专题44 机械波(解析版)
机械波
【本讲主要内容】机械波机械波的概念及其形成条件、形成过程，描述机械波的物理量，机械波的实质和特点，机械波与机械振动的关系，通过比较理解机械波的分类。
声波、超声波、次声波。
【知识掌握】【知识点精析】向平静的水面投一小石子或用小树枝不断地点水，会看到水面上一圈圈起伏不平的波纹逐渐向四周传播出去，形成水波。
用手握住绳子的一端上下抖动，就会看到凸凹相间的波向绳的另一端传播出去，形成绳波。
以上两种波都可以叫做机械波。
1. 机械波：（1）机械波的概念：机械振动在介质中的传播形成机械波。
（2）机械波产生的条件：振源和介质振源——产生机械振动的物质，如在绳波中的手的不停抖动就是振源。
介质——传播振动的媒质，如绳子、水。
2. 机械波的形成过程：（1）介质模型：把介质看成由无数个质点弹性连接而成，可以想象为（图1所示）（2）机械波的形成过程：由于相邻质点间有力的作用，当介质中某一质点发生振动时，就会带动周围的质点振动起来，从而使振动向远处传播。
例如：图2表示绳上一列波的形成过程。
图中1到18各小点代表绳上的一个质点，质点间有弹力联系着。
图中的第一行表示在开始时刻（t＝0）各质点的位置，这时所有质点都处在平衡位置。
其中第一个质点受到外力作用将开始在垂直方向上做简谐运动，设振动周期为T，第二行表示经过T/4时各质点的位置，这时质点1已达到最大位移，正开始向下运动；质点2的振动较质点1落后一些，仍向上运动；质点3更落后一些，此时振动刚传到了质点4。
第三行表示经过T/2时各质点的位置，这时质点1又回到平衡位置，并继续向下运动，质点4刚到达最大位移处，此时振动传到了质点7。
依次推论，第四、五、六行分别表示了经过3T/4、T和5T/4后的各质点的位置，并分别显示了各个对应时刻所有质点所排列成的波形。
3. 描述机械波的物理量：（1）波长λ：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。
在一个周期内振动形式在介质中传播的距离等于波长，表现为波在空间上的周期性。
高中物理选修3-4第十二章《机械波》单元检测题(解析版)
《机械波》单元检测题一、单选题1.一列简谐横波以10 m/s的速度沿x轴正方向传播，t＝0时刻这列波的波形如图所示．则a质点的振动图象为( )A． B． C． D．2.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示．P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是( )A．v变小，a变大 B．v变小，a变小C．v变大，a变大 D．v变大，a变小3.如图所示，MN是足够长的湖岸，S1和S2是湖面上两个振动情况完全相同的波源，它们激起的水波波长为2 m，S1S2＝5 m，且S1与S2的连线与湖岸平行，到岸边的垂直距离为6 m，则岸边始终平静的地方共有( )A． 2处 B． 3处 C． 4处 D．无数处4.一列简谐横波向右传播，波速为v.沿波传播方向上有相距为L的P、Q两质点，如图所示．某时刻P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一次运动到波谷．则t的可能值( )．A． 1个 B． 2个 C． 3个 D． 4个5.下列四种声现象，哪一种是声波的干涉( )A．在门窗关闭的屋里说话，听起来比在旷野里响B．隔着院墙与人谈话，虽然不见其人，却能闻其声C．环绕正在发声的音叉走一周，会觉得声音有强弱的变化D．将两只固有频率相同的音叉稍稍间隔一点距离并列放置，敲击其中一只音叉后用手将它按住，让它停止振动，却能听见未被敲击的音叉发出了声音6.如图所示，呈水平状态的弹性绳，右端在竖直方向上做周期为0.4 s的振动，设t ＝0时右端开始向上振动(如图)，则在t＝0.5 s时刻绳上的波形可能是下图中的( )A． B． C． D．7.一根弹性长绳沿x轴放置，左端点位于坐标原点，A点和B点分别是绳上x1＝2 m、x＝5 m处的质点．用手握住绳的左端，当t＝0时使手开始沿y轴做简谐振动，在t 2＝0.5 s时，绳上形成如图所示的波形．下列说法中正确的是( )A．此列波的波长为1 m，波速为4 m/sB．此列波为横波，左端点开始时先向上运动C．当t＝2.5 s时，质点B开始振动D．在t＝3.5 s后，A、B两点的振动情况总相同8.如图甲为一列简谐横波在t＝0时的波形图，P是平衡位置在x＝1 cm处的质点，Q 是平衡位置在x＝4 cm处的质点．乙图为质点Q的振动图象．则( )'A．t＝0.3 s时，质点Q的加速度达到正向最大B．波的传播速度为20 m/sC．波的传播方向沿x轴负方向D．t＝0.7 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向9.如图甲所示，O点为振源，OP＝s，t＝0时刻O点由平衡位置开始振动，产生沿直线向右传播的简谐横波，如图乙为P点从t1时刻开始沿y轴正方向开始振动的振动图象，则以下说法错误的是( )A．t＝0时刻振源O的振动方向沿y轴正方向B．t2时刻P点振动速度最大，方向沿y轴负方向C．该波与另一频率为Hz的同类波叠加能产生稳定的干涉现象D．某障碍物的尺寸为(t2－t1)，该波遇到此障碍物时能发生明显的衍射现象10.如图P1、P2是两个频率相同、同相振动的波源，产生两列波，O点是P1、P2连线的中点，A、B、C、D是距O点均为半个波长的四个点，有关A、B、C、D四点的振动，下列说法正确的是( )A．A、B两点是振动减弱点，C、D两点是振动加强点B．A、B两点是振动加强点，C、D两点是振动减弱点C．A、B、C、D四点均为振动加强点D．A、B、C、D四点均为振动减弱点11.一列横波在x轴上沿x轴正方向传播，在t与t＋0.4 s两时刻在x轴上－3 m～＋3 m的区间内的波形图恰好重叠，则下列说法正确的是( )A．质点振动的最小周期为0.4B．该波最大波速为10 m/sC．从t时刻开始计时，x＝2 m处的质点比x＝2.5 m处的质点先回到平衡位置D．在t＋0.2 s时刻，x＝2 m处的质点位移一定为a12.如图为一横波发生器的显示屏，可以显示出波由O点从左向右传播的图象，屏上每一小格长度为1 cm.在t＝0时刻横波发生器上能显示的波形如图所示．因为显示屏的局部故障，造成从水平位置A到B之间(不包括A、B两处)的波形无法被观察到(故障不影响波在发生器内传播)．此后的时间内，观察者看到波形相继传经B、C处，在t ＝5.5 s时，观察者看到B处恰好第三次出现波谷，下列判断错误的是( )A．该波的振幅为10 cmB．该波的波长为12 cmC．该波的周期为2 sD．在t＝5.5 s时，C处应显示为波峰二、多选题13. 如图，沿波的传播方向上有间距均为1 m的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置，一列横波以 1 m/s的速度水平向右传播，t＝0时到达质点a，a 开始由平衡位置向上运动，t＝1 s时，质点a第一次到达最高点，则在4 s＜t＜5 s 这段时间内( )A．质点c的加速度逐渐增大B．质点a的速度逐渐增大C．质点d向下运动D．质点f保持静止14. 当两列水波发生干涉时，若两列波的波峰在P点相遇，则下列说法中正确的是( )A．质点P的振动始终是加强的B．质点P的振动始终是减弱的C．质点P振动的振幅最大D．质点P振动的位移有时为015. 一列在竖直方向上振动的简谐波沿水平的x轴正方向传播，振幅为20 cm，周期为4×10－2s．现沿x轴任意取五个相邻的点P1、P2、P3、P4、P5，它们在某一时刻离开平衡位置的位移都向上，大小都为10 cm.则在此时刻，P1、P2、P3、P4四点可能的运动方向是( )A．P1向下，P2向上，P3向下，P4向上B．P1向上，P2向下，P3向上，P4向下C．P1向下，P2向下，P3向上，P4向上D．P1向上，P2向上，P3向上，P4向上16. 如图所示，一列向右传播的简谐横波，波速大小为0.6 m/s，P质点的横坐标x＝1.20 m．从图中状态开始计时，则下列说法正确的是( )A．简谐横波的频率为2.5 HzB．经过1.6 s，P点第一次到达波谷C．P点刚开始振动的方向沿y轴负方向D．直到P点第一次到达波峰时，x＝0.06 m处的质点经过的路程为95 cm17. 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三、计算题18.某雷达站正在跟踪一架飞机，此时飞机正朝着雷达站方向匀速飞来；某一时刻雷达发出一个无线电脉冲，经200 μs后收到反射波；隔0.8 s后再发出一个脉冲，经198 μs收到反射波，已知无线电波传播的速度为c＝3×108m/s，求飞机的飞行速度v.19.如图所示，A、B、C、D、E为波沿传播方向上间距均为d＝1 m的五个质点，一简谐横波以5 m/s的水平速度向右传播，t＝0时刻到达质点A且A开始向上振动，其振动周期为0.4 s，试求：(1)该简谐波的波长；(2)自0时刻起到质点E第一次到达波谷的时间．20.平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x 轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间，已知波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T＝1 s，振幅A＝5 cm.当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置，求：(1)P、Q之间的距离．(2)从t＝0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过路程．答案解析1.【答案】D【解析】a点此时正向y轴负方向运动，排除A、B，由于周期T＝＝＝0.4 s，故D正确．2.【答案】D【解析】从波的图象可以判断此时P点向上运动，正靠近平衡位置，做加速度逐渐减小的加速运动，故D项正确．3.【答案】C【解析】当空间某点到两个波源的路程差为半波长的奇数倍时，振动始终减弱；水波的波长为 2 m，S1S2＝5 m，当到两个波源的路程差为 1 m、3 m、5 m时，振动减弱；路程差为1 m是双曲线，与岸边有2个交点；路程差为3 m是双曲线，与岸边有2个交点；路程差为5 m是以S1为起点向左的射线和以S2为起点向右的射线，与岸边无交点；路程差不可能大于S1S2＝5 m；由上分析可知，岸边始终平静的地方共有4处，故A、B、D错误，C正确．4.【答案】D【解析】作出通过距离为L的P、Q两质点满足题设条件的波形，如下图中的(a)、(b)、(c)、(d)四种情况，在图(a)中，由图可知，＝L，则λ＝2L，由波速及波长关系可知：T＝＝，而Q质点第一次到达波谷的时间：t＝T＝同理可知：在图(b)中，λ＝L，T＝＝，t＝T＝在图(c)中，λ＝L，T＝＝，t＝T＝在图(d)中，λ＝，T＝＝，t＝T＝故有四种，故D正确，A、B、C错误．5.【答案】C【解析】在门窗关闭的屋里说话，听起来比在旷野里响，是波的反射现象．隔着院墙与人谈话，虽然不见其人，却能闻其声是波的衍射．将两只固有频率相同的音叉稍稍间隔一点距离并列放置，敲击其中一只音叉后用手将它按住，让它停止振动，却能听见未被敲击的音叉发出了声音，是波的共振现象．6.【答案】B【解析】由题意知，在t＝0时波源O点开始向上振动，该波的周期为T＝0.4 s，则时间t＝0.5 s＝1T，可知，在t＝0.5 s时O点位于波峰．波在一个周期内传播的距离为一个波长，则在t＝0.5 s＝1T，波传播的最长的距离为1波长，故B正确，A、C、D错误．7.【答案】C【解析】由图知，波长λ＝2 m，周期T＝1 s，则波速为v＝＝2 m/s，故A错误．振动方向与传播方向垂直，此列波为横波，向x轴正方向传播，左端点开始时的运动方向与图示时刻x＝1 m处质点的振动方向相同，即为向下，故B错误．波从图示位置传到质点B用时t＝＝＝2 s，因此t＝2.5 s时质点B开始振动，故C正确．由于AB间的距离s＝3 m＝λ，则知它们的振动情况不总是相同，故D错误．8.【答案】C【解析】由乙图可知，t＝0.3 s时，质点Q的位置在正向最大位移处，故其加速度是达到反向最大，故A是错误的；由甲图可知，波长为8 cm，由乙图可知，周期为0.4 s，故波速为v＝＝20 cm/s，所以B也是错误的；由于质点Q在t＝0时的振动方向是向下的，故可以判断出波的传播方向是沿x轴的负方向传播的，故C是正确的；当t＝0.7 s时，实际上是经过1T，O位置处的质点会运动到负的最大位移处，所以P点的质点会运动到x轴以下正在沿y轴的正方向运动的位置，故D是错误的．9.【答案】B【解析】介质中各质点起振方向与振源起振方向相同，由乙图知P点起振方向沿y轴正向，故t＝0时刻振源O的振动方向沿y轴正方向，选项A正确；由乙图知t2时刻P 点在平衡位置，振动速度最大，方向沿y轴正方向，故选项B错误；由乙图知质点振动周期为T＝t2－t1，故波的频率为＝Hz，根据波的稳定干涉条件知只有频率相同的波相遇才可产生稳定干涉现象，故选项C正确；波速为v＝，由乙图知波的周期为T＝t2－t1，所以波长为λ＝vT＝，选项D中障碍物尺寸为λ，与波长相近，故能发生明显衍射，选项D正确；综上所述选项B是错误的．10.【答案】C【解析】图中A、B两点到两个波源的路程差为一倍的波长，故是振动加强点；图中C、D两点到两个波源的路程差为零，故也是振动加强点．11.【答案】C【解析】由题意可知，在t与t＋0.4 s两时刻在x轴上－3 m至＋3 m区间内的波形图如图中同一条图线所示，则有 0.4 s＝NT(N＝1,2,3…)，得：T＝s．所以当N＝1时，周期最大，为T＝0.4 s，由图知，λ＝4 m，根据v＝，知当N＝1时，波速最小为10 m/s，故A、B错误；横波沿x轴正方向传播，t时刻，x＝2 m处的质点正向下运动，x＝2.5 m处的质点先向上运动再回到平衡位置，所以x＝2 m处的质点比x＝2.5 m处的质点先回到平衡位置，故C正确；时间t＝0.2 s，由于＝，若N是奇数，则x＝2 m处的质点位移为－a；若N是偶数，x＝2 m处的质点位移为a，故D错误．12.【答案】A【解析】由图读出振幅A＝5 cm，故A错误．由图读出波长λ＝12 cm，故B正确；波由A传到B的距离为波长，传到B所用时间为周期，则t＝5.5 s＝2T＋T，得到周期T＝2 s，故C正确；B、C平衡位置间距离为半个波长，振动情况总是相反，在t＝5.5 s时，B处恰好第三次出现波谷，则在t＝5.5 s时，C处应显示为波峰，故D正确．13.【答案】ACD【解析】由题知，该波的周期为T＝4 s，则波长λ＝vT＝4 m．波由a传到c的时间为＝2 s，所以，在4 s＜t＜5 s这段时间内，质点c从平衡位置向下运动，加速度逐渐增大，故A正确；在4 s＜t＜5 s这段时间内，质点a从平衡位置向上运动，速度逐渐减小，故B错误；波由a传到d的时间为3 s，d起振方向向上，则在4 s＜t ＜5 s这段时间内，d点从波峰向平衡位置运动，即向下运动，故C正确；波从a传到f点需要5 s时间，所以在4 s＜t＜5 s这段时间内，f还没有振动，故D正确．14.【答案】ACD【解析】因为两列水波发生干涉，在P点是波峰与波峰相遇，则P点一定是振动加强点，振幅最大；振动加强点某时刻的位移为零到最大值之间的某个值，选项A、C、D 正确．15.【答案】AB【解析】特别要注意，题目中指出的五个相邻的、位移向上且相等的质点，只能是如图(a)或(b)所示中的一种．在(a)中，由上、下坡法可知P1、P3、P5向下，P2、P4向上．在(b)中，由上、下坡法可知P1、P3、P5向上，P2、P4向下．16.【答案】ACD【解析】由波动图象知λ＝0.24 m，T＝＝0.4 s，f＝＝2.5 Hz，A正确；P点第一次到达波谷需时t＝＝1.7 s，B错误；所有质点起振方向都与波源起振方向相同，由带动法知，各质点起振方向均沿y轴负方向，C正确；P点第一次到达波峰需时t′＝＝s＝1.9 s＝4.75T，x＝0.06 m处质点经过的路程s＝4.75×4×5 cm＝95 cm，D正确．17.【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．18.【答案】375 m/s【解析】由于c＞v，故可不考虑电磁波传播过程中飞机的位移；设雷达两次发射电磁波时飞机分别位于x1、x2处，则第一次：2x1＝ct1，第二次：2x2＝ct2，则这段时间内飞机前进的距离为Δx＝x1－x2，飞机的飞行速度：v＝＝375 m/s.19.【答案】(1)2 m (2)1.1 s【解析】(1)由公式λ＝vT＝2 m(2)A点振动形式传到E点需要的时间是0.8 s，E点起振后到达波谷需要0.3 s，故自0时刻起到质点E第一次到达波谷的时间t＝ 0.8＋0.3＝1.1 s.20.【答案】(1)133 cm (2)125 cm【解析】(1)由题意，O、P两点的距离与波长满足：OP＝λ波速与波长的关系为：v＝在t＝5 s时间间隔内波传播的路程为vt，由题意有：vt＝PQ＋综上解得：PQ＝133 cm(2)Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动时间为：t＝t＋T1波源由平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A，由题意可知：t1＝25×T，故t1时间内，波源运动的路程为s＝25A＝125 cm.。
高三物理专题复习题——机械波(含答案)
2000-2008年高考试题分类汇编：机械振动机械波选择题1、（08全国卷1）16.一列简谐横波沿x轴传播，周期为T，0时刻的波形如图所示.此时平衡位置位于3 m处的质点正在向上运动，若a、b两质点平衡位置的坐标分别为2.5m, 5.5 m,则A.当a质点处在波峰时，b质点恰在波谷4时，a质点正在向y轴负方向运动34时，b质点正在向y轴负方向运动D.在某一时刻，a、b两质点的位移和速度可能相同答案：C解析：由图可看出波长为4m，0时刻3m处的质点向上振动，可得该波向左传播。
将整个波形图向左平移1.5m时，a质点到达波峰，此时b质点正好在平衡位置，与0时刻平衡位置在7m处的质点振动状态一样，故a质点到达波峰时，b质点正在平衡位置并向上振动，A错；将图像整体向左平移1m，即波传播4时，a的振动状态与与0时刻平衡位置在3.5m处的质点振动状态一样，即处在平衡位置上方并向y轴正方向运动，B错；将图像整体向左平移3m，即波传播34时，a的振动状态与与0时刻平衡位置在9.5m处和1.5m的质点振动状态一样，即处在平衡位置下方并向y轴负方向运动，C对；a、b 质点相隔3m，即相差34，速度相同的质点应当在半周期内才会出现，故D错。
2、（08全国卷2）17．一列简谐横波沿x轴正方向传播，振幅为A。
0时，平衡位置在0处的质元位于0处，且向y轴负方向运动；此时，平衡位置在0.15m处的质元位于处．该波的波长可能等于A ．0.60mB ．0.20mC ．0.12mD ．0.086m 答案：解析：因为波沿正方向传播，且0处质点经平衡位置向y 轴负方向运动，故此时波形图为正弦函数图像，则0.15m ＝λ)41(+n ，当0时，m 60.0=λ，A 项正确；当1时，m 12.0=λ，C 项正确；当n ≥3时，m 066.0≤λ，D 项错。
3、（08北京卷）16．在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波。
一顶点由平衡位置竖直向上运动，经0.1 s 到达最大位移处．在这段时间内波传播了0.5 m 。
(完整版)机械波多解问题例析
关于机械波多解问题的例析山东临沂双月园学校（276017）刘忠涛机械波多解问题历来是各级各类考试中经常考察的热点，也是高中物理教学中的一个重点和难点。
学生在求解机械波问题时，往往由于对波动的实质理解不深刻、对题目中隐含条件挖掘不透彻、对已知条件使用不全面等，常常会出现解答不完整而造成漏解。
本文限于横波沿一条直线传播的情形，就常见的机械波多解问题通过剖析其成因进行归类例析，力求帮助学生掌握解决此类问题的根本。
一、波传播的“双向性”带来的多解问题机械波在同种介质中沿一条直线传播的情形下，波的传播方向有两种可能，这就是波传播的“双向性”。
当题目没有明确波的传播方向时，我们必须要考虑波传播的“双向性”，才能得出完整的答案。
例1如图1所示，一列简谐横波以速率v传播，t1时刻的波形为实线，t2时刻的波形为虚线。
已知△t= t2- t1=0.06s，且△t小于一个周期T。
则下列关于该列波传播的周期与速率的判断，可能正确的是( )。
A．T=0.24s，v=50m／sB．T=0.08s，v=150m／sC．T=0.24s，v=150m／sD．T=0.08s，v=50m／s解析：本题没有明确波的传播方向，因此需要考虑波传播的“双向性”。
由图1可知，该波的波长为λ=12m。
（1）若波沿+x方向传播，由图1可看出，波在△t内传播的最小距离为△S=λ／4。
又则波速大小v=△s／△t=λ／T =50m ／s.（2）若波沿－x 方向传播，同理可得另一组解T=0.08s ，v=150m ／s.故本题正确选项为A 、B 。
二、波传播的周期性带来的多解问题机械波在介质中传播的过程中，由于介质质点做周期性的振动，因而波的图像也具有周期性。
这种周期性表现在两个方面：时间上的周期性和空间上的周期性。
（一）波传播的时间上的周期性产生多解设某简谐波周期为T ，传播过程中在时刻t 各振动质点形成一波形，经过时间△t＝nT （n=0，1，2，3，……）各振动质点又回到t 时刻的位置。
高中物理选修34知识点机械振动与机械波解析
机械振动与机械波简谐振动一、学习目标1.了解什么是机械振动、简谐运动2.正确明白得简谐运动图象的物理含义，明白简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线。
二、知识点说明1.弹簧振子(简谐振子)：(1)平稳位置：小球偏离原先静止的位置；(2)弹簧振子：小球在平稳位置周围的往复运动，是一种机械运动，如此的系统叫做弹簧振子。
(3)特点：一个不考虑摩擦阻力，不考虑弹簧的质量，不考虑振子的大小和形状的理想化的物理模型。
2.弹簧振子的位移—时刻图像弹簧振子的s—t图像是一条正弦曲线，如下图。
3.简谐运动及其图像。
(1)简谐运动：若是质点的位移与时刻的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线，如此的振动叫做简谐运动。
(2)应用：心电图仪、地震仪中绘制地震曲线装置等。
三、典型例题例1：简谐运动属于以下哪一种运动( )A．匀速运动 B．匀变速运动C．非匀变速运动 D．机械振动解析：以弹簧振子为例，振子是在平稳位置周围做往复运动，而且平稳位置处合力为零，加速度为零，速度最大．从平稳位置向最大位移处运动的进程中，由F＝－kx可知，振子的受力是转变的，因此加速度也是转变的。
故A、B错，C正确。
简谐运动是最简单的、最大体的机械振动，D正确。
答案：CD简谐运动的描述一、学习目标1．明白简谐运动的振幅、周期和频率的含义。
2．明白振动物体的固有周期和固有频率，并正确明白得与振幅无关。
二、知识点说明1.描述简谐振动的物理量，如下图：(1)振幅：振动物体离开平稳位置的最大距离，。
(2)全振动：振子向右通过O点时开始计时，运动到A，然后向左回到O，又继续向左达到，以后又回到O，如此一个完整的振动进程称为一次全振动。
(3)周期：做简谐运动的物体完成一次全振动所需要的时刻，符号T表示，单位是秒(s)。
(4)频率：单位时刻内完成全振动的次数，符号用f表示，且有，单位是赫兹(Hz)，。
(5)周期和频率都是表示物体振动快慢的物理量，周期越小，频率越大，振动越快。
专题、机械波的多解问题
x n x x n x v t kT t t kT t
其中n=0,1,2,3,…; k=0,1,2,3,….
y/cm v
0.5
x /cm
例题2、蓝色为某时刻波形图，红色为 t= 2 10 2 的波形图，如果波向右传播？ 问：v=? ,f=?
3、波传播方向的不确定性或波的双向性引 起的多解问题
例题3、如图所示，实线是一列简谐波在某一时刻 的波形图象，虚线是0.2s后它的波形图象，则这列 波可能波速为多大？
解：由题：某时刻P、Q两质点都处于平衡位置， 且P、Q间仅有一个波峰，符合条件的波形图有4个 ，则Q质点第一次 运动到波谷的时间可能有4个．
故选D
5、条件的不确定性引起多解问题
例5、绳上有一列简谐波向右传播。当绳上某 点A向上运动到最大位移时，在其右方相距 0.3m的质点B刚好向下运动到最大位移。已 知波长大于0.1m，求这列波的波长。
*
4、质点振动方向的不确定性引起多解问题
质点若处在某一位置，则有向上和向下振 动两种可能；质点若处在最大位移，则有正向 最大位移和负向最大位移两种可能。从而导致 了问题的多解性
例题4：一列简谐横波向右传播，波速为v， 沿波传播方向上有相距为L的P、Q两质点，如 图所示，某时刻P、Q两点都处于平衡位置，且 P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一 次运动到波谷，则t的可能值有（ D ） A ．1 个 B ．2 个 C ．3 个 D ．4 个
1、空间周期性(波长不确定)引起多解问题
例题1、一列简谐横波沿x轴正方向传播，振幅 为A。t=0时， 平衡位置在x=0处的质元位于 y=0处， 且向y轴负方向运动；此时，平衡位 置在x=0.15m处的质元位于y=A处．该波的波 长可能等于（ AC ） A．0.60m B．0.20m C．0.12m D．0.086m
(完整)机械波的多解问题-
专题机械波的多解问题一．造成多解的原因以及处理方法1 原因：波的传播方向不确定。
解决方法：分两种情况分别讨论2.原因:时间与周期的关系不确定造成多解。
解决方法：找出时间与周期的对应关系。
常见题型：波形变化题3.原因:一列波上不同的两个振动质点之间的距离与波长的关系不确定造成多解解决方法：画某一时刻(如t=0时刻）的波形图,找出两质点可能的位置，确定距离与波长的对应关系。
常见题型：题目中会给出两个质点的振动情况二．确定时间与周期或者距离与波长的关系时，有两个思路:其一是根据质点振动确定关系；其二是根据波的平移确定关系。
注意：灵活运用对应关系：振动一个周期的时间,波传播一个波长的距离.振动半个周期的时间，波传播半个波长的距离。
振动1/4个周期的时间，波传播1/4个波长的距离.振动几分之几个周期的时间,波传播几分之几个波长的距离。
三．例题：1．如图所示,一列简谐波在x轴上传播,实线和虚线分别表示前后间隔1s的两个时刻的波形图，则这列简谐波的波速可能是A.0.60m/sB. 0。
75m/sC. 1。
05m/s D。
1.15m/s2．如图所示，实线是一列简谐横波某时刻的波形，虚线是经过0。
5s后的波形．已知波的周期为T，而且0。
25s＜T＜0.5s,下列说法中正确的是A。
当波向x轴的正方向传播时，该波的波速为7m/sB。
当波向x轴的正方向传播时，在这0.5s内，x=1。
5m处的质点通过的路程为50cmC. 当波向x轴负方向传播时，x=1。
5m的质点M比x=1。
75m的质点N在0.5s内通过的路程少D. 当t＝0.1s时.x＝1.5m处的质点的位移一定是03．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图中实线所示,t=0。
2s时刻的波形如图中的虚线所示,则正确的是( ）A。
质点P的运动方向沿y轴正方向B。
波的周期可能为0.27sC。
波的频率可能为8.75HzD。
波的传播速度可能为150m/s4．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x=12m处的质点的振动图线如图1所示，在x=18m处的质点的振动图线如图2所示。
机械波例题解析(下)
l
02年上海4、 如图示，是振动情况完全相同的两个 机械波波源，振幅为A，a、b、c三点位于S1 、S2连 线的中垂线上，且ab=bc，某时刻a是两列波的波峰 相遇点，则 （ C D ）
例13. 简谐波沿x轴正方向传播，已知轴上x1=0和 x2=1m处两质点的振动图象如图a、b示，又知此波 的波长大于1m，则波的传播速度是多少？ y/ 10-3 m y/ 10-3 m
5 O -5 1 2 3 4 5
t/
10-3
s
5 1 2 3 4 5
t / 10-3 s
O -5
a 解：画出 t=0时波形如图 y/ 10-3 m T=4×10-3 s v= λ /T=333m/s
解：两列波干涉减弱的条件是：ΔS=(2k+1)λ/2 在圆周上任取一点P,连接PA、 PO 、 PB S1-S2=PA-PO=90cosθ- 45 = 5 (2k+1) 2cos θ-1= (2k+1)/9
cos θ=(k+5)/9 0＜cos θ＜1 (k为整数)
A
P
R
θ
O
B
0＜ (k+5) ＜9 k可以取8个不同值
机械波（下）
机械波（下）
7. 振动图象和波动图象的转换 例13 04年福建17 04年江苏8 四. 波的叠加和干涉 例14 例15 例16 例17 04年上海13 02年上海4 04北京理综16 五. 波的衍射 六.声波： 七.多普勒效应 例18 近年高考题选 04年江苏16 2005年江苏高考8, 2005年全国卷I/18 2005年全国卷Ⅱ/19 2005年广东3 2005年上海卷2A 2005年北京春季理综19 2005全国理综卷Ⅲ/20 2005北京理综卷17 2005年上海卷13
专题1.4 机械振动、机械波(解析版)
第一部分保分模块前置专题1.4 机械振动、机械波目录【专题知识网络构建】 (1)【专题高考定位】 (2)【突破高考题型】 (2)题型一机械振动及其图像 (2)题型二机械波及其图像 (6)题型三振动图像和波动图像的综合应用 (10)【专题突破练】 (11)【专题知识网络构建】【专题高考定位】1．考查重点：简谐运动的规律及图像，结合生产生活实际考查受迫振动与共振，机械波的产生及传播，机械波的叠加、干涉，机械波的图像问题，机械波的多解问题。
2．考题形式：选择题。
【突破高考题型】 题型一 机械振动及其图像【例1】 (多选)(2021·浙江嘉兴模拟)如图所示，弹簧振子在光滑水平杆上的MN 之间做往复振动，振幅为A ，周期为T ，O 为平衡位置，P 0为ON 的中点，下列说法正确的是( )A ．弹簧振子受重力、支持力、弹簧弹力和回复力的作用B ．弹簧振子每经过T4时间，通过的距离均为AC ．振子由N 向O 运动过程中，回复力和位移逐渐减小D ．振子由O 运动至P 0，所用的时间为T12【答案】 CD【解析】 回复力是一种效果力，实际上是不存在的，所以A 错误；弹簧振子每经过T4时间，通过的距离不一定为A ，只有从平衡位置或最大位移处起经过T4时间通过的距离为A ，所以B 错误；由简谐运动的回复力公式F 回＝－kx ，则振子由N 向O 运动过程中，回复力和位移逐渐减小，所以C 正确；由简谐运动位移关系式有x ＝A sin ωt 。
当x ＝A 2时，有ωt ＝π6，T ＝2πω，解得t ＝T12，所以D 正确。
【总结提炼】1．简谐运动2．简谐运动的特征【例2】(2022·山东菏泽期末)如图甲所示，物体置于光滑水平面上O 点，左端连接一弹簧，弹簧左端固定于竖直墙上，用向左的力缓慢推动物块，使其压缩弹簧至A 点，撤去力并开始计时，其运动图像如图乙所示。
则( )A ．t ＝0.8 s 时，物体的速度方向向右B ．t ＝0.2 s 时，物体在O 点左侧6 cm 处C ．t ＝0.2 s 和t ＝1.0 s 时，物体的加速度等大反向D ．t ＝0.8 s 到t ＝1.2 s 的时间内，物体的速度逐渐减小 【答案】 C【解析】 t ＝0.8 s 时，物体在负向最大位移处，速度为零，A 错误；t ＝0.2 s 时，物体的位移为x ＝12cos(0.21.6·2π) cm ＝6 2 cm ，即此时物体在O 点左侧6 2 cm 处，B 错误；t ＝0.2 s和t ＝1.0 s 相差半个周期，所以物体在两个时刻的位置关于O 点对称，物体的加速度等大反向，C 正确；t ＝0.8 s 到t ＝1.2 s 的时间内，物体的速度逐渐增大，D 错误。
高中物理-机械振动与机械波专题强化训练(解析版)
高中物理-机械振动与机械波专题强化训练学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．机械振动中，下列各组物理量中其大小变化始终一致的是A．回复力与速度B．位移与速度C．加速度与速度D．位移与加速度2．关于机械波，下列说法中正确的是A．机械波的振幅与波源振动的振幅不相等B．在波的传播过程中，介质中质点的振动频率等于波源的振动频率C．在波的传播过程中，介质中质点的振动速度等于波的传播速度D．在机械波的传播过程中，离波源越远的质点振动的周期越大t时刻的波形图，a、b、c三个质点从图示时刻3．图示为一列向右传播的横波在0起第一次回到平衡位置的先后次序是（）A．b，c，a B．c，b，a C．a，b，c D．a，c，b 4．下列说法正确的是（）A．在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象B．受迫振动的振幅由驱动力的大小决定，与系统的固有频率无关C．医生利用超声波测定病人血管中的血流速度，这是利用了超声波的多普勒效应D．寺庙里的大钟被撞击后我们会感觉到余音不绝，这属于声波的衍射5．在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况，以下正确的是（）A．因为“随波逐流”木块将被推至远处B．因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况C．无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动D．木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关6．如图甲所示，弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其振动图像如图乙所示。
已知弹簧的劲度系数为0.5 N/cm。
则（）A．在t＝2.75 s时，振子的位移和速度方向相同B．在t0时，振子所受的回复力大小为0.5 NC．在t＝1.5 s时，弹簧振子的弹性势能最大D．振子的振动方程为x＝5sin（2πt）cm7．如图甲所示是用沙摆演示振动图像的实验装置，此装置可视为摆长为L的单摆，沙摆的运动可看作简谐运动，实验时在木板上留下图甲所示的结果．若用手拉木板做匀速运动，速度大小是v，图乙所示的一段木板的长度是s，下列说法正确的是（）A．可估算出这次实验所用沙摆对应的摆长B．若增大手拉木板的速度，则沙摆的周期将变大C．若减小沙摆摆动时的最大摆角，则沙摆的周期将变小D．若增大沙摆的摆长，保持拉动木板的速度不变，则仍将得到与图乙完全相同的图样8．如图所示，S点为振源，其频率为100Hz，所产生的横波向右传播，波速为80m/s，P、Q是波传播途中的两点，已知SP=4.2m，SQ=5.4m．当S通过平衡位置向上运动时()A．P在波谷，Q在波峰B．P、Q都在波峰C．P在波峰，Q在波谷D．P通过平衡位置向上运动，Q通过平衡位置向下运动9．一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2Hz ，现在长绳两端分别有一振源P 、Q 同时开始以相同振幅A 。
高中物理机械波(概念讲解和例题分析)PPT课件
V=0
-
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•题5.介质中各质点起振的方向与波源的起振方
向相同。振动方向,频率和振幅也相同，只是 起振时间依次滞后。
A
B质点的速度?
XA VB 方向? B质点在平衡位置,速
波 源 (Bo)
B
ac
XD 度最大.
D 依次带动
C
A带动B;B带动C
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6题。波源每做一次全振动, 振动向远处传一 个相等的距离（一个波长的距离）.
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作 业： (Zuo)
课课练：P37课后练习。
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D.离波源较远的各质点先停止振动，较近的各质点
稍后停止振动
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5.一个小石子投向平静的湖水中，会激起一圈圈 波纹向外传播，如果此时水面上有一片树叶，下 列对树叶运动情况的叙述中正确的是
A.树叶渐渐飘向湖心 C
B.树叶渐渐飘向湖边
C.在原处震荡
D.沿着(Zhuo)波纹做圆周运动
的距离（一个波长的距离）.
•介质中各质点起振的方向与波源的起振方向 相同。振动方向,频率和振幅也相同，只是起 振时间依次滞后。
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演示3
三、什(Shi)么是纵波？
• 介质质点振动方向与波的传播方向在同一 直线上的波叫做纵波
•纵波在传播过程中有明显的疏部和密部 ●声波是一种纵波
地震波既有横波又有纵波。
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由于介质的性质不同，在液体和气体内部波只能 (Neng)以纵波的形式传播。水表面是椭圆波。 而在固体里既能以纵波的形式传播，又能以横波 的形式传播。所以地震既有纵波，又有横波。
全国高中物理机械波试题及详细解析
机械振动与机械波1. 如图所示为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t 时刻的波形图。
已知该波的周期为T， a、 b、 c、d为沿波传播方向上的四个质点，则下列说法中正确的是（）Tt2时，质点 c 的速度达到最大值A．在B．在t2T时，质点 d 的加速度达到最大值C．从 t 时刻起，质点 a 比质点 b 先回到平衡位置D．从 t 时刻起，在一个周期内， a、 b、 c、 d 四个质点所通过的路程均为一个波长【解析】波沿 x 轴正方向传播，所以质点 b 比质点 a 先回到平衡位置，选项 C 错误；一个周期的时间里，各质点的路程 4 倍的振幅，而不是一个波长，选项 D 错误。
【答案】 B 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
1．图甲为一列简谐横波在t=0.10s 时刻的波形图， P 是平衡位置为x=1 m 处的质点， Q 是平衡位置为 x=4 m 处的质点，图乙为质点Q 的振动图象，则聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
A． t=0.15s 时，质点 Q 的加速度达到正向最大B．t=0.15s 时，质点 P 的运动方向沿y 轴正方向C．从 t=0.10s 到 t=0.25s，该波沿 x 轴正方向传播了 6 mD．从 t =0.10s 到 t=0.25s，质点 P通过的路程为30 cmy/ cm y/ cm10P10Q0 2 468 x/ m0510 15 20t/ 10-2s-10-10甲乙【解析】由乙图中Q 点的振动图象可知t=0.15s 时 Q 点在负的最大位移处，故具有正向最大加速度，故A正确；甲图描述的是t=0.10s 时的波动图象，而根据乙图可知t=0.10s 到 t=0.25s 内 Q 点将向下振动，这说明在甲图中此时Q 点将向下振动，根据质点振动方向和波传播方向的关系可知，波向左传播，判定出经过四分之一周期即t=0.15s 时质点 P 运动方向为Y 轴负方向，故 B 错误；根据甲乙两图可知波长和周期，则波速： v= =40m/s ，故从 t=0.10s 到 t=0.25s，波沿 x 负方向传播了6m，而并非沿x 轴正方向传播，故C错T误；质点在一个周期内通过的路程为 4 个振幅长度，结合0.10s时P点的位置可知在t=0.10s到t=0.25s 的四分之三周期内，质点P通过的路程小于三个振幅即小于30cm，故 D 错误．故选A．残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。
波的形成(解析版)
波的形成(解析版)波的形成(解析版)波是指能量或者信息在介质中传播的一种方式。
波的形成和传播是物理学中一个重要的研究领域。
本文将从波的定义、特性以及形成的机制等方面进行阐述，以期能够给读者一个全面的了解。
一、波的定义与特性波是一种能量或信息在介质中传播的方式，通过介质中粒子的振动或者波动来传递能量。
波可以分为机械波和电磁波两种类型。
机械波是需要介质参与传播的波动，如水波、地震波等。
水波的形成是水分子在传播过程中的振动引起的，地震波则是地壳发生位移时引起的波动。
电磁波是无需介质参与的波动，包括光波、无线电波等。
光波是由电磁场和磁场交替振动而产生的，其传播速度为光速。
波具有一些共同的特性，包括振幅、波长、频率和速度等。
振幅表示波的最大偏离程度，波长是波动的空间周期，频率表示波动的时间周期，而速度则是波在介质中传播的速度。
二、波的形成机制波的形成机制多种多样，下面将介绍一些常见的波动形成原理。
1. 机械波的形成机械波的形成需要物质的振动或波动来传递能量，下面以水波和声波为例进行解析。
水波的形成是由于水分子在传播过程中的振动引起的。
当水面受到外力作用时，水分子会发生振动并向周围传播，形成了水波。
这种波的传播可以通过扔石子入水的实验来观察和验证。
声波的形成则是由介质中空气分子的振动引起的。
当物体振动时，空气分子也会随之振动，形成了声波。
声波的传播可以通过喇叭放音乐或者耳朵听到的声音来感受。
2. 电磁波的形成电磁波是由电磁场和磁场交替振动而产生的，下面以光波为例进行解析。
光波的形成是由电子的激发状态和跃迁引起的。
当电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出能量，其中一部分能量以电磁波的形式传播出去，形成了光波。
这个过程可以通过激光器发光的实验来观察和验证。
三、波的传播与现象波的传播过程中会出现一些特殊的现象，下面分别介绍波的衍射、干涉和折射等现象。
1. 衍射现象衍射是波传播遇到障碍物或孔隙时发生的现象。
当波通过一个较小的孔或者遇到边缘处的障碍物时，波会向周围扩展，形成衍射现象。
高考物理力学知识点之机械振动与机械波解析含答案
高考物理力学知识点之机械振动与机械波解析含答案一、选择题1．已知在某时刻的波的图像如图所示，且M点的振动方向向上，下述说法正确的是：（）A．A点振动落后于M点，波向右传播B．A点振动落后于M点，波向左传播C．B点振动落后于M点，波向右传播D．B点振动落后于M点，波向左传播2．如图所示，从入口S处送入某一频率的声音。
通过左右两条管道路径SAT和SBT，声音传到了出口T处，并可以从T处监听声音。
右侧的B管可以拉出或推入以改变B管的长度，开始时左右两侧管道关于S、T对称，从S处送入某一频率的声音后，将B管逐渐拉出，当拉出的长度为l时，第一次听到最弱的声音。
设声速为v，则该声音的频率（）A．B．C．D．3．在简谐运动中，振子每次经过同一位置时，下列各组描述振动的物理量总是相同的是A．速度、加速度、动能B．动能、冋复力、对平衡位置的位移C．加速度、速度、势能D．速度、动能、回复力4．在天花板O点处通过细长轻绳栓一小球构成单摆，在O点正下方A点有一个能挡住摆线的钉子，OA的距离是单摆摆长的一半，如图所示。
现将单摆向左方拉开一个小角度θ（θ＜5°），然后无初速度地释放，关于单摆以后的运动，下列说法正确的是（）A．摆球往返运动一次的周期比无钉子时的单摆周期小B．摆球在平衡位置右侧上升的最大高度大于在平衡位置左侧上升的最大高度C．摆球在平衡位置左、右两侧走过的最大弧长相等D．摆球向左经过最低点的速度大于向右经过最低点的速度5．图甲所示为以O点为平衡位置、在A、B两点间做简谐运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是A．在t＝0.2s时，弹簧振子运动到O位置B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同C．从t＝0到t＝0.2s的时间内，弹簧振子的动能持续地减小D．在t＝0.2s与t＝0.6s两个时刻，弹簧振子的加速度相同6．关于下列四幅图的说法中，正确的是（）A．图甲中C摆开始振动后，A、B、D三个摆中B摆的振幅最大B．图乙为两列水波产生的干涉图样，这两列水波的频率可以不同C．图丙是波的衍射现象，左图的衍射更明显D．图丁是声波的多普勒效应，该现象说明，当观察者与声源相互靠近时，他听到的声音频率变低了7．一质点做简谐运动的图象如图所示，该质点在t=3.5s时刻( )A．速度为正、加速度为正B．速度为负、加速度为负C．速度为负、加速度为正D．速度为正、加速度为负8．弹簧振子以O点为平衡位置，在水平方向上的A、B两点间做简谐运动，以下说法正确的是 ( )A．振子在A、B两点时的速度和加速度均为零B．振子在通过O点时速度的方向将发生改变C．振子的加速度方向总跟速度方向相反D．振子离开O点运动总是减速运动，靠近O点的运动总是加速运动9．若单摆的摆长不变，摆球的质量由20g增加为40g，摆球离开平衡位置的最大角度由4°减为2°，则单摆振动的( )A．频率不变，振幅不变B．频率不变，振幅改变C．频率改变，振幅不变D．频率改变，振幅改变10．如图所示，为一列沿x轴正方向传播的机械波在某一时刻的图像，由图可知，这列波的振幅A、波长λ和x=l米处质点的速度方向分别为：（）A．A=0.4 m λ=1m 向上B．A=1m λ=0.4m 向下C．A=0.4m λ=2m 向下D．A=2 m λ=3m 向上11．如图所示两个频率、相位、振幅均相同的波的干涉图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，对叠加的结果正确的描述是（）A．在A点出现波峰后，经过半个周期该点还是波峰B．B点在干涉过程中振幅始终为零C．两波在B点路程差是波长的整数倍D．当C点为波谷时，经过一个周期此点出现波峰12．下列关于简谐振动和简谐机械波的说法正确的是（）A ．简谐振动的平衡位置一定是物体所受合外力为零的位置。
重难点12 机械振动和机械波(解析版)
2022年高考物理【热点·重点·难点】专练（全国通用）重难点12 机械振动和机械波【知识梳理】一 简谐运动的特征 受力特征 回复力F ＝－kx ，F (或a )的大小与x 的大小成正比，方向相反运动特征靠近平衡位置时，a 、F 、x 都减小，v 增大；远离平衡位置时，a 、F 、x 都增大，v 减小能量特征振幅越大，能量越大．在运动过程中，系统的动能和势能相互转化，机械能守恒周期性特征质点的位移、回复力、加速度和速度随时间做周期性变化，变化周期就是简谐运动的周期T ；动能和势能也随时间做周期性变化，其变化周期为T 2对称性特征关于平衡位置O 对称的两点，速度的大小、动能、势能相等，相对平衡位置的位移大小相等；由对称点到平衡位置O 用时相等二 简谐运动的振动图象 1．对简谐运动图象的认识(1)简谐运动的图象是一条正弦或余弦曲线，如图所示．(2)图象反映的是位移随时间的变化规律，随时间的增加而延伸，图象不代表质点运动的轨迹．(3)任一时刻图象上过该点切线的斜率数值表示该时刻振子的速度大小．正负表示速度的方向，正时沿x 正方向，负时沿x 负方向．2．图象信息(1)由图象可以得出质点做简谐运动的振幅、周期． (2)可以确定某时刻质点离开平衡位置的位移．(3)可以根据图象确定某时刻质点回复力、加速度和速度的方向．①回复力和加速度的方向：因回复力总是指向平衡位置，故回复力和加速度在图象上总是指向t 轴．②速度的方向：速度的方向可以通过下一时刻位移的变化来判断，下一时刻位移如增加，振动质点的速度方向就是远离t轴，下一时刻位移如减小，振动质点的速度方向就是指向t轴．3．简谐运动图象问题的两种分析方法法一图象－运动结合法解此类题时，首先要理解x－t图象的意义，其次要把x－t图象与质点的实际振动过程联系起来．图象上的一个点表示振动中的一个状态(位置、振动方向等)，图象上的一段曲线对应振动的一个过程，关键是判断好平衡位置、最大位移及振动方向．法二直观结论法简谐运动的图象表示振动质点的位移随时间变化的规律，即位移－时间的函数关系图象，不是物体的运动轨迹．三波的形成、传播与图象1．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)波经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以v ＝λT＝λf. 2．波的图象特点(1)质点振动nT(波传播nλ)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nλ(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．3．波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图象“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“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“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向四振动图象和波动图象的综合应用振动图象波动图象研究对象一个振动质点沿波传播方向的所有质点研究内容某一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图象物理意义表示同一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)某一质点在各时刻的位移(4)各时刻速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度的方向(4)传播方向、振动方向的互判图象变化随时间推移图象延续，但已有形状不变随时间推移，图象沿传播方向平移一个完整曲线占横坐标的距离表示一个周期表示一个波长五波的多解问题1．造成波动问题的多解的三大因素周期性(1)时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确(2)空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定波形的隐含性问题中，只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处隐含状态，波形就有多种情况2.解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt 或Δx ，若此关系为时间，则t ＝nT ＋Δt (n ＝0，1，2…)；若此关系为距离，则x ＝nλ＋Δx (n ＝0，1，2…)．六 波的干涉和衍射 多普勒效应1．波的干涉中振动加强点和减弱点的判断：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)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 ＝nλ(n ＝0，1，2，…)，则振动减弱．2．波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长．3．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．当波以速度v 通过观察者时，时间t 内通过的完全波的个数为N ＝vtλ，因而单位时间内通过观察者的完全波的个数，即接收频率．(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．【命题特点】这部分知识主要考查机械振动和机械波相结合的问题，尤其要注意机械波的多解问题和机械波传播方向与介质中质点振动方向的关系问题。
高考二轮复习机械波(解析版)
简谐振动A 组一、选择题1．2010·重庆·14一列简谐波在两时刻的波形如题14图中实践和虚线所示，由图可确定这列波的（C ）A ．周期B ．波速C ．波长D ．频率【解读】只能确定波长，正确答案C 。
题中未给出实线波形和虚线波形的时刻，不知道时间差或波的传播方向，因此无法确定波速、周期和频率。
2．2010·全国卷Ⅰ·21一简谐振子沿x 轴振动，平衡位置在坐标原点。
0t =时刻振子的位移0.1m x =-；4s 3t =时刻0.1m x =；4s t =时刻0.1m x =。
该振子的振幅和周期可能为【答案】AA ．0. 1 m ，8s 3B ．0.1 m, 8sC ．0.2 m ，8s 3D ．0.2 m ，8s【解读】在t =34s 和t =4s 两时刻振子的位移相同，第一种情况是此时间差是周期的整数倍nT =-344，当n=1时38=T s 。
在34s 的半个周期内振子的位移由负的最大变为正的最大，所以振幅是0.1m 。
A 正确。
第二种情况是此时间差不是周期的整数倍则2)344()034(TnT +=-+-，当n=0时8=T s ，且由于2t ∆是1t ∆的二倍说明振幅是该位移的二倍为0.2m 。
如图答案D 。
备注：振动的周期性引起的位移周期性变化。
3.2010·天津·4一列简谐横波沿x 轴正向传播，传到M 点时波形如图所示，再经0.6s ，N 点开始振动，则该波的振幅A 和频率f 为答案：D A ．A=1m f=5HZ B ．A=0. 5m f=5HZ C ．A=1m f=2.5HZ D ．A=0.5m f=2.5HZ4.2010·全国卷Ⅱ·15一简谐横波以4m/s 的波速沿x 轴正方向传播。
已知t=0时的波形如图所示，则A ．波的周期为1sB ．x=0处的质点在t=0时向y 轴负向运动C ．x=0处的质点在t=14s 时速度为0△t 1 △t 2D．x=0处的质点在t=14s时速度值最大5.2010·福建·15一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示，t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。
高考专题-机械波-有答案课件
第三讲机械波考点一、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．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)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的波，有密部和疏部.考点二、横波的图象波速、波长和频率(周期)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，纵轴表示该时刻各质点的位移．(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：(4)应用：①直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移．②确定某时刻各质点加速度和速度的方向，并能比较大小．③结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向．2．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 .考点三、波的干涉和衍射现象 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．基 础 自 测1．关于公式v ＝λf ，正确的说法是( )． A ．v ＝λf 适用于一切波B ．由v ＝λf 知，f 增大，则波速v 也增大C ．v 、λ、f 三个量中，对同一列波来说，在不同介质中传播时保持不变的只有fD ．由v ＝λf 知，波长是2 m 的声音比波长是4 m 的声音传播速度小解析 因波速公式具有普遍意义，故A 对；波的频率由波源决定，故C 对．答案 AC2．(2011·上海卷，10)两波源S 1、S 2在水槽中形成的波形如图2－1所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则( )．图2－1A ．在两波相遇的区域中会产生干涉B ．在两波相遇的区域中不会产生干涉C ．a 点的振动始终加强D ．a 点的振动始终减弱解析 由题图知，两列波的波长不相等，不满足波的干涉条件，故B 正确，A 、C 、D 错误．答案 B3．如图2－2所示为观察水面波衍射的实验装置，AC 和BD 是两块挡板，AB 是一个小孔，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)之间的距离表示一个波长，则对波经过孔后的传播情况，下列描述不正确的是()．图2－2A．此时能明显观察到波的衍射现象B．挡板前后波纹间距相等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，能更明显地观察到衍射现象解析由题图可以看出，孔AB尺寸与波长相差不大，因只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，故选项A、C正确；由λ＝vf知，v不变，f增大，只能使λ减小，故选项D错；既然衍射是指“波绕过障碍物而传播的现象”，那么经过孔后的波长自然不变，故选项B正确．答案 D4．如图2－3甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是()．图2－3A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低答案AD5．如图2－4所示，实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t＝0.05 s时刻的波形图．已知该波的波速是80 cm/s，则下列说法中正确的是()．图2－4A．这列波有可能沿x轴正方向传播B．这列波的波长是10 cmC．t＝0.05 s时刻x＝6 cm处的质点正在向下运动D．这列波的周期一定是0.15 s解析由波的图象可看出，这列波的波长λ＝12 cm，B错误；根据v＝λT，可求出这列波的周期为T＝λ＝1280s＝0.15 s，D正确；根据x＝v t＝80×0.05 cm＝4 cm可判断，波应沿x轴负方向传播，根据波的“微平移”法可判断t＝0.05 s时刻x＝6 cm处的质点正在向上运动，A、C错误．答案 D6．沿x轴正向传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图2－5所示，P为介质中的一个质点，该波的传播速度为2.5 m/s，则t＝0.8 s时()．图2－5A．质点P相对平衡位置的位移为正值B．质点P的速度方向与相对平衡位置的位移方向相同C．质点P的速度方向与加速度的方向相同D．质点P的加速度方向与相对平衡位置的位移方向相反解析由波形图可知波长为4 m，周期T＝λv＝1.6 s，t＝0.8 s时，质点P相对平衡位置的位移为负值，质点P的速度方向与相对平衡位置的位移方向相同，选项A错误，B正确；t＝0.8 s时，质点P的速度方向与加速度方向相反，质点P的加速度方向与相对平衡位置的位移方向相反，选项C错误，D正确．答案BD热点一对机械波及图象的理解和应用1．机械波的特点及各物理量之间的关系(1)介质依存性：机械波离不开介质．(2)能量信息性：机械波传播的是振动的形式、能量和信息．(3)传播不移性：在传播方向上，各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移．(4)时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地重复着振源的振动形式．(5)周期、频率同源性：介质中各质点的振动周期均等于振源的振动周期且在传播中保持不变．(6)起振同向性：各质点开始振动的方向与振源开始振动方向相同．(7)波长、波速和频率的关系：v＝λf，f由波源决定，v由介质决定．2．对波的图象的理解波的图象反映的是波在传播过程中某一时刻各个质点相对于各自的平衡位置的位移情况，从图象中可以看出：(1)波长λ；(2)振幅A；(3)该时刻各质点偏离平衡位置的位移情况；(4)如果波的传播方向已知，可判断各质点该时刻的振动方向以及下一时刻的波形；(5)如果波的传播速度大小已知，可利用图象所得的相关信息进一步求得各质点振动的周期和频率：T＝λv，f＝vλ.【典例1】[2013·课标Ⅰ，34(1)]如图2－6，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2 m 、4 m 和6 m ．一列简谐横波以2 m/s 的波速沿x 轴正向传播，在t ＝0时刻到达质点a 处，质点a 由平衡位置开始竖直向下运动，t ＝3 s 时a 第一次到达最高点．下列说法正确的是( )．图2－6A ．在t ＝6 s 时刻波恰好传到质点d 处B ．在t ＝5 s 时刻质点c 恰好到达最高点C ．质点b 开始振动后，其振动周期为4 sD ．在4 s<t <6 s 的时间间隔内质点c 向上运动E ．当质点d 向下运动时，质点b 一定向上运动解析 波由a 到d 匀速传播，v ＝2 m/s ，t ＝ad v ＝12 m 2 m/s ＝6 s ，A 项正确．第一个波峰在t 1＝3 s 时产生于a 点，再经t 2＝ac v ＝6 m 2 m/s＝3 s 到达c 点，共计t ＝t 1＋t 2＝6 s ，B 项错误．a 点从向下起振至到达最高点用时3 s ，可知34T ＝3 s ，即T ＝4 s ，则b 点的振动周期也为4 s ，C 项正确．波经t 2＝ac v ＝3 s 到达c 点，说明此时c 点开始从平衡位置向下振动，再经T4＝1 s ，共计4 s 到达最低点，再经T 2＝2 s 可到达最高点，故在4 s<t <6 s 的时间内点c 向上运动，D 项正确．因λ＝v ·T ＝8 m ，而db ＝10 m ＝114λ，并不是12λ或12λ的奇数倍，故E 项说法错误．答案 ACD反思总结 波的传播方向与质点振动方向的互判方法1．(2013·北京理综，15)一列沿x 轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻波形如图2－7所示，下列说法正确的是( )．图2－7A ．这列波的振幅为4 cmB ．这列波的周期为1 sC ．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解析 由波动图象知，波的振幅为2 cm ，A 选项错误；波长λ＝8 m ，周期T ＝λv ＝84s ＝2 s ，B 选项错误；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．答案 D2．(2013·福建理综，16)如图，t ＝0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y 轴正向开始振动，振动周期为0.4 s ，在同一均匀介质中形成沿x 轴正、负两方向传播的简谐横波．下图中能够正确表示t ＝0.6 s 时波形的图是( )．解析 介质中各质点开始振动的方向与振源起振的方向相同，C 正确，A 、B 、D 错误．答案 C热点二 波的多解问题求解波的多解问题一般思路(1)根据初末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式． (2)根据题设条件判断是唯一解还是多解． (3)根据波速公式v ＝Δx Δt 或v ＝λT ＝λf 求波速． 【典例2】(2013·天津理综，7)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m 的a 、b 两质点的振动图象如图2－8所示，下列描述该波的图象可能正确的是( )．图2－8解析 根据a 、b 两质点的振动图象可知其间距应为λ4的奇数倍，即nλ4＝9 m ，n ＝1、3、5…，那么波长λ的可能值是：36 m 、12 m 、365 m 、367 m 、4 m 、3611m 等等．综上可知答案为A 、C.答案 AC 反思总结 造成波动问题多解的主要因素有 1．周期性(1)时间周期性：时间间隔Δt 与周期T 的关系不明确．(2)空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确．2．双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定．(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定．3．波形的隐含性形成多解在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态．这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性．【跟踪短训】3．[2013·重庆理综，11(1)]一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为()．A．4 m、6 m和8 m B．6 m、8 m和12 mC．4 m、6 m和12 m D．4 m、8 m和12 m解析根据题意，有以下三种情况符合要求：故C正确，A、B、D错误．答案 C热点三波的图象与振动图象的综合应用1．巧解图象问题求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法(1)分清振动图象与波动图象．此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象．(2)看清横、纵坐标的单位．尤其要注意单位前的数量级．(3)找准波动图象对应的时刻．(4)找准振动图象对应的质点．2．图象问题的易错点：(1)不理解振动图象与波的图象的区别．(2)误将振动图象看做波的图象或将波的图象看做振动图象．(3)不知道波传播过程中任意质点的起振方向与波源的起振方向相同． (4)不会区分波的传播位移和质点的振动位移． (5)误认为质点随波迁移．【典例3】 (2013·四川理综，5)图2－9甲是一列简谐横波在t ＝1.25 s 时的波形图，已知c 位置的质点比a 位置的晚0.5 s 起振，则图乙所示振动图象对应的质点可能位于( )．图2－9A ．a <x <bB ．b <x <cC ．c <x <dD ．d <x <e解析 由题图甲可知a 、c 位置间距离为半个波长，则波长从a 位置的质点传播到c 位置的质点需要半个周期的时间，即T ＝1 s ．当t ＝1.25 s ＝54T 时，由图乙可以看出该质点正处于从波峰向平衡位置运动的过程中．因c 位置的质点比a 位置的质点的起振时间晚，故波是沿x 轴正向传播的，结合图甲可知t ＝1.25 s 时处于从波峰向平衡位置运动的质点可能在d 、e 两位置之间，故D 正确．答案 D【跟踪短训】4．(2012·大纲全国卷，20)一列简谐横波沿x 轴正方向传播，图2－10(a)是t ＝0时刻的波形图，图(b)和图(c)分别是x 轴上某两处质点的振动图象．由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是( )．图2－10A.13 m B.23 m C ．1 mD.43 m解析 由题图(a)知，波长λ＝2 m ，在t ＝0时刻，题图(b)中的质点在波峰位置，题图(c)中的质点在y ＝－0.05 m 处，且振动方向向下(设为B 位置，其坐标为x ＝116m)．若题图(b)中质点在题图(c)中质点的左侧，则两质点平衡位置之间的距离Δx ＝nλ＋()116－12 m(n ＝0,1,2，…)当n ＝0时，Δx ＝43 m ；当n ＝1时，Δx ＝103 m ，……若题图(b)中质点在题图(c)中质点的右侧，则两质点平衡位置之间的距离Δx ′＝nλ＋()52－116 m(n ＝0,1,2，…) 当n ＝0时，Δx ′＝23 m ；当n ＝1时，Δx ′＝83 m ，……综上所述，选项B 、D 正确．答案 BD热点四 波的干涉、衍射、多普勒效应1．波的干涉中振动加强点和减弱点的判断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)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 ＝0,1,2,3…)，则振动加强； 若Δr ＝nλ(n ＝0,1,2，…)，则振动减弱． 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．【典例4】(2013·山东理综，37(1))如图2－11所示，在某一均匀介质中，A 、B 是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x ＝0.1sin(20πt ) m ，介质中P 点与A 、B 两波源间的距离分别为4 m 和5 m ，两波源形成的简谐横波分别沿AP 、BP 方向传播，波速都是10 m/s.图2－11(1)求简谐横波的波长．(2)P 点的振动________(填“加强”或“减弱”)．解析 (1)设简谐波的波速为v ，波长为λ，周期为T ，由题意知T ＝0.1 s ① 由波速公式v ＝λT ②代入数据得λ＝1 m ③(2)|Δs |＝BP －AP ＝5 m －4 m ＝1 m 因Δs ＝λ，所以P 点为加强点 答案 (1)1 m (2)加强【跟踪短训】5．利用发波水槽得到的水面波形如图2－12a、b所示，则()．图2－12A．图a、b均显示了波的干涉现象B．图a、b均显示了波的衍射现象C．图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象D．图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象解析题图a中可以看出只有一条狭缝，穿过水波发生明显的衍射；图b中有两个振源，有些区域振动加强，有些区域振动减弱，是干涉现象．答案 D6．对声波的各种现象，以下说法中正确的是()．A．在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共振现象B．绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是声音的干涉现象C．火车远去时，音调变低D．把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象解析在空房子里讲话，声音特别响，是波的叠加现象，故选项A错；把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波在铁轨中的传播，故选项D错．答案BC附：对应高考题组(PPT课件文本，见教师用书)1．(2012·浙江理综，16)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波．某一时刻的波形如图所示，绳上a、b两质点均处于波峰位置．下列说法正确的是()．A．a、b两点之间的距离为半个波长B．a、b两点振动开始时刻相差半个周期C．b点完成全振动次数比a点多一次D．b点完成全振动次数比a点少一次解析相邻的两个波峰之间的距离为一个波长，A错误．波在一个周期内向前传播的距离为一个波长，a点比b点早振动一个周期，完成全振动的次数也比b点多一次，故B、C错误，D正确．答案 D2．(2012·天津理综，7)沿x轴正向传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40 m/s，t＝140s时()．A．质点M对平衡位置的位移一定为负值B．质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同C．质点M的加速度方向与速度方向一定相同D．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反解析由波形图及传播方向可知，t＝0时质点M的振动方向向上，由T＝λv＝440s＝110s知t＝140s＝T4，质点M经过T4后处在从正向最大位移回到平衡位置的过程中，所以对平衡位置的位移方向为正，速度方向为负，加速度方向为负，所以A、B错误，C、D正确．答案CD3．(2012·福建卷，13)一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图象如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是()．A．沿x轴负方向，60 m/s B．沿x轴正方向，60 m/sC．沿x轴负方向，30 m/s D．沿x轴正方向，30 m/s解析由t＝0时质点P振动方向向下，而从波形图看出波是沿x轴负方向传播，B、D错误．由图甲可得到该波波长λ＝24 m，由图乙可得到周期T＝0.4 s，根据三者关系v＝λT＝60 m/s，A正确，B错误．答案A4．[2012·海南单科，18(1)]某波源S发出一列简谐横波，波源S的振动图象如图所示．在波的传播方向上有A、B两点，它们到S的距离分别为45 m和55 m．测得A、B两点开始振动的时间间隔为1.0 s．由此可知()．①波长λ＝________m；②当B点离开平衡位置的位移为＋6 cm时，A点离开平衡位置的位移是________cm.解析①由波源S的振动图象可知波的周期T＝2.0 s，振幅为A′＝6 cm，由A、B两点开始振动的时间间隔为Δt＝1.0 s，两点间的距离x AB＝55 m－45 m＝10 m，可求出波速为v＝x ABΔt＝10 m/s，由v＝λT可得λ＝v T＝10×2.0 m＝20 m.②由波的图象知A点离开平衡位置的位移是－6 cm.答案 ①20 ②－65．(2012·四川卷，19)在xOy 平面内有一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，波速为2 m/s ，振幅为A .M 、N 是平衡位置相距2 m 的两个质点，如图所示．在t ＝0时，M 通过其平衡位置沿y 轴正方向运动，N 位于其平衡位置上方最大位移处．已知该波的周期大于1 s ．则( )．A ．该波的周期为53 sB ．在t ＝13 s 时，N 的速度一定为2 m/s C ．从t ＝0到t ＝1 s ，M 向右移动了2 m D ．从t ＝13 s 到t ＝23 s ，M 的动能逐渐增大解析 根据题意，M 、N 间的基本波形如右图所示，则Δx ＝nλ＋34λ(n ＝0,1,2，…)，所以该简谐横波的波长λ＝84n ＋3 m(n ＝0,1,2，…)．根据v ＝λT ，得简谐横波的周期T ＝λv ＝44n ＋3 s(n ＝0,1,2，…)．当n ＝0时，T ＝43 s ；当n ＝1时，T ＝47 s ．又题设T >1 s ，所以该波的周期T ＝43 s ，选项A 错误．波的传播速度与质点的振动速度是两个不同的物理量，当t ＝13 s 时，N 在平衡位置，振动速度最大但不一定为2 m/s ，选项B 错误．波在传播的过程中，介质质点不沿波的传播方向移动，选项C 错误．从t ＝13 s 到t ＝23 s ，M 从正的最大位移处向平衡位置振动，速度逐渐增大，动能逐渐增大，选项D 正确．答案 D6．(2012·安徽卷，15)一列简谐波沿x 轴正方向传播，在t ＝0时波形如图所示，已知波速为10 m/s.则t ＝0.1 s 时正确的波形应是下图中的( )．解析 由题知：波长λ＝4.0 m ，波在t ＝0.1 s 内传播的距离x ＝v t ＝10×0.1 m ＝1 m ＝14λ，故将原波形图沿波的传播方向(即x轴正方向)平移14λ即可，故选项C 正确，选项A 、B 、D 错误。
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2023届高三物理一轮复习重点热点难点专题特训专题44 机械波特训目标 特训内容目标1 机械波的传播和波的图像（1T —4T ） 目标2 波动图像和振动图像（5T —8T ） 目标3 波的多解问题（9T —12T ） 目标4 波的干涉（13T —16T ） 目标5 波的衍射（17T —20T ） 目标6多普勒效应（21T —24T ）一、机械波的传播和波的图像1．一列简谐横波沿x 轴负方向传播，t =0时波的图像如图所示，质点P 的平衡位置在x =8m 处，该波的传播速度为40m/s 。
下列说法正确的是（ ）A ．该列波的周期T =0.2sB ．在0~1s 内质点P 通过的路程为2mC ．t =0.3s 时质点P 的速度方向沿y 轴负方向D ．x =4m 处质点的振动方程是()10sin 5cm y t π= 【答案】AB【详解】A ．根据图像可知=8m λ则该列波的周期8s=0.2s 40T vλ==，A 正确； B ．由分析有11s =5t T =则在1s 时间内质点P 通过的路程为5410cm =2m x =⨯⨯，B 正确； C ．由于该波沿x 轴负方向传播，根据同侧法，0时刻，质点P 沿y 轴负方向振动，又由于10.3s =12t T =经过一个周期，质点回到初始状态，再经过半个周期，质点P 沿y 轴正方向振动，C 错误； D ．根据同侧法，x =4m 处质点，在0时刻，处于平衡位置且沿y 轴正方向振动，则其振动方程为 ()2sin10sin 10cm y A t t Tππ==，D 错误。
故选AB 。
2．图1中的B 超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射，探头接收到的超声波信号由计算机处理，从而形成B 超图像。
图2为血管探头沿x 轴正方向发送的简谐超声波图像，t ＝0时刻波恰好传到质点M 。
已知此超声波的频率为1×107 Hz 。
下列说法正确的是（ ）A ．血管探头发出的超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/sB ．质点M 开始振动的方向沿y 轴正方向C ．t ＝1.25×10－7 s 时质点M 运动到横坐标x ＝3.5×10－4 m 处D ．0～1.25×10－7 s 内质点M 的路程为2mm 【答案】AD【详解】A ．由题图2知波长λ＝14×10－2 mm ＝1.4×10－4 m 由v ＝λf 得波速v ＝1.4×10－4 m×1×107 Hz ＝1.4×103 m/s 故A 正确；B ．由上下坡法可得，质点M 开始振动的方向沿y 轴负方向，故B 错误；C ．质点M 只会在自己的平衡位置周期性振动，不会随波迁移，故C 错误；D ．质点M 振动的周期771s 110110s 1T f -=⨯==⨯由于771.251051104t T --∆⨯==⨯所以质点M 在0～1.25×10－7 s 内运动的路程为542mm 4s A =⨯=故D 正确。
故选AD 。
3．在电视剧《西游记》中，孙悟空为朱紫国国王悬丝诊脉，中医悬丝诊脉悬的是“丝”，“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动，即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。
如图，假设“丝”上有相邻两点间距相等的点1、2、3、4、…，朱紫国国王在搭上丝线后图中质点1在t =0时开始向上振动，产生的机械波沿丝线向孙悟空传播，t =0.75s 时质点1第一次到达最低点，此时质点4刚好开始振动，则（ ）A ．该波所有质点的振动频率均为1HzB ．t =0.75s 时质点4振动的方向向下C ．t =0.75s 时质点1和质点3的加速度相同D ．t =2.5s 时质点2恰好位于波峰位置 【答案】AD【详解】A ．质点1开始振动时方向向上，t =0.75s 时质点1第一次到达最低点，即34T =0.75s故周期T =1s 频率为1Hz ，故A 正确；B ．质点1开始时振动方向向上，t =0.75s 时质点4刚好开始振动，振动的方向也向上，故B 错误；C ．t =0.75s 时质点1在波谷、质点3在波峰，两质点加速度大小相等、方向相反，故C 错误；D ．波从质点1传到质点2用时0.25s ，质点2在t =2.5s 时发生振动的总时间为2.5s -0.25s=2.25s=2.25T即此时质点2恰好位于波峰位置，故D 正确。
故选AD 。
4．“战绳”是一种时尚的健身器材，有较好的健身效果。
如图1所示，健身者把两根相同绳子的一端固定在P 点，用双手分别握住绳子的另一端，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来。
某次锻炼中，健身者以2Hz 的频率开始抖动绳端，t =0时，绳子上形成的简谐波的波形如图2所示，a 、b 为右手所握绳子上的两个质点，二者平衡位置间距离为波长的23，此时质点a 的位移为2。
已知绳子长度为12m ，下列说法正确的是（ ）A ．a 、b 两质点振动的相位差为43πB ．18t s =时，质点a 的位移仍为82，且速度方向向下C ．健身者增大抖动频率，将减少振动从绳子端点传播到P 点的时间D ．健身者抖动绳子端点（刚开始处于平衡位置），经过0.4s 振动恰好传到P 点 【答案】AB【详解】A ．a 、b 两质点二者平衡位置间距离如果为一个波长，则其相位差为2π，依题意其平衡位置相距23波长，则振动的相位差为 24233ϕππ∆=⨯=故A 正确； B ．由题意可知振动频率为2Hz ，则周期为0.5s ，则从图示位置开始计时，则质点a 的位移与时间的关系为16sin(4)cm 4x t ππ=+可知当18t s =时，质点a 的位移仍为82，且由图2可知此时质点a 从波峰向平衡位置运动，故B 正确；C ．波速由介质而定，则增大抖动频率，不会改变振动从绳子端点传播到P 点的时间，故C 错误；D ．从图中可以得到，波长为8m ，周期为0.5秒，则波速为 8m/s 16m/s 0.5v == 经0.4s ，传播的距离为 160.4m 6.4m L =⨯=即健身者抖动绳子端点（刚开始处于平衡位置），经过0.4s 振动不能传到P 点，故D 错误。
故选AB 。
二、波动图像和振动图像5．渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。
某渔船发出的一列超声波在0=t 时的波动图像如图1所示，图2为质点P 的振动图像，则（ ）A ．该波沿x 轴负方向传播B ．0~1s 时间内，质点P 沿x 轴运动了1.6cmC ．该波的波速为1.6m/sD ．在任意1s 的时间内，质点P 运动的路程一定是2m 【答案】D【详解】A. 由图2知0=t 时质点P 位于平衡位置沿y 轴正向振动，由图1根据波的平移法知该波沿x 轴正方向传播，故A 错误；B ．质点P 不随波迁移，不沿x 轴运动，故B 错误；C ．由图1知该波的波长21.610m λ-=⨯，由图2知该波的周期5110s T -=⨯，则该波的波速为2351.610m/s=1.610m/s 110v T λ--⨯==⨯⨯故C 错误； D ．由图1知振幅为6510m A -=⨯，在任意1s 的时间内，质点P 运动的路程65144510m=2m 110t S A T --=⨯=⨯⨯⨯⨯故D 正确。
故选D 。
6．一列简谐横波沿x 轴传播，P 、Q 是平衡位置分别位于x=5 m 和x=15 m 的两个质点，图甲为t=4 s 时刻的波形，图乙为质点Q 的振动图像。
则下列判断正确的是（ ）A ．波沿x 轴负向传播B ．波的传播速度大小为2.5 m/sC ．质点P 的振动方程为π2sin m 4y t ⎛⎫=- ⎪⎝⎭D ．质点P 的振动与质点Q 的振动总是相反 【答案】BCD【详解】A ．由图乙可知，t=4 s 时质点Q 在平衡位置正沿y 轴负方向运动，根据振动与波动关系可知波沿x 轴正向传播，故A 错误；B ．由图甲知波长为20m ，由图乙知周期为8s ，则波的传播速度20m /s 2.5m /s 8v Tλ===故B 正确；C ．由乙图知，在t=0时刻，质点Q 在平衡位置正沿y 轴正方向振动，而质点P 与质点Q 相差半个波长，故此时质点P 应在平衡位置正沿y 轴负方向振动，因此质点P 的振动方程为π2sin m 4y t ⎛⎫=- ⎪⎝⎭故C 正确；D ．质点P 与质点Q 平衡位置相距半个波长，因此这两个质点的振动相反，故D 正确。
故选BCD 。
7．0=t 时，一列沿x 轴正方向传播的简谐横波的波形如图（a ）所示；在0m 0.9m x <<范围内，一质点P 的振动图像如图（b ）所示。
已知质点P 在012s .内通过的路程为1.60m ，则下列说法正确的是（ ）A ．该简谐波的频率为25HzB ．该简谐波的波速为10m/sC ．该波源的振幅为2.0cmD ．质点P 平衡位置的x 坐标一定是0.35mE ．质点P 平衡位置的x 坐标可能是0.55m 【答案】BCD【详解】AB ．由图（a ）可知波长0.6m λ=设质点P 的振动方程为sin()y A t ωϕ=-+，0=t 时2A y =-当0.02s t =时y A =解得56πϕ=；100rad/s 3πω=则周期20.06s T πω==则频率150Hz 3f T ==波速10m/s λv T ==故B 正确，A 错误；C ．在1.2s 内即20T ，质点P 的的路程204 1.6m s A =⨯=解得0.02m 2cm A ==故C 正确； DE ．质点P 在0m 0.9m x <<范围内，根据同侧法结合图（a ）和图（b ）及数学知识可知质点P 平衡位置的x 坐标一定是0.35m ，故D 正确，E 错误。
故选BCD 。
8．一列简谐横波沿x 轴传播，平衡位置位于坐标原点O 的质点振动图像如图所示。
当7s t =时，简谐波的波动图像可能正确的是（ ）A ．B ．C ．D ．【答案】AC【详解】由O 点的振动图像可知，周期为T =12s ，设原点处的质点的振动方程为2sin()y A t Tπϕ=+ 则10=20sin ϕ解得=6πϕ在t =7s 时刻7220sin(7)=103cm 17.3cm 126y ππ=⨯+-≈-因117s 212T T =+则在t =7s 时刻质点在y 轴负向向下振动，根据“同侧法”可判断若波向右传播，则波形为C 所示；若波向左传播，则波形如A 所示。
故选AC 。
三、波的多解问题9．如图所示，一列简谐横波沿x 轴方向传播，实线为t =0时刻的波形图，虚线为t =0.6s 时刻的波形图，P 、Q 为传播方向上的两个质点。