速为0.2m/s

D．沿x轴负方向传播，波速为20m/s

第4节惠更斯原理波的反射与折射

【学习目标】

1．了解惠更斯原理。

2．理解波的反射和折射。

3．会用波的反射定律和折射定律分析和解决简单的实际问题。

【阅读指导】

1．从波源发出的波经过_________传播时间而到达的各个点所组成的面，叫做波面，最前面的波面叫做__________。

从波源沿着波的________方向画出的带箭头的线称为________，它表示波动的_____________。

2．惠更斯原理的内容是什么？

3．波在传播的过程中，遇到两种介质的分界面时________________继续传播的现象叫做波的反射。

波的反射定律的内容是什么？

4．波在传播的过程中，从一种介质______另一种介质时，波传播的方向_________的现象叫做波的折射。

在折射中，波的___________保持不变，_________和_________都会发生变化。

5．波的折射定律的内容是什么？

【课堂练习】

★夯实基础

1．有时人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话的声音要宏亮，是因为（）

A．室内空气不流动B．室内声音多次反射

C．室内声音发生折射D．室内物体会吸收声音

2．一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

3．如图所示，1、2、3分别代表入射波、反射波和折射波的波线，下列说法中正确的是（）

A．2与1的波长和频率相等，波速不相等

B．2与1的波速和频率相等，波长不相等

C．3与1的波速、波长和频率均相等

D．3与1的波速、波长不相等，频率相等

4．一列水波由深水区进入浅水区，入射角为60°时，折射角为45°，则下列说法正确的是（）

A．波在深水区与浅水区的波速相同，频率不同，波长不同

B．波在浅水区与深水区中传播时，波速、频率、波长都相同

C．深水区中的波速、波长比浅水区中的小

D．深水区中的波速、波长比浅水区中的大

5．某测量员是这样利用回声测距离的：

他站在两平行峭壁间的某一位置鸣枪，经过1.00s第一次听到回声，又经过0.50s再次听到回声。

 已知声速为340m/s，则两峭壁间的距离为__________m。

6．蝙蝠有完善的发射和接收超声波的器官，一只蝙蝠以6.0m/s的速度垂直于墙飞行，且发出频率f=4.5×104Hz的超声波，并经0.01s接收到回声。

若声速是340m/s，求蝙蝠发射超声波时离墙的距离及蝙蝠所发出的超声波的波长。

7．一列声波在空气中传播的波长为34cm，传播速度为340m/s，传入另一种介质中时，波长变为68cm。

求

（1）声波在这种介质中传播的频率；

（2）声波在这种介质中传播的速度。

★提升能力

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．频率一定不变

C．如波速变大，频率也会变大D．如波长变小，频率也会变小

2．下列说法中正确的是（）

A．潜水艇利用声呐探测周围的物体，应用的是波的反射原理

B．隐形飞机的表面涂有特殊的隐形物质，目的是减少雷达波的折射

C．水波从深水区传到浅水区会改变传播方向，是波的反射现象

D．水波在深水区的传播速度小于在浅水区的传播速度

3．如图所示，一列机械波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ，由此可知该波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的传播速度之比为（）

A．

B．

C．

D．

4．如图所示，某列波以60°的入射角由甲射到乙介质的界面上同时产生反射和折射，若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90°，此波在乙介质中的波速为1.2×105m/s。

求：

（1）该波在乙介质中的折射角；

（2）该波在甲介质中的传播速度；

（3）该波在两种介质中的波长比。

5．为了测出海底的深度，现向海底定向发射波长为3.4cm的超声波，经过0.8s，探测仪器收到发射出去的超声波返回的信号，超声波在海水中的波长为15.3cm，超声波在空气中的波速为340m/s，则海底有多深？

6．图A是在高速公路上用超声波速度仪测量车速的示意图，测速仪固定并正对被测物发出和接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。

图B是测量仪记录脉冲信号得到的纸带，P1、P2表示测速仪发出的超声波信号，n1、n2表示P1、P2经汽车反射回来的信号。

设记录时纸带匀速移动，P1、P2之间的时间间隔△t＝1.0s，超声波在空气中传播的速度是v＝340m/s，若汽车是匀速行驶的，则根据图B可知，汽车在接收到P1、P2两个信号之间的时间内前进的距离是_________m，汽车的速度是___________m/s。

7．平面简谐波传播速度为100m/s、频率为50Hz，在同一条波线上相距0.5m的两点之间的相位差是（）

A.

B.

C.

D.

第5节波的干涉、衍射

【学习目标】

1．知道波的叠加原理。

2．知道波的干涉现象及条件，认识干涉图样。

3．知道波的衍射现象及发生明显衍射的条件。

4．知道干涉和衍射是波特有的现象，了解干涉和衍射的实例。

【阅读指导】

1．大量事实证明，介质中几列波相遇后，仍将保持它们各自继续传播。

在它们重叠的区域里，质点要同时参与这几列波引起的，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的，这就是波的叠加原理。

2．频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终，另一些区域的质点振动始终，这种稳定的叠加现象叫做。

产生干涉的一个必要条件是必须相同。

3．波能够的现象，叫做波的衍射。

衍射是波特有的现象，发生明显衍射现象的条件是。

4．举例说明你生活中遇到过的波的衍射现象。

【课堂练习】

★夯实基础

1．关于两列波相遇叠加，下列说法中正确的是（）

A．振幅小的一列波被减弱，振幅大的一列波被加强

B．分开后各自的振幅和频率都发生了变化

C．分开后各自的振动方向和传播方向都发生了变化

D．介质中任一质点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和

2．关于波的干涉，下列说法中正确的是（）

　　　A．只有横波才能发生干涉，纵波不能发生干涉

　　　B．只要两列波叠加都能发生干涉

　　　C．只有两列波的频率相等振动情况相同，才能发生干涉

D．两列波干涉，一定出现稳定的干涉图样

3．关于波的衍射，下列说法中正确的是（）

A．只要是波都能发生衍射，衍射是波的特有现象

B．波长与障碍物的宽度相差不多或略大些时，能发生明显的衍射现象

C．波长比障碍物或孔的宽度小得多时，衍射不明显

D．波长比障碍物或孔的宽度大得多时，衍射不明显

4．S1、S2为两个相干波源，图中分别以S1和S2为圆心作出同心圆弧，表示同一时刻的波峰和波谷，实线表示波峰，虚线表示波谷，则图中标出的a、b、c、d四个点中，振动加强的点为，振动减弱的点为。

5．如图所示，S为波源，M、N为两块挡板，其中M板固定，N板可上下移动，两板中间有一狭缝，此时观察不到A点在振动，为了能观察到A点的振动，可采用的办法是（）

A．增大波源的频率

B．减小波源的频率

C．将N板向上移动一些

D．将N板向下移动一些

6．在观察水波的衍射现象实验中，若打击水面的振子振动的频率是5Hz，水波在水中传播的速度为0.05m/s，为了观察到明显的衍射现象，小孔直径d应为（）

A．10.0cmB．5.0cmC．1.0cmD．0.5cm

7．音箱装饰布网既美观又能阻止灰尘进入音箱内部，但是它又有不利的一面，对于音

箱发出的声音来说，布网就成了障碍物，它障碍了声音的传播，造成了声音失真。

你认为声音损失掉的主要是（）

A．高频部分B．低频部分C．中频部分D．不能确定

8．图为声波干涉演示仪的原理图。

两个U形管A和B套在一起，A