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1、基础课基础课2机械波机械波机械波横波和机械波横波和纵波波知知识排排查机械振机械振动定定义 在介在介质中的中的传播形成机械波播形成机械波产生条件生条件(1) ；(2)形成原因形成原因介介质中的中的质点受波源或点受波源或邻近近质点的点的驱动做做 振振动分分类横波横波振振动方向与方向与传播方向播方向 的波，如的波，如绳波波纵波波振振动方向与方向与传播方向播方向 的波，如声波的波，如声波波源波源介介质受迫受迫垂直垂直平行平行波速、波波速、波长和和频率的关系率的关系1.波长波长：在波：在波动中，振中，振动相位相位总是是的两个相的两个相邻质点点间的距离。的距离。2. .频率频率f：与：与 的振的振动频率相
2、等。率相等。3. .波速波速v：波在介波在介质中的中的传播速度。播速度。4. .波速与波长和频率的关系：波速与波长和频率的关系：v。相同相同波源波源f波的波的图象象1.坐标轴的意义坐标轴的意义：横坐：横坐标表示在波的表示在波的传播方向上各播方向上各质点的点的 ，纵坐坐标表示某一表示某一时刻各刻各质点偏离平衡位置的点偏离平衡位置的 。2. .图象的物理意义：图象的物理意义：某一某一时刻介刻介质中各中各质点相点相对的位移。的位移。图1波的干涉和衍射波的干涉和衍射现象多普勒效象多普勒效应1.波的干涉和衍射波的干涉和衍射波的干涉波的干涉波的衍射波的衍射条件条件两列波的两列波的频率必率必须明明显条件：障
3、碍物或孔的条件：障碍物或孔的 比波比波长小或相差不多小或相差不多现象象形成加形成加强强区和减弱区相互隔开区和减弱区相互隔开的的稳定的定的波能波能够绕过 或孔或孔继续向向前前传播播相同相同尺寸尺寸干涉干涉图样障碍物障碍物2.多普勒效应多普勒效应(1)条件：声源和条件：声源和观察者之察者之间有有。(2)现象：象：观察者感到察者感到发生生变化。化。(3)实质：声源：声源频率率 ，观察者接收到的察者接收到的频率率。相相对运运动频率率不不变变化化小小题速速练1. .思考判断思考判断(1)在机械波的在机械波的传播中，各播中，各质点随波的点随波的传播而迁移。播而迁移。()(2)机械波的机械波的频率等于振源的
4、振率等于振源的振动频率。率。()(3)机械波的机械波的传播速度与振源的振播速度与振源的振动速度相等。速度相等。()(4)质点振点振动的方向的方向总是垂直于波是垂直于波传播的方向。播的方向。()(5)在在一一个个周周期期内内，沿沿着着波波的的传播播方方向向，振振动在在介介质中中传播播一一个个波波长的的距距离离。()(6)机械波在介机械波在介质中中传播的速度由介播的速度由介质本身决定。本身决定。()(7)火火车鸣笛笛减减速速向向我我们驶来来时，我我们听听到到的的笛笛声声频率率将将比比声声源源发声声的的频率率低。低。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2. .(多多选选)一一列列沿
5、沿x轴正正方方向向传播播的的简谐横横波波在在t0时刻刻的的波波形形如如图2所所示示，质点点P的的x坐坐标为3 m。已已知知任任意意振振动质点点连续2次次经过平衡位置的平衡位置的时间间隔隔为0.4 s。下列。下列说法正确的是法正确的是()A. .波速波速为4 m/sB. .波的波的频率率为1.25 HzC. .x坐坐标为15 m的的质点在点在t0.6 s时恰好位于波谷恰好位于波谷D. .x坐坐标为22 m的的质点在点在t0.2 s时恰好位于波峰恰好位于波峰E. .当当质点点P位于波峰位于波峰时，x坐坐标为17 m 的的质点恰好位于波谷点恰好位于波谷图2答案答案BDE波的传播与波速公式的应用波的传
6、播与波速公式的应用1. .(2017贵贵州州遵遵义义航航天天高高级级中中学学模模拟拟) (多多选选)一一简谐横横波波沿沿x轴负向向传播，播，t时刻的波形如刻的波形如图3所示，所示，则该时刻刻()图3答案答案ADE2. .(2018山山西西五五校校四四联联) (多多选选)沿沿x轴传播播的的一一列列简谐横横波波在在t0时刻刻的的波波形形如如图4所所示示，两两质点点M、N的的横横坐坐标分分别为x11.5 m和和x22.5 m，t0时刻刻质点点M的的运运动方方向向沿沿y轴的的负方方向向。若若从从t0时刻刻开开始始，经0.25 s质点点N第第一一次次到到达达平平衡衡位位置置，则()A. .该列波沿列波沿
7、x轴负方向方向传播播B. .该列波的周期列波的周期为1 sC. .该列波的波速列波的波速为2 m/sD. .1 s末，末，质点点M的运的运动方向沿方向沿y轴的的负方向方向E. 01 s内，内，质点点N通通过的路程等于的路程等于8 cm图4答案答案ACE3.一一列列沿沿x方方向向传播播的的简谐横横波波，在在t0时刻刻的的波波形形如如图5所所示示，质点点振振动的的振振幅幅为10 cm。P、Q两两点点的的坐坐标分分别为(1，0)和和(9，0)，已知，已知t0.7 s时，P点第二次出点第二次出现波峰。波峰。(1)这列波的列波的传播速度多大？播速度多大？(2)从从t0时刻起，刻起，经过多多长时间Q点第一
8、次出点第一次出现波峰？波峰？(3)当当Q点第一次出点第一次出现波峰波峰时，P点通点通过的路程的路程为多少？多少？图5解解析析(1)由由题题意意可可知知该该波波的的波波长长为为4 m，P点点与与最最近近波波峰峰的的水平距离为水平距离为3 m，距离下一个波峰的水平距离为，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点第一次出现波峰时质点P振动了振动了t20.9 s当当Q点第一次出现波峰时，点第一次出现波峰时，P点通过的路程点通过的路程s0.9 m。答案答案(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点与最近波峰的水平距离为11 m波的传播方向与质点
9、振动方向的互判方法波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容内容图象图象“上下上下坡坡”法法沿波的传播方向，沿波的传播方向，“上坡上坡”时质点向下振时质点向下振动，动，“下坡下坡”时质点向上振动时质点向上振动“同侧同侧”法法波形图上某点表示传播方向和振动方向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的箭头在图线同侧“微平微平移移”法法将波形沿传播方向进行微小的平移，再将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一由对应同一x坐标的两波形曲线上的点坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向来判断振动方向振动图象和波的图象的关联分析振动图象和波的图象的关联分析求求解解波波动动图图象象与与振振动动图图
10、象象综综合合类类问问题题可可采采用用“一一分分、一一看看、二找二找”的方法的方法1. .(2018河河北北石石家家庄庄调调研研)(多多选选)如如图6甲甲为一一列列简谐横横波波在在某某一一时刻刻的的波波形形图，图乙乙为介介质中中x2 m 处的的质点点P以以此此时刻刻为计时起点的振起点的振动图象。下列象。下列说法正确的是法正确的是()图6A. .这列波的列波的传播方向是沿播方向是沿x轴正方向正方向B. .这列波的列波的传播速度是播速度是20 m/sC. .经过0.15 s，质点点P沿沿x轴的正方向的正方向传播了播了3 mD. .经过0.1 s，质点点Q的运的运动方向沿方向沿y轴正方向正方向E. .
11、经过0.35 s，质点点Q距距平平衡衡位位置置的的距距离离小小于于质点点P距距平平衡衡位位置置的距离的距离答案答案ABE2. .(2018江江西西南南昌昌一一模模)(多多选选)图7甲甲为一一列列简谐横横波波在在t0时刻刻的的波波形形图，P是是平平衡衡位位置置在在x1 m处的的质点点，Q是是平平衡衡位位置置在在x4 m处的的质点点，图乙乙为质点点Q的的振振动图象象，则下下列列说法法正确的是正确的是()图7A. .这列波的波列波的波长是是8 m，周期是，周期是0.20 s，振幅是，振幅是10 cmB. .在在t0时刻，刻，质点点Q向向y轴正方向运正方向运动C. .从从t0到到t0.25 s，该波沿
12、波沿x轴负方向方向传播了播了6 mD. .从从t0到到t0.25 s，质点点P通通过的路程的路程为0 cmE. .质点点Q简谐运运动的表达式的表达式为y0.1sin 10t(m)答案答案ABE3. .(2018安安徽徽江江南南十十校校联联考考)(多多选选)一一简谐机机械械横横波波沿沿x轴负方方向向传播播，已已知知波波的的波波长为8 m，周周期期为2 s，t1 s时刻刻波波形形如如图8甲甲所所示示，a、b是是波波上上的的两两个个质点点。图乙乙是是波波上上某某一一点点的振的振动图象。象。则下列下列说法正确的是法正确的是()图8A. .图乙可以表示乙可以表示d质点的振点的振动B. .图乙可以表示乙可
13、以表示b质点的振点的振动C. .a、b两两质点在点在t1.5 s时速度大小相同速度大小相同D. .该波波传播速度播速度为v4 m/sE. .t0时b质点速度沿点速度沿y轴正方向正方向答案答案ADE造成波动问题多解的主要因素有造成波动问题多解的主要因素有1. .周期性周期性(1)时间周期性：周期性：时间间隔隔t与周期与周期T的关系不明确。的关系不明确。(2)空空间周期性：波周期性：波传播距离播距离x与波与波长的关系不明确。的关系不明确。2. .双向性双向性(1)传播方向双向性：波的播方向双向性：波的传播方向不确定。播方向不确定。(2)振振动方向双向性：方向双向性：质点振点振动方向不确定。方向不确
14、定。3. .波形的隐含性形成多解波形的隐含性形成多解在在波波动问题中中，往往往往只只给出出完完整整波波形形的的一一部部分分，或或给出出几几个个特特殊殊点点，而而其其余余信信息息均均处于于隐含含状状态。这样，波波形形就就有有多多种种情况，形成波情况，形成波动问题的多解性。的多解性。波的多解问题波的多解问题【典典例例】2017全全国国卷卷，34(1)(多多选选)如如图9，一一列列简谐横横波波沿沿x轴正正方方向向传播播，实线为t0时的的波波形形图，虚虚线为t0.5 s时的的波波形形图。已已知知该简谐波波的的周周期期大大于于0.5 s。关关于于该简谐波，下列波，下列说法正确的是法正确的是()A. .波
15、波长为2 mB. .波速波速为6 m/sC. .频率率为1.5 HzD. .t1 s时，x1 m处的的质点点处于波峰于波峰E. .t2 s时，x2 m处的的质点点经过平衡位置平衡位置图9答案答案BCE1. .(2018河河北北唐唐山山一一模模) (多多选选)如如图10所所示示为一一列列向向左左传播播的的横横波波的的图象象，图中中实线表表示示t时刻刻的的波波形形，虚虚线表表示示又又经t0.2 s时刻刻的的波波形形，已已知知波波长为2 m，下下列列说法法正正确确的的是是()图10答案答案BCE2. .(2018武武汉汉市市模模拟拟)(多多选选)如如图11所所示示，有有一一列列减减幅幅传播播的的简谐
16、横横波波，x0与与x75 m处的的A、B两两个个质点点的的振振动图象象分分别如如图中中实线与虚与虚线所示。所示。则这列波的列波的()A. .A点点处波波长是是10 cm，B点点处波波长是是5 cmB. .周期一定都是周期一定都是2102 sC. .t0.012 5 s时刻，两刻，两质点的振点的振动速度方向相反速度方向相反D. .传播速度一定是播速度一定是600 m/sE. .A质点的振幅是点的振幅是B质点的振幅的点的振幅的2倍倍图11答案答案BCE3. .(2018湖湖南南长长沙沙四四县县3月月模模拟拟)(多多选选)一一列列简谐横横波波在在t0时刻刻的的波波形形图如如图12实线所所示示，从从此
17、此刻刻起起，经0.2 s波波形形图如如图虚虚线所示，若波所示，若波传播的速度播的速度为5 m/s，则()图12A. .这列波沿列波沿x轴正方向正方向传播播B. .t0时刻刻质点点a沿沿y轴正方向运正方向运动C. .若若此此波波遇遇到到另另一一列列简谐横横波波并并发生生稳定定的的干干涉涉现象象，则该波所遇到的波所遇到的简谐横波横波频率率为1.25 HzD. .x2 m处的的质点的位移表达式点的位移表达式为y0.4sin(2.5t)(m)E. .从从t0时刻开始刻开始质点点a经0.4 s通通过的路程的路程为0.8 m答案答案CDE1. .波的干涉中振动加强点和减弱点的判断波的干涉中振动加强点和减弱
18、点的判断波的干涉、衍射、多普勒效应波的干涉、衍射、多普勒效应2. .多普勒效应的成因分析多普勒效应的成因分析(1)接接收收频率率：观察察者者接接收收到到的的频率率等等于于观察察者者在在单位位时间内接收到的完全波的个数。内接收到的完全波的个数。(2)波源与波源与观察者如果相互靠近，察者如果相互靠近，观察者接收到的察者接收到的频率增大。率增大。(3)波源与波源与观察者如果相互察者如果相互远离，离，观察者接收到的察者接收到的频率减小。率减小。(4)波波源源和和观察察者者如如果果相相对静静止止，观察察者者接接收收到到的的频率率等等于于波源的波源的频率。率。1. .(多多选选)如如图13所所示示，实线与
19、与虚虚线分分别表表示示振振幅幅、频率率均均相相同同的的两两列列简谐横横波波的的波波峰峰和和波波谷谷，此此刻刻，M是是波波峰峰与与波波峰峰的的相相遇遇点点。设这两两列列波的振幅均波的振幅均为A，则下列下列说法正确的是法正确的是()A. .此此时刻位于刻位于O处的的质点正点正处于平衡位置于平衡位置B. .P、N两两处的的质点始点始终处在平衡位置在平衡位置C. .随着随着时间的推移，的推移，M处的的质点将向点将向O处移移动D. .从从此此时刻刻起起，经过四四分分之之一一周周期期，M处的的质点点到到达达平平衡衡位位置置，此此时位移位移为零零E. .O、M连线的中点是振的中点是振动加加强强的点，其振幅的
20、点，其振幅为2A图13解解析析此此时时刻刻位位于于O处处的的质质点点正正处处于于波波谷谷与与波波谷谷的的相相遇遇点点，不不在在平平衡衡位位置置，选选项项A错错误误；P、N两两处处的的质质点点处处于于波波峰峰和和波波谷谷的的相相遇遇点点，两两列列波波在在这这两两处处的的位位移移始始终终相相反反，合合位位移移为为0，选选项项B正正确确；质质点点并并不不随随波波迁迁移移，选选项项C错错误误；从从此此时时刻刻起起，经经过过四四分分之之一一周周期期，两两列列波波在在M点点的的振振动动均均达达到到平平衡衡位位置置，合合位位移移为为零零，选选项项D正正确确；O、M连连线线的的中中点点是是振振动动加加强强区区
21、的的点点，其振幅为其振幅为2A，选项，选项E正确。正确。答案答案BDE2. .(2018四四川川绵绵阳阳二二诊诊)(多多选选)一一频率率为600 Hz的的声声源源以以20 rad/s的的角角速速度度沿沿一一半半径径为0.8 m的的圆周周(圆心心为O点点)做做匀匀速速圆周周运运动，一一观察察者者站站在在离离圆心心很很远的的P点点且且相相对于于圆心心静静止止，如如图14所示，所示，则观察者接收到察者接收到()A. .声源在声源在A点点时发出声音的出声音的频率大于率大于600 HzB. .声源在声源在B点点时发出声音的出声音的频率等于率等于600 HzC. .声源在声源在C点点时发出声音的出声音的频
22、率等于率等于600 HzD. .声源在声源在C点点时发出声音的出声音的频率小于率小于600 HzE. .声源在声源在D点点时发出声音的出声音的频率小于率小于600 Hz图14解解析析根根据据多多普普勒勒效效应应，当当声声源源和和观观察察者者相相向向运运动动时时，观观察察者者接接收收到到的的频频率率大大于于声声源源的的频频率率，当当声声源源和和观观察察者者反反向向运运动动时时，观观察察者者接接收收到到的的频频率率小小于于声声源源的的频频率率，将将声声源源运运动动至至A、B、C、D四四个个点点时时相相对对于于观观察察者者的的速速度度方方向向标标出出来来，A点点有有接接近近观观察察者者的的趋趋势势，
23、C点点有有远远离离观观察察者者的的趋趋势势，声声源源在在B、D两两点点的的速速度度方方向向垂垂直直O点点与与观观察察者者的的连连线线，故故选选项项A、B、D正正确确，C、E错误。错误。答案答案ABD3. .(多多选选)在在坐坐标原原点点的的波波源源产生生一一列列沿沿x轴正正方方向向传播播的的简谐横横波波，波波速速v200 m/s。已已知知t0时，波波刚好好传播播到到x40 m处，如如图15所所示示，在在x400 m处有有一一接接收收器器(图中中未未画画出出)，则下下列列说法正确的是法正确的是()图15A. .波源开始振波源开始振动时方向沿方向沿y轴正方向正方向B. .从从t0开开始始经过0.15 s，x40 m处的的质点点运运动路路程程为0.6 mC. .接收器在接收器在t1.8 s时才能接收到此波才能接收到此波D. .若若波波源源向向x轴负方方向向运运动，根根据据多多普普勒勒效效应，接接收收器器接接收收到的波源到的波源频率可能率可能为11 HzE. .若若该波波与与另另一一列列频率率为10 Hz、波波源源在在x350 m处的的沿沿x轴负方向方向传播的播的简谐横波相遇，能横波相遇，能够产生生稳定的干涉定的干涉图样答案答案BCE
