2018年机械振动和机械波专题复习

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精品2018最新版本高考物理专题复习精品：机械振动-机械波(学生版)-Word版

第十三章机械振动和机械波(附参考答案)第一节简谐振动、振动图像一、机械振动1、机械振动：物体（或物体的一部分）在某一中心位置两侧做的往复运动．振动的特点:①存在某一中心位置;②往复运动,这是判断物体运动是否是机械振动的条件. 产生振动的条件:①振动物体受到回复力作用;②阻尼足够小;2、回复力：振动物体所受到的总是指向平衡位置的合外力．①回复力时刻指向平衡位置;②回复力是按效果命名的, 可由任意性质的力提供．可以是几个力的合力也可以是一个力的分力; ③合外力：指振动方向上的合外力，而不一定是物体受到的合外力．④在平衡位置处：回复力为零，而物体所受合外力不一定为零．如单摆运动，当小球在最低点处，回复力为零，而物体所受的合外力不为零．3、平衡位置：是振动物体受回复力等于零的位置；也是振动停止后，振动物体所在位置；平衡位置通常在振动轨迹的中点。

“平衡位置”不等于“平衡状态”。

平衡位置是指回复力为零的位置，物体在该位置所受的合外力不一定为零。

（如单摆摆到最低点时，沿振动方向的合力为零，但在指向悬点方向上的合力却不等于零，所以并不处于平衡状态）二、简谐振动及其描述物理量1、振动描述的物理量（1）位移：由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段．①是矢量，其最大值等于振幅；②始点是平衡位置，所以跟回复力方向永远相反； ③位移随时间的变化图线就是振动图象．（2）振幅：离开平衡位置的最大距离．①是标量； ②表示振动的强弱；同一装置，振幅越大，振动能量越大。

（3）周期和频率：完成一次全振动所用的时间为周期T ，每秒钟完成全振动的次数为频率f ． ①二者都表示振动的快慢；②二者互为倒数；T=1/f ；③当T 和f 由振动系统本身的性质决定时（非受迫振动），则叫固有频率与固有周期是定值，固有周期和固有频率与物体所处的状态无关．2、简谐振动：物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比，并且总指向平衡位置的回复力的作用下的振动，叫简谐运动①受力特征：回复力F=—KX 。

2018年高考物理复习真题训练 12机械振动与机械波--含答案解析

专题12 机械振动与机械波1.（2017全国卷Ⅲ）如图，一列简谐横波沿x 轴正方向传播，实线为t =0时的波形图，虚线为t =0.5 s 时的波形图.已知该简谐波的周期大于0.5 s.关于该简谐波，下列说法正确的是_______A ．波长为2 mB ．波速为6 m/sC ．频率为1.5 HzD ．t =1 s 时，x =1 m 处的质点处于波峰E ．t =2 s 时，x =2 m 处的质点经过平衡位置答案：BCE解析：由波形图可知，波长为4 m ，A 错误；实线为t =0时的波形图，虚线为t =0.5 s 时的波形图，波沿x 轴正方向传播，又该波的周期大于0.5 s ，则0~0.5 s 时间内波传播的距离34x λ∆=，30.5 s 4T =，故周期2 s 3T =，频率为1.5 Hz ，波速 6 m/s v f λ==，BC 正确；由31 s=2T ，t =0时，x =1 m 处的质点在波峰位置，t =1时，该质点应该在平衡位置向上振动，D 错误；由2 s 3T =，t =0时，x =2 m 处的质点在平衡位置，t =2 s 时，该质点同样经过平衡位置，E 正确.2.（2017江苏卷）野生大象群也有自己的“语言”．研究人员录下象群“语言”交流时发出的声音，发现以2倍速度快速播放时，能听到比正常播放时更多的声音．播放速度变为原来的2倍时，播出声波的___________（选填“周期”或“频率”）也变为原来的2倍，声波的传播速度____________（选填“变大”、“变小”或“不变”）．答案：频率不变解析：本题考查考生对波的周期、频率与波速之间的关系的理解.播放速度变为原来的2倍，则声波的频率也变为原来的2倍，但在同一均匀介质中声波的传播速度不变.3.（2017北京卷）某弹簧振子沿x轴的简谐运动图象如图所示，下列描述正确的是A．t=1 s时，振子的速度为零，加速度为负的最大值B．t=2 s时，振子的速度为负，加速度为正的最大值C．t=3 s时，振子的速度为负的最大值，加速度为零D．t=4 s时，振子的速度为正，加速度为负的最大值答案：A解析：本题考查简谐运动中速度和加速度的相关知识.t=1 s时,振子在正的最大位移处,振子的速度为零,由a=-kx/m知,加速度为负的最大值,A项正确;t=2 s时,振子位于平衡位置,由a=-kx/m知,加速度为零,B项错误;t=3 s时,振子在负的最大位移处,由a=-kx/m知,加速度为正的最大值,C项错误;t=4 s时,振子位于平衡位置,由a=-kx/m知,加速度为零, D项错误.4.（2017天津卷）手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图.绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L.t=0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是A．该简谐波是纵波B．该简谐波的最大波长为2LC ．8T t =时，P 在平衡位置上方 D ．38T t =时，P 的速度方向竖直向上答案：C解析：本题考查考生对机械波的理解.振动方向与传播方向垂直，故该简谐波是横波，A 错误；根据“下坡上”判断，P 距离O 的最近距离L =λ，所以最大波长等于4L ，B 错误；经过T ，P 位于波峰，所以T 时，P 在平衡位置上方，C 正确；在T 时，P 正在从波峰回到平衡位置，速度方向竖直向下，D 错误.5.（2017浙江卷）一列向右传播的简谐横波，当波传到m x 0.2=处的P 点时开始计时，该时刻波形如图所示，s t 9.0=时，观察到质点P 第三次到达波峰位置，下列说法正确的是A.波速为 s m /5.0B.经1.4s 质点P 运动的路程为70cmC.s t 6.1=时，m x 5.4=处的质点Q 第三次到达波谷D.与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5HZ答案:BCD解析:首先从图中我们可以得出这列波的波长为2米，同时每一个质点开始振动的方向是+y 方向万.从0时刻开始到0.9s ，P 点恰好第三次到达波峰，表示经过了9/4个周期，得出周期TY=0.4s,所以波速v=λ/T=5m/s ，故A 错误，经过1.4s 则P 点恰好完成3个完整会周期加1/4周期，所以路程为70cm ，故B 正确，经过0.5s 波传到Q 点，则Q 点运动了1.1s ，恰好完成两个完整周期加3/4周期，处于波谷，故C 正确，本列波的频率为2.5HZ ，所以要与2.5Hz 的波发生干涉，故D 正确.6.（2017海南卷）从两个波源发出的两列振幅相同、频率均为5Hz的简谐横波，分别沿x轴正、负方向传播，在某一时刻到达A、B点，如图中实线、虚线所示．两列波的波速均为10m/s.求（i）质点P、O开始振动的时刻之差；（ii）再经过半个周期后，两列波在x=1m和x=5m之间引起的合振动振幅极大和极小的质点的x坐标.答案：（i）质点P、O开始振动的时刻之差为0.05s.（ii）两列波在x=1m和x=5m之间引起的合振动振幅极大的质点的x坐标为：2m、3m、3m、4m、5m.合振动振幅极小的质点的x坐标为1.5m、2.5m、3.5m、4.5m.解析：（i）该波的周期为T===0.2s.由图知，质点P、O开始振动的时刻之差为△t==0.05s. （ii）该波的波长为λ=vT=10×0.2m=2m.根据波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，当波峰与波谷相遇时振动减弱，可知，两列波在x=1m和x=5m之间引起的合振动振幅极大的质点的x坐标为：2m、3m、3m、4m、5m.合振动振幅极小的质点的x坐标为1.5m、2.5m、3.5m、4.5m.。

专题16 机械振动和机械波-2018年高考物理备考中等生百

第一部分名师综述综合分析近几年的高考物理试题发现，试题在考查主干知识的同时，注重考查的基本概念和基本规律。

考纲要求(1)知道简谐运动的概念，理解简谐运动的表达式和图象；知道什么是单摆，知道在摆角较小的情况下单摆的运动是简谐运动，熟记单摆的周期公式；理解受迫振动和共振的概念，掌握产生共振的条件．(2) 知道机械波的特点和分类；掌握波速、波长和频率的关系，会分析波的图象.3.理解波的干涉、衍射现象和多普勒效应，掌握波的干涉和衍射的条件．命题规律(1)考查的热点有简谐运动的特点及图象；题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合也有计算题的形式考查。

(2)考查的热点有波的图象以及波长、波速、频率的关系题型以选择题和填空题为主，难度中等偏下，波动与振动的综合也有计算题的形式考查．第二部分知识背一背 (1)简谐运动的特征 ①动力学特征：F ＝－kx .②运动学特征：x 、v 、a 均按正弦或余弦规律发生周期性变化(注意v 、a 的变化趋势相反)． ③能量特征：系统的机械能守恒，振幅A 不变．⑤简谐运动的运动学表达式：x ＝A sin (ωt ＋φ)，其中A 代表振幅，ω＝2πf 表示简谐运动的快慢，(ωt ＋φ)代表简谐运动的相位，φ叫做初相。

（2）单摆①视为简谐运动的条件：摆角小于5°. ②周期公式：glT π2= ③单摆的等时性：单摆的振动周期取决于摆长l 和重力加速度g ，与振幅和振子(小球)质量都没有关系．（3）受迫振动与共振①受迫振动：系统在驱动力作用下的振动．做受迫振动的物体，它的周期(或频率)等于驱动力的周期(或频率)，而与物体的固有周期(或频率)无关．②共振：做受迫振动的物体，它的固有频率与驱动力的频率越接近，其振幅就越大，当二者相等时，振幅达到最大，这就是共振现象． ③共振曲线如图所示。

（4）机械波的形成条件：①波源；②介质．（5）机械波的特点①机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移．②介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同． ③各质点开始振动(即起振)的方向均相同．④一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A ，位移为零．（6）波长、波速、频率及其关系①波长：在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，用λ表示． ②波速：波在介质中的传播速度．由介质本身的性质决定；波速的计算公式：v ＝λT 或txv ∆∆=。

18年机械振动和机械波真题汇编

机械振动和机械波1.(2018·全国卷Ⅲ·T34(1))一列简谐横波沿x 轴正方向传播，在t=0和t= 0.20 s 时的波形分别如图中实线和虚线所示。

已知该波的周期T>0.20 s 。

下列说法正确的是 ( )A.波速为0.40 m/sB.波长为0.08 mC.x=0.08 m 的质点在t=0.70 s 时位于波谷D.x=0.08 m 的质点在t=0.12 s 时位于波谷E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s ，则它在该介质中的波长为0.32 m【解析】选A 、C 、E 。

由图象可知波长λ=0.16 m ，B 错；由于该波的周期T>0.2 s ，结合图象可知T=0.4 s ，则波速为0.40 m/s ，A 对；t=0时x=0.08 m 的质点从平衡位置沿y 轴正向振动，t=0.70 s 时位于波谷，t=0.12 s 时位于平衡位置与波峰之间的某一位置，C 对，D 错；据1212v v f λλ==可知此波波速变为0.80 m/s ，则它在该介质中的波长为0.32 m ，E 对，故选A 、C 、E 。

2.(2018·北京高考·T4)如图所示，一列简谐横波向右传播，P 、Q 两质点平衡位置相距0.15 m 。

当P 运动到上方最大位移处时，Q 刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是 ( )A.0.60 mB.0.30 mC.0.20 mD.0.15 m【解析】选B 。

可以画出PQ 之间的最简单的波形，如图所示：由于P 、Q 之间可以含有多个完整的波形，则：x PQ =1()2n +λ(n=0，1，2……) 整理可以得到：λ=221PQ x n +(n=0，1，2……)当n=0时，λ=0.3 m当n=1时，λ=0.1 m ，故选项B 正确，A 、C 、D 错误。

3. (2018·天津高考·T8)一振子沿x 轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点。

机械振动和机械波知识点复习及总结

机械振动和机械波知识点复习一机械振动知识要点1．机械振动：物体（质点）在平衡位置附近所作的往复运动叫机械振动，简称振动条件：a 、物体离开平衡位置后要受到回复力作用。

b 、阻力足够小。

回复力：效果力——在振动方向上的合力平衡位置：物体静止时，受（合）力为零的位置：运动过程中，回复力为零的位置（非平衡状态）描述振动的物理量位移x （m ）——均以平衡位置为起点指向末位置振幅A （m ）——振动物体离开平衡位置的最大距离（描述振动强弱）周期T （s ）——完成一次全振动所用时间叫做周期（描述振动快慢）全振动——物体先后两次运动状态（位移和速度）完全相同所经历的过程频率f （Hz ）——1s 钟内完成全振动的次数叫做频率（描述振动快慢） 2．简谐运动概念：回复力与位移大小成正比且方向相反的振动受力特征：kx F -= 运动性质为变加速运动从力和能量的角度分析x 、F 、a 、v 、E K 、E P特点：运动过程中存在对称性平衡位置处：速度最大、动能最大；位移最小、回复力最小、加速度最小最大位移处：速度最小、动能最小；位移最大、回复力最大、加速度最大✧ v 、E K 同步变化；x 、F 、a 、E P 同步变化，同一位置只有v 可能不同 3．简谐运动的图象（振动图象）物理意义：反映了1个振动质点在各个时刻的位移随时间变化的规律可直接读出振幅A ，周期T （频率f ）可知任意时刻振动质点的位移（或反之）可知任意时刻质点的振动方向（速度方向）可知某段时间F 、a 等的变化 4．简谐运动的表达式：)2sin(φπ+=t TA x 5．单摆（理想模型）——在摆角很小时为简谐振动回复力：重力沿切线方向的分力周期公式：glT π2= （T 与A 、m 、θ无关——等时性）测定重力加速度g,g=224TLπ 等效摆长L=L 线+r6．阻尼振动、受迫振动、共振阻尼振动（减幅振动）——振动中受阻力，能量减少，振幅逐渐减小的振动受迫振动：物体在外界周期性驱动力作用下的振动叫受迫振动。

2018高考物理二轮复习精品讲义15机械振动与机械波

机械振动与机械波本专题解决两大类问题：一是机械振动和机械波；二是光和电磁波．作为选修模块之一，每年高考试题中都独立于其他模块而单独命题，《考试说明》中除对波的图象、波速公式的应用和折射率要求较高外，其它内容要求都较低，命题方式仍然是小题的拼盘．高考对本部分内容考查的重点和热点有以下几个方面：①波的图象；②波长、波速和频率及其相互关系；③光的折射及全反射；④光的干涉、衍射及双缝干涉实验；⑤简谐运动的规律及振动图象；⑥电磁波的有关性质．机械波是高中物理的一个比较重要的知识，也是每年高考的必考内容，高考中的热点内容主要包括振动和波的关系；波长、频率和波速的关系；波的图象及其应用等. 高考中机械波相关试题的特点是:(1)试题容量大、综合性强，一道题往往要考查多个概念或多个规律；(2)用图象考查理解能力和推理能力，特别是对波的图象的理解和应用。

本章所占的分值约为全卷总分的5%，个别年份将达到10 %以上,因此要认真对待，熟练掌握相关内容。

一、机械振动 1．简谐运动的对称性(1)振动质点经过关于平衡位置对称的两点时，位移x 、回复力F 、速度v 、加速度a 、动能E k 、势能E p 的大小都相等，其中回复力F 、加速度a 与位移x 方向相反，速度与位移x 的方向可能相同，也可能相反．(2)振动质点通过关于平衡位置对称的两段等长线段的时间相等． 2．简谐运动的周期性(1)周期性：简谐运动的位移x 、速度v 、加速度a 、回复力F 、动能E k 和势能E p 都随时间作周期性变化，x 、v 、a 、F 的变化周期为T ，E k 和E p 的变化周期为T 2.(2)质点在任意时刻开始计时的一个周期内通过的路程s ＝4A (A 为振幅)，半个周期内通过的路程s ＝2A .但从不同时刻开始计时的四分之一周期内，路程不一定等于振幅A .二、机械波1．波长、波速与频率(周期)的关系 v ＝λf ＝λT波的频率(周期)等于振源的频率(周期)，与介质无关，波从一种介质进入另一种介质，频率(周期)是不变的；波在介质中的传播速度v 由介质的性质决定；波长等于波在一个周期内向外传播的距离，其大小取决于波的频率及介质的性质(波速v )．波速也可用公式v ＝ΔxΔt 计算，其中Δx 为Δt 时间内波沿传播方向传播的距离．2．振动图象与波的图象的比较振动图象反映了一个质点的位移x (位置坐标)随时间t 变化的关系，波动图象反映了一系列质点在某一时刻相对其平衡位置的位移随质点的平衡位置变化的关系；由振动图象可确定周期T 、振幅A 、各时刻的位移及速度方向，由波动图象可确定波长λ、振幅A 、波峰和波谷的位置、各个质点的位置及速度方向(结合传播方向)．注意：(1)简谐运动与其在介质中的传播形成的简谐波的振幅、频率均相同． (2)简谐振动和简谐波的图象均为正弦(或余弦)曲线． (3)振动和波动的图象中质点振动方向判断方法不同．3．波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域互相隔开，这种现象叫波的干涉．路程差Δx ＝2n ＋12λ(n ＝0,1,2…)的点为振动减弱点；路程差Δx ＝nλ(n ＝0,1,2…)的点为振动加强点．4．波的衍射：波绕过障碍物继续传播的现象．发生明显衍射的条件是，波长大于障碍物、小孔的尺寸或差不多．三、振动图象与波动图象问题1．由振动图象判定质点在某时刻的振动方向振动图象中质点在某时刻的振动方向可根据下一个时刻(远小于T4)质点的位移(位置坐标)确定，也可根据图象中该时刻对应的曲线斜率的正负确定．2．波动图象中质点的振动方向与波的传播方向(1)“上下坡法”：将波形想象成一段坡路，沿着波传播的方向看，位于“上坡”处的各质点振动方向向下，位于“下坡”处的各质点振动方向向上．(2)微平移法：波的传播过程其实是波形沿传播方向的平移，作出微小时间Δt 后的波形，可确定各质点经Δt 后到达的位置，由此可确定各质点的振动方向．3．振动图象与波动图象结合解答振动图象和波动图象结合的问题，应注意两种图象意义的理解，波动图象是某时刻一系列质点的振动情况的反映，振动图象是某一质点在不同时刻的振动情况的反映；其次要从一种图象中找到某一质点的振动信息，由此结合题设条件及相应的振动或波动规律推导另一种图象的相关情况．1.了解北京高考真题【2014北京高考】17．一简谐机械波沿x 轴正方向传播，波长为λ，周期T ．t =0时刻的波形如图1所示，a 、b 是波上的两个质点．图2是波上某一质点的振动图像．下列说法正确的是【】 A ．t =0时质点a 的速度比质点b 的大 B ．t =0时质点a 的加速度比质点b 的小 C ．图2可以表示质点a 的振动 D ．图2可以表示质点b 的振动【2013北京高考】15. 一列沿x 轴正方向传播的间谐机械横波，波速为4m/s 。

2018机械振动和机械波专题复习

知识点一：振动图像（物理意义、质点振动方向）与波形图（物理意义、传播方向与振动方向）位移、速度、加速度等分析,周期为2 s,从最低点的位置向上运动时开始计时，它的振动图像如图所示,由图可知？b 两点之间做简谐运动，其振动图象如图乙所示。

由振动图象可以得知A.振子的振动周期等于 t iB. 在t =0时刻，振子的位置在 a 点C. 在t =t i 时刻，振子的速度为零5.—列横波沿x 轴正向传播，a 、b 、c 、d 为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。

某时刻的波形如图示，此后，若经过 3/4周期开始计时，则图 2描述的是，回复力、 1.悬挂在竖直方向上的弹簧振子 A.t=1.25 s 时振子的加速度为正 ,速度为正 B.t=1.7 s 时振子的加速度为负 ,速度为负C.t=1.0 s 时振子的速度为零，加速度为负的最大值D.t=1.5 s 时振子的速度为零，加速度为负的最大值5o.yC\i.A 2/^\—1____ _ ■丿3/孑出珂2.如图甲所示，一弹簧振子在 A 、B 间做简谐运动，0为平衡位置，如图乙是振子做简谐运动时的位移-时间图像，则D.从t i 到t 2,振子正从 0点向b 点运动 4 .一简谐机械波沿 x 轴正方向传播，周期为 T ,波长为入。

若在x=0处质点的振动图像如右图所示，则该波在t=T/2时刻的波形曲线为（A卜y 厂\7o r /r X2AT /2i Az\ _X 0 f/2 \C.Ar\7]OT^A.a 处质点的振动图象C.c 处质点的振动图象B. b 处质点的振动图象 D. d 处质点的振动图象aD0点为平衡位置，在 AB 3.如图甲所示，水平的光滑杆上有一弹簧振子，振子以关于振子的加速度随时间的变化规律，下列四个图像（选项）中正确的是？（甲A .B .tD .O /6•如图所示，甲图为一列简谐横波在 t=0.2s 时刻的波动图象，乙图为这列波上质点 P 的振动图象，则该波刻平衡位置位于 x=0.2m 和x=0.8m 的P 、Q 两质点刚开始D. t=0.75s 时刻，质点 P 、Q 都运动到x=0.5mA.沿x 轴负方传播，波速为 0.8m/s BC. 沿x 轴负方传播，波速为 5m/s D.沿x 轴正方传播，波速为 0.8m/s .沿x 轴正方传播，波速为 5m/s7.如图所示是一列沿 x 轴传播的简谐横波在某时刻的波形图。

2018年高三二模机械振动和机械波专题汇编(含答案解析)

上海市各区县2018届高三物理试题机械振动和机械波专题分类精编一、二、选择题1.(2018宝山4题)如图所示，为机械波a 和机械波b 在同一介质中传播时某时刻的波形图，则下列说法中正确的是（）（A ）b 波的速度比a 波的速度大（B ）b 波的波长比a 波的波长大（C ）b 波的频率比a 波的频率大（D ）这两列波可能会发生干涉现象2. (宝山11题）如图所示，一物块在光滑的水平面上受恒力F 的作用向左运动，其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，则关于物块与弹簧接触后的运动，下列说法中正确的是（）（A ）物块一直作加速度减小的加速运动（B ）物块一直作加速度增大的减速运动（C ）当物块刚与弹簧接触时加速度最大（D ）当弹簧处于最大压缩量时，物块的加速度最大3. (崇明7题）做简谐振动的单摆摆长不变，若摆球质量增加为原来的4倍，摆球经过平衡位置时速度减小为原来的12，则单摆振动的（） A ．频率、振幅都不变 B ．频率、振幅都改变C ．频率不变、振幅改变D ．频率改变、振幅不变Fabx /my /cm4(崇明11题）.如图所示是一列简谐横波在0t =时刻的波动图像。

如果此时刻质点P 的运动方向沿y 轴负方向，且经过0.35s 质点P 恰好第2次到达y 轴正方向最大位移处．设波的周期为T ，波速为v ，则（）A ．波沿着x 轴正向传播B ．波的周期0.175T =sC ．波的波速为2=v m/sD ．再经过/8T ，Q 点到达平衡位置5.(虹口10）两列简谐横波的振幅都是20cm ，在同一介质中传播。

实线波的频率为2Hz ，沿x 轴正方向传播；虚线波沿x 轴负方向传播。

某时刻两列波在如图所示区域相遇，则（） A ．虚线波的频率为3Hz B ．在相遇区域会发生干涉现象C ．平衡位置为x=6m 处的质点此刻速度为零D ．平衡位置为x=8.5m 处的质点此刻位移y >20cm6.（黄浦7）一个质点做简谐运动，其位移随时间变化的s-t 图像如右图。

2018版高考物理知识复习与检测：第十二章机械振动与

第2讲机械波一、机械波横波和纵波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、水等．2．机械波的传播特点(1)机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波发生迁移．(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源振动周期和频率相同．(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零．3．机械波的分类(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，有波峰(凸部)和波谷(凹部)．(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，有密部和疏部．深度思考当波源停止振动时，机械波是否停止传播了呢？答案不是，机械波传播的是振动形式和能量．二、横波的图象波速、波长和频率的关系1．横波的图象(1)坐标轴：横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示某时刻各质点的位移．(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移．(3)图象(如图1)：图12．波长、波速、频率及其关系(1)波长λ在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离．(2)波速v波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定． (3)频率f由波源决定，等于波源的振动频率． (4)波长、波速和频率的关系： ①v ＝λf ；②v ＝λT.深度思考波的图象是振动质点的运动轨迹吗？答案不是，波的图象是某时刻各质点相对平衡位置的位移．三、波的干涉和衍射多普勒效应 1．波的干涉和衍射2.多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有相对运动． (2)现象：观察者感到频率发生变化．(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化．1．(多选)下列说法正确的是( )A ．在机械波传播过程中，介质中的质点随波的传播而迁移B ．周期或频率只取决于波源，而与v 、λ无直接关系C ．波速v 取决于介质的性质，它与T 、λ无直接关系．只要介质不变，v 就不变；如果介质变了，v 也一定变D ．一切波都能发生衍射现象答案 BCD2.(人教版选修3－4P28第1题)(多选)简谐横波某时刻的波形如图2所示．P 为介质中的一个质点，波沿x 轴的正方向传播．以下说法正确的是( )图2A ．质点P 此时刻的速度沿x 轴的正方向B ．质点P 此时刻的加速度沿y 轴的正方向C ．再过半个周期时，质点P 的位移为负值D ．经过一个周期，质点P 通过的路程为4a 答案 CD3．(人教版选修3－4P35第1题)(多选)以下关于波的衍射的说法，正确的是( ) A ．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象B ．当障碍物的尺寸比波长大得多时，会发生明显的衍射现象C ．当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象D ．通常讲话产生的声波，经过尺寸为1 m 左右的障碍物时会发生明显的衍射现象答案 CD4．(粤教版选修3－4P29第3题)(多选)关于横波，下列说法中正确的是( ) A ．波的传播过程就是介质中的质点由近及远的移动过程B ．波的传播过程就是波源提供的能量由近及远在介质中的传播过程C ．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向D ．波在传播过程中，介质中的质点所做的振动属于自由振动答案 BC命题点一波的传播与波速公式的应用 1．波的图象特点(1)质点振动nT (波传播n λ)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为n λ(n ＝1,2,3…)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n ＋1)λ2(n ＝0,1,2,3…)时，它们的振动步调总相反．(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．2．波速公式振源经过一个周期T 完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以有v ＝λT＝λf .3．由t 时刻的波形确定t ＋Δt 时刻的波形(图3)图3(1)波向右传播Δt ＝14T 的时间和向左传播Δt ＝34T 的时间波形相同．(2)若Δt ＞T ，可以采取“去整留零头”的办法． 4．判断波的传播方向与质点的振动方向的三种常见方法(1)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，如图4甲所示．(2)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，如图乙所示．甲乙丙图4(3)微平移法：将波形图沿传播方向平移Δx (Δx ≤λ4)，再由x 轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定，如图丙所示．例1 (多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s ．下列说法正确的是( ) A ．水面波是一种机械波 B ．该水面波的频率为6 Hz C ．该水面波的波长为3 mD ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去答案 AC解析水面波是机械振动在水面上传播，是一种典型机械波，A 对；从第一个波峰到第十个波峰中经历了九个波形，时间间隔为15秒，所以其振动周期为T ＝159 s ＝53 s ，频率为0.6 Hz ，B 错；其波长λ＝vT ＝1.8 m/s ×53 s ＝3 m ，C 对；波中的质点都上下振动，不随波迁移，但是能量随着波的向前传播而传递出去，D 错．例2 (多选)在均匀介质中坐标原点O 处有一波源做简谐运动，其表达式为y ＝5sin (π2t )，它在介质中形成的简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x ＝12 m 处，波形图象如图5所示，则()图5A ．此后再经6 s 该波传播到x ＝24 m 处B ．M 点在此后第3 s 末的振动方向沿y 轴正方向C ．波源开始振动时的运动方向沿y 轴负方向D ．此后M 点第一次到达y ＝－3 m 处所需时间是2 s 答案 AB解析波的周期T ＝2πω＝2ππ2 s ＝4 s ，波长λ＝8 m ，波速v ＝λT＝2 m/s ，则再经过6 s ，波传播的距离为x 1＝vt ＝12 m ，该波传到x ＝24 m 处，选项A 正确；M 点在此时振动方向沿y 轴负方向，则此后第3 s 末，即经过了34T ，该点的振动方向沿y 轴正方向，选项B 正确；因波传到x ＝12 m 处时，质点向y 轴正方向振动，故波源开始振动时的运动方向沿y 轴正方向，选项C 错误；M 点第一次到达y ＝－3 m 位置时，所需的时间小于T2＝2 s ，选项D 错误．1．(多选)由波源S 形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播．波源振动的频率为20 Hz ，波速为16 m/s.已知介质中P 、Q 两质点位于波源S 的两侧，且P 、Q 和S 的平衡位置在一条直线上，P 、Q 的平衡位置到S 的平衡位置之间的距离分别为15.8 m 、14.6 m ．P 、Q 开始振动后，下列判断正确的是( )A ．P 、Q 两质点运动的方向始终相同B ．P 、Q 两质点运动的方向始终相反C ．当S 恰好通过平衡位置时，P 、Q 两点也正好通过平衡位置D ．当S 恰好通过平衡位置向上运动时，P 在波峰答案 BD解析根据题意可得T ＝120s ＝0.18 s ，v ＝16 m/s ，故波长为λ＝vT ＝0.8 m ，找P 点关于S 点的对称点P ′，根据对称性可知P ′和P 的振动情况完全相同，P ′、Q 两点相距Δx ＝(15.80.8－14.60.8)λ＝32λ，为半波长的整数倍，P ′、Q 两点振动方向始终相反，即P 、Q 两点振动方向始终相反，A 错误，B 正确；P 点距离S 点x ＝1934λ，当S 恰好通过平衡位置向上运动时，P 点在波峰，同理Q 点距离S 点x ′＝1814λ，当S 恰好通过平衡位置向上运动时，Q 点在波谷，D 正确，C 错误．2．平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3 m 的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两小木块每分钟都上下30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰．这列水面波( ) A ．频率是30 Hz B ．波长是3 m C ．波速是1 m/s D ．周期是0.1 s 答案 C解析由题意知T ＝6030 s ＝2 s ，f ＝1T ＝0.5 Hz ，A 、D 错误；32λ＝3 m ，则λ＝2 m ，B 错误；由v ＝λT ＝22 m/s ＝1 m/s ，所以C 正确．命题点二波动图象和振动图象的理解和应用两种图象的比较例3 图6甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a 、b 两质点的横坐标分别为x a ＝2 m 和x b ＝6 m ，图乙为质点b 从该时刻开始计时的振动图象．下列说法正确的是( )图6A．该波沿＋x 方向传播，波速为1 m/s B ．质点a 经4 s 振动的路程为4 m C ．此时刻质点a 的速度沿＋y 方向 D ．质点a 在t ＝2 s 时速度为零答案 D解析由题图可知，该简谐横波波长为λ＝8 m ，周期T ＝8 s ，所以波速为v ＝λT＝1 m/s ，该时刻开始质点b 向上运动，所以该波沿－x 方向传播，A 错误；经过4 s(半个周期)质点a 振动的路程为2A ＝1 m ，B 错误；此刻质点a 运动方向与质点b 相反，沿－y 方向，C 错误；在t ＝2 s 时质点a 在波谷处，速度为0，D 正确．波动图象和振动图象的转化1．由波的图象画某一质点振动图象的步骤(1)由波的图象求出波的周期，亦即质点做简谐运动的周期；(2)从波的图象中找出该质点在计时时刻相对平衡位置的位移； (3)根据质点振动方向和波传播方向间的关系，确定质点的振动方向； (4)建立y －t 坐标系，根据正弦或余弦规律画出质点的振动图象． 2．由波的图象和某一质点的振动图象判断波的传播规律的方法(1)首先根据横轴是长度还是时间分清哪一个是波的图象，哪一个是振动图象，注意各个质点振动的周期和振幅相同．(2)从确定的振动图象中可以找出某质点在波的图象中某一时刻的振动方向，根据该点振动方向确定波的传播方向．3．(多选)图7a 为一列简谐横波在t ＝0.10 s 时刻的波形图，Q 是平衡位置为x ＝4 m 处的质点，图b 为质点Q 的振动图象，则下列说法正确的是( )图7A ．该波的周期是0.10 sB ．该波的传播速度为40 m/sC ．该波沿x 轴的负方向传播D ．t ＝0.10 s 时，质点Q 的速度方向向下答案 BCD解析由振动图象可知，该波的周期是0.20 s ，选项A 错误；该波的传播速度为v ＝λT ＝80.2m/s ＝40 m/s ，选项B 正确；由振动图象可知，t ＝0.10 s 时刻，Q 点的振动方向向下，可知该波沿x 轴的负方向传播，选项C 、D 正确；故选B 、C 、D.4．一列简谐波沿x 轴正方向传播，t ＝0时波形如图8所示，已知在0.6 s 末，A 点恰第四次(图中为第一次)出现波峰，求：图8(1)该简谐波的波长、波速分别为多少？(2)经过多长时间x ＝5 m 处的质点P 第一次出现波峰？(3)如果以该机械波到质点P 开始计时，请画出P 点的振动图象，并标明必要的横、纵坐标值，至少画出一个周期的图象．答案 (1)2 m 10 m/s (2)0.45 s (3)如图所示解析 (1)波长λ＝2 m 周期T ＝0.63 s ＝0.2 s波速v ＝λT＝10 m/s(2)波峰传到P 点：t ＝Δx v ＝5－0.510 s ＝0.45 s(3)如图所示命题点三波的干涉、衍射和多普勒效应 1．波的干涉现象的判断 (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Δr . ①当两波源振动步调一致时：若Δr ＝n λ(n ＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr ＝(2n ＋1)λ2(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)λ2(n ＝0,1,2，…)，则振动加强；若Δr ＝n λ(n ＝0,1,2，…)，则振动减弱． (2)图象法：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．2．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．(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4 如图9表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示波峰，虚线表示波谷，c和f分别为ae和bd的中点，则：图9(1)在a、b、c、d、e、f六点中，振动加强的点是__________．振动减弱的点是____________．(2)若两振源S1和S2振幅相同，此时刻位移为零的点是________．(3)画出此时刻a、c、e连线上，以a为起点的一列完整波形，标出e点．答案(1)a、c、e b、d、f(2)b、d、f(3)见解析图解析(1)a、e两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的点，故此两点为振动加强点；c 点处在a、e连线上，且从运动的角度分析a点的振动形式恰沿该线传播，故c点是振动加强点，同理b、d是振动减弱点，f也是振动减弱点．(2)因为S1、S2振幅相同，振动最强区的振幅为2A，最弱区的振幅为零，位移为零的点是b、d、f.(3)题图中对应时刻a处在两波谷的交点上，即此时刻a在波谷，同理e在波峰，所以对应的波形如图所示．5．判断下列说法是否正确．(1)加强点只是振幅增大，并非任一时刻位移都大．( √)(2)衍射不需要条件，只有明显衍射才有条件．( √)(3)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象．( ×)(4)多普勒效应说明波源的频率发生变化．( ×)6．(多选)图10中S为在水面上振动的波源，M、N是水面上的两块挡板，其中N板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水面没有振动，为使A处水面也能发生振动，可采用的方法是( )图10A ．使波源的频率增大B ．使波源的频率减小C ．移动N 使狭缝的间距增大D ．移动N 使狭缝的间距减小答案 BD解析使狭缝满足明显衍射的条件即可，或将狭缝间距变小，或将波长变大，B 、D 正确．题组1 波的产生和传播1．(多选)下列四幅图中关于机械振动和机械波的说法中正确的有( )A ．粗糙斜面上的金属球M 在弹簧的作用下运动，该运动是简谐运动B ．单摆的摆长为l ，摆球的质量为m 、位移为x ，此时回复力约为F ＝－mg lx C ．质点A 、C 之间的距离等于简谐波的一个波长D ．实线为某时刻的波形图，若此时质点M 向下运动，则经一时间段后波动图如虚线所示答案 BD解析在粗糙斜面上，金属球运动过程中要不断克服摩擦力做功，系统的机械能减小，金属球最终静止，所以该运动不是简谐运动，故A 错误．单摆模型中摆球的回复力等于重力沿运动方向上的分力，即F ＝mg sin θ，因为θ较小，sin θ≈x l，考虑到回复力的方向与位移x 的方向相反，所以F ＝－mglx ，故B 正确．相邻波峰或波谷之间的距离等于一个波长，而选项中质点A 、C 的平衡位置之间的距离只是简谐波的半个波长，故C 错误．根据质点M 向下运动可知，波正向x 轴正方向传播，经一段时间，波形图如题图虚线所示，故D 正确． 2．(多选)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 ．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向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答案 AD解析机械波的频率就是振源的振动频率，故A 正确；机械波的传播速度与振源的振动速度无关，故B 错误；波分横波和纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，故C 错误；由v ＝λT可知，在一个周期内，沿波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，故D 正确．3．如图1所示，a 、b 、c 、d …为传播简谐横波的介质中一系列等间隔的质点，相邻两质点间的距离均为0.1 m ．若某时刻向右传播的波到达a 质点，a 开始时先向上运动，经过0.2 sd 质点第一次达到最大位移，此时a 正好在平衡位置(已知质点振幅为2 cm ，a 、d 沿传播方向上的距离小于一个波长)．则该简谐横波在介质中的波速可能值为________ m/s ，此时质点j 的位移为________ cm.图1答案 3或2 0解析由题可知介质中质点起振方向向上，所以d 质点第一次达到最大位移时处于波峰位置，又a 、d 沿传播方向上的距离小于一个波长，则可知a 、d 间的波形有两种情况，如图所示：图甲：x ad ＝14λ甲甲t ＝12T 甲 v 甲＝λ甲T 甲解得v 甲＝3 m/s图乙：x ad ＝34λ乙乙t ＝T 乙 v 乙＝λ乙T 乙解得v 乙＝2 m/s结合甲、乙两图可知此时质点j 还没有起振，所以位移为零．4．一列简谐横波在介质中沿x 轴正向传播，波长不小于10 cm.O 和A 是介质中平衡位置分别位于x ＝0和x ＝5 cm 处的两个质点．t ＝0时开始观测，此时质点O 的位移为y ＝4 cm ，质点A 处于波峰位置；t ＝13 s 时，质点O 第一次回到平衡位置，t ＝1 s 时，质点A 第一次回到平衡位置．求：(1)简谐波的周期、波速和波长； (2)质点O 的位移随时间变化的关系式．答案 (1)4 s 7.5 cm/s 30 cm(2)y ＝0.18cos(π2t ＋π3) m 或y ＝0.18sin(π2t ＋5π6) m解析 (1)设振动周期为T .由于质点A 在0到1 s 内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是14个周期，由此可知T ＝4 s ①由于质点O 与A 的距离Δx ＝5 cm 小于半个波长，且波沿x 轴正向传播，O 在t ＝13 s 时回到平衡位置，而A 在t ＝1 s 时回到平衡位置，时间相差Δt ＝23s ，可得波的速度v ＝ΔxΔt＝7.5 cm/s ② 由λ＝vT 得，简谐波的波长λ＝30 cm ③ (2)设质点O 的位移随时间变化的关系为y ＝A cos(2πtT＋φ0)④将①式及题给条件代入上式得 ⎩⎪⎨⎪⎧4＝A cos φ00＝A cos(π6＋φ0)⑤解得φ0＝π3，A ＝8 cm ⑥质点O 的位移随时间变化的关系式为y ＝0.18cos(π2t ＋π3) m ⑦或y ＝0.18sin(π2t ＋5π6) m题组2 波动图象和振动图象的理解及应用5．(多选)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，周期为T .在t ＝0时的波形如图2所示，波上有P 、Q 两点，其纵坐标分别为y P ＝2 cm ，y Q ＝－2 cm ，下列说法中正确的是( )图2A ．P 点的振动形式传到Q 点需要T2B ．P 、Q 在振动过程中，位移的大小总相等C ．在5T4内，P 点通过的路程为20 cmD ．经过3T8，Q 点回到平衡位置答案 AB解析由图看出，P 、Q 两点所对应的平衡位置间的距离等于半个波长，因简谐横波传播过程中，在一个周期内传播一个波长，则P 点的振动形式传到Q 点需要T2，P 、Q 两点的振动情况总是相反，所以在振动过程中，它们的位移大小总是相等，故A 、B 正确．若图示时刻P 点在平衡位置或最大位移处，在54T 内，P 点通过的路程为s ＝5A ＝5×4 cm ＝20 cm ，而实际上图示时刻，P 点不在平衡位置或最大位移处，所以在54T 内，P 点通过的路程不是20 cm ，故C 错误．图示时刻，Q 点向下运动，速度减小，所以从图示位置运动到波谷的时间大于T8，再从波谷运动到平衡位置的时间为T 4，所以经过38T ，Q 点没有回到平衡位置，故D 错误．6．如图3所示，图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x ＝2 m 处的质点P 以此时刻为计时起点的振动图象，质点Q 的平衡位置位于x ＝3.5 m 处．下列说法正确的是( )图3A ．在0.3 s 时间内，质点P 向右移动了3 mB ．这列波的传播速度是20 m/sC ．这列波沿x 轴负方向传播D ．t ＝0.1 s 时，质点P 的加速度大于质点Q 的加速度答案 D解析据波的传播特点可知，质点并不随波迁移，而是在平衡位置附近做简谐运动，故A 错误；由图知：λ＝4 m ，T ＝0.4 s ，则波速v ＝λT ＝40.4 m/s ＝10 m/s.故B 错误．由乙图读出，t ＝0时刻质点P 的速度向上，则由波形的平移法可知，这列波沿x 轴正方向传播．故C 错误．当t ＝0.1 s 时，质点P 处于最大位移处，据简谐运动的特点可知，此时加速度最大，而质点Q 此时不在最大位移处，所以质点P 的加速度大于质点Q 的加速度，故D 正确． 7．图4甲为某一列沿x 轴正向传播的简谐横波在t ＝1 s 时刻的波形图，图乙为参与波动的某一质点的振动图象，则下列说法错误的是( )图4A ．该简谐横波的传播速度为4 m/sB ．从此时刻起，经过2 s ，P 质点运动了8 m 的路程C ．从此时刻起，P 质点比Q 质点先回到平衡位置D ．图乙可能是图甲x ＝2 m 处质点的振动图象答案 B解析由题图甲可得λ＝4 m ，由题图乙可得T ＝1 s ，所以该简谐横波的传播速度为v ＝λT＝4 m/s ，故A 正确．t ＝2 s ＝2T ，则从此时刻起，经过2 s ，P 质点运动的路程为s ＝8A ＝8×0.2 m＝1.6 m，故B错误．简谐横波沿x轴正向传播，此时刻Q质点向上运动，而P质点直接向下运动，所以P质点比Q质点先回到平衡位置，故C正确．由题图乙知t＝1 s时刻质点的位移为0，振动方向沿y轴负方向，与题图甲x＝2 m处t＝1 s时刻的状态相同，所以题图乙可能是题图甲x＝2 m处质点的振动图象，故D正确．8．利用发波水槽得到的水面波形如图5甲、乙所示，则( )图5A．图甲、乙均显示了波的干涉现象B．图甲、乙均显示了波的衍射现象C．图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象D．图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象答案 D解析由题图容易看出甲是小孔衍射，图乙是干涉，D选项正确．题组3 波特有的现象9．(多选)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇．下列说法正确的是( )A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅答案AD解析波峰与波谷相遇时，振幅相消，故实际振幅为|A1－A2|，故选项A正确；波峰与波峰相遇处，质点的振幅最大，合振幅为A1＋A2，但此处质点仍处于振动状态中，其位移随时间按正弦规律变化，故选项B错误；振动减弱点和加强点的位移随时间按正弦规律变化，选项C错误；波峰与波峰相遇时振动加强，波峰与波谷相遇时振动减弱，加强点的振幅大于减弱点的振幅，故选项D正确．10．(多选)如图6所示，一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2 Hz.现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同振幅A上下振动一段时间，某时刻两个振源在绳上形成的波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了显著的振动，则以下说法正确的是( )图6A ．由振源P 产生的波先到达弹簧处B ．由振源Q 产生的波先到达弹簧处C ．两列波可能形成干涉D ．由振源Q 产生的波的波速接近4 m/s 答案 AD解析由“上、下坡”法知P 振源起振方向向上，Q 振源起振方向向下，故先到达弹簧处的是P 波，故A 正确，B 错误；两列机械波的波长不同，所以振动的频率一定不同，所以不能发生干涉，故C 错误；Q 晚到达弹簧振子所在位置，且小球产生了显著的振动，故Q 的振动频率接近2 Hz ，则周期接近0.5 s ，波速v ＝λT ＝20.5m/s ＝4 m/s ，故D 正确．。

2018年高考物理（江苏省专用）复习专题测试（选考）专题十三　机械振动与机械波（共75张PPT）

五年高考
A组自主命题·江苏卷题组
一、单项选择题 1.[2013江苏单科,12B(1)]如图所示的装置,弹簧振子的固有频率是4 Hz。现匀速转动把手,给弹簧振子以周期性的驱动力,测得弹簧振子振动达到稳定时的频率为1 Hz,则把手转动的频率为 ()
A.1 Hz B.3 Hz C.4 Hz D.5 Hz
A.这列波的振幅为4 cm B.这列波的周期为1 s C.此时x=4 m处质点沿y轴负方向运动 D.此时x=4 m处质点的加速度为0 答案 D 由波动图像知,波的振幅为2 cm,A选项错误;波长λ=8 m,周期T= λ =8 s=2 s,B选项错
v4
误;由于波沿x轴正向传播,由波传播方向和质点振动方向的关系知,x=4 m处质点此时向y轴正方向运动,C选项错误;此时x=4 m处的质点处于平衡位置,其加速度为零,D选项正确。
二、多项选择题 2.[2015江苏单科,12B(1)]一渔船向鱼群发出超声波,若鱼群正向渔船靠近,则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比 ( ) A.波速变大 B.波速不变 C.频率变高 D.频率不变
答案 BC 超声波的波速由介质决定,介质不变,则波速不变,B项正确;当鱼群向渔船靠近时,由于多普勒效应,被鱼群反射回来的超声波频率高于波源发出的频率,C正确。
答案 BCE 本题考查机械波图像。
由题图可知,该波波长λ=4 m,选项A错误;T>0.5 s,则由题图知波在0.5 s内沿x轴正方向传播的距
离为 3 λ,传播时间t=3 T=0.5 s,T2= s,频率1 f= =1.5 Hz,选项C正确;波速λ v= =6 m/s,选项B正确;1 s
4
4
3
T
T
= 3 T,t=1 s时,x=1 m处的质点处于波谷,选项D错误;2 s=3T,t=2 s时,x=2 m处的质点经过平衡位置,

2018版高考一轮总复习物理课件第15章机械振动机械波 15-2 精品

3．[2017·甘肃诊断考试](多选)一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t＝0.1 s 时刻的波形如图所示，质点 Q 的 x 轴坐标为 2 m。已知任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间隔为 0.2 s。下列说法正确的是( )
A．波速为 10 m/s B．波的频率为 5 Hz C．x＝7 m 的质点在 t＝0.2 s 时恰好位于波峰 D．x＝3 m 的质点在 t＝0.25 s 时，沿＋y 方向运动 E．当质点 Q 位于波峰时，x＝10 m 的质点恰好位于波峰
高考一轮总复习
选考部分选修3－4
第15章机械振动机械波
第2讲机械波
板块一主干梳理·对点激活
知识点 1 机械波横波和纵波 Ⅰ
1.机械波的形成和传播
(1)产生条件 ①有波源。 ②有介质，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。
2．[2017·广东测试](多选)一列简谐横波在某时刻的波形如图所示，此时刻质点 P 的速度为 v，经过 0.2 s 后它的速度大小、方向第一次与 v 相同，再经过 1.0 s 它的速度大小、方向第二次与 v 相同，则下列判断中正确的是( )
A．波沿 x 轴正方向传播，且波速为 10 m/s B．波沿 x 轴负方向传播，且波速为 10 m/s C．质点 M 与质点 Q 的位移大小总是相等、方向总是相反 D．若某时刻 N 质点到达波谷处，则 Q 质点一定到达波峰处 E．从图示位置开始计时，在 3 s 时刻，质点 M 偏离平衡位置的位移 y＝－10 cm
③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同。
2．机械波的分类
知识点 2 横波的图象波速、波长和频率(周期)的关系 Ⅱ

(新课标)2018年高考物理一轮复习第十四章机械振动与机械波光电磁波与相对论第二节机械波

4．波的干涉 (1) 定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振动 ___加__强_____、某些区域的振动____减__弱____，这种现象叫波的干涉． (2)条件：两列波的频率相同． 5．干涉和衍射是波特有的现象，波同时还可以发生反射、折射．
五、多普勒效应由于波源与观察者互相____靠__近____或者互相___远__离_____时，接收到的波的_(2015·高考江苏卷)(1)一渔船向鱼群发出
超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波
与发出的超声波相比___B_C____．
A．波速变大
B．波速不变
C．频率变高
D．频率不变
(2)用 2×106 Hz 的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁
中的波速分别为 2 250 m/s 和 1 500 m/s，则该超声波在结石
四、波的衍射和干涉 1．波的衍射定义：波可以绕过障碍物继续传播的现象． 2．发生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长_相__差__不__多___，或者_小__于__波__长___时，才会发生明显的衍射现象． 3．波的叠加原理：几列波相遇时能保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的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．频率 f：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于___波__源_____的振动频率． 3．波速 v、波长 λ 和频率 f、周期 T 的关系
公式：v＝Tλ ＝λf. 机械波的速度大小由___介___质____决定，与机械波的频率无关．
1.判断正误 (1)在机械波的传播过程中，各质点随波的传播而迁移．( ) (2)相距一个(或整数个)波长的两个质点的振动位移在任何时刻都相同，而且振动速度的大小和方向也相同．( ) (3)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象．( ) (4)波的传播在时间上有周期性，在空间上也有周期性．( ) (5)机械波传递的是振动形式和能量．( ) 提示：(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)√

(全国通用)2018年高考物理总复习《机械振动和机械波》专项突破

《机械振动和机械波》专项突破【考点定位】近年来对机械振动的考查着重放在简谐运动的运动学特征和动力学特征和振动图象上；同时也通过简谐运动的规律考查力学的主干知识.对机械波的考查着重放在波的形成过程、传播规律、波长和波动图象及波的多解上；对波的叠加、干涉和衍射、多普勒效应也有涉及.实际上许多考题是振动与波的综合，考查振动图象与波动图象的联系和区别；同时也加强了对振动和波的联系实际的问题的考查。

考点一、简谐运动1. 概念：质点的位移和时间关系遵守正弦函数规律，即它的振动图像也就是位移时间图像是一条正弦曲线。

相关物理量：使质点回到平衡位置的力即为回复力，回复力的方向总是指向平衡位置，大小与偏离平衡位置的位移成正比即F kx =-，质点偏离平衡位置的最大位移即振幅A ，质点振动过程偏离平衡位置的位移满足sin(t )x A ωφ=+，φ代表质点振动的初相位，t ωφ+代表振动的相位。

2. 振动图像如下：从振动图像中可以找到质点振动的振幅A ，振动的周期T ，偏离平衡位置的位移sin(t )x A ωφ=+中的2Tπω=，从振动图像中可以看到质点在任一时刻所在的位置，当质点位置在时间轴以上，表示位移x 为正方向，那么回复力F kx =-即为负方向，加速度F a m=也是负方向，而且随位移增大，回复力增大加速度增大，但是速度逐渐减小，图像斜率表示速度大小和方向，平衡位置速度最大，偏离平衡位置位移最大时速度最小等于0，质点的运动方向根据图像斜率判断，斜率位置及运动方向为正方向，斜率为负极运动方向为负方向。

T=，即单摆摆动的周期3.单摆：单摆摆角小于10即可看做简谐运动，单摆周期2与振幅无关，与摆球质量无关，摆长l是指从摆球球心到悬点的距离，g为当地重力加速度。

秒摆周期为2s。

4.受迫振动和共振：质点在周期性外力驱动下的振动为受迫振动，受迫振动的频率等于驱动力频率，与固有频率无关。

当驱动力频率等于质点固有频率时，质点的振幅最大，此时即为共振。

2018年全国卷高考物理总复习《机械振动和机械波》专题演练(含答案)

2018年全国卷高考物理总复习《机械振动和机械波》专题演练1．如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动。

以平衡位置O为原点，建立Ox轴。

向右为x的轴的正方向。

若振子位于N点时开始计时，则其振动图像为（）【答案】A2．（多选）在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为π5sin()2y t ，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x=12 m处，波形图象如图所示，则（）A．此后再经6 s该波传播到x=24 m处B．M点在此后第3 s末的振动方向沿y轴正方向C．波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D．此后M点第一次到达y=–3 m处所需时间是2 s【答案】AB3．（多选）简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10 m的两质点，波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图像如图所示。

则（）A．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B．该波从P传到Q的时间可能为7 sC．该波的传播速度可能为2 m/sD．该波的波长可能为6 m【答案】AD4．某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。

该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s。

下列说法正确的是_______。

A．水面波是一种机械波B．该水面波的频率为6 HzC．该水面波的波长为3 mD．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移【答案】ACE5．一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10 cm。

O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5 cm处的两个质点。

t=0时开始观测，此时质点O的位移为y=4 cm，质点A处于波峰位置；t=13s时，质点O第一次回到平衡位置，t=1 s时，质点A第一次回到平衡位置。

求：（i）简谐波的周期、波速和波长；（ii）质点O的位移随时间变化的关系式。

机械振动与机械波的复习提要

r A t=
ω t+ϕ0
o
ω
ϕ0
0 X
x
r 分析：匀速旋转的矢量 A的矢端速度在坐标轴上的投影？分析：的矢端速度在坐标轴上的投影？
1、表示一特定的简谐振动的速度。、表示一特定的简谐振动的速度。 2、振动质点位于上半圆时：V<0 、振动质点位于上半圆时：位于下半圆时：v>0 位于下半圆时：
r A
若两分振动反相: 若两分振动反相:
两分振动相互加强
ϕ20 −ϕ10 = ±( 2k + 1 )π
A = A − A2 1
两分振动相互减弱
k = 0,1,2,L
如 A1=A2 , 则 A=0
用旋转矢量表示相位关系
ω
v A2
同相
v A 1
x
反相
ω
ω
v A2
v A 1
v A2
x
v A 1
x
二. 同方向不同频率简谐振动的合成分振动
2 ω2 +ω1
2
)t
)t
随t 快变
合振动可看作振幅缓变的简谐振动
机械波的复习提要一、基本概念 1、机械波：机械振动在弹性煤质中的传播称为机械波。、机械波：机械振动在弹性煤质中的传播称为机械波。形成机械波必须有波源（振动物体）和弹性媒质。形成机械波必须有波源（振动物体）和弹性媒质。 2、横波和纵波：、横波和纵波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波。质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波叫做横波。两者相互平行的波叫纵波。两者相互平行的波叫纵波。各种复杂的波都可以分成横波和纵波来分别处理。各种复杂的波都可以分成横波和纵波来分别处理。 3、平面波和球面波：、平面波和球面波：波面为平面的波称为平面波。波面为平面的波称为平面波。点波源的波面是球面，叫做球面波。点波源的波面是球面，叫做球面波。 4、波长λ：同一波线上相位相差为的两相邻质点之间的距离，即、波长：同一波线上相位相差为2π的两相邻质点之间的距离的两相邻质点之间的距离，即一个完整波形的长度。它反映波在空间上的周期性。即一个完整波形的长度。它反映波在空间上的周期性。 5、波的周期T：一个完整波形通过波线上某点所需要的时间。它反映波在、波的周期：一个完整波形通过波线上某点所需要的时间。时间上的周期性。波的周期与传播媒质各质点的振动周期相同。时间上的周期性。波的周期与传播媒质各质点的振动周期相同。

2018高考物理第一轮复习专题机械振动、机械波学案鲁科版

机械振动、机械波【本讲教育信息】一. 教学内容：机械振动、机械波本章的知识点：（一）机械振动1、简谐运动（1）机械振动和回复力回复力f ：使振动物体返回平衡位置的力叫做回复力。

它时刻指向平衡位置。

回复力是以效果命名的力，它是振动物体在振动方向上的合外力，可能是几个力的合力，也可能是某一个力的分力。

并不一定是物体受的合外力。

（2）弹簧振子的振动①弹簧振子：一个物体和一根弹簧构成弹簧振子。

需要条件：物体可视为质点，弹簧为轻质弹簧，忽略一切阻力和摩擦。

②简谐振动：物体在跟位移大小成正比，并且总是指向平衡位置的力作用下的振动。

受力特征：f =－kx 。

可以由回复力f =－kx 证明一种运动为简谐运动。

2、振动的描述①简谐运动的振幅、周期和频率：振幅A ：物体偏离平衡位置的最大距离。

标量，反映振动的强弱和振动的空间范围。

周期T 和频率f ：描述振动快慢的物理量。

其大小由振动系统本身的性质决定，所以也叫固有周期和固有频率。

②简谐运动的振动图像：物理意义：表示振动物体的位移随时间变化的规律。

横轴表示时间，纵轴表示质点在不同时刻偏离平衡位置的位移。

需要注意的是振动图像不是质点的运动轨迹。

简谐运动的振动图像为正（余）弦函数曲线。

振动图像的应用：①可读取A 、T 及各时刻的位移；②判断v 、x 、f 、a 、的方向及变化情况和E k 、E p 的变化情况。

③简谐运动的公式表达；t TA x π2sin = 3、单摆①单摆，在小振幅条件下单摆作简谐振动在一条不可伸长的轻质细线下端拴一质点，上端固定，这样的装置就叫单摆。

单摆振动在偏角很小（θ＜5°）的情况下，才可以看成是简谐运动。

单摆做简谐运动的回复力为重力在垂直于摆线方向上的分力。

等效摆长：单摆的摆长是悬点到球心的距离。

图1单摆模型中的摆长为圆的半径减去球的半径，图2中的摆长不断的在变化，它先以摆长l 1摆动半个周期，再以摆长l 2摆动半个周期。

等效重力加速度：等效重力加速度的取值等于单摆不振动时，摆线的拉力与摆球质量的比值g ′=F /m 。

2018版高考物理(全国通用)大一轮复习讲义文档：第十四章机械振动与机械波光第3讲含答案

第3讲光的折射全反射一、光的折射定律折射率1．折射定律（1)内容：如图1所示，折射光线与入射光线、法线处在同一平面内,折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比．图1(2)表达式：错误!＝n.（3）在光的折射现象中，光路是可逆的．2．折射率(1）折射率是一个反映介质的光学性质的物理量．(2）定义式：n＝错误!.(3）计算公式：n＝错误!,因为v〈c，所以任何介质的折射率都大于1.(4)当光从真空（或空气）射入某种介质时，入射角大于折射角；当光由介质射入真空（或空气)时，入射角小于折射角．3．折射率的理解(1)折射率由介质本身性质决定，与入射角的大小无关．（2)折射率与介质的密度没有关系,光密介质不是指密度大的介质．(3)同一种介质中，频率越大的色光折射率越大，传播速度越小．[深度思考] 判断下列说法是否正确．（1)光的传播方向发生改变的现象叫光的折射．（×）(2)折射率跟折射角的正弦成正比．( ×)（3)光从空气射入水中，它的传播速度一定增大．( ×）（4）在同一种介质中，光的频率越大,折射率越大．（√)二、全反射光导纤维1．定义：光从光密介质射入光疏介质，当入射角增大到某一角度时，折射光线将全部消失,只剩下反射光线的现象．2．条件：(1）光从光密介质射入光疏介质．（2）入射角大于或等于临界角．3．临界角:折射角等于90°时的入射角．若光从光密介质(折射率为n)射向真空或空气时，发生全反射的临界角为C，则sin C＝错误!.介质的折射率越大，发生全反射的临界角越小．4．光导纤维光导纤维的原理是利用光的全反射．如图2所示．图2［深度思考] 判断下列说法是否正确．（1）光密介质和光疏介质是相对而言的．同一种介质，相对于其他不同的介质，可能是光密介质,也可能是光疏介质．（√)（2）如果光线从光疏介质进入光密介质，则无论入射角多大，都会发生全反射现象．（×）（3）在光的反射和全反射现象中，均遵循光的反射定律,光路均是可逆的．( √)(4)当光射到两种介质的界面上时，往往同时发生光的折射和反射现象，在全反射现象中,也是如此．（×)1．(人教版选修3－4P53第1题)光从介质a射向介质b，如果要在a、b介质的分界面上发生全反射，那么必须满足的条件是( )A．a是光密介质，b是光疏介质B．光在介质a中的速度必须大于在介质b中的速度C．光的入射角必须大于或等于临界角D．必须是单色光答案AC2．一束单色光经空气射入玻璃，这束光的（)A．速度变小,波长变短B．速度不变，波长变短C．频率增大，波长变长D．频率不变，波长变长答案A3。