2018年高考物理大一轮复习学案课件：第14章-第2节机械波 精品

解析：选 BDE.任意振动质点连续 2 次经过平衡位置的时间间 隔为 0.4 s，可知振动周期 T＝0.8 s，频率 f＝T1＝1.25 Hz，B 正确．从 题图中可以看出波长 λ＝4 m，根据 v＝λf，得 v＝5 m/s，A 错误．由 于波在传播过程中具有空间周期性，x 坐标为 15 m 处的质点运动 规律与 x＝3 m 处相同，从 t＝0 时刻经过 0.6 s，即经历34周期，质 点应位于平衡位置，C 错误．用同样的方法可判断出 D、E 正确．
二、描述机械波的物理量 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．用“λ”表示． 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．
[自我诊断] 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．(√ )
解析：选 BCE.干涉、衍射是波共有的特性，所以 A 错误．干 涉具备两波频率相同、相位差恒定的条件，B 正确．当满足 d≤λ 时产生明显的衍射现象，C 正确．在干涉图样中，质点的位移随 时间时刻发生变化，D 错误．在多普勒效应中，观测者与波源相 对靠近时，接收到的波的频率大于波源的振动频率，E 正确．
2．(多选)一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波在 t＝0 时刻的波 形如图所示，质点 P 的 x 坐标为 3 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 0.4 s．下列说法正确的是( )
A．波速为 4 m/s B．波的频率为 1.25 Hz C．x 坐标为 15 m 的质点在 t＝0.6 s 时恰好位于波谷 D．x 坐标为 22 m 的质点在 t＝0.2 s 时恰好位于波峰 E．当质点 P 位于波峰时，x 坐标为 17 m 的质点恰好位于波 谷
考点二 波动图象和振动图象的综合
振动图象与波动图象的比较：
两振动质点
波动图象
沿波传播方向上的所有质 点
图象意义
一质点位移随时间变化的 某时刻所有质点相对平衡
规律
位置的位移
图象特点
图象信息
图象变化 一完整曲线 对应横坐标
①振动周期、振幅②各时刻 ①波长、振幅②任意一质点
三、机械波的图象 1．图象：在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点 的平衡位置，用纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移， 连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象，简谐波的图 象是正弦(或余弦)曲线． 2．物理意义：某一时刻介质中各质点相对 平衡位置 的位移．
四、波的衍射 1．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． 五、波的干涉 1．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．
又 v＝Tλ② 联立①②式，代入数据得 v＝1 m/s (2)质点 P 做简谐运动的表达式为 y＝0.2sin(0.5πt)m 答案：(1)1 m/s (2)y＝0.2sin(0.5πt)m
考点一 波的图象及波速公式的应用 1．波动图象的特点 (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 时(n ＝1,2,3…)，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)2λ(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．
A．若 N 点是波源，则该时刻 P 点的速度最大 B．若 N 点是波源，则 P 点已振动了34T C．若 M 点是波源，则 P 点已振动了T4 D．若 M 点是波源，则 M 点开始振动的方向向上 E．若波向右传播，则此时 M 点正在向下振动
解析：选 BCE.若 N 是波源，则此波向左传播，P 点已振动34T， 此时速度为零，A 错误，B 正确．若 M 是波源，由“上下坡法” 可知 M 点开始向下振动，P 点已振动14T，C、E 正确，D 错误．
A．波沿 x 轴负方向传播，波速为 5 m/s B．波沿 x 轴正方向传播，波速为 5 m/s C．若某时刻质点 M 到达波谷处，则质点 P 一定到达波峰处 D．质点 M 与质点 Q 的位移大小总是相等、方向总是相反 E．从图示位置开始计时，在 2.0 s 时刻，质点 P 的位移为 20 cm
解析：选 ACE.根据图可得 λ＝6 m，根据经过 1.0 s 它的速度 大小、方向第一次与 v 相同，再经过 0.2 s 它的速度大小、方向第 二次与 v 相同可得周期 T＝1.2 s，根据公式可得 v＝Tλ＝5 m/s.根据 “走坡法”可得波沿－x 方向传播，选项 A 正确，B 错误；因为 此时质点 M 与质点 P 两点平衡位置之间的距离是半个波长，属于 反相点，即振动情况总是相反，若质点 M 到达波谷处，则质点 P 一定到达波峰处，选项 C 正确；
4．一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，t＝0 时刻的波形如图所 示，介质中质点 P、Q 分别位于 x＝2 m、x＝4 m 处．从 t＝0 时 刻开始计时，当 t＝15 s 时质点 Q 刚好第 4 次到达波峰．
(1)求波速； (2)写出质点 P 做简谐运动的表达式(不要求推导过程)．
解析：(1)设简谐横波的波速为 v，波长为 λ，周期为 T，由图 象知 λ＝4 m．由题意知 t＝15 s＝3T＋34T①
2．波动图象的信息 (1)直接读取振幅 A 和波长 λ，以及该时刻各质点的位移． (2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小． (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． 3．波速与波长、周期、频率的关系为：v＝Tλ ＝λf.
1．(多选)如图所示为从波源开始振动到经过一个周期 T 时在 介质中形成的波形图．则据此图可知下列说法中正确的是( )
2．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． 3．干涉和衍射是波特有的现象，波同时还可以发生反射、折 射．
六、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 频率 与波源频率不相等的现象．
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T4，所以 经过38T，Q 点没有回到平衡位置，故 D 错误．由于 P、Q 两点的 振动步调总是相反，所以在相等时间内，P、Q 两质点通过的路程 相等，故 E 正确．
4．(2017·宁夏银川一中模拟)(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 1.0 s 它的速度大小、方向第一 次与 v 相同，再经过 0.2 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( )
解析：选 ABE.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 点需要半个周期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．
3．(2017·湖北孝感调研)(多选)一列简谐横波沿 x 轴正方向传 播，周期为 T.在 t＝0 时的波形如图所示，波上有 P、Q 两点，其 纵坐标分别为 yP＝2 cm，yQ＝－2 cm，下列说法中正确的是( )
A．P 点的振动形式传到 Q 点需要T2 B．P、Q 在振动过程中，位移的大小总相等 C．在54T内，P 点通过的路程为 20 cm D．经过38T，Q 点回到平衡位置 E．在相等时间内，P、Q 两质点通过的路程相等
3．(多选)如图所示，一列简谐横波沿 x 轴正方向传播，波传 到 x＝1 m 的 P 点时，P 点开始向下振动，此时为计时起点，已知 在 t＝0.4 s 时 PM 间第一次形成图示波形，此时 x＝4 m 的 M 点正 好在波谷．下列说法中正确的是( )
A．P 点的振动周期为 0.4 s B．M 点开始振动的方向沿 y 轴正方向 C．当 M 点开始振动时，P 点正好在波峰 D．这列波的传播速度是 10 m/s E．从计时开始的 0.4 s 内，P 质点通过的路程为 30 cm
质点的位移、速度、加速度 此时刻的位移③任意一质
(包括大小、方向)
点在此时刻加速度方向
随时间推移图象延续，但原 随时间推移，图象沿传播方
有形状不变
向平移
解析：选 ACD.根据 t＝0.4 s 时的波形和传播方向可知，此时 P 点再次经过平衡位置且向下振动，所以周期 T＝0.4 s，A 正确．所有 质点的起振方向都应与振源的起振方向相同，所以 M 点开始振动时 沿 y 轴负方向，B 错误．PM 间平衡位置的距离为34λ，当 M 点开始振 动时，P 点已经振动了34T，所以 P 点正好在波峰，C 正确．由波形 知，该波的波长 λ＝4 m，所以波速 v＝Tλ＝10 m/s，D 正确．一个周 期(T＝0.4 s)内，P 质点通过的路程 s＝4A＝40 cm，E 错误．
主干回顾 夯基固源 考点透析 题组冲关