2025高考物理總復(fù)習(xí)機(jī)械波

第3講機(jī)械波高考總復(fù)習(xí)2025考點(diǎn)一波的傳播與圖像強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分機(jī)械波1.機(jī)械波的形成條件(1)有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的波源。(2)有傳播介質(zhì),如空氣、水等。2.傳播特點(diǎn)(1)機(jī)械波傳播的只是振動(dòng)的

和

,質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡諧運(yùn)動(dòng),并不隨波

。

(2)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振幅相同,振動(dòng)周期和頻率都與波源的振動(dòng)周期和頻率相同。

波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)起振的方向與波源的起振方向相同(3)一個(gè)周期內(nèi),質(zhì)點(diǎn)完成一次全振動(dòng),通過的路程為4A,位移為

。

個(gè)周期內(nèi),振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)通過的路程不一定為A形式能量遷移零3.機(jī)械波的分類(1)橫波:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向相互

的波,有

(凸部)和

(凹部)。

(2)縱波:質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向與波的傳播方向在

上的波,有

部和

部。

垂直波峰波谷同一直線密疏4.波速、波長和頻率的關(guān)系(1)波長λ在波動(dòng)中,振動(dòng)相位總是

的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。

(2)波速v波在介質(zhì)中的傳播速度,由

本身的性質(zhì)決定。

(3)頻率f由波源決定,等于波源的

。

(4)波長、波速和頻率(周期)的關(guān)系①v=λf;②

。相同介質(zhì)振動(dòng)頻率5.橫波的圖像(1)坐標(biāo)軸:橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的

,縱軸表示該時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的

。

(2)意義:表示在波的傳播方向上,某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)離開

的位移。

(3)圖像平衡位置位移平衡位置×√×√×√研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.波的周期性(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)nT(n=1,2,3,…)時(shí),波形不變。(2)在波的傳播方向上,當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為nλ(n=1,2,3,…)時(shí),它們的振動(dòng)步調(diào)總相同;當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為(2n+1)(n=0,1,2,3,…)時(shí),它們的振動(dòng)步調(diào)總相反。2.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的互判

考向一

波的形成及傳播典題1(2022北京卷)在如圖所示的xOy坐標(biāo)系中,一條彈性繩沿x軸放置,圖中小黑點(diǎn)代表繩上的質(zhì)點(diǎn),相鄰質(zhì)點(diǎn)的間距為a。t=0時(shí),x=0處的質(zhì)點(diǎn)P0開始沿y軸做周期為T、振幅為A的簡諧運(yùn)動(dòng)。t=T時(shí)的波形如圖所示。下列說法正確的是(

)D典題2(多選)(2024七省適應(yīng)性測試貴州物理)一水平軟繩右端固定,取繩左端質(zhì)點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn),以繩所在直線為x軸、豎直方向?yàn)閥軸建立坐標(biāo)系,在繩上每隔l0選取一個(gè)質(zhì)點(diǎn)。t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)O開始沿y軸振動(dòng),產(chǎn)生一列沿x軸傳播的橫波(可視為簡諧波)。已知t=t0時(shí)刻的波形如圖所示,下列說法正確的是(

)A.該波的周期為4t0B.該波的波長為8l0C.t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)O振動(dòng)方向沿y軸正方向D.t=6t0時(shí)刻,x=20l0處的質(zhì)點(diǎn)位移為零BD解析

由圖可知,t=t0時(shí)刻波源完成半個(gè)全振動(dòng),向右傳播半個(gè)波長,則該波的周期為T=2t0,A錯(cuò)誤;由圖可知,該波的波長為λ=8l0,B正確;因t=t0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)剛傳到x=4l0處,此時(shí)該質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向振動(dòng),可知t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)O振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,C錯(cuò)誤;t=6t0時(shí)刻,波向前傳播24l0,x=20l0處的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,位移為零,D正確?？枷蚨?/p>

波的圖像典題3(2024遼寧盤錦模擬)位于O點(diǎn)的波源在t=0時(shí)刻,從平衡位置開始沿y軸方向做簡諧運(yùn)動(dòng),經(jīng)0.25s形成如圖所示的一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波,此時(shí)振動(dòng)恰好傳播至質(zhì)點(diǎn)P(5,0),則下列說法正確的是(

)A.t=0.12s時(shí)刻波源正在做減速運(yùn)動(dòng)B.0~1.1s時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過的路程為22mC.t=1.3s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)Q(10,0)恰好處于波谷位置D.波源的振動(dòng)方程為y=2sin10πt(cm)A典題4(多選)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t時(shí)刻的波形如圖所示。已知該波的周期時(shí)為T,a、b、c、d是波的傳播方向上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn),則在t+T時(shí)刻(

)A.質(zhì)點(diǎn)a正在向y軸正方向運(yùn)動(dòng)B.質(zhì)點(diǎn)b的速度正在增大C.質(zhì)點(diǎn)c的速度最大D.質(zhì)點(diǎn)c遷移到了質(zhì)點(diǎn)d的位置AC解析

根據(jù)振動(dòng)方向和傳播方向的關(guān)系可知,質(zhì)點(diǎn)a和b在t時(shí)刻正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),在t+T時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a正向y軸正方向運(yùn)動(dòng),而質(zhì)點(diǎn)b已經(jīng)經(jīng)過平衡位置并沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),速度正在減小,故A正確,B錯(cuò)誤;在t+T時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)c處于平衡位置,此時(shí)速度最大,故C正確;質(zhì)點(diǎn)不隨波的傳播而發(fā)生遷移,故D錯(cuò)誤?？键c(diǎn)二波的圖像與振動(dòng)圖像的關(guān)聯(lián)應(yīng)用振動(dòng)圖像和波的圖像的比較

比較項(xiàng)目振動(dòng)圖像波的圖像研究對(duì)象一個(gè)質(zhì)點(diǎn)波傳播方向上的所有質(zhì)點(diǎn)研究內(nèi)容某質(zhì)點(diǎn)位移隨時(shí)間的變化規(guī)律某時(shí)刻所有質(zhì)點(diǎn)在空間分布的規(guī)律圖像橫坐標(biāo)表示時(shí)間表示各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置物理意義某質(zhì)點(diǎn)在各時(shí)刻的位移某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移比較項(xiàng)目振動(dòng)圖像波的圖像振動(dòng)方向的判斷

(看下一時(shí)刻的位移)

(上下坡法)Δt后的圖形隨時(shí)間推移,圖像延伸,但已有形狀不變隨時(shí)間推移,圖像沿波的傳播方向平移,原有波形做周期性變化聯(lián)系(1)縱坐標(biāo)均表示質(zhì)點(diǎn)的位移(2)縱坐標(biāo)的最大值均表示振幅(3)波在傳播過程中,各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動(dòng)考向一

已知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像判定波的傳播情況典題5(2023海南卷)下面兩圖分別是一列機(jī)械波在傳播方向上相距6m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)P、Q的振動(dòng)圖像,下列說法正確的是(

)A.該波的周期是5sB.該波的波速是3m/sC.4s時(shí)P質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)D.4s時(shí)Q質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)C考向二

已知波的圖像判定質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況典題6(多選)(2023重慶卷)一列簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播,波速為2m/s,t=0時(shí)的波形如圖所示,P為該介質(zhì)中的一質(zhì)點(diǎn)。則(

)A.該波的波長為14mB.該波的周期為8sC.t=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向沿y軸負(fù)方向D.0~2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程有可能小于0.1mBD考向三

波的圖像和振動(dòng)圖像綜合應(yīng)用典題7(多選)(2023全國乙卷改編)一列簡諧橫波沿x軸傳播,圖甲是t=0時(shí)刻的波形圖;P是介質(zhì)中位于x=2m處的質(zhì)點(diǎn),其振動(dòng)圖像如圖乙所示。下列說法正確的是(

)A.波速為2m/sB.波向左傳播C.波的振幅是10cmD.x=3m處的質(zhì)點(diǎn)在t=7s時(shí)位于平衡位置AB考點(diǎn)三波的多解問題1.造成波的多解問題的主要因素(1)周期性①時(shí)間周期性:時(shí)間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確;②空間周期性:波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確。(2)雙向性①傳播方向雙向性:波的傳播方向不確定;②振動(dòng)方向雙向性:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定。(3)波形的隱含性在波的多解問題中,往往只給出完整波形的一部分,或給出幾個(gè)特殊點(diǎn),而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣,波形就有多種情況。2.解決波的多解問題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法,即找出一個(gè)周期內(nèi)滿足條件的Δt或Δx,若時(shí)間關(guān)系不明確,則有t=nT+Δt(n=0,1,2,…);若距離關(guān)系不明確,則有x=nλ+Δx(n=0,1,2,…)。步驟如下:(1)根據(jù)初、末兩時(shí)刻的波形確定傳播距離與波長的關(guān)系通式;(2)根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解;考向一

波的周期性多解典題8(多選)如圖所示,一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播,實(shí)線為t=0時(shí)刻的波形圖,虛線為t=0.5s時(shí)刻的波形圖,M是x=4m處的質(zhì)點(diǎn)。則下列說法正確的是(

)A.這列波的波長是10mB.t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向C.該簡諧波的最小頻率為2HzD.該簡諧波的最小傳播速度為4m/sBD考向二

波的雙向性多解典題9

如圖所示,實(shí)線是一列簡諧橫波在t1時(shí)刻的波形圖,虛線是t2=(t1+1)s時(shí)刻的波形圖,已知質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置距O點(diǎn)距離為5m。下列說法正確的是(

)A考點(diǎn)四波的衍射、干涉和多普勒效應(yīng)強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分1.波的干涉和衍射

項(xiàng)目波的干涉波的衍射條件兩列波的頻率必須

衍射無條件,明顯衍射有條件明顯條件:障礙物或孔的

比波長小或相差不多

現(xiàn)象形成加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互隔開的穩(wěn)定的

波能夠

或孔繼續(xù)向前傳播

相同尺寸干涉圖樣繞過障礙物2.多普勒效應(yīng)(1)條件:聲源和觀察者之間有

。

(2)現(xiàn)象:觀察者感到

發(fā)生變化。

(3)實(shí)質(zhì):聲源頻率

,觀察者接收到的頻率

。

相對(duì)運(yùn)動(dòng)頻率不變變化××研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.波的干涉中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱,取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr。(1)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí)若Δr=nλ(n=0,1,2,3,…),則振動(dòng)加強(qiáng);若Δr=(2n+1)(n=0,1,2,3,…),則振動(dòng)減弱。(2)當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí)若Δr=(2n+1)(n=0,1,2,3,…),則振動(dòng)加強(qiáng);若Δr=nλ(n=0,1,2,3,…),則振動(dòng)減弱。2.波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象,產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不大或者小于波長。3.多普勒效應(yīng)的成因分析(1)接收頻率:觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)。(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí),觀察者接收到的頻率變大,當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí),觀察者接收到的頻率變小。考向一

機(jī)械波的干涉典題10(多選)如圖所示,兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播,兩波源分別位于x=-2m和x=12m處,兩列波的傳播周期均為1s,兩波源的振幅均為A=4cm。圖示為t=0時(shí)刻兩列波的圖像,此時(shí)刻平衡位置處于x=2m和x=8m的兩質(zhì)點(diǎn)P、Q剛開始振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于x=5m處。下列說法正確的是(

)A.t=0.75s時(shí)刻,兩列波剛好在M點(diǎn)相遇B.t=0.75s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為12cmC.質(zhì)點(diǎn)P、Q的起振方向相反D.t=1s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)Q加速度最大AB解析

由題圖可知,兩列波的波長均為λ=4

m,所以波的傳播速度大小為v==4

m/s,t=0.75

s時(shí)刻,兩列波各自向傳播的距離均為x=vt=4×0.75

m=3

m,即兩列波在此時(shí)刻恰好都傳播到M點(diǎn),可知兩列波剛好相遇,故A正確;由于0.75

s等于四分之三個(gè)周期,所以質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為s=3A=12

cm,故B正確;由題圖可知,兩波源開始時(shí)刻都向y軸負(fù)方向振動(dòng),因此在兩列波傳播的過程中,所有質(zhì)點(diǎn)開始起振的方向都和波源相同,即向y軸負(fù)方向振動(dòng),因此質(zhì)點(diǎn)P、Q的起振方向均沿y軸負(fù)方向,故C錯(cuò)誤;t=1

s時(shí)刻,沿x軸正方向傳播的簡諧波還沒有到達(dá)Q處,而沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧波傳播了1

s,此刻質(zhì)點(diǎn)Q正位于平衡位置,且向y軸負(fù)方向振動(dòng),此時(shí)速度最大,加速度為零,故D錯(cuò)誤?？枷蚨?/p>

機(jī)械波的衍射典題11

如圖所示,P為橋墩,A為靠近橋墩浮在水面的葉片,波源S連續(xù)振動(dòng),形成水波,此時(shí)葉片A靜止不動(dòng)。為使水波能帶動(dòng)葉片振動(dòng),可用的方法是(

)A.增大波源振幅B.降低波源頻率C.減小波