資源簡介

(共99張PPT)
第七章　機械振動　機械波
第2節(jié)　機械波
鏈接教材·夯基固本
1．機械波
(1)形成條件
①有發(fā)生機械振動的波源。
②有傳播____，如空氣、水等。
(2)傳播特點
①傳播振動形式、傳遞____、傳遞信息。
②質(zhì)點不隨波____。
介質(zhì)
能量
遷移
(3)分類
①橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向相互____，有波峰和波谷。
②縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在__________，有疏部和密部。
垂直
同一直線上
(4)描述
①波長(λ)：在波的傳播方向上，振動相位總是____的兩個____質(zhì)點間的距離。
在橫波中，兩個相鄰____或兩個相鄰____之間的距離等于波長。
在縱波中，兩個相鄰____或兩個相鄰____之間的距離等于波長。
②頻率(f )：波的頻率等于____振動的頻率。
③波速(v)：波在介質(zhì)中的傳播速度，由____本身的性質(zhì)決定。
④三者關(guān)系：v＝＝____。
相同
相鄰
波峰
波谷
密部
疏部
波源
介質(zhì)
λf
(5)圖像
①坐標(biāo)軸：橫坐標(biāo)表示沿波傳播方向上各個質(zhì)點的________，縱坐標(biāo)表示該時刻各個質(zhì)點離開平衡位置的____。
②意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點離開________的位移。
2．波的干涉
(1)條件：兩列波的____相同，相位差恒定，振動方向相同。
(2)現(xiàn)象：形成加強區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的________。
平衡位置
位移
平衡位置
頻率
干涉圖樣
3．波的衍射
(1)明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸比____小或相差不多。
(2)現(xiàn)象：波能夠____障礙物或通過孔繼續(xù)向前傳播。
4．多普勒效應(yīng)
(1)條件：波源和觀察者之間有________(距離發(fā)生變化)。
(2)現(xiàn)象：觀察者感到____發(fā)生變化。
(3)實質(zhì)：波源頻率不變，觀察者接收到的____發(fā)生變化。
波長
繞過
相對運動
頻率
頻率
1．易錯易混辨析
(1)在機械波的傳播過程中，各質(zhì)點隨波的傳播而遷移。 (　　)
(2)機械波在傳播過程中，各質(zhì)點振動的周期、起振方向都相同。 (　　)
(3)兩列波在介質(zhì)中疊加，一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象。 (　　)
(4)波的傳播在時間上有周期性，在空間上也有周期性。 (　　)
(5)機械波傳遞的是振動形式、能量和信息。 (　　)
(6)波的圖像描述的是一個質(zhì)點的位移隨時間變化的關(guān)系。 (　　)
×
√
×
√
√
×
2．(人教版選擇性必修第一冊改編)(多選)如圖所示，當(dāng)波源和障礙物都靜止不動時，波源發(fā)出的波在障礙物處不能發(fā)生明顯衍射。下列措施可能使波發(fā)生較為明顯的衍射的是(　　)
A．增大波源的振動頻率
B．減小波源的振動頻率
C．增大障礙物的長度
D．減小障礙物的長度
√
√
BD　[不能發(fā)生明顯衍射的原因是障礙物的長度遠(yuǎn)大于波長，則增大波長或減小障礙物的長度可能使波發(fā)生較為明顯的衍射，C錯誤，D正確；由λ＝知，v不變，減小f ，λ增大，A錯誤，B正確。]
3．(人教版選擇性必修第一冊改編)(多選)簡諧橫波某時刻的波形如圖所示，P為介質(zhì)中的一個質(zhì)點，波沿x軸的正方向傳播。以下說法正確的是(　　)
A．質(zhì)點P此時刻的速度沿x軸的正方向
B．質(zhì)點P此時刻的加速度沿y軸的正方向
C．再過半個周期時，質(zhì)點P的位移為負(fù)值
D．經(jīng)過一個周期，質(zhì)點P通過的路程為4a
√
√
CD　[波沿x軸正方向傳播，由同側(cè)法知，P此刻的速度沿y軸正方向，故A錯誤；P此刻的位移沿y軸正方向，由－kx＝ma可知，P此刻的加速度沿y軸負(fù)方向，故B錯誤；分析可知，再經(jīng)過半個周期，質(zhì)點P的位移為負(fù)值，故C正確；由題圖可知，質(zhì)點P的振幅為a，則經(jīng)過一個周期，質(zhì)點P通過的路程為4a，故D正確。]
4．(人教版選擇性必修第一冊改編)(多選)一列簡諧橫波，沿x軸正方向傳播，位于原點的質(zhì)點的振動圖像如圖甲所示；圖乙為該波在某一時刻的波形圖。下列說法正確的是(　　)
A．由圖甲可知，位于原點的質(zhì)點振動的振幅是16 cm
B．位于原點的質(zhì)點振動的周期是0.2 s
C．由圖甲可知，在t＝時，位于原點的質(zhì)點離開平衡位置的位移為零
D．該波的傳播速度是20 m/s
√
√
BC　[由題圖甲讀出振幅A＝8 cm，周期T＝0.2 s，故A錯誤，B正確；當(dāng)t＝時，位于原點的質(zhì)點處在平衡位置并向下運動，所以y＝0，故C正確；從題圖乙中可以看出波長λ＝2 m，所以波速v＝＝
m/s＝10 m/s，故D錯誤。]
細(xì)研考點·突破題型
考點1　波的形成與傳播
1．機械波的傳播特點
(1)波傳到任意一點，該點的起振方向都和波源的起振方向相同。
(2)介質(zhì)中每個質(zhì)點都做受迫振動，因此任一質(zhì)點的振動頻率和周期都和波源的振動頻率和周期相同。
(3)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)的情況不同，它的波長和波速可能改變，但頻率和周期都不會改變。
(4)波源經(jīng)過一個周期T完成一次全振動，波恰好向前傳播一個波長的距離，所以v＝＝λf 。
方法 內(nèi)容 圖像
“上下 坡”法 沿波的傳播方向，“上坡”時質(zhì)點向下振動，“下坡”時質(zhì)點向上振動
“同側(cè)”法 波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè)
2．波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判方法
方法 內(nèi)容 圖像
“微平移”法 將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對應(yīng)同一橫坐標(biāo)的兩波形曲線上的點來判斷振動方向
[典例1]　(2025·廣東惠州高三調(diào)研)介質(zhì)中有一列簡諧機械波傳播，對于其中某個振動質(zhì)點(　　)
A．它的振動速度等于波的傳播速度
B．它的振動方向一定垂直于波的傳播方向
C．它在一個周期內(nèi)走過的路程等于一個波長
D．它的振動頻率等于波源振動頻率
√
D　[在同種均勻介質(zhì)中波的傳播速度為定值，而質(zhì)點在平衡位置兩側(cè)做簡諧運動，其速度大小是變化的，和波速無關(guān)，故A錯誤；在縱波中質(zhì)點的振動方向和波的傳播方向相同或相反，并不垂直，故B錯誤；質(zhì)點在一個周期內(nèi)走過的路程等于4個振幅的長度，并非一個波長，故C錯誤；每個質(zhì)點都在重復(fù)波源的振動，因此質(zhì)點的振動頻率和波源的振動頻率是相同的，故D正確。]
[典例2]　(2022·廣東卷)如圖所示，某同學(xué)握住軟繩的一端周期性上下抖動，在繩上激發(fā)了一列簡諧波。從圖示時刻開始計時，經(jīng)過半個周期，繩上M處的質(zhì)點將運動至________(選填“N”“P”或“Q”)處。加快抖動，波的頻率增大，波速________(選填“增大”“減小”或“不變”)。
P
不變
[解析]　經(jīng)過半個周期，波向右傳播半個波長，而M點只在平衡位置附近上下振動，恰好運動到最低點P點；波速是由介質(zhì)決定的，與頻率無關(guān)，波的頻率增大，而波速仍保持不變。
振動圖像 波的圖像
圖像
物理意義 表示某質(zhì)點各個時刻的位移 表示某時刻各質(zhì)點的位移
考點2　波的圖像和振動圖像的理解及應(yīng)用
1．振動圖像與波的圖像的比較
振動圖像 波的圖像
圖像信息 (1)質(zhì)點振動周期 (2)質(zhì)點振幅 (3)各時刻質(zhì)點位移 (4)各時刻速度、加速度方向 (1)波長、振幅
(2)任意一質(zhì)點在該時刻的位移
(3)任意一質(zhì)點在該時刻的加速度方向
(4)傳播方向、振動方向的互判
振動圖像 波的圖像
圖像變化 隨時間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變 隨時間推移，圖像沿傳播方向平移
形象比喻 記錄著一個人一段時間內(nèi)活動的錄像帶 記錄著許多人某時刻動作、表情的集體照片
2．由兩類圖像判斷波的傳播規(guī)律的方法
(1)首先根據(jù)橫軸是長度還是時間分清哪一個是波的圖像，哪一個是振動圖像，注意各個質(zhì)點振動的周期和振幅相同。
(2)從確定的振動圖像中可以找出某質(zhì)點在波的圖像中某一時刻的振動方向，根據(jù)該點的振動方向確定波的傳播方向。
角度1　圖像的選取
[典例3]　一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，波長為100 cm，振幅為8 cm。介質(zhì)中有a和b兩個質(zhì)點，其平衡位置分別位于x＝－ cm和x＝120 cm處。某時刻b質(zhì)點的位移為y＝4 cm，且向y軸正方向運動。從該時刻開始計時，a質(zhì)點的振動圖像為(　　)
√
A　[a、b兩質(zhì)點平衡位置的距離Δx＝(120＋)cm＝λ＝λ＋，a質(zhì)點的振動情況和b質(zhì)點左側(cè)與b質(zhì)點的平衡位置相差的質(zhì)點的振動情況相同，由波向x軸正向傳播，某時刻b質(zhì)點的位移為y＝4 cm且向y軸正方向運動，可推出a、b兩質(zhì)點之間的波形如圖所示，此刻a質(zhì)點向下振動，速度增大，且此刻a質(zhì)點與b質(zhì)點位移相
同，為4 cm，振動圖像為A，A正確，B、
C、D錯誤。]
角度2　圖像信息的應(yīng)用
[典例4]　一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖(a)是t＝0時刻的波形圖；P是介質(zhì)中位于x＝2 m處的質(zhì)點，其振動圖像如圖(b)所示。下列說法正確的是______。(填正確答案標(biāo)號)
A．波速為2 m/s
B．波向左傳播
C．波的振幅是10 cm
D．x＝3 m處的質(zhì)點在t＝7 s時位于平衡位置
E．質(zhì)點P在0～7 s時間內(nèi)運動的路程為70 cm
ABE
[解析]　由波的圖像可知λ＝4 m，由振動圖像可知T＝2 s，則波速v＝＝2 m/s，A正確；由題圖(b)可知質(zhì)點P在t＝0時刻向下運動，在題圖(a)中，根據(jù)“同側(cè)法”可判斷簡諧橫波向左傳播，B正確；由題圖(a)可知振幅為5 cm，C錯誤；0～7 s內(nèi)，質(zhì)點振動3.5 T，x＝
3 m處的質(zhì)點將運動到正向最大位移處，D錯誤；質(zhì)點P在一個周期內(nèi)運動的路程為4A，所以0～7 s內(nèi)，質(zhì)點P運動的路程為3.5×4A＝70 cm，E正確。
規(guī)律方法　“一分、一看、二找”巧解圖像綜合類問題
考點3　波的多解問題
1．造成波動問題多解的三大因素
周期性 (1)時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確
(2)空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確
雙向性 (1)傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定
(2)振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定
波形的隱含性 在波動問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個特殊點，而其余信息均處于隱含狀態(tài)，這樣波形就有多種情況，形成波動問題的多解性
2．解決波的多解問題的一般思路
采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內(nèi)滿足條件的Δt或Δx關(guān)系，若題目給出的為時間條件，則列出t＝nT＋Δt(n＝0，1，2，…)；若題目給出的為距離條件，則列出x＝nλ＋Δx(n＝0，1，2，…)進(jìn)行求解。
角度1　周期性造成的多解問題
[典例5]　(多選)如圖所示，一列機械波沿x軸正方向傳播，在t＝0時刻該機械波的波形如圖中實線所示，經(jīng)0.8 s 該機械波的波形如圖中的虛線所示。已知該機械波的周期大于0.8 s，其中M、N是平衡位置分別位于x1＝2 m、x2＝3 m處的兩個質(zhì)點，則下列說法正確的是(　　)
A．該波的周期為T＝3.2 s
B．在t＝3.5 s時，質(zhì)點M的速度方向沿y軸正方向
C．經(jīng)過0.8 s，質(zhì)點N向右移動了2 m
D．從t＝0時刻開始經(jīng)過0.4 s，質(zhì)點N的加速度大小比質(zhì)點M的大
√
√
AB　[根據(jù)題意可知機械波由實線傳播到虛線需要的時間為t＝n＋T(n＝0，1，2，…)＝0.8 s，解得T＝ s(n＝0，1，2，…)。當(dāng)n＝0時，解得T＝3.2 s；當(dāng)n＝1時，解得T＝0.64 s，因T>0.8 s，故該波的周期為3.2 s，A正確；由于波沿x軸正方向傳播，故t＝3.5 s時質(zhì)點M的速度方向沿y軸正方向，故B正確；介質(zhì)中的質(zhì)點不會隨波遷移，C錯誤；該波的波速為v＝＝ m/s＝2.5 m/s，從t＝0時刻開始經(jīng)過0.4 s，波的振動形式向前傳播1 m，質(zhì)點N到達(dá)平衡位置，加速度為零，質(zhì)點M在x軸上方向上運動，質(zhì)點M的加速度大小大于質(zhì)點N的，D錯誤。]
角度2　傳播的雙向性造成的多解問題
[典例6]　(2025·廣東河源高三檢測)如圖所示，實線是一列簡諧橫波在t1＝0時刻的波形，虛線是這列波在t2＝0.5 s時刻的波形。
(1)寫出這列波的波速表達(dá)式；
(2)若波速大小為74 m/s，波速
方向如何？
[解析]　(1)由題圖可知λ＝8 m
當(dāng)波向右傳播時，在Δt＝t2－t1時間內(nèi)波傳播的距離為s＝nλ＋λ＝(8n＋3) m(n＝0，1，2，…)
波速為v＝＝ m/s＝(16n＋6) m/s(n＝0，1，2，…)
當(dāng)波向左傳播時，在Δt＝t2－t1時間內(nèi)波傳播的距離為s＝nλ＋λ＝(8n＋5) m(n＝0，1，2，…)
波速為v＝＝ m/s＝(16n＋10)m/s(n＝0，1，2，…)。
(2)若波速大小為74 m/s，在Δt＝t2－t1時間內(nèi)波傳播的距離為s＝v·Δt＝74×0.5 m＝37 m
因為37 m＝4λ＋λ，所以波向左傳播。
[答案]　(1)見解析　(2)方向向左
方法技巧　“三步”巧解波的多解問題
(1)根據(jù)初、末兩時刻的波形圖確定傳播距離與波長的關(guān)系通式。
(2)根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解。
(3)根據(jù)波速公式v＝或v＝＝λf 求波速。
【典例6　教用·備選題】(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，已知x軸上x1＝1 m和x2＝7 m處質(zhì)點的振動圖像分別如圖1、圖2所示，則此列波的傳播速率可能是(　　)
A．7 m/s B．2 m/s
C．1.2 m/s D．1 m/s
√
√
BC　[由振動圖像可知周期T＝4 s，t＝0時刻x1處質(zhì)點在平衡位置且向下振動，而x2處質(zhì)點在正的最大位移處。①若該列波沿x軸正方向傳播，其t＝0時刻的波形如圖甲所示，x2處質(zhì)點的平衡位置可能在A1或A2或A3…
則有x2－x1＝λ(n＝0，1，2，…)，得波速表達(dá)式v＝＝＝ m/s(n＝0，1，2，…)，當(dāng)n＝0時，v＝6 m/s；當(dāng)n＝1時，v＝1.2 m/s，C正確；②若該列波沿x軸負(fù)方向傳播，其t＝0時刻的波形如圖乙所示，x2處質(zhì)點的平衡位置可能在A1或A2或A3…
則有x2－x1＝λ(n＝0，1，2，…)，得v＝＝＝ m/s
(n＝0，1，2，…)。當(dāng)n＝0時，v＝2 m/s；當(dāng)n＝1時，v≈0.86 m/s，B正確。]
考點4　波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)
1．波的干涉現(xiàn)象中加強點、減弱點的判斷方法
(1)公式法：某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的距離之差Δr。
①當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時
若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，則振動加強；
若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，則振動減弱。
②當(dāng)兩波源振動步調(diào)相反時
若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，則振動加強；
若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，則振動減弱。
(2)圖像法：①在某時刻波的干涉圖樣上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點。
②加強點或減弱點各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強線和減弱線，兩種線互相間隔。
③加強點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間。
2．波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不大或者小于波長。
3．多普勒效應(yīng)的成因分析
(1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)。
(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變大；當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時，觀察者接收到的頻率變小。
[典例7]　(多選)在下列現(xiàn)象中，可以用多普勒效應(yīng)解釋的有(　　)
A．雷雨天看到閃電后，稍過一會兒才能聽到雷聲
B．超聲波被血管中的血流反射后，探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化
C．觀察者聽到遠(yuǎn)去的列車發(fā)出的汽笛聲，音調(diào)會變低
D．同一聲源發(fā)出的聲波，在空氣和水中傳播的速度不同
√
√
BC　[先看到閃電后聽到雷聲是因為聲音的傳播速度比光的傳播速度慢，A錯誤；超聲波與血液中的血小板等細(xì)胞發(fā)生反射時，血小板的運動會使得探測器接收到的超聲波頻率發(fā)生變化，是多普勒效應(yīng)，B正確；列車和人的相對位置變化了，所以聽到的聲音頻率發(fā)生了變化，是多普勒效應(yīng)，C正確；同一聲波的傳播速度不同是因為介質(zhì)不同， D錯誤。]
[典例8]　(多選)圖中S為在水面上振動的波源，M、N是水面上的兩塊擋板，其中N板可以上下移動，兩板中間有一狹縫，此時測得A處水面沒有振動，為使A處水面也能發(fā)生振動，可采用的方法是(　　)
A．使波源的頻率增大
B．使波源的頻率減小
C．移動N使狹縫的間距增大
D．移動N使狹縫的間距減小
√
√
BD　[使波滿足發(fā)生明顯衍射的條件即可，即將狹縫變小，或?qū)⒉ㄩL變大，B、D正確。]
1．(2024·廣東深圳二模)圖甲是一列簡諧橫波在某時刻的波形圖，質(zhì)點M、N、P、Q分別位于介質(zhì)中x＝3 m、x＝4 m、x＝5 m、x＝10 m處。該時刻橫波恰好傳播至P點，圖乙為質(zhì)點M從該時刻開始的振動圖像，下列說法正確的是(　　)
學(xué)情診斷·當(dāng)堂評價
A．此波在該介質(zhì)中的傳播速度為1.25 m/s
B．波源起振方向沿y軸正方向
C．此波傳播至Q點的過程中，質(zhì)點P運動的路程為5 m
D．當(dāng)質(zhì)點Q起振后，與質(zhì)點N的振動步調(diào)完全一致
√
B　[根據(jù)題圖甲可知波長為λ＝4 m，根據(jù)題圖乙可知T＝4 s，則波速為v＝＝1 m/s，故A錯誤；此時波剛好傳到P點，根據(jù)上下坡法可知，振動方向沿y軸正方向，又因為此時P點振動方向為波源的起振方向，故B正確；根據(jù)波在x軸方向上的運動特點可知t＝＝ s＝5 s＝T，則P點的路程為s＝5A＝5×10 cm＝50 cm，故C錯誤；質(zhì)點Q和質(zhì)點N之間的距離為Δx＝6 m＝λ，因此兩個質(zhì)點的振動步調(diào)相反，故D錯誤。故選B。]
2．一平面簡諧橫波以速度v＝2 m/s 沿x軸正方向傳播，t＝0時刻的波形圖如圖所示。介質(zhì)中平衡位置在坐標(biāo)原點的質(zhì)點A在t＝0時刻的位移y＝ cm。該波的波長為______m，頻率為________ Hz。t＝2 s時刻，質(zhì)點A____________(選填“向上運動”“速度為零”或“向下運動”)。
4
0.5
向下運動
[解析]　由sin 45°＝并結(jié)合題圖有＝1.5 m，可得λ＝4 m，頻率f ＝＝0.5 Hz，周期T＝＝2 s。由于t＝0時刻質(zhì)點A向下運動，所以t＝2 s時刻質(zhì)點A向下運動。
3．(多選)如圖所示是一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速為v，P、Q是沿波傳播方向上相距為a的兩質(zhì)點，某時刻P、Q兩質(zhì)點都處于平衡位置，且P、Q間僅有一個波峰，經(jīng)過時間t，Q質(zhì)點第一次運動到波峰，則t可能等于(　　)
A． B．
C． D．
√
√
√
ACD　[當(dāng)質(zhì)點Q此時正向上運動時，對應(yīng)波形如圖甲、乙所示；當(dāng)質(zhì)點Q此時正向下運動時，對應(yīng)波形如圖丙、丁所示。則圖甲中，波長λ＝2a，T＝，所以t＝＝；同理圖乙中，t＝；圖丙中，t＝；圖丁中，t＝。所以A、C、D正確。]
4．(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，如圖所示，實線為t1＝2 s時的波形圖，虛線為t2＝5 s 時的波形圖。以下關(guān)于平衡位置在原點處的質(zhì)點的振動圖像，可能正確的是(　　)
√
√
AC　[本題需要考慮機械波傳播方向的不確定性。若機械波沿x軸正方向傳播，在t1＝2 s時，平衡位置在原點處的質(zhì)點的振動方向豎直向上，則傳播時間Δt＝t2－t1＝3 s，滿足Δt＝T＋nT(n＝0，1，2，…)，解得T＝ s(n＝0，1，2，…)，當(dāng)n＝0時，解得周期T＝4 s，A正確，B錯誤；若機械波沿x軸負(fù)方向傳播，在t2＝5 s時，平衡位置在原點處的質(zhì)點處于波谷，則Δt＝T＋nT(n＝0，1，2，…)，解得T＝ s(n＝0，1，2，…)，當(dāng)n＝0時，解得周期T＝12 s，C正確，D錯誤。故選AC。]
5．(多選)如圖所示為水平面內(nèi)兩列從點波源發(fā)出的相干波某時刻的波峰和波谷位置，實線表示波峰，虛線表示波谷，相鄰實線與虛線間的距離為0.2 m，波速為1 m/s，在圖示范圍內(nèi)可以認(rèn)為這兩列波的振幅均為1 cm，C點是B、D兩點連線的中點，則(　　)
A．圖示時刻A、B兩點的高度差為2 cm
B．圖示時刻C點正處在平衡位置且向上運動
C．F點到兩波源的路程差為零
D．經(jīng)0.1 s，A點的位移為零
√
√
BD　[A、B兩點為振動加強點，兩點振幅均為2 cm，兩點高度差為4 cm，故A錯誤；C點為B、D兩點連線的中點，所以C點處在平衡位置，根據(jù)“上下坡”法，C點正向上運動，故B正確；如果波源初相相同，F(xiàn)點為振動減弱點，它到兩波源的路程之差應(yīng)為半波長的奇數(shù)倍，故C錯誤；因周期T＝＝ s＝0.4 s，經(jīng)t＝0.1 s＝，A點由波峰回到平衡位置，位移為零，故D正確。]
6．(多選)兩列振幅相等、波長均為λ、周期均為T的簡諧橫波沿同一繩子相向傳播，若兩列波均由一次全振動產(chǎn)生，t＝0時刻的波形如圖1所示，此時兩列波相距λ，則(　　)
A．t＝時，波形如圖2甲所示
B．t＝時，波形如圖2乙所示
C．t＝時，波形如圖2丙所示
D．t＝T時，波形如圖2丁所示
√
√
BD　[ 經(jīng)過兩列波還未相遇，又波在傳播過程中，波形保持不變，故A錯誤；經(jīng)過T兩列波向前傳播的距離均為λ，兩列波的波前端剛好相遇，故B正確；經(jīng)過T兩列波向前傳播的距離均為λ，根據(jù)波的疊加原理可知，在兩列波之間～的區(qū)域為兩列波的振動加強區(qū)域，處于處的質(zhì)點向下的位移為2A，故C錯誤；經(jīng)過T兩列波完全相遇，根據(jù)疊加原理，所有質(zhì)點的位移均為零，故D正確。]
課時分層作業(yè)(十八)　機械波
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
1．船上的人和水下的潛水員都能聽見輪船的鳴笛聲。聲波在空氣中和在水中傳播時的(　　)
A．波速和波長均不同 B．頻率和波速均不同
C．波長和周期均不同 D．周期和頻率均不同
√
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
A　[機械波從一種介質(zhì)傳到另一種介質(zhì)，是通過質(zhì)點間的受迫振動傳播的，頻率都等于波源的頻率，保持不變，周期T＝，則周期也不變，而機械波在不同介質(zhì)中波速不同，根據(jù)v＝λf可知，波長隨波速成正比變化，A正確，B、C、D錯誤。]
2．(2023·廣東卷)漁船常用回聲探測器發(fā)射的聲波探測水下魚群與障礙物。聲波在水中傳播速度為1 500 m/s，若探測器發(fā)出頻率為1.5×
106 Hz的聲波，下列說法正確的是(　　)
A．兩列聲波相遇時一定會發(fā)生干涉
B．聲波由水中傳播到空氣中，波長會改變
C．該聲波遇到尺寸約為1 m的被探測物時會發(fā)生明顯衍射
D．探測器接收到的回聲頻率與被探測物相對探測器運動的速度無關(guān)
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
√
B　[根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，探測器接收到的回聲頻率與被探測物相對探測器運動的速度有關(guān)，而兩列聲波發(fā)生干涉的條件是頻率相等，所以兩列聲波相遇時不一定發(fā)生干涉，故A、D錯誤；聲波由水中傳播到空氣中時，聲波的頻率不變，波速發(fā)生變化，所以波長會發(fā)生改變，故B正確；根據(jù)波長的計算公式可得λ＝＝ m＝1×10-3 m，當(dāng)遇到尺寸約1 m的被探測物時不會發(fā)生明顯衍射，故C錯誤。故選B。]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
3．(多選)(2024·廣東廣州期中)蝙蝠具有一種回聲定位的特殊本領(lǐng)，它們在喉部產(chǎn)生短促而高頻的超聲波，經(jīng)鼻或嘴傳出后被附近物體反射回來形成回聲，聽覺神經(jīng)中樞對回聲本身以及發(fā)出聲與回聲間的差異進(jìn)行分析，從而確定前方獵物的位置、大小、形狀、結(jié)構(gòu)以及運動速度與方向，下列說法正確的是(　　)
A．不同蝙蝠發(fā)出不同頻率的超聲波可能發(fā)生干涉
B．蝙蝠發(fā)出的超聲波進(jìn)入水中后傳播速度不變
C．蝙蝠發(fā)出的超聲波相比普通人的聲音更不容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象
D．蝙蝠聽到回聲的頻率變高時，能判斷出獵物正在靠近
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
√
√
CD　[發(fā)生干涉時兩列波的頻率必須相同，則不同蝙蝠發(fā)出不同頻率的超聲波不可能發(fā)生干涉，故A錯誤；蝙蝠發(fā)出的超聲波進(jìn)入水中后，介質(zhì)改變，傳播速度要發(fā)生變化，故B錯誤；當(dāng)障礙物一樣時，波長越長的聲波越容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，蝙蝠發(fā)出的超聲波頻率比人聲高，波長比人聲的波長短，因此更不容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故C正確；根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，蝙蝠聽到回聲的頻率變高時，能判斷出獵物正在靠近，故D正確。]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
4．(多選)“球鼻艏”是位于遠(yuǎn)洋輪船船頭水面下方的裝置，當(dāng)輪船以設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)速度航行時，球鼻艏推起的波與船首推起的波如圖所示，兩列波的疊加可以大幅度減小水對輪船的阻力。下列現(xiàn)象的物理原理與之相同的是(　　)
A．插入水中的筷子，看起來折斷了
B．陽光下的肥皂膜，呈現(xiàn)彩色條紋
C．駛近站臺的火車，汽笛音調(diào)變高
D．振動音叉的周圍，聲音忽高忽低
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
√
√
BD　[當(dāng)輪船以設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)速度航行時，“球鼻艏”推起的波與船首推起的波疊加可以大幅度減小水對輪船的阻力，應(yīng)用了波的干涉原理。陽光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋和振動音叉的周圍聲音忽高忽低都是波的干涉，B、D正確；插入水中的筷子看起來折斷了是光的折射，A錯誤；駛近站臺的火車汽笛音調(diào)變高是多普勒效應(yīng)，C錯誤。]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
5．(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標(biāo)原點的質(zhì)點振動圖像如圖所示。當(dāng)t＝7 s時，簡諧波的波動圖像可能正確的是
(　　)
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
√
√
AC　[由振動圖像可知，波的周期為T＝12 s，設(shè)原點處的質(zhì)點的振動方程為：y＝A sin ，由10＝20sin φ，解得φ＝，在t＝
7 s時刻y7＝20 sin ＝－10 cm≈－17.3 cm，因7 s＝T＋T，則在t＝7 s時刻質(zhì)點在y軸下方且向下振動，根據(jù)“同側(cè)法”可判斷若波向右傳播，則波形如C所示；若波向左傳播，則波形如A所示。故選AC。]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
6．一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻的波形如圖所示，關(guān)于質(zhì)點P的說法正確的是(　　)
A．該時刻速度沿y軸正方向
B．該時刻加速度沿y軸正方向
C．此后周期內(nèi)通過的路程為A
D．此后周期內(nèi)沿x軸正方向遷移為λ
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
√
A　[波沿x軸正向傳播，由“同側(cè)法”可知，該時刻質(zhì)點P的速度方向沿y軸正方向，加速度沿y軸負(fù)方向，A正確，B錯誤；在該時刻質(zhì)點P不在特殊位置，則在周期內(nèi)的路程不等于A，C錯誤；質(zhì)點只能在自己平衡位置附近振動，而不隨波遷移，D錯誤。故選A。]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
7．主動降噪耳機能收集周圍環(huán)境中的噪聲信號，并產(chǎn)生相應(yīng)的抵消聲波。某一噪聲信號傳到耳膜的振動圖像如圖所示，取得最好降噪效果的抵消聲波(聲音在空氣中的傳播速度為340 m/s)(　　)
A．振幅為2A
B．頻率為100 Hz
C．波長應(yīng)為1.7 m的奇數(shù)倍
D．在耳膜中產(chǎn)生的振動與圖中所示的振動同相
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
√
B　[主動降噪耳機是根據(jù)波的干涉條件，抵消聲波與噪聲的振幅、頻率相同，相位相反，疊加后才能相互抵消來實現(xiàn)降噪。抵消聲波與噪聲的振幅相同，也為A，A錯誤；抵消聲波與噪聲的頻率相同，f＝＝100 Hz，B正確；抵消聲波與噪聲的波速、頻率相同，則波長也相同，為λ＝vT＝340×10×10-3 m＝3.4 m，C錯誤；抵消聲波在耳膜中產(chǎn)生的振動與題圖中所示的振動反相，D錯誤。故選B。]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
8．(多選)位于x＝0.25 m處的波源P從t＝0時刻開始振動，形成的簡諧橫波沿x軸正、負(fù)方向傳播，在t＝2.0 s時波源停止振動，t＝2.1 s 時的部分波形如圖所示，其中質(zhì)點a的平衡位置xa＝1.75 m，質(zhì)點b的平衡位置xb＝－0.5 m。下列說法正確的是(　　)
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
A．沿x軸正、負(fù)方向傳播的波發(fā)生干涉
B．t＝0.42 s時，波源的位移為正
C．t＝2.25 s時，質(zhì)點a沿y軸負(fù)方向振動
D．在0到2 s內(nèi)，質(zhì)點b運動總路程是2.55 m
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
√
√
BD　[沿x軸正、負(fù)方向傳播的波不能相遇，不能發(fā)生干涉，A錯誤；根據(jù)題述可知，在t＝2.0 s時波源停止振動，t＝2.1 s時的部分波形如題圖所示，可知在Δt＝0.1 s的時間內(nèi)波傳播的距離為x0＝0.50 m－0.25 m＝0.25 m，波速v＝＝2.5 m/s，由波形圖可知，波長λ＝1.0 m，波振動的周期T＝＝0.4 s，結(jié)合波形圖可知，t＝0時波源從平衡位置向上運動，t＝0.42 s時，波源的位移為正，B正確；2.1 s 到2.25 s內(nèi)波傳播的距離為x1＝0.375 m，即2.1 s時平衡位置位于1.375 m處質(zhì)點的振動狀
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
態(tài)在2.25 s時傳播到質(zhì)點a處，故2.25 s時a沿y軸正方向振動，C錯誤；經(jīng)＝0.3 s，振動傳播到b點，在0到2 s 內(nèi)，質(zhì)點b振動了1.7 s，為 T，0～2 s內(nèi)質(zhì)點b振動的總路程為s＝17A＝17×15 cm＝2.55 m，D正確。]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
9．如圖(a)所示，在均勻介質(zhì)中有A、B、C和D四點，其中A、B、C三點位于同一直線上，AC＝BC＝4 m，DC＝3 m，DC垂直AB。t＝0時，位于A、B、C處的三個完全相同的橫波波源同時開始振動，振動圖像均如圖(b)所示，振動方向與平面ABD垂直，已知波長為4 m。下列說法正確的是(　　)
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
A．這三列波的波速均為2 m/s
B．t＝2 s時，D處的質(zhì)點開始振動
C．t＝4.5 s時，D處的質(zhì)點向y軸負(fù)方向運動
D．t＝6 s時，D處的質(zhì)點與平衡位置的距離是6 cm
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
√
C　[機械波在同一介質(zhì)中波速相同，由題意知波長λ＝4 m，由題圖(b)知周期T＝4 s，則v＝＝1 m/s，A錯誤；位于C處的波源發(fā)出的波最先傳到D處的質(zhì)點，tCD＝＝3 s，B錯誤；當(dāng)t＝3 s時，D處的質(zhì)點開始振動，然后重復(fù)波源的運動，位于A、B處的波源引起的振動經(jīng)5 s才能傳到D處的質(zhì)點，t＝4.5 s時D處的質(zhì)點的振動情況與C波源1.5 s 時的相同，則t＝4.5 s時，D處的質(zhì)點向y軸負(fù)方向運動，C正
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
確；t＝6 s時三列波都已傳到D處的質(zhì)點，但A、C兩波源引起的振動完全抵消，相當(dāng)于只有B波源引起的振動，t＝6 s時D處的質(zhì)點的振動情況與B波源1 s時的相同，則t＝6 s時，D處的質(zhì)點到平衡位置的距離是2 cm，D錯誤。]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
10．(多選)如圖甲所示為一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖，a、b、c為介質(zhì)中的三個質(zhì)點，圖乙表示x＝6 m處質(zhì)點a的振動圖像，下列說法正確的是(　　)
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
A．該波沿x軸正方向傳播
B．該波的波速大小為3 m/s
C．t＝9 s時，質(zhì)點a處于波谷位置
D．t＝2 s時，質(zhì)點b振動速度的方向與回復(fù)力方向相反
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
√
√
BD　[由題圖乙可知t＝0時刻，a點振動方向向上，根據(jù)“微平移法”可知該波沿x軸負(fù)方向傳播，故A錯誤；根據(jù)v＝，其中λ＝12 m，T＝4 s，可得v＝3 m/s，故B正確；根據(jù)簡諧振動的周期性，可得t＝9 s＝2T＋，即質(zhì)點a在t＝9 s時的位置與t＝1 s時位置相同，均處于波峰位置，故C錯誤；依題意，t＝2 s＝，由于t＝0時刻質(zhì)點b在平衡位置上方向上振動，可知t＝2 s時質(zhì)點b在平衡位置下方，且振動速度的方向向下，回復(fù)力方向向上，兩者方向相反，故D正確。]
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
11．分別沿x軸正向和負(fù)向傳播的兩列簡諧橫波P、Q的振動方向相同，振幅均為5 cm，波長均為8 m，波速均為4 m/s。t＝0時刻，P波剛好傳播到坐標(biāo)原點處，該處的質(zhì)點將自平衡位置向下振動；Q波剛好傳到x＝10 m處，該處的質(zhì)點將自平衡位置向上振動。經(jīng)過一段時間后，兩列波相遇。
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
(1)在給出的坐標(biāo)圖上分別畫出P、Q兩列波在t＝2.5 s時刻的波形圖(P波用虛線，Q波用實線)；
(2)求出圖示范圍內(nèi)的介質(zhì)中，因兩列波干涉而振動振幅最大和振幅最小的質(zhì)點的平衡位置。
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
[解析]　(1)當(dāng)t＝2.5 s時，設(shè)波的傳播距離為s，s＝vt＝10 m，P波恰好傳播到x＝10 m位置。由題意可知其起振方向向下，且沿x軸正向傳播，所以波形圖如圖中虛線所示。
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
Q波恰好傳播到x＝0位置。由題意可知其起振方向向上，且沿x軸負(fù)向傳播，所以波形圖如圖中實線所示。
(2)取x軸上某點的坐標(biāo)為x，P、Q兩列波的振動頻率相同，t＝0時刻振動方向相反，題圖所示范圍內(nèi)兩列波疊加時，加強點條件為點到坐標(biāo)原點和x＝10 m處的距離差Δx＝|2x－10 m|＝(n＝0)，解得振幅最大的平衡位置有x＝3 m和x＝7 m，減弱點條件為Δx＝|2x－10 m|＝nλ(n＝0，1)，解得振幅最小的平衡位置有x＝1 m、x＝5 m、x＝9 m。
題號
1
3
5
2
4
6
8
7
9
10
11
[答案]　見解析
謝 謝 ！

展開更多......

收起↑