《新高考物理一轮复习知识梳理+分层练习专题42 机械波（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理一轮复习知识梳理+分层练习专题42 机械波（含解析）（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练专题42 机械波导练目标导练内容目标1机械波的传播和波的图像目标2波的图像与振动图像目标3波的多解问题目标4波的干涉目标5波的衍射目标6多普勒效应【知识导学与典例导练】一、 机械波的传播和波的图像1.机械波的传播特点(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质不同，波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变。(4)波源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离。2波速公式vf的理解(
2、1)波速v：机械波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定，与波源的周期T无关。(2)频率f：由波源决定，等于波源的振动频率。各个质点振动的频率等于波源的振动频率。3波的图像的特点(1)时间间隔tnT(波传播n，n0,1,2,3，)时，波形不变。(2)在波的传播方向上：当两质点平衡位置间的距离xn (n1,2,3，)时，它们的振动步调总相同，在波形图上的对应位移一定相同；当两质点平衡位置间的距离x(2n1)(n0,1,2,3，)时，它们的振动步调总相反，在波形图上的对应位移一定等值反向。(3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振方向相同。4根据波的图像、
3、波的传播方向判定质点的振动方向的方法内容图像“上下坡”法沿波的传播方向，“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注意：波的图像、波的传播方向与质点振动方向三者之间可以互相判定。【例1】战绳训练是当下流行的一种健身方式，健身者通过晃动战绳的一端使其上下振动从而让手臂和肩部的肌肉得到良好的锻炼。下图左侧的照片和右侧的简图相对应，不妨假设健身者左右手抓住的绳子是完全相同的，两手的振动能持续保持相同的频率和振幅。下列说法正确的是（）A健身者左右
4、手开始抖动时的方向是相同的。B如果增加左右手上下振动的幅度，可以增大绳波的波长C右手绳子上的a、b两点将同时到达波峰D当左右两列绳波传到P点时振动将得到加强【答案】C【详解】A由波形图可知，健身者左右手开始抖动时的方向是相反的，选项A错误。B如果增加左右手上下振动的幅度，只是增加振幅，但是周期和波速不变，则波长不变，选项B错误；C右手绳子上的a、b两点相差一个波长的距离，则将同时到达波峰，选项C正确；D左右两手起振方向相反，则当左右两列绳波传到P点时振动将得到减弱，选项D错误。故选C。【例2】一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t=0时的波形如图所示。t=时（）A质点b振动的速度方向沿y轴
5、负方向，速度最大B质点a沿x轴正方向迁移了1mC质点c的加速度为零D在t=时间内，质点d经过的路程为5cm【答案】CD【详解】At=时，此列简谐横波的波形如图所示质点b正在经过最低点位置，振动速度为零，故A错误；B波传播过程中，质点只能在平衡位置附近振动，不会随波迁移，故B错误；C质点c处在平衡位置，加速度为零，故C正确；D在t=时间内，质点d的路程恰好为一个振幅，即等于5 cm，故D正确。故选CD。二、 波的图像与振动图像1振动图像与波的图像的比较振动图像波的图像图像物理意义表示某质点各个时刻的位移表示某时刻各质点的位移图像信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)各时刻质点位移(4)各时刻
6、速度、加速度方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判图像变化随时间推移，图像延续，但已有形状不变随时间推移，图像沿传播方向平移形象比喻记录着一个人一段时间内活动的录像带记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片2两种图像问题的易错点(1)不理解振动图像与波的图像的区别。(2)误将振动图像看作波的图像或将波的图像看作振动图像。(3)不知道波传播过程中任意质点的起振方向就是波源的起振方向。(4)不会区分波的传播位移和质点的振动位移。(5)误认为质点随波迁移。3求解波的图像与振动图像综合问题的三关键：“一分、一看、二找”【例3】一
7、列简谐横波沿x轴传播，图甲是t1.0s时的波形图，图乙是x3.0m处质点的振动图像，a、b两质点在x轴上平衡位置分别为xa0.5m、xb2.5m，下列说法正确的是（）A波沿x轴负方向传播B波的传播速度为0.5m/sCt1.5s时，a、b两点的速度和加速度均等大反向D从t1.0s到t1.5s质点a的路程为10cm【答案】AC【详解】A由图乙可知t1.0s时x3.0m处质点沿y轴正方向运动，此时该质点应位于波传播方向波形的下坡，所以波沿x轴负方向传播，故A正确；B由图甲读出波长为4m，由图乙读出周期为T2s，则波速为故B错误；C因为a、b两质点平衡位置间的距离为xxbxa2m所以t1.5s时，a、
8、b两质点的速度和加速度均等大反向，故C正确；D t1.0s到t1.5s所经历的时间为t0.5sT但由于t1.0s时质点a不在平衡位置或最大位移处，所以该段时间内质点a通过的路程不等于10cm，故D错误。故选AC。三、 波的多解问题1.造成波动问题多解的主要因素(1)周期性时间周期性:时间间隔t与周期T的关系不明确;空间周期性:波传播距离x与波长的关系不明确。(2)双向性传播方向双向性:波的传播方向不确定;振动方向双向性:质点振动方向不确定。(3)波形的隐含性在波动问题中,往往只给出完整波形的一部分,或给出几个特殊点,而其余信息均处于隐含状态。这样,波形就有多种情况,形成波动问题的多解性。2.解
9、决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法,即找出一个周期内满足条件的关系t或x,若此关系为时间,则t=nT+t(n=0,1,2);若此关系为距离,则x=n+x(n=0,1,2)。步骤如下(1)根据初、末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式。(2)根据题设条件判断是唯一解还是多解。(3)根据波速公式v=或v=f求波速。【例4】如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t=0时刻的波形图，虚线为t=0.5s时的波形图，已知质点P的坐标x1=6m，质点Q的坐标x2=7.5m，波的周期T0.5s。下列说法正确的是（）A波的周期一定是2sB波速一定是6m/sC时，质点Q点的位移一定是零D时
10、，质点Q点的位移可能最大【答案】D【详解】A若波沿x轴正方向传播，有（n=0，1，2，3）因则n只能取0，此时T为2s，若波沿x轴负方向传播，有（n=0，1，2，3）因，n依旧只能取0，此时T为，A错误；B由波形图可知，波长为12m，当波沿x轴正方向传播时，有若波沿x轴负方向传播，有，B错误；CD若波沿x轴正方向传播，波形传播的距离为则对于该处的质点在0时刻位于x轴上方，但不是波峰处，则在时Q点也位于该处；同理，若波沿x轴负方向传播，波形传播距离为则对于该处的质点在0时刻处于波峰处，则在时Q点位于波峰处，位移最大，C错误，D正确。故选D。四、 波的干涉波的干涉现象中振动加强点、减弱点的两种判断
11、方法1.公式法某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差r。当两波源振动步调一致时若rn(n0,1,2，)，则振动加强；若r(2n1)(n0,1,2，)，则振动减弱。当两波源振动步调相反时若r(2n1)(n0,1,2，)，则振动加强；若rn(n0,1,2，)，则振动减弱。2.波形图法在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。【例5】甲乙两列简谐横波沿同一弹性绳
12、子相向传播，绳子的两个端点M、N为两个波源，已知M的波速，时刻的波形如图所示，下列说法中正确的是（）A两列波叠加后能发生干涉现象B波源M的起振方向沿y轴负方向C时M、N之间有5个质点位移为D时两波源间（不含波源）振动加强点有7个【答案】ACD【详解】A由图知这两列波的波长之比为1：1，波速大小相等，由v=f知它们的频率相等，所以能产生干涉现象，故A正确；B根据平移法可知，波源M的起振方向沿y轴正方向，故B错误；C时，波传播距离波形图如下所以有5个质点位移为，故C正确；D时，已经形成稳定干涉，根据题意可知，振动加强点坐标为（0,0）（，0）（，0）（，0），共7个点。故D正确。故选ACD。五、
13、波的衍射波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象,产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长。【例6】如图所示，一小型渔港的防波堤两端MN相距约60 m，在防波堤后A、B两处有两艘小船进港躲避风浪。某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的有() A假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响B假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响C假设波浪的波长约为60 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响D假设波浪的波长约为60 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响【答案】AD【详解】AB当障碍物或缝
14、隙的尺寸比波长小或跟波长相差不多时才能发生明显的衍射现象，波浪的波长约为10m时，不能发生明显的衍射现象，则A、B两处小船基本上不受波浪影响，A正确，B错误；CD波浪的波长约为60m时，能发生明显的衍射现象，则A、B两处小船明显受到波浪影响，C错误，D正确。故选AD。六、 多普勒效应多普勒效应的成因分析：1.接收频率:观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数。当波以速度v通过观察者时,时间t内通过的完全波的个数为N=,因而单位时间内通过观察者的完全波的个数,就是接收频率。2.当波源与观察者相互靠近时,观察者接收到的频率变大;当波源与观察者相互远离时,观察者接收到的频率变小。【例7】关于多普勒效应，下列说法正确的是（）A产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B产生多普勒效应的原因是观察者或波源发生了相对运动，且两者间距发生变化C甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，那么乙车中的某旅客听到的甲车笛声频率低于他听到的乙车笛声频率D高速公路上的测速仪是应用多普勒效应测速的【答案】BD【详解】AB产生多普勒效应的原因是观察者或波源发生了相对运动且两者间距发生了变化，而波源的频率没有发生变化，A错误，B正确；C若甲、乙两列车相向行驶，两车均鸣笛，且所发出的笛声频率相同，乙车中的某
