高中物理高考 新课标2020高考物理一轮复习14 2机械波课件新人教版201908021204

【答案】 ACE 【解析】 A、B 两项，波沿 x 轴正方传播，根据波形图可 知，(n＋12)T＝0.2 s，该波的周期 T＞0.20 s，n 只能等于 0，故 T ＝0.4 s； 波长 λ＝16 cm＝0.16 m，故波速 v＝Tλ＝00.1.46 m/s＝0.4 m/s， 故 A 项正确、B 项错误； C 项，x＝0.08 m 的质点在 t＝0 时位于平衡位置向上振动， 经过 t＝0.70 s 时，Tt ＝00..74＝134，所以 0.7 s 时 x＝0.08 m 处的质 点位于波谷，故 C 项正确；
【答案】 ACE 【解析】 A 项，由波形图可知，波长 λ＝6 m，则周期 T
＝λ＝6 v5
s＝1.2 s，故 A 项正确；
B 项，质点 P 此时刻沿－y 轴方向运动，振动比左侧邻近的
波峰振动早，所以该波沿 x 轴负方向传播，故 B 项错误；
C 项，波沿 x 轴负方向传播，0.1 s 内向左传播的距离为 x＝
(2016·课标全国Ⅰ)(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 m
D．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】 ACE 【解析】 水面波是一种典型机械波，A 项正确；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＝195 s＝53 s，频率为 0.6 Hz，B 项错误；其波长 λ＝vT＝1.8 m/s·53 s＝3 m，C 项正确；波中的质点都上下振动， 不随波迁移，但是能传递能量，D 项错误，E 项正确．
到质点 6 所需时间为156T，故在 t＝T2时质点 6 已振动了12T－156T ＝136T，即质点 6 在从平衡位置向波峰的运动过程中，知加速度 方向向下．故 B 项错误．
C 项，质点 1 和质点 10 之间的距离为196λ，在 t＝34T 时刻， 质点 10 已运动了34T－196T＝136T，开始时质点 10 向上振动，故 在 t＝34T时质点 10 的运动方向向上．故 C 项错误．
A．质点 5 开始振动时的运动方向向上 B．t＝T2时质点 6 的加速度方向向上 C．t＝34T时质点 10 的运动方向向下 D．t＝T 时质点 17 开始运动
【答案】 AD 【解析】 A 项，由于后一个质点重复前一个质点的振动， 质点 1 开始振动时是从平衡位置开始向上振动，故知质点 5 开始 振动时运动方向向上．故 A 项正确． B 项，振动从质点 1 传播到质点 5 经过14T，质点 1 和质点 5 之间的距离为14λ，质点 1 到质点 6 为156λ，所以波从质点 1 传
移、速度方向、加速度方向、 速度方向、加速度方向
传播方向
图像变化 图像随时间延续，已有形状不变 图像随时间沿传播方向平移
(2018·课标全国Ⅰ)一列简谐横波在 t＝13 s 的波形图 如图(a)所示，P、Q 是介质中的两个质点，图(b)是质点 Q 的振动 图像．求：
(ⅰ)波速及波的传播方向； (ⅱ)质点 Q 的平衡位置的 x 坐标．
D 项，x＝0.08 m 的质点在 t＝0 时位于平衡位置向上振动，
经过
t＝0.12
s
时， t ＝0.12＝ 3 ，即 T 0.4 10
t＝130T，即14T<t<12T，所以
0.12 s 时 x＝0.08 m 处的质点位于平衡位置上边正在向下振动，
故 D 项错误；
E 项，若此波传入另一介质中，频率不变，则周期不变，其
14．2 机械波
知识清单
考点整合 集中记忆
一、机械波的形成 形成条件
(1)有振动的波源． (2)有传播的介质．
运动特点 (1)每个质点在各自的平衡位置附近做简谐运动，振幅和周期 与波源相同，只是开始振动的时间不同． (2)机械波传播振动形式、能量、信息，质点并不随波迁移．
机械波的分类 (1)横波：振动方向与传播方向垂直，形成波峰和波谷． (2)纵波：振动方向与传播方向沿同一直线，形成密部和疏部． 二、机械波的图像
波速变为 0.80 m/s，则它在该介质中的波长为 λ＝vT＝0.8×0.4 m
＝0.32 m，故 E 项正确．
(2018·浙江模拟)(多选)一列简谐横波在弹性介质中沿 x 轴传播，波源位于坐标原点 O，t＝0 时刻波源开始振动，t＝3 s 时波源停止振动，如图为 t＝3.2 s 时的一部分波形图．其中质点 a 的平衡位置离原点 O 的距离为 x＝2.5 m．以下说法正确的是 ()
考点三 波动图像与振动图像综合
振动图像和波的图像的比较
振动图像
波的图像
研究对象 一个振动质点
沿波传播方向上的所有质点
纵坐标是质点位移 图像坐标
横坐标是时间
纵坐标是质点位移 横坐标是传播方向上质点的 平衡位置
图像意义 某个质点在各个时刻的位移
某一时刻各个质点的位移
图像信息
波长、振幅、各质点此刻的位 周期、振幅、质点各时刻的位移、
【解析】 设铁桥长 L，由 v＝Lt 得， 声音在各自介质中传播时间之差为：vL1－vL2＝1 s， 即：3L40－49100＝1， 解得：L＝365 m； 同一种声音频率相同，则 f＝λv11＝vλ，所以λλ1 ＝vv1＝4394000＝ 21475.
考点二 机械波动的图像 1．通过波动图像能直接得到的信息 (1)直接读取振幅 A 和波长 λ，以及该时刻各质点的位移． (2)确定该时刻各质点加ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度的方向，并能比较其大小． 2．“上下坡”法判断波的传播方向与质点振动方向 如图：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．
坐标轴 横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示 该时刻各质点的位移．
物理意义 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．
三、描述机械波的物理量 波速 v：波在介质中的传播速度．由介质本身的性质决定． 频率 f：等于波源的振动频率．由波源决定． 波长 λ：振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离．与
(2018·课 标 全 国 Ⅲ)( 多 选 ) 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/s B．波长为 0.08 m C．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
(1)若已知某时刻 A 点振动方向向上，则波向 x 轴负方向传 播．
(2)若已知波向 x 轴正方向传播，则该时刻 B 点向上振动． 3．波动图像变化特点 (1)经过时间 t，波传播距离 vt，将原波形平移 vt 即为新波形． (2)经过时间 nT，波传播距离 nλ，波形不变． (3)相隔波长整数倍的两质点，振动速度总相同，相隔半波长 奇数倍的两质点，振动速度总相反．
D 项，一个周期内振动的距离等于一个波长，则知 t＝T 时 质点 17 开始振动，故 D 项正确．
(2018·课标全 国Ⅱ) 声波在空气 中的传播 速度为 340 m/s，在钢铁中的传插速度为 4900 m/s.一平直桥由钢铁制成，某 同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另 一端的时间之差为 1.00 s．桥的长度为________m．若该声波在 空气中的波长为 λ，则它在钢铁中的波长为λ的________倍．
A．波速为 5 m/s B．波长 λ＝2.0 m C．波源起振方向沿 y 轴正方向 D．在 t＝3.3 s，质点 a 位于波谷
【答案】 AB 【解析】 A 项，波速 v＝ΔΔxt＝3.21－ .0 3 m/s＝5 m/s，故 A 项 正确；B 项，由题图可知，波长 λ＝2.0 m，故 B 项正确； C 项，t＝3.2 s 时，Δx＝v·Δt＝5×3.2 m＝16 m，由于 λ ＝2.0 m，故波形前端的运动同 x＝2.0 m 质点的运动，可判断 2.0 m 处的质点向下振动，故波源起振方向沿 y 轴负方向，故 C 项 错误；D 项，波的周期为 T＝λv＝25 s＝0.4 s，从图示时刻经 Δt＝ 0.1 s＝14T，质点 a 位于平衡位置，即在 t＝3.3 s，质点 a 位于平 衡位置，故 D 项错误．
考点讲练
考点突破 针对训练
考点一 机械波的形成与传播 1．机械波的形成：概括起来是“带动、重复、落后” (1)先振动的质点带动后面的质点振动，每个质点都做受迫振 动． (2)后振动的质点重复前面质点的振动，每个质点的振动频率 都和波源相同． (3)后面质点的振动状态落后于先振动的质点，每隔一个波 长，振动落后一个周期．
因此 xP＝33600°°λ＝3 cm 由图(b)可知，在 t＝0 时 Q 点处于平衡位置，经过 Δt＝13 s， 其振动状态向 x 轴负方向传播到 P 点处， 所以 xQ－xP＝vΔt＝6 cm， 解得质点 Q 的平衡位置的 x 坐标为 xQ＝9 cm.
vt＝5×0.1 m＝0.5 m，由波形平移法知图中 x＝3 m 处的状态传 到 P 点，所以 P 点的横坐标为 x＝2.5 m，故 C 项正确；
D 项，x＝3.5 m 处的质点与 P 点相差小于半个波长，所以振 动的位移不是始终相反，故 D 项错误；
E 项，由 ω＝2πλv＝53πrad/s，题图中 Q 点的振动方程 y＝ Acosωt＝6cos53πt(cm)，故 E 项正确．
波源和介质都有关． 波长、波速和频率的关系：v＝λf＝Tλ.
四、机械波的特性
波的干涉和衍射
波的干涉
波的衍射
两列波的频率相同，相 障 碍 物 或孔 的 尺寸 比
条件
位差保持不变
波长小或相差不多
形成稳定的相间隔的 波能够绕过障碍或孔 现象
振动加强区和减弱区 继续向前传播
多普勒效应 (1)条件：声源和观察者之间有相对运动； (2)现象： ①波源和观察者相互靠近，接收到的频率比波源频率增大． ②波源和观察者相互远离，接收到的频率比波源频率减小． (3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化．
(2018·浙江模拟)(多选)如图是某绳波形成过程的示意 图，1、2、3、4…为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方 向．质点 1 在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动 2、3、4… 各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t＝0 时质 点 1 开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点 5 开始运动．下 列判断正确的是( )
【解析】 (ⅰ)由图(a)可以看出，该波的波长为 λ＝36 cm， 由图(b)可以看出周期 T＝2 s， 故波速为 v＝Tλ ＝18 cm/s， 由(b)可知，当 t＝13 s 时，Q 向上振动，结合图(a)可知，该 波沿 x 轴负方向传播； (ⅱ)设质点 P、Q 的平衡位置的 x 轴坐标分别为 xP、xQ， 由图(a)可知，x＝0 处 y＝－A2 ＝Asin(－30°)
(2018·长 沙 模 拟 )(多 选 )一 列 简 谐横波沿 x 轴传播，波速为 5 m/s，t＝0 时刻的波形如图所示，此时刻质点 Q 位 于波峰，质点 P 沿 y 轴负方向运动，经 过 0.1 s 质点 P 第一次到达平衡位置，则下列说法正确的是( )
A．这列波的周期是 1.2 s B．该波沿 x 轴正方向传播 C．点 P 的横坐标为 x＝2.5 m D．x＝3.5 m 处的质点与 P 点振动的位移始终相反 E．Q 点的振动方程为 y＝6cos53πt(cm)
2．机械波的传播 (1)介质中各质点并不随波迁移，只是传递振动形式，并伴随 着能量和信息的传播． (2)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． (3)振源经过一个周期 T，波恰好向前传播一个波长的距离， 则 v＝Tλ＝λf. (4)波从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速和波长改 变．