高考物理一輪復(fù)習(xí)考點精講精練第28講　機械波（原卷版）

第28講機械波1.知道機械波的特點和分類.2.掌握波速、波長和頻率的關(guān)系，會分析波的圖象.3.理解波的干涉、衍射現(xiàn)象和多普勒效應(yīng)，掌握波的干涉和衍射的條件．考點一波動圖象與波速公式的應(yīng)用1.波的圖象反映了在某時刻介質(zhì)中的各質(zhì)點離開平衡位置的位移情況，圖象的橫軸表示各質(zhì)點的平衡位置，縱軸表示該時刻各質(zhì)點的位移，如圖所示．圖象的應(yīng)用：(1)直接讀取振幅A和波長λ，以及該時刻各質(zhì)點的位移．(2)確定某時刻各質(zhì)點加速度的方向，并能比較其大?。?3)結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點的振動方向或由各質(zhì)點的振動方向確定波的傳播方向．2．波速與波長、周期、頻率的關(guān)系為：v＝eq\f(λ,T)＝λf.（2024?豐臺區(qū)二模）繩上質(zhì)點P在外力作用下從平衡位置開始沿豎直方向做簡諧運動，帶動繩上各點依次上下振動。振動傳到質(zhì)點Q時繩子上的波形如圖所示。已知波的傳播速度為v，P、Q平衡位置間的距離為L，下列說法正確的是（）A．質(zhì)點M此時向下振動 B．質(zhì)點P的振動周期為3L2vC．質(zhì)點P開始振動的方向是向下的 D．開始振動后，P、N兩質(zhì)點的振動步調(diào)總是一致（2024?重慶模擬）在長江某流域載有航標(biāo)燈相距為60m的甲、乙兩船靜止在平靜的江面上，當(dāng)一艘大貨船駛過時產(chǎn)生一列周期為4s的水波在江面上經(jīng)過甲傳向乙。如圖，某時刻甲位于波峰時，乙恰位于波谷，且峰、谷間的高度差為0.5m，則（）A．該簡諧水波的波長為20m B．該簡諧水波的波速為5m/s C．該簡諧水波從甲傳到乙的時間為12s D．8s內(nèi)甲運動的路程為2m（2024?雨花區(qū)校級模擬）一根長繩沿x軸放置，現(xiàn)讓繩子中間的P點作為波源，從t＝0時刻開始沿豎直方向做簡諧運動，振幅A＝10cm。繩上形成的簡諧波沿繩向兩側(cè)傳播，波長λ＝1m。t＝7.5s時刻繩上形成的波形如圖所示，此時波源位于平衡位置上方y(tǒng)=52A．45cm B．35cm C．（40+52）cm D．（40?5考點二振動圖象與波動圖象振動圖象波動圖象研究對象一振動質(zhì)點沿波傳播方向的所有質(zhì)點研究內(nèi)容一質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律圖象物理意義表示同一質(zhì)點在各時刻的位移表示某時刻各質(zhì)點的位移圖象信息(1)質(zhì)點振動周期(2)質(zhì)點振幅(3)某一質(zhì)點在各時刻的位移(4)各時刻速度、加速度的方向(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點在該時刻的位移(3)任意一質(zhì)點在該時刻的加速度方向(4)傳播方向、振動方向的互判圖象變化隨時間推移，圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，波形沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標(biāo)的距離表示一個周期表示一個波長（2024?新泰市校級一模）兩列沿x軸傳播的簡諧橫波a、b，實線波a的波源在x＝0.6m的P點，虛線波b的波源在x＝﹣0.6m的Q點，從t＝0時刻兩波源從平衡位置開始振動，產(chǎn)生的機械波沿x軸傳播，在t＝0.05s時兩波源間的波形如圖所示，下列說法正確的是（）A．波源的起振方向相同均沿y軸向下 B．兩波的波速大小均為10m/s C．在t＝0.05s時x＝0處質(zhì)點的振動速度大于x＝0.4m處質(zhì)點的振動速度 D．x＝0.2m處的質(zhì)點在前0.05s內(nèi)運動的路程為50cm（2024?海淀區(qū)一模）一列沿x軸傳播的簡諧橫波，某時刻波形如圖1所示，以該時刻為計時零點，x＝2m處質(zhì)點的振動圖像如圖2所示。根據(jù)圖中信息，下列說法正確的是（）A．波的傳播速度v＝0.1m/s B．波沿x軸負(fù)方向傳播 C．t＝0時，x＝3m處的質(zhì)點加速度為0 D．t＝0.2s時，x＝3m處的質(zhì)點位于y＝10cm處（2024?石家莊二模）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，如圖所示，實線為t1＝2s時的波形圖，虛線為t2＝5s時的波形圖。下列關(guān)于平衡位置在O處質(zhì)點的振動圖像正確的是（）A． B． C． D．（2024?聊城模擬）2024年1月23日02時09分，在新疆阿克蘇地區(qū)烏什縣（北緯41.26度，東經(jīng)78.63度）發(fā)生7.1級地震，震源深度22千米，地震發(fā)生時監(jiān)測站監(jiān)測到一列沿x軸傳播的地震橫波，t＝0時刻波形如圖甲所示，質(zhì)點P從t＝0時刻開始的振動圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．該波沿x軸正方向傳播 B．該波沿x軸傳播20km距離需要5s C．Q點的振動方程為y＝2sin（2πt）cm D．該波與頻率為2Hz的簡諧橫波相遇，一定能形成干涉圖樣（2024?海南）一列沿x軸傳播的簡諧橫波，t＝2s時的部分波形圖如圖1所示，x＝1m處質(zhì)點的振動圖像如圖2所示，下列說法正確的是（）A．這列橫波的傳播速度為0.5m/s B．這列橫波沿x軸正方向傳播 C．x＝1m處質(zhì)點在4s內(nèi)通過的路程為2m D．x＝2m處質(zhì)點t＝4s時沿y軸正方向振動（2024?遼陽一模）一列簡諧橫波在0時刻的波動圖如圖甲所示，傳播方向上有平衡位置相距為10m的兩個質(zhì)點P、Q（圖中未畫出），質(zhì)點P的振動圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．該波的波長為5m B．該波的波速為2m/s C．6s時質(zhì)點P沿y軸負(fù)方向振動 D．6s時質(zhì)點Q沿y軸負(fù)方向振動考點三波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)1．波的干涉中振動加強點和減弱點的判斷某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點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；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；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動減弱．2．波的衍射現(xiàn)象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間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)．當(dāng)波以速度v通過觀察者時，時間t內(nèi)通過的完全波的個數(shù)為N＝eq\f(vt,λ)，因而單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)即接收頻率．(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小．（多選）（2024?龍崗區(qū)校級三模）圖甲為某一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t＝1.0s時刻的波形圖，P質(zhì)點對應(yīng)的平衡位置的坐標(biāo)為x＝3.0m，Q質(zhì)點對應(yīng)的平衡位置的坐標(biāo)為x＝3.5m，M質(zhì)點對應(yīng)的平衡位置的坐標(biāo)為x＝4.0m。圖乙為M質(zhì)點的振動圖像。下列說法正確的是（）A．該簡諧波的傳播速度為4m/s，傳播方向沿x軸負(fù)方向 B．t＝1.75s時P質(zhì)點的振動速度小于Q質(zhì)點的振動速度 C．t＝1.75s時Q質(zhì)點的振動方向向上 D．該波遇到10m的障礙物時能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象（多選）（2024?南充模擬）杜甫在《曲江》中寫到：穿花蛺蝶深深見，點水蜻蜓款款飛。平靜水面上的S處，“蜻蜓點水”時形成一列水波向四周傳播（可視為簡諧波），A、B、C三點與S在同一條直線上。圖示時刻，A在波谷與水平面的高度差為H，B、C在不同的波峰上。已知波速為v，A、B在水平方向的距離為a，則下列說法正確的是（）A．水波通過尺寸為1.5a的障礙物能發(fā)生明顯衍射 B．A點振動頻率為2vaC．到達(dá)第一個波峰的時刻，C比A滯后3avD．從圖示時刻起，經(jīng)過時間av，B、C之間的距離增大E．從圖示時刻開始計時，A點的振動方程是y=Hsin(（2024?江蘇模擬）為了提高松樹上松果的采摘率和工作效率，工程技術(shù)人員利用松果的慣性發(fā)明了用打擊桿、振動器使松果落下的兩種裝置，如圖甲、乙所示。則（）A．打擊桿對不同粗細(xì)樹干打擊結(jié)束后，樹干的振動頻率相同 B．隨著振動器頻率的增加，樹干振動的幅度一定增大 C．穩(wěn)定后，不同粗細(xì)樹干的振動頻率始終與振動器的振動頻率相同 D．振動器工人開動機器后迅速遠(yuǎn)離振動器，他聽到的振動器聲調(diào)不變題型1機械波的規(guī)律和描述、機械波的圖像應(yīng)用（2024?大慶三模）位于均勻介質(zhì)I和介質(zhì)Ⅱ分界面上的振源S，分別產(chǎn)生兩列沿x軸的負(fù)方向和正方向傳播的機械波，如圖所示。設(shè)兩種介質(zhì)中波的頻率及傳播速度分別為f1、f2和v1、v2，則（）A．f1＝f2、v1＝0.5v2 B．f1＝f2、v1＝2v2 C．f1＝0.5f2、v1＝v2 D．f1＝2f2、v1＝v2（2024?貴陽模擬）如圖所示，一列簡諧橫波沿x軸傳播，振幅為10cm。實線為t＝0時刻的波形圖，此時x＝7cm處的質(zhì)點P運動方向沿y軸負(fù)方向，虛線為t＝0.1s的波形圖。已知周期T大于0.1s，則該波的傳播速度和周期分別為（）A．0.2m/s，0.4s B．0.4m/s，0.2s C．215m/s，0.6s （2024?江西模擬）2023年12月18日在甘肅臨夏州積石山縣發(fā)生了6.2級地震，讓人感覺地球處于“活躍”的時期。地震波既有橫波，也有縱波，若我國地震局截獲了一列沿x軸正方向傳播的地震橫波，在t（圖中實線）與（t+0.5）s（圖中虛線）兩個時刻x軸上﹣3～3km區(qū)間內(nèi)的波形圖如圖所示，關(guān)于該地震波，以下判斷正確的是（）A．波速可能為v＝8km/s B．質(zhì)點振動的周期可能為T＝1.0s C．t時刻位于x＝1km的質(zhì)點沿y軸正向振動 D．從t時刻開始計時，x＝2.5km處的質(zhì)點比x＝2km處的質(zhì)點先回到平衡位置題型2已知質(zhì)點振動圖像判定波的圖像（2024?門頭溝區(qū)一模）一簡諧機械波沿x軸正方向傳播，周期為T，波長為λ。若在x＝0處質(zhì)點的振動圖象如圖所示，則該波在t=TA． B． C． D．（2024?平谷區(qū)模擬）如圖分別是一列機械波在傳播方向上相距6m的兩個質(zhì)點P、Q的振動圖像，下列說法正確的是（）A．該波的周期是5s B．1s時P質(zhì)點的速度為負(fù)的最大值 C．2s時Q質(zhì)點的加速度為零 D．該波的波速是1.5m/s題型3已知波的圖像判定質(zhì)點振動圖像（2024?濟南模擬）如圖所示，波源O沿y軸做簡諧運動，形成兩列簡諧橫波，一列波在介質(zhì)Ⅰ中沿x軸正方向傳播，另一列波在介質(zhì)Ⅱ中沿x軸負(fù)方向傳播。t＝0時刻完整波形如圖所示，此時兩列波分別傳到x1＝6m和x2＝﹣4m處。t＝1s時質(zhì)點M位移不變，振動方向相反，已知波源振動周期大于1s。則（）A．波源的起振方向沿y軸負(fù)方向 B．介質(zhì)Ⅰ中與介質(zhì)Ⅱ中波速之比為1：1 C．介質(zhì)Ⅰ中與介質(zhì)Ⅱ中波頻率之比為2：3 D．介質(zhì)Ⅱ中波的周期為1.5s（2024?天心區(qū)校級一模）杜甫在《曲江》中寫到：穿花蛺蝶深深見，點水蜻蜓款款飛。平靜水面上的S處，“蜻蜓點水”時形成一列水波向四周傳播（可視為簡諧波），A、B、C三點與S在同一條直線上。圖示時刻，A在波谷與水平面的高度差為H，B、C在不同的波峰上。已知波速為v，A、B在水平方向的距離為a，（）A．A點振動頻率為2vaB．到達(dá)第一個波峰的時刻，C比A滯后3vaC．從圖示時刻起，經(jīng)過時間2va，B、C之間的距離增大D．從圖示時刻開始計時，A點的振動方程是y=Hsin(題型4波動圖像和振動圖像綜合應(yīng)用（2024?長沙模擬）如圖甲所示為沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t＝0.2s時刻的波形圖，兩質(zhì)點P、Q的平衡位置分別位于x＝0.5m、x＝4.0m處，質(zhì)點Q的振動圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．t＝0時刻，質(zhì)點P正沿y軸負(fù)方向運動 B．質(zhì)點P的振動方程為y=5cos(10πt+πC．從t＝0時刻至t＝0.15s時刻，質(zhì)點P通過的路程為(20?D．當(dāng)質(zhì)點Q在波峰時，質(zhì)點P偏離平衡位置的位移為?（2024?天津模擬）如圖甲所示為沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t＝0.2s時刻的波形圖，兩質(zhì)點P、Q的平衡位置分別位于x＝0.5m、x＝4.0m處，質(zhì)點Q的振動圖像如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．該波沿x軸正方向傳播 B．t＝0時刻，質(zhì)點P正沿y軸負(fù)方向運動 C．質(zhì)點P的振動方程為y=5cos(10πt+πD．當(dāng)質(zhì)點Q在波峰時，質(zhì)點P的位移為5題型5波的周期性多解（多選）（2024?寧波二模）S1為點振源，由平衡位置開始上下振動，產(chǎn)生一列簡諧橫波沿S1S2直線傳播，S1，S2兩點之間的距離為9m。S2點的左側(cè)為一種介質(zhì)，右一側(cè)為另一種介質(zhì)，波在這兩種介質(zhì)中傳播的速度之比為3：某時刻波正好傳到S2右側(cè)7m處，且S1、S2均在波峰位置。則（）A．S2開始運動時方向可能向下也可能向上 B．波在S2左側(cè)的周期比在右側(cè)時大 C．右側(cè)的波長為λ2=28n+1m（n＝0，1，2，3，4…D．左側(cè)的波長為λ1=32n+1m（n＝0，1，2，3，4（多選）（2021秋?浙江期中）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時刻波形圖如圖中的實線所示，此時波剛好傳到P點。虛線表示t＝0.6s時的波形圖，a、b、c、P是介質(zhì)中的質(zhì)點，已知波源的振動周期大于0.6s，則以下說法正確的是（）A．t＝0.6s時，這列波剛好傳播到C點 B．這列波的傳播速度為50m/s C．質(zhì)點b的振動方程為ybD．從t＝0時刻開始計時，質(zhì)點a第一次到達(dá)波峰位置，恰好是215題型6機械波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)（2023?唐山一模）機械波在深度不同的A、B兩部分水中傳播某時刻的波形如圖所示，圖中明亮區(qū)域中間位置為波峰，A部分中相鄰波峰間距是B部分中相鄰波峰間距的2倍，已知B部分中波速為0.6m/s。則該機械波（）A．在B部分中更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象 B．在A部分中的波速為0.3m/s C．由A部分進入B部分頻率變大 D．在兩部分交界面發(fā)生了折射現(xiàn)象（多選）（2024?青島一模）均勻介質(zhì)中有兩個點波源S1、S2位于xOy平面內(nèi)，位置坐標(biāo)分別為（﹣3m，0）和