新高考物理一輪復(fù)習(xí)重難點(diǎn)練習(xí)專題30 機(jī)械波（原卷版）

專題30機(jī)械波1.知道機(jī)械波的形成及特點(diǎn).2.掌握波速、波長和頻率的關(guān)系，會分析波的圖像.3.知道波的干涉、衍射和多普勒效應(yīng)，掌握干涉、衍射的條件．考點(diǎn)一機(jī)械波與波的圖像1．機(jī)械波(1)機(jī)械波的形成條件①有發(fā)生機(jī)械振動的波源．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的形式和能量，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡諧運(yùn)動，并不隨波遷移．②波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同．③介質(zhì)中每個質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動，因此，任一質(zhì)點(diǎn)的振動頻率和周期都和波源的振動頻率和周期相同．④波源經(jīng)過一個周期T完成一次全振動，波恰好向前傳播一個波長的距離．2．波的圖像(1)坐標(biāo)軸：橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，縱軸表示該時刻各質(zhì)點(diǎn)的位移．(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移．(3)圖像(如圖)3．波長、波速、頻率及其關(guān)系(1)波長λ：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離．(2)波速v：波在介質(zhì)中的傳播速度，由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定．(3)頻率f：由波源決定，等于波源的振動頻率．(4)波長、波速和頻率(周期)的關(guān)系：v＝eq\f(λ,T)＝λf.1．波的周期性(1)質(zhì)點(diǎn)振動nT(n＝1,2,3，…)時，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，它們的振動步調(diào)總相同；當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離為(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)時，它們的振動步調(diào)總相反．2．波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動方向的互判“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時質(zhì)點(diǎn)向下振動，“下坡”時質(zhì)點(diǎn)向上振動“同側(cè)”法波形圖上某點(diǎn)表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點(diǎn)來判斷質(zhì)點(diǎn)振動方向【典例1】（2022·全國·高三課時練習(xí)）關(guān)于機(jī)械波的形成與傳播，下列說法中錯誤的是（）A．物體做機(jī)械振動，不一定產(chǎn)生機(jī)械波B．后振動的質(zhì)點(diǎn)總是跟著先振動的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)振動，只是時間落后一步C．參與振動的質(zhì)點(diǎn)都有相同的頻率D．機(jī)械波經(jīng)過的區(qū)域質(zhì)點(diǎn)隨波遷移，同時機(jī)械波將波源的能量傳遞出去【典例2】（2022·全國·高三專題練習(xí)）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻的波形如圖所示，關(guān)于質(zhì)點(diǎn)P的說法正確的是（）A．該時刻速度沿y軸正方向 B．該時刻加速度沿y軸正方向C．此后SKIPIF1<0周期內(nèi)通過的路程為A D．此后SKIPIF1<0周期內(nèi)沿x軸正方向遷移為SKIPIF1<0考點(diǎn)二波的圖像與振動圖像的綜合應(yīng)用振動圖像和波的圖像的比較比較項(xiàng)目振動圖像波的圖像研究對象一個質(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)位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(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)在各時刻的位移某時刻各質(zhì)點(diǎn)的位移振動方向的判斷(看下一時刻的位移)(同側(cè)法)Δt后的圖形隨時間推移，圖像延伸，但已有形狀不變隨時間推移，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【典例3】（2022·北京市十一學(xué)校三模）圖甲為一列簡諧橫波在t=0.10s時刻的波形圖，圖乙為質(zhì)點(diǎn)P的振動圖像。下列說法正確的是（）A．在t=0.10s時，質(zhì)點(diǎn)P的速度為零B．從t=0.10s到t=0.25s，質(zhì)點(diǎn)P的路程為10cmC．這列簡諧橫波沿x軸正方向傳播D．在t=0.25s時，質(zhì)點(diǎn)P的加速度沿y軸負(fù)方向【典例4】（2022·河北·模擬預(yù)測）圖甲為一列簡諧橫波在SKIPIF1<0時刻的波形圖，圖乙為該波中平衡位置坐標(biāo)為SKIPIF1<0處質(zhì)點(diǎn)P的振動圖像，則下列說法中正確的是（）A．該波的傳播方向沿SKIPIF1<0軸正方向B．在SKIPIF1<0時刻，圖甲中質(zhì)點(diǎn)P相對平衡位置的位移為SKIPIF1<0C．在SKIPIF1<0時刻，平衡位置在SKIPIF1<0處的質(zhì)點(diǎn)的位移為SKIPIF1<0D．從SKIPIF1<0時刻開始至SKIPIF1<0時刻結(jié)束，在這段時間內(nèi)，平衡位置在SKIPIF1<0處的質(zhì)點(diǎn)通過的路程為SKIPIF1<0考點(diǎn)三波傳播的周期性與多解性問題造成波動問題多解的主要因素(1)周期性①時間周期性：時間間隔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振動方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動方向不確定．【典例5】（2022·山東·高三專題練習(xí)）一簡諧橫波沿x軸負(fù)向傳播，SKIPIF1<0時刻的波形如圖甲所示，SKIPIF1<0處的質(zhì)點(diǎn)振動圖像如圖乙所示，以下說法正確的是（）A．SKIPIF1<0時刻SKIPIF1<0處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動B．該質(zhì)點(diǎn)的振動方程為SKIPIF1<0C．若該波的波長大于0.50m，則該波波長一定為4mD．若該波的波長小于0.50m，則該波波長可能為0.4m【典例6】（2022·海南中學(xué)高三階段練習(xí)）如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸傳播，實(shí)線為t=0時刻的波形圖，虛線為t=0.5s時的波形圖，已知質(zhì)點(diǎn)P的坐標(biāo)x1=6m，質(zhì)點(diǎn)Q的坐標(biāo)x2=7.5m，波的周期T>0.5s。下列說法正確的是（）A．波的周期一定是2s B．波速一定是6m/sC．SKIPIF1<0時，質(zhì)點(diǎn)Q點(diǎn)的位移一定是零 D．SKIPIF1<0時，質(zhì)點(diǎn)Q點(diǎn)的位移可能最大考點(diǎn)四波的干涉、衍射多普勒效應(yīng)1．波的疊加在波的疊加中，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時引起的位移的矢量和．2．波的干涉現(xiàn)象中加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的判斷方法(1)公式法：某質(zhì)點(diǎn)的振動是加強(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)兩波源振動步調(diào)一致時．若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動加強(qiáng)；若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動減弱．②當(dāng)兩波源振動步調(diào)相反時．若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動加強(qiáng)；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動減弱．(2)圖像法：在某時刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點(diǎn)，一定是加強(qiáng)點(diǎn)，而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn)，各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接形成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強(qiáng)線和減弱線，兩種線互相間隔，加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間．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間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)．(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，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，觀察者接收到的頻率變?。镜淅?】（2022·重慶·模擬預(yù)測）如圖所示，甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速均為SKIPIF1<0。在SKIPIF1<0時，兩列波的波峰正好在SKIPIF1<0處重合，則下列說法正確的是（）A．SKIPIF1<0時刻，乙波上SKIPIF1<0質(zhì)點(diǎn)振動方向沿y軸正方向B．SKIPIF1<0時刻，甲波上SKIPIF1<0質(zhì)點(diǎn)振動方向沿y軸正方向C．簡諧橫波甲的周期SKIPIF1<0D．甲、乙兩列波疊加會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象【典例8】（2022·山東·高三學(xué)業(yè)考試）如圖甲所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在傳播方向上有P、Q兩個質(zhì)點(diǎn)，兩質(zhì)點(diǎn)置坐標(biāo)分別為xP＝0.6m、xQ＝1.5m，某時刻簡諧波剛好傳到Q點(diǎn)，而此刻質(zhì)點(diǎn)P恰好位于波峰，并且P、Q之間只有一個波谷。此后質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．該簡諧波的傳播速度為0.3m/sB．該簡諧波的波長為3.6mC．經(jīng)t＝6s，質(zhì)點(diǎn)P沿傳播方向運(yùn)動了30cmD．一觀察者沿x軸靠近波源運(yùn)動時，其觀測到該波的頻率將小于0.25Hz一、單選題1．（2022·上海市崇明中學(xué)模擬預(yù)測）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在x軸上有相距2cm的P和Q兩點(diǎn)，從P點(diǎn)振動開始計(jì)時，兩點(diǎn)的振動圖像分別如圖中的實(shí)線和虛線所示，則由此可以判斷該波的（）A．頻率4Hz B．波長是4cmC．波速是2cm/s D．振幅是20cm2．（2022·遼寧·沈陽二中三模）如圖所示，在坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源S，它沿y軸做頻率為50Hz；振幅為2cm的簡諧振動，形成的波可沿x軸正、負(fù)方向傳播，波速為20m/s，開始振動時S恰好經(jīng)過O點(diǎn)沿y軸正方向運(yùn)動，則波傳到坐標(biāo)為SKIPIF1<0的N點(diǎn)時SKIPIF1<0的質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動狀態(tài)是（）A．處于平衡位置且向下運(yùn)動B．處于平衡位置且向上運(yùn)動C．處于波峰位置D．處于波谷位置3．（2022·北京·楊鎮(zhèn)第一中學(xué)模擬預(yù)測）某同學(xué)使用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置觀察水面波衍射，AC、BD是擋板，AB是一個孔，O是波源。圖中曲線中，每兩條相鄰波紋之間距離是一個波長，波經(jīng)過孔之后，下列描述正確的是（）A．不能觀察到明顯的波的衍射現(xiàn)象B．擋板前后波紋間距離不相等C．如果將孔AB擴(kuò)大，仍可能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，使波源頻率減小，仍能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象4．（2022·上海黃浦·二模）一列簡諧橫波某時刻的波形如圖所示，此后L質(zhì)點(diǎn)比K質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置。則該波的傳播方向和此刻K質(zhì)點(diǎn)的速度方向分別為（）A．x軸正方向、y軸正方向B．x軸正方向、y軸負(fù)方向C．x軸負(fù)方向、y軸正方向D．x軸負(fù)方向、y軸負(fù)方向5．（2022·上海金山·二模）如圖為兩波源S1、S2在水槽中產(chǎn)生的波形，其中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。為使兩波在相遇區(qū)域能發(fā)生干涉，應(yīng)（）A．增大S1與S2的間距 B．降低S1的振動頻率C．將槽中的水換成油 D．增大S2的振動周期6．（2022·北京·101中學(xué)三模）氣流流動的過程中都會發(fā)出噪聲，如圖所示的消聲器可以用來削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲。波長為SKIPIF1<0的聲波沿水平管道自左向右傳播，在聲波到達(dá)a處時，分成上下兩束波，這兩束聲波在b處相遇時可削弱噪聲，則（）A．該消聲器在b處可削弱噪聲，是因?yàn)樯舷聝墒ǖ竭_(dá)b處的波速不同B．該消聲器在b處可削弱噪聲，是因?yàn)樯舷聝墒ㄔ赽處振幅不同C．該消聲器在b處削弱噪聲時，上下兩束波從a到b的路程差可能為SKIPIF1<0D．該消聲器在b處削弱噪聲時，上下兩束波從a到b的路程差可能為SKIPIF1<07．（2022·江蘇揚(yáng)州·模擬預(yù)測）醫(yī)學(xué)上利用超聲波進(jìn)行身體檢查，探頭發(fā)出一定頻率的超聲波，指向需要檢查的部位，超聲波射入人體后，在機(jī)體的組織器官形成反射波，回聲返回到探頭，經(jīng)過信號轉(zhuǎn)換之后形成影像，用于診斷。下列說法正確的是（）。A．超聲波在空氣中傳播時，質(zhì)點(diǎn)的振動方向與傳播方向垂直B．為提高成像分辨力應(yīng)使超聲波的波長比探測目標(biāo)小的多C．若被檢界面向探頭運(yùn)動，回聲頻率比發(fā)射頻率降低D．進(jìn)行超聲探測時，探頭與人體表面間需留有空隙8．（2022·湖北·天門市教育科學(xué)研究院高三學(xué)業(yè)考試）一列簡諧橫波沿x軸在介質(zhì)中傳播，M、N是x軸上介質(zhì)中的兩個質(zhì)點(diǎn)。圖甲是SKIPIF1<0的該簡諧橫波的波形圖，圖乙是質(zhì)點(diǎn)N的振動圖像，SKIPIF1<0時刻質(zhì)點(diǎn)M的縱坐標(biāo)為2SKIPIF1<0，下列說法不正確的是（）A．該列簡諧橫波沿著x軸的正方向傳播B．該列簡諧橫波的傳播速度為4.0SKIPIF1<0C．當(dāng)SKIPIF1<0時，質(zhì)點(diǎn)N在波峰，加速度最小D．當(dāng)SKIPIF1<0時，質(zhì)點(diǎn)M第一次到達(dá)波峰9．（2022·江蘇·模擬預(yù)測）一列簡諧橫波在SKIPIF1<0時刻的波形如圖甲所示，質(zhì)點(diǎn)P、Q在x軸上的位置為SKIPIF1<0和SKIPIF1<0。從此時開始，P質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．該波沿x軸正向傳播B．此后P、Q兩點(diǎn)速度大小始終不相等C．SKIPIF1<0時，Q質(zhì)點(diǎn)的位移為SKIPIF1<0D．若此波遇到另一列簡諧橫波發(fā)生了干涉現(xiàn)象，則所遇到的波的頻率為SKIPIF1<010．（2022·山東濟(jì)寧·三模）如圖甲所示，在x軸上相距1.5m的O、M兩點(diǎn)有兩波源，t=0時刻，兩波源開始振動，振動圖像分別如圖乙、丙所示。已知兩波的傳播速度為1m/s，x軸上的P點(diǎn)與O點(diǎn)相距1.2m，則（

）A．兩列波不能發(fā)生干涉現(xiàn)象 B．M點(diǎn)波源的振動方程為SKIPIF1<0C．P點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)，振幅為7cm D．t=0.5s時，P點(diǎn)沿y軸正向振動二、填空題11．（2022·全國·高三專題練習(xí)）介質(zhì)中平衡位置在同一水平面上的兩個點(diǎn)波源SKIPIF1<0和SKIPIF1<0，二者做簡諧運(yùn)動的振幅相等，周期均為SKIPIF1<0。當(dāng)SKIPIF1<0過平衡位置向上運(yùn)動時，SKIPIF1<0也過平衡位置向上運(yùn)動。若波速為SKIPIF1<0，則由SKIPIF1<0和SKIPIF1<0發(fā)出的簡諧橫波的波長均為______m。P為波源平衡位置所在水平面上的一點(diǎn)，與SKIPIF1<0、SKIPIF1<0平衡位置的距離均為SKIPIF1<0，則兩波在P點(diǎn)引起的振動總是相互______（填“加強(qiáng)”或“削弱”）的；當(dāng)SKIPIF1<0恰好在平衡位置向上運(yùn)動時，平衡位置在P處的質(zhì)點(diǎn)______（填“向上”或“向下”）運(yùn)動。12．（2022·廣東·模擬預(yù)測）一列橫波沿x軸負(fù)方向傳播，實(shí)線和虛線分別表示t1=0和t2=0.13s時的波形圖。在t3=0.42s時第8次出現(xiàn)圖中實(shí)線的波形（t1=0時為第1次出現(xiàn)實(shí)線波形），該波的傳播速度為________m/s，在0<t<0.13s時間內(nèi)出現(xiàn)了_________次虛線波形。13．（2022·福建福州·模擬預(yù)測）長軟繩OA與AB材質(zhì)不同，用手握住較長軟繩的一端連續(xù)上下抖動，手每秒鐘做一次全振動，以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)向x軸正方向形成一列簡諧橫波，如圖所示，圖中該橫波剛好傳到B點(diǎn)，由此可知手剛開始抖動的方向_______（選填“向上”或“向下”）；SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，以B點(diǎn)開始振動為計(jì)時起點(diǎn)，則B處質(zhì)點(diǎn)第三次到達(dá)波峰的時間為________s。14．（2022·山西呂梁·二模）在x軸上有兩個波源，分別位于SKIPIF1<0和SKIPIF1<0處，振幅均為SKIPIF1<0，由它們產(chǎn)生的兩列簡諧橫波甲、乙分別沿x軸正方向和x軸負(fù)方向傳播。如圖所示為t=0時刻兩列波的波形圖，此刻平衡位置處于SKIPIF1<0和SKIPIF1<0處的M、N兩質(zhì)點(diǎn)剛開始振動，經(jīng)0.1s后SKIPIF1<0處的P點(diǎn)開始振動，則P點(diǎn)振動_________（選填“加強(qiáng)”或“減弱”），0~0.25s時間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動的路程為____________cm。三、解答題15．（2022·山東·泰安一中模擬預(yù)測）兩列速度大小相等的正弦簡諧波在t0=0時刻的波形如圖所示，它們相向傳播，介質(zhì)中各點(diǎn)位置如圖所示，已知t1=0.9s時刻，x=6cm處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波谷。求：（1）從t0=0時刻到兩列波剛好相遇所經(jīng)過的時間；（2）t2=1.8s時，x=21cm處的質(zhì)點(diǎn)的縱坐標(biāo)。16