高考物理 考点一遍过 专题64 机械波-人教版高三全册物理试题.doc
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1、专题64 机械波一、机械波1机械波的形成条件:(1)波源;(2)介质。2机械波的特点(1)机械波传播的只是振动的形式和能量,质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动,并不随波迁移。(2)介质中各质点的振幅相同,振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。(3)各质点开始振动(即起振)的方向均相同。(4)一个周期内,质点完成一次全振动,通过的路程为4A,位移为零。3波长、波速、频率及其关系(1)波长在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,用表示。(2)波速波在介质中的传播速度。由介质本身的性质决定。(3)频率由波源决定,等于波源的振动频率。(4)波长、波速和频率的关系:v=f。特别提醒1机
2、械波从一种介质进入另一种介质,频率不变,波速、波长都改变。2机械波的波速仅由介质来决定,波速在固体、液体中比在空气中大。波速的计算方法:或。二、波的干涉和衍射1波的干涉(1)产生稳定干涉的条件:频率相同的两列同性质的波相遇。(2)现象:两列波相遇时,某些区域振动总是加强,某些区域振动总是减弱,且加强区和减弱区互相间隔。(3)对两个完全相同的波源产生的干涉来说,凡到两波源的路程差为一个波长整数倍时,振动加强;凡到两波源的路程差为半个波长的奇数倍时,振动减弱。2波的干涉中振动加强点和减弱点的判断某质点的振动是加强还是减弱,取决于该点到两相干波源的距离之差r。(1)当两波源振动步调一致时若r=n(n
3、=0,1,2,),则振动加强;若r=(2n+1)(n=0,1,2,),则振动减弱。(2)当两波源振动步调相反时若r=(2n+1)(n=0,1,2,),则振动加强;若r=n(n=0,1,2,),则振动减弱。3波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象,产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长。4产生明显衍射现象的条件:障碍物或孔(缝)的尺寸跟波长差不多,或者比波长更小。三、多普勒效应1波源不动观察者向波源运动,接收频率增大;观察者背离波源运动,接收频率减小。2观察者不动波源向观察者运动,接收频率增大;波源背离观察者运动,接收频率减小。一简谐横波在x轴上传播,
4、在某时刻的波形如图所示,已知此时质点F的运动方向向下,则A此波朝x轴负方向传播B质点D此时向下运动C质点B将比质点C先回到平衡位置D质点E的振幅为零【参考答案】AB【详细解析】简谐波横波在x轴上传播,此时质点F的运动方向向下,由波形平移法可知,该波沿x轴负方向传播,故A正确;质点D此时的运动方向与F的运动方向相同,即向下运动,故B正确;此时质点B向上运动,而质点C已经在最大位移处,即将向下运动,直接回到平衡位置,则C先回到平衡位置,故C错误;此时质点E的位移为零,但振幅不为零,各个质点的振幅均相同,故D错误。【名师点睛】在根据波的传播方向判断质点振动方向或者根据质点振动方向判断波传播方向时,走
5、坡法是一种重要的方法,即下坡路上,上坡路下,简谐横波在传播过程中波上的各个质点只在平衡位置附近上下振动,不会随波迁移,当两个质点相隔波长的整数倍时,则这两个点为同相点,即振动步调相同,如果两个质点相隔半波长的奇数倍时,两个点为反相点,即振动步调相反。1如图所示为一横波在某一时刻的波形图,已知质点F此时刻运动方向向下,则A该波向左传播B质点B和质点D的运动方向相同C质点C比质点B先回到平衡位置D此时质点F与质点H的加速度相同【答案】ACD【名师点睛】本题关键根据质点的振动方向判断出波的传播方向,所用的方法可以用“波形平移法”或者“同侧法”等,知道同一波峰或波谷两侧附近的各点振动方向相反。2平衡位
6、置处于坐标原点的波源S在y轴上振动,产生频率为50 Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播,波速均为100 m/s。平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着,P、Q的x轴坐标分别为xP=3.5 m、xQ=3 m。当S位移为负且向y方向运动时,P、Q两质点的A位移方向相同、速度方向相反B位移方向相同、速度方向相同C位移方向相反、速度方向相反D位移方向相反、速度方向相同【答案】D 如图甲所示,同一水平直线上相距9 m的A、B两处各有一个振源,C为A、B连线的中点。在t0=0时刻,A、B两处的质点以相同的振幅同时开始做垂直于直线AB的上下振动,且都只振动了一个周期,它们的振动图象分别为图乙和图丙
7、。若A处振源向右传播的波与B处振源向左传播的波在t1=0.3 s时刻于C点相遇,则A两列波在A、B间的传播速度均为30 m/sB两列波的波长都是3 mC在两列波相遇的过程中,中点C为振动加强点D在两列波相遇的过程中,中点C为振动减弱点【参考答案】BD【详细解析】两列波在同一介质中传播时,速度相同,设波速都是v,由2vt=9 m,代入解得v=15 m/s,故A错误;由波长公式=vT=150.2 m=3 m,故B正确;在两列波相遇的过程中,两列波的波峰与波谷在C点相遇,C点振动减弱,故C错误,D正确。【名师点睛】同一类波在同一均匀介质中传播时速度相同。波的叠加是运动合成的特例,当两列波的波峰与波峰
8、、波谷与波谷相遇时,振动加强;波峰与波谷相遇时,振动减弱。1在水波槽里放两块挡板,当中留一窄缝,已知窄缝的宽度为0.5 cm,所用水波的波长为5 cm,则如图所示的衍射图样中正确的是【答案】C2如图所示,实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷。此刻,M是波峰与波峰相遇点,下列说法中正确的是A该时刻质点O正处在平衡位置BM、P两质点始终处在平衡位置C随着时间的推移,质点M向O点处移动D从该时刻起,经过周期,质点M到达平衡位置【答案】D【解析】由题图可知,图中O、M为振动加强点,此时刻O处于波谷,M处于波峰,N、P为减弱点,且两列波振幅相同,因此,N、P两点振幅为零,即两质点始终处
9、于平衡位置,因此AB错误;质点不会随波向前推移,C错误;从该时刻经周期,两列波在M点分别引起的振动都位于平衡位置,故M点位于平衡位置,D正确。波源质点在坐标原点O沿y方向上下振动,已知t=0时刻波恰好传到x=20 cm的质点处,波形如图,波沿轴正向传播,波速为2 m/s,由此可知A波源质点的振动周期一定为0.2 sB介质中各质点的振幅一定为4 cmC波源质点的起振方向一定沿y轴负方向D当波源质点沿着 x轴正向运动时,站在x轴正向相对于地面静止的观察者接收到的波的频率在变大【参考答案】BCD【详细解析】波源质点的振动周期等于波的周期,大小,选项A错误;介质中各质点的振幅一定为4 cm,选项B正确
10、;波传到x=20 cm的质点处时,此质点的振动方向向下,故波源质点的起振方向一定沿y轴负方向,选项C正确;根据多普勒效应可知,当波源质点沿着x轴正向运动时,站在x轴正向相对于地面静止的观察者接收到的波的频率在变大,选项D正确;故选BCD。【名师点睛】此题考查了机械波的传播以及多普勒效应,当波源与观察者之间的距离减小时,观察者接收到的波的频率在变大;相反当波源与观者间的距离增大时,观察者接收到的波的频率在变小。1关于多普勒效应,下列说法中正确的是A发生多普勒效应时,波源频率发生了变化B要发生多普勒效应,波源和观察者必须有相对运动C火车向你驶来时,你听到的汽笛声音调变低,火车离你远去时,你听到的汽
11、笛声音调变高D机械波不能发生多普勒效应【答案】B【解析】发生多普勒效应时,波源频率并没有发生变化,故A错误;要发生多普勒效应,波源和观察者必须有相对运动,故B正确;根据多普勒效应可知,当波源和观察者间距变小时,观察者接收到的频率一定比波源频率高,当波源和观察者间距变大时,观察者接收到的频率一定比波源频率低,故C错误;机械波能发生多普勒效应,故D错误。2在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速v=200 m/s,已知t=0时波刚好传播到x=40 m处,如图所示。在x=400 m处有一接收器(图中未画出),则下列说法正确的是A波源开始振动时方向沿y轴正方向B从t=0开始经0.15
12、s,x=40 m的质点运动的路程为0.6 mC接收器在t = 1.8 s时才能接受到此波D若波源向x轴正方向运动,接收器收到波的频率可能为12 Hz【答案】BCDx=400 m40 m=360 m,波传到接收器的时间为,故C正确;该波的频率为f=10 Hz,若波源向x轴正方向运动,波源与接收器间的距离减小,根据多普勒效应可知,接收器收到波的频率增大,将大于10 Hz,即接收器收到波的频率可能为12 Hz,故D正确。【名师点睛】此题是对机械波的传播及多普勒效应的考查;要知道简谐波传播过程中,介质中各质点的起振与波源的起振方向相同。当波源与观察者的距离变化时,观察者接收到的频率将发生改变,产生多普
13、勒效应。1关于机械波和机械振动的关系,下列说法中正确的是A有机械振动必有机械波B有机械波必有机械振动C离波源近的质点振动快,离波源远的质点振动慢D如果波源停止振动,在介质中的波也立即停止2关于机械波,下列说法中正确的是A自然界所刮的风就是一种机械波B波不仅能传递能量,而且参与振动的质点也在随波迁移C波将波源的振动形式传播出去的同时,也可以传递信息D传播机械波的介质一定是可以自由流动的3下列说法中,正确的是A孔的尺寸比波长大得多时不会发生衍射现象B孔的尺寸比波长小才发生衍射现象C只有孔的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小时,才能观察到明显衍射现象D一切波都能发生衍射现象4下列说法中正确的是A根据惠
14、更斯原理可知,介质中任一波面上的各点,都可以看作发射子波的波源B惠更斯原理只能解释球面波的传播,不能解释平面波的传播C若知道某时刻一列波的某个波面的位置,由惠更斯原理可以确定波的传播方向D惠更斯原理不能解释波的直线传播,可以解释波的反射与折射等相关现象5下列关于多普勒效应的说法不正确的是A彩超测血流速度是利用超声波的多普勒效应B交警经常利用超声波的多普勒效应测量行进中车辆的速度,来判断车辆是否超速C雷达定位是利用电磁波的多普勒效应D多普勒效应是指波源与观察者互相靠近或远离时,接收到波的频率发生了变化的现象6一列声波从空气传入水中,已知水中声速较大,则A声波周期不变,波长变小B声波频率不变,波长
15、变大C声波频率变小,波长变大D声波频率变大,波长不变7一列波在传播过程中遇到一个障碍物,发生了一定程度的衍射,一定能使衍射现象更明显的措施是A增大障碍物尺寸,同时增大波的频率B缩小障碍物尺寸,同时增大波的频率C增大障碍物尺寸,同时减小波的频率D缩小障碍物尺寸,同时减小波的频率8位于坐标原点处的波源A沿y轴做简谐运动。A刚好完成一次全振动时,在介质中形成简谐横波的波形如图所示。B是沿波传播方向上介质的一个质点,则A波源A开始振动时的运动方向沿y轴负方向B此后的1/4周期内波源A运动的加速度越来越大C经半个周期时间质点B将向右迁移半个波长D在一个周期时间内A所受的回复力做功为零9水平面上两列横波发
16、生干涉,用实线表示波峰,虚线表示波谷,画出t=0时刻的俯视图,如图所示,已知两波的波长都是0.2 m,波速为1 m/s,振幅为1 cm,则:A图示时刻,A、B两点间的竖直高度差为2 cmB图示时刻,C点正在向下运动Ct=0.05 s时,A点处于平衡位置Dt=0.05 s时,B点处于平衡位置10两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示,其中实线表示波峰,虚线表示波谷,则A在两波相遇的区域中会发生干涉B在两波相遇的区域中不会发生干涉CP点的振动始终加强DP点的振动始终减弱11医院有一种先进的检测技术彩超,向病人体内发射频率已精确掌握的超声波。超声波经血液反射后被专用仪器接收,测出反射波的频率变化
17、,就可以知道血液的流速。这一技术主要体现了哪一种物理现象A多普勒效应 B波的衍射C波的干涉 D共振12(2017天津卷)手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,示意如图。绳上有另一质点P,且O、P的平衡位置间距为L。t=0时,O位于最高点,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,下列判断正确的是A该简谐波是纵波B该简谐波的最大波长为2LC时,P在平衡位置上方D时,P的速度方向竖直向上13(2016新课标全国卷)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过
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