步步高2015屆高考物理一輪復(fù)習(xí)新課標(biāo)配套導(dǎo)學(xué)案第十二章機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波光電磁波相對(duì)論

1、學(xué)案 56 機(jī)械波一、概念規(guī)律題組1關(guān)于機(jī)械波的形成，下列說法中正確的是( A物體做機(jī)械振動(dòng)，一定產(chǎn)生機(jī)械波)B后振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)總是跟著先振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)振動(dòng)，只是時(shí)間落后一步 C參與振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)群有相同的頻率D機(jī)械波是介質(zhì)隨波遷移，也是振動(dòng)能量的傳遞圖 1，某時(shí)刻的波形圖如圖 1 所示，a、b、c 為三個(gè)質(zhì)元，a2一列簡諧橫波在x 軸上正向上運(yùn)動(dòng)由此可知()A該波沿 xBc 正向上運(yùn)動(dòng)C該時(shí)刻以后，b 比c 先到達(dá)平衡位置D該時(shí)刻以后，b 比 c 先到達(dá)離平衡位置最遠(yuǎn)處方向圖 2，t0 時(shí)的波形如圖 2 所示，質(zhì)點(diǎn)A 與質(zhì)點(diǎn) B 相距 1 m，3一列簡諧橫波沿 x 軸A 點(diǎn)速度沿 yA此波的方向；t

2、0.02 s 時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A 第一次到達(dá)正向最大位移處由此可知(速度為 25 m/s)B此波沿 x 軸負(fù)方向C從 t0 時(shí)起，經(jīng) 0.04 s，質(zhì)點(diǎn)A 沿波方向遷移 1 mD在 t0.04 s 時(shí)，質(zhì)點(diǎn) B 處在平衡位置，速度沿 y 軸負(fù)方向4下面哪些應(yīng)用是利用了效應(yīng)()A利用地球上接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率來判斷遙遠(yuǎn)天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度B交通向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個(gè)已知頻率的電磁波，波被運(yùn)動(dòng)的汽車反射回來，根據(jù)接收到的頻率發(fā)生的變化，就知道汽車的速度，以便于進(jìn)行交通管理C鐵路工人用耳貼在鐵軌上可判斷火車的運(yùn)動(dòng)情況D有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士利用 彈飛行的尖判斷飛行 彈是接近還是遠(yuǎn)去二、方法題組圖 35一

3、列橫波某時(shí)刻的波形如圖 3 所示，經(jīng)過 0.25 s 圖中 P 點(diǎn)第一次到達(dá)波峰的位置，此后再經(jīng) 0.75 s，P 點(diǎn)的位移和速度可能是( A位移是 2 cm，速度為零位移是零，速度方向沿y 的方向位移是2 cm，速度為零位移是零，速度方向沿y 的方向)6如圖 4 所示，位于介質(zhì)和分界面上的波源 S，產(chǎn)生兩列分別沿 x 軸負(fù)方向與正速度分別為f1、f2 和 v1、v2，則()方向的機(jī)械波若在兩種介質(zhì)中波的頻率及圖 4Bf1f2v10.5v2 Df10.5f2v1v2Af12f2v1v2Cf1f2v12v2一、波的形成及1波的形成及特點(diǎn)規(guī)律的應(yīng)用波源把自己的振動(dòng)方式通過介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)由近及遠(yuǎn)的(1)

4、質(zhì)點(diǎn)只在自己的平衡位置振動(dòng)，并不隨波的，就形成了波向前遷移；(2)介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同；(3)每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都等于波的周期，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一個(gè)周期波一個(gè)波長；(4)波的是波源的振動(dòng)形式和能量，也能傳遞信息2波的方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的判斷方法同側(cè)法波形圖上某點(diǎn)表示方向和振動(dòng)方向的箭頭在圖線同側(cè)微平移將波形圖沿方向進(jìn)行微小平移，再由 x 軸上某一位置的兩波形曲線上的點(diǎn)來判定內(nèi)容圖象上下坡法沿波的方向，上坡時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，下坡時(shí)質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)3.波長、波速和頻率的關(guān)系 (1)關(guān)系式：vf(2)機(jī)械波的波速取決于介質(zhì)，與波的頻率無關(guān)在同一均勻介質(zhì)中，機(jī)械波的勻速的是(3)機(jī)械波的

5、頻率取決于波源振動(dòng)的頻率，當(dāng)率不變一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，波的頻(4)在波的方向上，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)，其頻率都等于振源的振動(dòng)頻率【例 1】 (201116)介質(zhì)中有一列簡諧機(jī)械波，對(duì)于其中某個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)()A它的振動(dòng)速度等于波的速度B它的振動(dòng)方向一定垂直于波的方向C它在一個(gè)周期內(nèi)走過的路程等于一個(gè)波長 D它的振動(dòng)頻率等于波源的振動(dòng)頻率規(guī)范思維二、波動(dòng)圖象的應(yīng)用振動(dòng)圖象和波的圖象的比較兩種圖象比較內(nèi)容振動(dòng)圖象波的圖象圖象意義某質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間變化的規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)相對(duì)平衡位置的位移圖象特點(diǎn)圖象信息(1)振動(dòng)周期、振幅 (2)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)的位移和度方向波長、振幅任意一質(zhì)點(diǎn)此時(shí)刻的位移和度方向

6、圖象變化隨時(shí)間推移圖象延續(xù)，但原有圖象形狀不變隨時(shí)間推移，圖象沿方向平移法【例 2】圖 5(2011重慶17)介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn) O 處的波源在 t0 時(shí)刻開始振動(dòng)，產(chǎn)生的簡諧波沿 x向，t0 時(shí)刻傳到L 處，波形如圖 5 所示下列能描述 x0 處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的圖象是()規(guī)范思維三、波的多解性問題分析波的多解性原因分析：1波的周期性：機(jī)械波在時(shí)間和空間上具有周期性一方面，每經(jīng)過一個(gè)周期 T 或 nT，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)完成一次(或n 次)全振動(dòng)回到原來的狀態(tài)，波形圖線與原來的圖線完全相同，這在時(shí)間與周期關(guān)系上形成多解，t；另一方面，波形沿波的方向向前推進(jìn) 或 n，在波形圖上，相距 、2、3、n 的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步

7、調(diào)完全一致，后面的質(zhì)點(diǎn)好象是前面質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況的“”，這在距離與波長關(guān)系上形成多解 xnx.2波的方向的不確定性當(dāng)只知波沿x 軸時(shí)，往往有沿 x方向和負(fù)方向兩種情況3介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)間距離與波長的關(guān)系的不確定性已知兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離及某一時(shí)刻它們所在的位置，由于波的空間周期性，則兩質(zhì)點(diǎn)存在著多種可能波形做這類題時(shí)，可先根據(jù)題意，在兩質(zhì)點(diǎn)間先畫出最簡波形，然后再作一般分析，從而寫出兩質(zhì)點(diǎn)間的距離與波長關(guān)系的通式一完整曲線對(duì)應(yīng)橫坐標(biāo)一個(gè)周期一個(gè)波長圖 6【例 3】 (2010鎮(zhèn)江模擬)如圖 6 所示的實(shí)線是某時(shí)刻的波形圖象，虛線是經(jīng)過 0.2 s 時(shí)的波形圖象求：(1)波的可能距離；(2)可能的周期(

8、頻率)； (3)可能的波速；(4)若波速是 35 m/s，求波的方向；(5)若 0.2 s 小于一個(gè)周期時(shí)，求波的距離、周期(頻率)、波速規(guī)范思維四、波的疊加和1產(chǎn)生穩(wěn)定現(xiàn)象的條件：頻率相同；有固定的相位差2區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)還是振動(dòng)減弱點(diǎn)的充要條件：(1)最強(qiáng)：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程差是波長的整數(shù)倍，即 sn.(2n1)(2)最弱：該點(diǎn)到兩個(gè)波源的路程差是半波長的奇數(shù)倍，即 s2 3加強(qiáng)點(diǎn)的位移變化范圍：|A1A2|A1A2|.減弱點(diǎn)的位移變化范圍：|A1A2|A1A2|.【例 4】 (2010新課標(biāo)卷33(2)圖 7波源 S1 和 S2 振動(dòng)方向相同，頻率均為 4 Hz，分別置于均勻介質(zhì)

9、中 x 軸上的 O、A 兩點(diǎn)處，OA2 m，如圖 7 所示兩波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿 x 軸相向波源振動(dòng)的初始相位相同求：簡諧橫波的波長；OA 間合振動(dòng)振幅最小的點(diǎn)的位置，波速為 4 m/s.已知兩【基礎(chǔ)演練】圖 81如圖 8 所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC 和 BD 是兩塊擋板，AB 是一個(gè)小孔，O 是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個(gè)波長，則對(duì)于波經(jīng)過孔之后的情況，下列描述中正確的是( A此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象擋板前后波紋間距相等如果將孔AB 擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯觀察到衍射現(xiàn)象)

10、圖 92如圖 9 所示，一個(gè)波源在繩的左端發(fā)生波甲，另一個(gè)波源在同一根繩的右端發(fā)生波乙，波速都等于 1 m/s.在 t0 時(shí)刻，繩上的波形如圖中的(a)所示，則根據(jù)波的疊加原理，下述正確的是()當(dāng) t2 s 時(shí)，波形如圖(b)，t4 s 時(shí)，波形如圖(c)當(dāng) t2 s 時(shí)，波形如圖(b)，t4 s 時(shí)，波形如圖(d)當(dāng) t2 s 時(shí)，波形如圖(d)，t4 s 時(shí)，波形如圖(c)當(dāng) t2 s 時(shí)，波形如圖(c)，t4 s 時(shí)，波形如圖(d)3(2010理綜4 )一列簡諧橫波沿 x向，傳到 M 點(diǎn)時(shí)波形如圖 10 所示，再經(jīng) 0.6 s，N 點(diǎn)開始振動(dòng)，則該波的振幅 A 和頻率f 為()圖 10A

11、A1 m，f5 Hz BA0.5 m，f5 Hz CA1 m，f2.5 HzDA0.5 m，f2.5 Hz圖 11)位于坐標(biāo)原點(diǎn)處的波源 A 沿 y 軸做簡諧運(yùn)動(dòng)A 剛好完成一次全振動(dòng)4(2011時(shí)，在介質(zhì)中形成簡諧橫波的波形如圖 11 所示，B 是沿波方向上介質(zhì)的一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則()A波源A 開始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿 y 軸負(fù)方向1B此后的4周期內(nèi)回復(fù)力對(duì)波源A 一直做負(fù)功C經(jīng)半個(gè)周期時(shí)間質(zhì)點(diǎn) B 將向右遷移半個(gè)波長D在一個(gè)周期時(shí)間內(nèi) A 所受回復(fù)力的沖量為零圖 12高考)如圖 12 所示為一列沿 x 軸負(fù)方向5(2009的簡諧橫波，實(shí)線為 t0 時(shí)刻的波形圖，虛線為 t0.6 s 時(shí)的波形圖，波

12、的周期T0.6 s，則(A波的周期為 2.4 s)B在 t0.9 s 時(shí)，P 點(diǎn)沿 y方向運(yùn)動(dòng)C經(jīng)過 0.4 s，P 點(diǎn)經(jīng)過的路程為 4 mD在 t0.5 s 時(shí)，Q 點(diǎn)到達(dá)波峰位置6(2011大綱21)一列簡諧橫波沿 x 軸，波長為 1.2 m，振幅為 A.當(dāng)坐標(biāo)為x 3 30 處質(zhì)元的位移為 2 A 且向 y 軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，坐標(biāo)為 x0.4 m 處質(zhì)元的位移為 2 A.當(dāng)坐標(biāo)為 x0.2 m 處的質(zhì)元位于平衡位置且向 y方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，x0.4 m 處質(zhì)元的位移和運(yùn)動(dòng)方向分別為()11A2A、沿 yB2A、沿y 軸負(fù)方向方向 3C A、沿yD 3方向2 A、沿 y 軸負(fù)方向27(200920

13、)一列簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖如圖 13 甲所示，圖中 P、Q 兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為x1.5 m 和 x4.5 mP 點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示圖 13在下列四幅圖中，Q 點(diǎn)的振動(dòng)圖象可能是()8.(200914)如圖 14題號(hào)1234567圖 14演示儀的原理圖兩個(gè)U 形管A 和 B 套在一起，A 管兩側(cè)各有一小孔聲為聲波左側(cè)小孔傳入管內(nèi)，被分成兩列頻率的波當(dāng)聲波分別通過 A、B到右側(cè)的路程相小孔時(shí)，若兩列波的路程相差半個(gè)波長，則此處聲波的振幅；若差一個(gè)波長，則此處聲波的振幅【能力】圖 159(2010山東理綜37(1)漁船常利用超聲波來探測(cè)遠(yuǎn)處魚群的方位，已知某超聲波的頻率為 1.0105

14、Hz，某時(shí)刻該超聲波在水中的波動(dòng)圖象如圖 15 所示從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，畫出x7.5103 m 處質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)圖象(至少一個(gè)周期)現(xiàn)測(cè)得超聲波信號(hào)從漁船到魚群往返一次所用的時(shí)間為 4 s，求魚群與漁船間的距離(忽略船和魚群的運(yùn)動(dòng))10一列簡諧橫波沿直線，在波的方向上有 P、Q 兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它們相距 0.8 m當(dāng)t0 時(shí)，P、Q 兩點(diǎn)的位移恰好是正最大值，且 P、Q 間只有一個(gè)波谷當(dāng) t0.6 s 時(shí)，P、Q 兩點(diǎn)正好處于平衡位置，且 P、Q 兩點(diǎn)只有一個(gè)波峰和一個(gè)波谷，且波峰距 Q 點(diǎn)的距離第一次為 0.2 m求：(1)(2)(3)P 傳至 Q，波的周期； Q 傳至 P，波的速度；Q 傳至

15、 P，從 t0 時(shí)開始觀察，哪些時(shí)刻 P、Q 間(P、Q 除外)只有一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移大小等于振幅學(xué)案 56機(jī)械波【課前雙基回扣】1BC2.AC3.AB4.ABDsT，P 第一次到波峰，5BD若波向左可推知再經(jīng) t20.75 s3，P 點(diǎn)此時(shí)向上運(yùn)動(dòng)，且經(jīng) t10.2544T，P 在平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，P 點(diǎn)此時(shí)向下運(yùn)動(dòng)經(jīng) t10.25 s3若波向右第一次到波峰，可知再經(jīng) t24T.P3T，P 在平衡位置向下運(yùn)動(dòng)由此可知選項(xiàng) B、D 正確0.75 s34介質(zhì)、中波的振源相同，所以兩列波的頻率相同，f1f2，由圖象知 122，6C又因?yàn)?vf，所以 v12v2，選項(xiàng) C 正確思維1機(jī)械波產(chǎn)生的條件：振

16、源和介質(zhì)，有波動(dòng)一定有振動(dòng)波的頻率決定于振源2vf/T.波速?zèng)Q定于介質(zhì)，波長由介質(zhì)和波源共同決定3簡諧波圖象是正弦或余弦曲線，表示在波的方向上，介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻相對(duì)各自平衡位置的位移4波的和衍射現(xiàn)象都是波特有的現(xiàn)象5效應(yīng)：波源的頻率不變，只是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率變大；如果二者相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率變小【考點(diǎn)突破】例 1 D機(jī)械波在過程中，振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，只是在各自的平衡位置附近做簡諧運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng) A、C 錯(cuò)誤機(jī)械波可能是橫波，也可能是縱波，故振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向不一定垂直于波的方向，選項(xiàng) B 錯(cuò)誤振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是由波源的振動(dòng)引起的，故質(zhì)

17、點(diǎn)的振動(dòng)頻率等于波源的振動(dòng)頻率，選項(xiàng) D 正確規(guī)范思維掌握振動(dòng)與波動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系是正確解答本題的關(guān)鍵注意“一同三不同”，即振動(dòng)的周期或頻率與波動(dòng)的周期或頻率相同；振動(dòng)的方向與波動(dòng)的方向不同；振動(dòng)的速度與波動(dòng)的速度不同；振動(dòng)的路程與波動(dòng)路程不同由波動(dòng)圖象可知 t0 時(shí)刻 x0 處質(zhì)點(diǎn)正向下振動(dòng)，下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)縱坐標(biāo)將減小，例 2 C排除 B、D 選項(xiàng)x0 處質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)的振動(dòng)方向向下，故選項(xiàng)A 錯(cuò)誤，選項(xiàng) C 正確規(guī)范思維本題考查振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖象的相互轉(zhuǎn)換問題，應(yīng)從波的圖象和題意中提煉出以下三點(diǎn)信息：波傳到x0 之前，x0 處的質(zhì)點(diǎn)不振動(dòng)所有質(zhì)點(diǎn)的起振方向都向下t0 時(shí)刻 x0 處的質(zhì)點(diǎn)正向下

18、振動(dòng)例 3 見(1)波的方向有兩種可能：向左或向右向左時(shí)，的距離為xn3/4(4n3) m (n0,1,2，)向右時(shí)，的距離為xn/4(4n1) m (n0,1,2，)(2)向左時(shí)，的時(shí)間為3T/4得：T4t/(4n3)0.8/(4n3) (n0,1,2，)向右時(shí)，的時(shí)間為T/4得：T4t/(4n1)0.8/(4n1)(n0,1,2，)(3)計(jì)算波速，有兩種方法：vx/t 或v/T向左時(shí)，vx/t(4n3)/0.2(20n15) m/s.或 v/T4(4n3)/0.8(20n15)m/s.(n0,1,2，)向右時(shí)，vx/t(4n1)/0.2(20n5) m/s.或 v/T4(4n1)/0.8(

19、20n5) m/s.(n0,1,2，)(4)若波速是 35 m/s，則波在 0.2 s 內(nèi)的距離為3xvt350.2 m7 m14，所以波向左(5)若 0.2 s 小于一個(gè)周期，說明波在 0.2 s 內(nèi)的距離小于一個(gè)波長則：向左時(shí)，的距離 x3/43 m；的時(shí)間 t3T/4 得：周期 T0.267 s；波速 v15 m/s.向右5 m/s.時(shí)，的距離為 /41 m；的時(shí)間 tT/4 得：周期T0.8 s；波速 v規(guī)范思維解答此類問題，首先要考慮波的“雙向性”，例如：nT14T 時(shí)刻向右的波形和 nT34T 時(shí)刻向左的波形相同其次要考慮波的“周期性”，時(shí)間、距離都要寫成周期、波長的整數(shù)倍加“零頭

20、”的形式例 4 見(1)設(shè)波長為 ，頻率為 f，則 vf，代入已知數(shù)據(jù)，得 1 m.(2)以 O 為坐標(biāo)原點(diǎn)，設(shè) P 為 OA 間的任意一點(diǎn)，其坐標(biāo)為 x，則兩波源到 P 點(diǎn)的波程差為 lx(2x)，0 x2.其中 x、l 以 m 為合振動(dòng)振幅最小的點(diǎn)的位置滿足 l(k1，k 為整數(shù)2)解得：x0.25 m，0.75 m，1.25 m，1.75 m.方法總結(jié)1(1)由波的圖象判斷該時(shí)刻某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向：波的圖象表示介質(zhì)中的“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”的位移沿簡諧橫波的方向，將波分為上坡段和下坡段，則位于上坡段的質(zhì)點(diǎn)向下振，位于下坡段的質(zhì)點(diǎn)向上振，即“上坡下振”，“下坡上振”(2)波長、頻率和波速的關(guān)系：vf.另外，v/Tx/t.2對(duì)于已知波動(dòng)圖象和波的方向上某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象的問題，往往是從波動(dòng)圖象上能讀出波長，從振動(dòng)圖象上能讀出周期，從而可以計(jì)算出波的速度；再根據(jù)某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象上所描述的波動(dòng)的圖象對(duì)應(yīng)的時(shí)刻的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，就能確定該波的方向3解決波動(dòng)圖象中的多解問題的一般思路：(1)分析出造成多解的原因波動(dòng)圖象的周期性，如由 xnx，t，