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1、基础课2 机械波机械波 横波和纵纵波知识识排查查机械振动动定义义 在介质质中的传传播形成机械波产产生条件(1) ；(2)形成原因介质质中的质质点受波源或邻邻近质质点的驱动驱动 做 振动动分类类横波振动动方向与传传播方向 的波，如绳绳波纵纵波振动动方向与传传播方向 的波，如声波波源介质质受迫垂直平行波速、波长长和频频率的关系1.波长：在波动动中，振动动相位总总是的两个相邻质邻质 点间间的距离。2.频率f：与 的振动频动频 率相等。3.波速v：波在介质质中的传传播速度。4.波速与波长和频率的关系：v 。相同波源f波的图图象1.坐标轴的意义：横坐标标表示在波的传传播方向上各质质点的 ，纵纵坐标标表示
2、某一时时刻各质质点偏离平衡位置的 。2.图象的物理意义：某一时时刻介质质中各质质点相对对的位移。图图1波的干涉和衍射现现象 多普勒效应应1.波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频频率必须须明显显条件：障碍物或孔的 比波长长小或相差不多现现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳稳定的波能够绕过够绕过 或孔继续继续向前传传播相同尺寸干涉图样图样障碍物2.多普勒效应(1)条件：声源和观观察者之间间有。(2)现现象：观观察者感到发发生变变化。(3)实质实质 ：声源频频率 ，观观察者接收到的频频率。相对对运动动频频率不变变变变化小题题速练练1.思考判断(1)在机械波的传传播中，各质质点随波的传传播而迁移
3、。( )(2)机械波的频频率等于振源的振动频动频 率。( )(3)机械波的传传播速度与振源的振动动速度相等。( )(4)质质点振动动的方向总总是垂直于波传传播的方向。( )(5)在一个周期内，沿着波的传传播方向，振动动在介质质中传传播一个波长长的距离。( )(6)机械波在介质质中传传播的速度由介质质本身决定。( )(7)火车鸣车鸣 笛减速向我们驶们驶 来时时，我们们听到的笛声频频率将比声源发发声的频频率低。( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7)2.(多选)一列沿x轴轴正方向传传播的简谐简谐 横波在t0时时刻的波形如图图2所示，质质点P的x坐标为标为 3 m。已知任意
4、振动质动质 点连续连续2次经过经过 平衡位置的时间间时间间 隔为为0.4 s。下列说说法正确的是()A.波速为为4 m/sB.波的频频率为为1.25 HzC.x坐标为标为 15 m的质质点在t0.6 s时时恰好位于波谷D.x坐标为标为 22 m的质质点在t0.2 s时时恰好位于波峰E.当质质点P位于波峰时时，x坐标为标为 17 m 的质质点恰好位于波谷图图2答案 BDE波的传播与波速公式的应用1.(2017贵州遵义航天高级中学模拟) (多选)一简谐简谐 横波沿x轴轴负负向传传播，t时时刻的波形如图图3所示，则该时则该时 刻( )图图3答案 ADE2.(2018山西五校四联) (多选)沿x轴传轴
5、传 播的一列简谐简谐 横波在t0时时刻的波形如图图4所示，两质质点M、N的横坐标标分别为别为 x11.5 m和x22.5 m，t0时时刻质质点M的运动动方向沿y轴轴的负负方向。若从t0时时刻开始，经经0.25 s质质点N第一次到达平衡位置，则则( )A.该该列波沿x轴负轴负 方向传传播B.该该列波的周期为为1 sC.该该列波的波速为为2 m/sD.1 s末，质质点M的运动动方向沿y轴轴的负负方向E. 01 s内，质质点N通过过的路程等于8 cm图图4答案 ACE3.一列沿x方向传传播的简谐简谐 横波，在t0时时刻的波形如图图5所示，质质点振动动的振幅为为10 cm。P、Q两点的坐标标分别为别为
6、 (1，0)和(9，0)，已知t0.7 s时时，P点第二次出现现波峰。(1)这这列波的传传播速度多大？(2)从t0时时刻起，经过经过 多长时间长时间 Q点第一次出现现波峰？(3)当Q点第一次出现现波峰时时，P点通过过的路程为为多少？图图5解析 (1)由题意可知该波的波长为4 m，P点与最近波峰的水平距离为3 m，距离下一个波峰的水平距离为7 mQ点第一次出现波峰时质点P振动了t20.9 s当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程s0.9 m。答案 (1)10 m/s (2)1.1 s (3)0.9 m(2)Q点与最近波峰的水平距离为11 m波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图象“上下坡”法
7、沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向振动图象和波的图象的关联分析求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法1.(2018河北石家庄调研)(多选)如图图6甲为为一列简谐简谐 横波在某一时时刻的波形图图，图图乙为为介质质中x2 m 处处的质质点P以此时时刻为计时为计时 起点的振动图动图 象。下列说说法正确的是( )图图6A.这这列波的传传播方向是沿x轴轴正方向B.这这列波的传传播速度是20 m/sC
8、.经过经过 0.15 s，质质点P沿x轴轴的正方向传传播了3 mD.经过经过 0.1 s，质质点Q的运动动方向沿y轴轴正方向E.经过经过 0.35 s，质质点Q距平衡位置的距离小于质质点P距平衡位置的距离答案 ABE2.(2018江西南昌一模)(多选)图图7甲为为一列简谐简谐 横波在t0时时刻的波形图图，P是平衡位置在x1 m处处的质质点，Q是平衡位置在x4 m处处的质质点，图图乙为质为质 点Q的振动图动图 象，则则下列说说法正确的是( )图图7A.这这列波的波长长是8 m，周期是0.20 s，振幅是10 cmB.在t0时时刻，质质点Q向y轴轴正方向运动动C.从t0到t0.25 s，该该波沿x
9、轴负轴负 方向传传播了6 mD.从t0到t0.25 s，质质点P通过过的路程为为0 cmE.质质点Q简谐简谐 运动动的表达式为为y0.1sin 10t(m)答案 ABE3.(2018安徽江南十校联考)(多选)一简谐简谐 机械横波沿x轴负轴负 方向传传播，已知波的波长为长为 8 m，周期为为2 s，t1 s时时刻波形如图图8甲所示，a、b是波上的两个质质点。图图乙是波上某一点的振动图动图 象。则则下列说说法正确的是( )图图8A.图图乙可以表示d质质点的振动动B.图图乙可以表示b质质点的振动动C.a、b两质质点在t1.5 s时时速度大小相同D.该该波传传播速度为为v4 m/sE.t0时时b质质点
10、速度沿y轴轴正方向答案 ADE造成波动问题多解的主要因素有1.周期性(1)时间时间 周期性：时间间时间间 隔t与周期T的关系不明确。(2)空间间周期性：波传传播距离x与波长长的关系不明确。2.双向性(1)传传播方向双向性：波的传传播方向不确定。(2)振动动方向双向性：质质点振动动方向不确定。3.波形的隐含性形成多解在波动问题动问题 中，往往只给给出完整波形的一部分，或给给出几个特殊点，而其余信息均处处于隐隐含状态态。这样这样 ，波形就有多种情况，形成波动问题动问题 的多解性。波的多解问题【典例】 2017全国卷，34(1)(多选)如图图9，一列简谐简谐 横波沿x轴轴正方向传传播，实线为实线为
11、t0时时的波形图图，虚线为线为 t0.5 s时时的波形图图。已知该简谐该简谐 波的周期大于0.5 s。关于该该简谐简谐 波，下列说说法正确的是( )A.波长为长为 2 mB.波速为为6 m/sC.频频率为为1.5 HzD.t1 s时时，x1 m处处的质质点处处于波峰E.t2 s时时，x2 m处处的质质点经过经过 平衡位置图图9答案 BCE1.(2018河北唐山一模) (多选)如图图10所示为为一列向左传传播的横波的图图象，图图中实线实线 表示t时时刻的波形，虚线线表示又经经t0.2 s时时刻的波形，已知波长为长为 2 m，下列说说法正确的是()图图10答案 BCE2.(2018武汉市模拟)(多
12、选)如图图11所示，有一列减幅传传播的简简谐谐横波，x0与x75 m处处的A、B两个质质点的振动图动图 象分别别如图图中实线实线 与虚线线所示。则这则这 列波的( )A.A点处处波长长是10 cm，B点处处波长长是5 cmB.周期一定都是2102 sC.t0.012 5 s时时刻，两质质点的振动动速度方向相反D.传传播速度一定是600 m/sE.A质质点的振幅是B质质点的振幅的2倍图图11答案 BCE3.(2018湖南长沙四县3月模拟)(多选)一列简谐简谐 横波在t0时时刻的波形图图如图图12实线实线 所示，从此刻起，经经0.2 s波形图图如图图虚线线所示，若波传传播的速度为为5 m/s，则则
13、( )图图12A.这这列波沿x轴轴正方向传传播B.t0时时刻质质点a沿y轴轴正方向运动动C.若此波遇到另一列简谐简谐 横波并发发生稳稳定的干涉现现象，则则该该波所遇到的简谐简谐 横波频频率为为1.25 HzD.x2 m处处的质质点的位移表达式为为y0.4sin(2.5t)(m)E.从t0时时刻开始质质点a经经0.4 s通过过的路程为为0.8 m答案 CDE1.波的干涉中振动加强点和减弱点的判断波的干涉、衍射、多普勒效应2.多普勒效应的成因分析(1)接收频频率：观观察者接收到的频频率等于观观察者在单单位时间时间内接收到的完全波的个数。(2)波源与观观察者如果相互靠近，观观察者接收到的频频率增大。
14、(3)波源与观观察者如果相互远远离，观观察者接收到的频频率减小。(4)波源和观观察者如果相对对静止，观观察者接收到的频频率等于波源的频频率。1.(多选)如图图13所示，实线实线 与虚线线分别别表示振幅、频频率均相同的两列简谐简谐 横波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波峰的相遇点。设这设这两列波的振幅均为为A，则则下列说说法正确的是()A.此时时刻位于O处处的质质点正处处于平衡位置B.P、N两处处的质质点始终处终处 在平衡位置C.随着时间时间 的推移，M处处的质质点将向O处处移动动D.从此时时刻起，经过经过 四分之一周期，M处处的质质点到达平衡位置，此时时位移为为零E.O、M连线连线 的中点是振动
15、动加强的点，其振幅为为2A图图13解析 此时刻位于O处的质点正处于波谷与波谷的相遇点，不在平衡位置，选项A错误；P、N两处的质点处于波峰和波谷的相遇点，两列波在这两处的位移始终相反，合位移为0，选项B正确；质点并不随波迁移，选项C错误；从此时刻起，经过四分之一周期，两列波在M点的振动均达到平衡位置，合位移为零，选项D正确；O、M连线的中点是振动加强区的点，其振幅为2A，选项E正确。答案 BDE2.(2018四川绵阳二诊)(多选)一频频率为为600 Hz的声源以20 rad/s的角速度沿一半径为为0.8 m的圆圆周(圆圆心为为O点)做匀速圆圆周运动动，一观观察者站在离圆圆心很远远的P点且相对对于圆圆心静止，如图图14所示，则观则观 察者接收到( )A.声源在A点时发时发 出声音的频频率大于600 HzB.声源在B点时发时发 出声音的频频率等于600 HzC.声源在C点时发时发 出声音的频频率等于600 HzD.声源在C点时发时发 出声音的频频率小于600 HzE.声源在D点时发时发 出声音的频频率小于600 Hz图图14解析 根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，将声源运动至A、B、C、D四个点时相对于观
