专题14-6-机械波(原卷版).docx

2021年一轮考点扫描微专题
专题14.6 机械波
目录
【考点扫描】 1
一、波的形成与传播 1
二、波的图象 2
三、波的干涉、衍射和多普勒效应 2
【典例分析】 3
【专题精练】 6

【考点扫描】
一、波的形成与传播
1．机械波的形成条件
(1)有发生机械振动的波源。
(2)有传播介质，如空气、水、绳子等。
2．传播特点
(1)传播振动形式、能量和信息。
(2)质点不随波迁移。
(3)介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同。
3．机械波的分类
分类
质点振动方向和波的传播方向的关系
形状
举例
横波
垂直
凹凸相间；有波峰、波谷
绳波等
纵波
在同一条直线上
疏密相间；有密部、疏部
弹簧波、声波等
4．波长、频率和波速
(1)波长：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻点间的距离，用λ表示。波长由频率和波速共同决定。
①横波中，相邻两个波峰(或波谷)之间的距离等于波长。
②纵波中，相邻两个密部(或疏部)之间的距离等于波长。
(2)频率：波的频率由波源决定，等于波源的振动频率。
(3)波速：波的传播速度，波速由介质决定，与波源无关。
(4)波速公式：v＝λf＝或v＝。
二、波的图象
1．坐标轴
x轴：各质点平衡位置的连线。
y轴：沿质点振动方向，表示质点的位移。
2．物理意义：表示介质中各质点在某一时刻相对各自平衡位置的位移。
3．图象形状：简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线，如图所示。

三、波的干涉、衍射和多普勒效应
1．波的叠加
观察两列波的叠加过程可知：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的区域里，质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。

2．波的干涉和衍射

波的干涉
波的衍射
条件
两列波的频率必须相同
明显条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多
现象
形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样
波能够绕过障碍物或孔继续向前传播
3．多普勒效应
(1)定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感受到波的频率发生变化的现象。
(2)实质：波源频率不变，观察者接收到的频率发生变化。
(3)规律：
①波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率变大。
②波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率变小。
③波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率。
【典例分析】
【例1】(2020·四川广元二诊)体育课上甲同学一脚把足球踢到了足球场旁边的池塘中间。乙提出用石头激起水波让水浪把足球推到池边，他抛出一石块到水池中激起了一列水波，可是结果足球并没有被推到池边。大家一筹莫展，恰好物理老师来了，大家进行了关于波的讨论。物理老师把两片小树叶放在水面上，大家观察发现两片小树叶在做上下振动，当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶在1 min内都上下振动了36次，两树叶之间有2个波峰，他们测出两树叶间水面距离是4 m。则下列说法正确的是(　　)
A．该列水波的频率是36 Hz
B．该列水波的波长是1.6 m
C．该列水波的波速是0.96 m/s
D．两片树叶的位移始终等大反向
E．足球不能到岸边的原因是水波的振幅太小
【规律总结】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，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变。
(4)质点经过一个周期T完成一次全振动，振动形式恰好向前传播一个波长的距离，所以v＝＝λf。
【例2】．(2020·武汉外国语学校考前模拟)图甲为某一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0.5 s时刻的波形图，图乙为参与波动的质点M的振动图象，则下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　乙
A．该简谐波的传播速度为4 m/s
B．这列波的传播方向沿x轴正方向
C．t＝2.0 s时M质点的振动速度小于Q质点的振动速度
D．t＝2.0 s时P质点的位移为2 cm
E．从t＝0时刻开始P质点的振动方程为y＝2sin(cm)

【方法总结】“一分、一看、二找”巧解波的图象与振动图象综合类问题

【例3】(2020·大连模拟)如图所示是在竖直方向上振动并沿水平方向传播的简谐横波，实线是t＝0时刻的波形图，虚线是t＝0.2 s时刻的波形图。

(1)若波沿x轴负方向传播，求它传播的速度；
(2)若波沿x轴正方向传播，求它的最大周期；
(3)若波速是25 m/s，求t＝0时刻P点的运动方向。

【方法技巧】解答波的多解问题的方法
(1)假设波向x轴正方向或负方向传播。
(2)由题目提供的波形变化等条件列出传播距离或传播时间与波长、周期等相关的通式。
(3)根据v＝、v＝λf或v＝求出速度或其他未知量的关系通式。
(4)分析题目中有没有其他限制条件，判断通过关系通式得到的多解能否变为有限个解或唯一解。
【例4】(2020·烟台模拟)如图(a)所示，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，－2)。两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示。两列波的波速均为1.00 m/s。两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________m，两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互________(选填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)处质点的振动相互________(选填“加强”或“减弱”)。

(a)

(b)　　　　　　　(c)
【方法总结】波的干涉现象中加强点、减弱点的判断方法：
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Δr。
①当两波源振动步调一致时
若Δr＝nλ(n＝0,1,2…)，则振动加强；
若Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2…)，则振动减弱。
②当两波源振动步调相反时
若Δr＝(2n＋1)(n＝0,1,2…)，则振动加强；
若Δr＝nλ(n＝0,1,2…)，则振动减弱。
【专题精练】
1．(2020·宁夏大学附中月考)关于机械振动与机械波，下列说法正确的是(　　)
A．机械波的频率等于振源的振动频率
B．机械波的传播速度与振源的振动速度相等
C．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定
D．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离
E．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向
2.关于机械波的形成与传播，下列说法中正确的是(　　)
A．物体做机械振动，不一定产生机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C．参与振动的质点都有相同的频率
D．机械波是质点随波迁移，也是振动能量的传递
E．波的传播速度和质点的振动速度相同
3．(2020·吉林市三调)下列说法正确的是(　　)
A．声源与观察者相互靠近时，观察者所接收的声波波速大于声源发出的声波波速
B．在波的传播方向上，某个质点的振动速度就是波的传播速度
C．机械波传播过程中遇到尺寸比机械波波长小的障碍物能发生明显衍射
D．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血流的速度，这种方法俗称“彩超”，利用了多普勒效应原理
E．围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音是干涉现象
4.(2020·湖北部分重点中学联考)如图所示为一列简谐横波在t1＝0.1 s的波形图，已知该简谐横波沿x轴负方向传播，A、B两点为该简谐波上平衡位置在xA＝1.0 m、xB＝1.2 m处的质点。经观测可知A点通过大小为振幅的10倍的路程所用的时间为t＝0.5 s，则下列说法正确的是(　　)

A．该简谐横波的周期为0.2 s
B．开始计时时，B质点的运动方向向下
C．0～1.5 s内，A、B质点通过的路程均为24 cm
D．t2＝0.58 s时刻，B质点回到平衡位置且运动方向向上
E．t3＝0.73 s时刻，A质点在x轴上方且运动方向向上
5．一列简谐横波从左向右以v＝2 m/s的速度传播，某时刻的波形图如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．A点再经过一个周期将传播到D点
B．B点正在向上运动
C．B点再经过T回到平衡位置
D．该波的周期T＝0.05 s
E．C点再经过T将到达波峰的位置
6.一列简谐横波沿x轴的正向传播，振幅为2 cm，周期为T。已知t＝0时刻波上相距50 cm的两质点a、b的位移都是1 cm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴负向运动，如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．该列简谐横波波长可能为150 cm
B．该列简谐横波波长可能为12 cm
C．当质点b的位移为＋2 cm时，质点a的位移为负
D．在t＝时刻质点b速度最大
E．质点a、质点b的速度始终大小相等，方向相反
7.(2020·广州荔湾区模拟)如图是水平面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，S1的振幅A1＝3 cm，S2的振幅A2＝2 cm。则下列说法正确的是(　　)

A．质点D是振动减弱点
B．质点A、D在该时刻的高度差为10 cm
C．再过半个周期，质点B、C是振动加强点
D．质点C的振幅为1 cm
E．质点C此刻以后将向下振动
8.(2020·潍坊二模)一列频率为40 Hz的简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图所示，此时M点恰好开始振动。已知波源的平衡位置在O点，则下列判断正确的是(　　)

A．该波波长为3 m
B．该波的传播速度为80 m/s
C．t＝0时刻，平衡位置在x＝1.8 m的质点向下振动
D．M点的振动方程为y＝0.05 sin 80πt(m)
E．N点起振后总是和O点同时到达波峰
9．下列选项与多普勒效应有关的是(　　)
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
E．科学家通过比较星球与地球上同种元素发出光的频率来计算星球远离地球的速度
10.(2020·衡水模拟)如图甲所示，在水平面内，有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上，已知ab＝6 m，ac＝8 m。在t1＝0时刻a、b同时开始振动，振动图象均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t2＝4 s时c点开始振动，则下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　　乙
A．该机械波的传播速度大小为2 m/s
B．该列波的波长是2 m
C．两列波相遇后，c点振动加强
D．两列波相遇后，c点振动减弱
E．两列波相遇后，c点振动先加强后减弱
11．如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是(　　)

A．此时能观察到明显的波的衍射现象
B．挡板前后波纹间距离相等
C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象
E．挡板前后波纹间距离不等
12.(2020·兰州市联考)一列沿着x轴正方向传播的横波，在t＝0时刻的波形如图甲所示，图甲中某质点的振动图象如图乙所示。下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　　　乙
A．图乙表示质点L的振动图象
B．该波的波速为0.5 m/s
C．t＝8 s时质点M的位移为零
D．在4 s内质点K所经过的路程为3.2 m
E．质点L经过1 s沿x轴正方向移动0.5 m
13.(2020·临沂2月检测)如图所示，在x轴上有两个波源，分别位于x＝－0.2 m和x＝1.2 m处，振幅均为A＝2 cm，由它们产生的两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为v＝0.4 m/s，图示为t＝0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此刻平衡位置处于x＝0.2 m和x＝0.8 m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x＝0.5 m处，关于各质点运动情况判断正确的是(　　)

A．质点P、Q都首先沿y轴负方向运动
B．t＝0.75 s时刻，质点P、Q都运动到M点
C．t＝1 s时刻，质点M相对平衡位置的位移为－4 cm
D．经过1 s后，M点的振幅为4 cm
E．经过1.5 s后，P点的振幅为4 cm
14．A、B是一列简谐横波传播路径上的两个质点，A、B两质点的振动图象分别如图甲、乙所示，该波的传播方向由A到B，两质点平衡位置间的距离为0.9 m，t＝0时刻，A、B两质点之间有四个质点处于平衡位置，质点C的平衡位置位于A、B两质点平衡位置连线的中点处，求：

甲　　　　　　　　　乙
(1)这列波的传播速度多大；
(2)从t＝0时刻开始到t＝4 s时，A质点运动的路程及t＝4 s时质点C振动的方向。

15.在一列沿水平直线传播的简谐横波上有相距4 m的A、B两点，如图甲、乙分别是A、B两质点的振动图象。已知该波波长大于2 m，求这列波可能的波速。

甲　　　　　　　乙

16.(2020·平顶山二模)如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0(实线)和t＝0.5 s(虚线)时刻的波形图。

(1)若t＝0时刻，x＝2.5 m处的质点正沿y轴负方向振动，求该质点第一次回到t＝0时刻的位置所经过的最长时间；
(2)若波动的周期T≤0.5 s≤2T，则在1 s内波形传播的距离为多少？