2024届高考物理一轮复习-机械波（原卷版）.pdf

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1、专题47 机械波考 点 一 波 的 形 成 及 传 播（1-2 T）考 点 二 波 动 图 像（3 T 3 T）考点三波动图像与振动图像的综合应用（1 4-2 0 T）考点四 波传播的周期性与多解性问题（2 1-2 8 T）考点五 波特有的现象：波的干涉、衍 射 多 普 勒 效 应（2 9-3 6 T）考点一波的形成及传播L机械波的形成条件：有波源.有介质.2 .波的形成：波源的振动带动相邻的质点开始振动，这个质点又带动更远一些的质点，这样依次带动下去使后振动的质点依次重复前面质点的振动，从而在介质中形成机械波.由于每一个质点都在重复波源的振动所以每一个质点的起振方向都与波源起振方向相同.3

2、.机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移.4 .横波：质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波，横波有波峰和波谷.5 .纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波，纵波有密部和疏部.1.（多选）关于波的形成和特点，下列说法正确的是（）A.随着波的传播，介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动B.随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去C.传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力D.某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点必沿竖直方向上下振动2.关于横波和纵波，下列说法正确的是（）A.对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时

3、相同，有时相反B.对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同C.形成纵波的质点随波一起迁移D.空气介质中只能传播纵波考 点 二 波 动 图 像1 .波动图像表示在波的传播方向上，某一时刻各质点离开平衡位置的位移。2 .波形图的横坐标表示沿波传播方向上各个质点的平衡位置，纵坐标表示该时刻各个质点离开平衡位置的位移。3 .波长、波速、频率（或周期）1）波长（4）：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离。波长由介质和波源共同决定。在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长。在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长。2）波速（力：波在介质中的传播速度，波

4、速由介质决定。3）频率（/）：波的频率由波源决定，波的频率等于波源振动的频率。4）波长、频率（或周期）和波速的关系：T=-=A foT4 .机械波的传播特点（1）波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。（2）每一个质点都在重复波源的振动，所以任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。（3）波源经过一个周期7 完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离。5 .波的传播方向与质点振动方向的互判方法“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动yO“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧yO“微平移”法将波形沿传播方向进行微

5、小的平移，再由对应同一横坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向yOjB f u“带动法”先振动的质点带动邻近的后振动的质点，在质点尸靠近振源一方附近的图象上另找一点P，若P在 P 点上方，则户向上运动；若 P 在尸点下方，则尸向下运动（如右图所示）.响上怎动 吊下运动3.（2 0 2 2 苏锡常镇四市5月第二次调研）一根同种材料、粗细均匀的弹性绳，右端固定在墙上，抓着绳子左端S点上下振动，产生向右传播的绳波，某时刻的波形如图所示。下列说法中正确的是（）A.此时刻质点P 在做减速运动B.波源的起振方向向上C.波的传播速度逐渐减小D.波源振动的频率逐渐减小4.（多选）如图所示为一列简谐横波在某时刻的

6、波形图，传播方向向左，则此时刻有（）B.x=2 m处的质点速度沿y轴正方向C.x=4 m处的质点加速度方向沿y轴正方向D.x=8 m处的质点速度为正的最大值5.一列波在介质中向某一方向传播，如图所示为此波在某一时刻的波形图，并且此时振动还只发生在饭N之间，已知此波的周期为7,。质点的速度方向在波形图中是向下的，下列说法正确的是（）A.波 源 是 由 波 源 起 振 开 始 计 时，尸质点已经振动时间73 TB.波源是M由波源起振开始计时，尸质点已经振动时间上4C.波源是M由波源起振开始计时，尸质点已经振动时间,4D.波 源 是 由 波 源 起 振 开 始 计 时，尸质点已经振动时间,46.（多

7、选）如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图，此时刻质点尸的振动方向如图所示.则（）A.该波向右传播B.质点8和的运动方向相同C.质 点C比质点人先回到平衡位置D.此时质点尸和的加速度相同7.如图所示x轴上，波源在原点。处，Q a=3 m,Ob4 m,0 c=6 m.f=0时，波源从平衡位置开始竖直向上振动，形成分别沿x轴向正方向和负方向传播的简谐横波，t=6 s时，质 点a第一次到达最高点，同时质 点c刚好开始振动.下列说法正确的是（）S._ 2_A.该波的周期为1 2 sB.该波的波速为0.5 m/sC.t=6 s 时 6 处的质点正在向下运动D.若波源停止振动，则 a、6、c 三点处的质点

8、将同时停止振动8.（2 0 2 2 济南二模）空间中有一列简谐横波沿x 轴正方向传播，t=0 时位于0 点的波源开始振动。0.4 s时的波形如图所示，波源的位移y=2 c m,下列说法正确的是（）B .波源的振动周期是0.8 sC.简谐波的波长为4.2 mD.再经过0.6 4 s时，x=4m 处的质点到达波峰9 .（多选）如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图，户是平衡位置为x =lS处的质点，0 是平衡位置为x =4 m 处的质点，若质点。相继出现两个波峰的时间间隔为4 s,则下列说法正确的是（）A.该波的传播速度T =2 m/sB.从图示计时，若。点 比 0 先到达波峰，则波的传播方向沿x

9、 轴正向C.P、。两质点的振动方向总是相反D.若波沿x 轴负向传播，从图示计时，至少再经过1.75 s,只 0 两质点的位移才能相同1 0.（多选）在某一均匀介质中由波源。发出的简谐横波沿x 轴传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5 m/s,A.此时P、。两点运动方向相同B.再经过0.5 s 质点N刚好位于(-5 m,2 0 c m)位置C.该波只有遇到2 m 的障碍物才能发生明显衍射D.波的频率与波源的振动频率无关1 1.(2 0 2 2 全国甲卷)一平面简谐横波以速度y =2 m/s 沿 X 轴正方向传播，力=0时刻的波形图如图所示，介质中平衡位置在坐标原点的质点/在t =0时刻的位移y

10、=J 5cm，该波的波长为 m,频率为(填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”)。1 2.一列沿x 轴负方向传播的简谐横波，在 t=0 时刻的波形如图1 4 所示，质点振动的振幅为5 c m,P、Q两点的坐标分别为(-1 m,0)和(一9 m,0),已 知 t=0.6 s时，2点第一次出现波峰.(1)这列波的传播速度多大？(2)从 t=0 时刻起，经过多长时间。点第二次出现波谷？(3)从寺=0时刻起到0 点第二次出现波谷过程中，尸点通过的路程为多少？1 3.(2 0 2 1 全国甲卷)均匀介质中质点4 6的平衡位置位于x 轴上，坐标分别为。和为=1 6 c m。某简谐横波 沿 x 轴正方向传

11、播，波速为=2 0 c m/s,波长大于2 0 c m,振幅为y=l c m,且传播时无衰减。z=0 时刻，A.8偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔=().6 s 两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在耳时刻(曲0),质点/位于波峰。求：(1)从 4 时刻开始，质点8最少要经过多长时间位于波峰；(2)。时刻质点8 偏离平衡位置的位移。考点三波动图像与振动图像的综合应用1 .波动形图表示介质中的“各个质点”在某一时刻的位移.振动图像表示介质中“某一质点”在各个时刻的位移.2 .根据图象读取直接信息：从振动图象上可直接读取周期和振幅；从波动图象上可直接读取波长和

12、振幅.3.波动图像与振动图像结合判断波传播方向的常用思路：先利用振动图象确定某一质点在某一时刻的振动方向，再利用该质点的振动方向结合波动图象判断波传播的方向.1 4.如图甲所示为一列简谐横波在t=0 时的波的图像，图乙所示为该波中平衡位置位于x=4 m处的质点P的振动图像.下列说法正确的是（）A.此波的波速为2 m/sB.此波沿x 轴正方向传播C.t=0.5 s时质点。的速度最大D.t=1.0 s时质点户的加速度最大1 5.一简谐横波沿x 轴正方向传播，周期为7,波长为人若在x=0处质点的振动图像如图所示，则该波在时刻的波形为（）1 6.（多选）一列简谐横波，沿 x 轴正向传播，位于原点的质点

13、的振动图象如图甲所示；图乙为该波在某一时刻的波形图，4点位于x=0.5 m处。下列说法正确的是（）A.由图甲可知，位于原点的质点振动的振幅是1 6 cmB.位于原点的质点振动的周期是0.2 sTC.由图甲，在方=，时，位于原点的质点离开平衡位置的位移为零4D.该波的传播速度是20 m/s17.（2022 山东卷）（多选）一列简谐横波沿x 轴传播，平衡位置位于坐标原点。的质点振动图像如图所示。当f=7 s时，简谐波的波动图像可能正确的是（）18.（多选）一列简谐横波在=1 s 时的波形图如图（a）所示，P、0 是介质中的两个质点，图（b）是质点。的3振动图像。下列表述正确的是（）A.这列波的传播

14、方向为沿着x 轴负方向B.t=2 s 时质点尸的加速度方向沿着y 轴负方向C.这列波的传播速度大小为9 cm/sD.质 点 0 的平衡位置横坐标为9 cm1 9.（多选）图甲为一列简谐横波在Z=0.10 s 时刻的波形图，尸是平衡位置在x=1.0 m处的质点，0 是平衡位置在x=4.0 m处的质点；图乙为质点。的振动图象.下列说法正确的是（）甲乙A.在 t=0.1 0 s 时，质 点 0 向 y 轴正方向运动B.在 t=0.2 5 s 时，质点尸的加速度方向与y 轴正方向相同C.从 1 0.1 0 s 到 t=0.2 5 s,该波沿X 轴负方向传播了 6 mD.质 点 0 简谐运动的表达式为y

15、=0.lO s i n 1 0 n力（国际单位制）2 0.（多选）一列简谐横波沿x 轴传播，在寸=0.1 2 5s 时的波形如图甲所示，收 取P、0 是介质中的四个质点，已 知 从。两质点平衡位置之间的距离为1 6m。如图乙所示为质点尸的振动图像。下列说法正确的是A.该波的波速为1 2 0 m/sB.该波沿x 轴正方向传播C.质点，的平衡位置位于广3 m 处D.从 Z=0.1 2 5s 开始，质 点。比质点/V 早Ls回到平衡位置考点四波传播的周期性与多解性问题1 .波动问题多解的主要因素（1）周期性时间周期性：时 间 间 隔 与 周 期 7 的关系不明确。空间周期性：波传播的距离A x与波长

16、久的关系不明确。（2）双向性传播方向双向性：波的传播方向不确定。振动方向双向性：质点振动方向不确定。2 .解决波的多解问题的思路一般先确定一个周期内满足条件的A t或 A x,则波传播的周期性亡=升4 2 5=0,1,2,）;或 x=4 +A x（=0,1,2,）。2 1.（2 0 2 1 高考山东卷）（多选）一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为右=2 s时的波形图，虚线为为=5 s 时的波形图。以下关于平衡位置在。处质点的振动图像，可能正确的是（）2 2.（多选）一列简谐横波沿x 轴正方向传播，图（a）是方=0时刻的波形图，图（b）和图分别是x 轴上某两处质点的振动图像.由此可知，这两质

17、点平衡位置之间的距离可能是（）AK .-2 mB.1 mC.2 m32 3.（2 0 2 2 泰安二轮检测）（多选）一列简谐横波沿x 轴传播,n8D.-mZ =0时刻该波波形如图中实线所示，此 时 x=0处的质点沿y 轴负向振动；t=2.0 S 时刻波形如图中虚线所示。贝 代 ）A.波的传播速度可能为0.3 m/sB.波的传播速度可能为0.9 m/sC.此列波的波长为0.8 mD.此列波沿x 轴负向传播2 4.（多选）（2 0 2 1 湖北卷）一列简谐横波沿x 轴传播，在 t=0 时刻和1=1 s 时刻的波形分别如图中实线和虚线所示.已知x=0 处的质点在。1 s内运动的路程为4.5 cm.下

18、列说法正确的是（）A.波沿x 轴正方向传播B.波源振动周期为1.1 sC.波的传播速度大小为1 3 m/s1).?=1 s 时，x=6 m处的质点沿y 轴负方向运动2 5.(2 0 2 1 全国乙卷)图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过0.3 s 后，其波形曲线如图中虚线所示。己知该波的周期7 大于0.3 s,若波是沿x 轴正方向传播的，则该波的速度大小为m/s,周期为 s,若波是沿x 轴负方向传播的，该波的周期为 s。2 6.一列简谐横波沿x 轴传播，a、6 为 x 轴上相距0.5 m的两质点，如图甲所示.两质点的振动图像分别如图乙、丙所示.(1)当该波在该介质中传播的速度为2.

19、5 m/s 时，求该波的波长；(2)若该波的波长大于0.3 m,求可能的波速.2 7.如图中实线是一列简谐横波在G=0时刻的波形，虚线是这列波在为=0.5 s 时刻的波形.(1)写出这列波的波速表达式；(2)若波速大小为7 4 m/s,波速方向如何？2 8.(2 0 2 2 潮州第二次教学质检)一列横波在x 轴上传播，a、6 是 x 轴上相距s.=6 m的两质点，1=0 时,6 点正好到达最高点，且 6点到x 轴的距离为4 c m,而此时a点恰好经过平衡位置向上运动。已知这列波的频率为2 5 H z。(1)求经过时间1 s,a 质点运动的路程；(2)若 a、6 在 x 轴上的距离大于一个波长，

20、求该波的波速。考点五波特有的现象：波的干涉、衍射多普勒效应波的干涉L条件：两列波的频率必须招同。2.现象：加强区与减弱区相互隔开的稳定干涉图样。3 波的干涉现象中加强点、减弱点的判断方法1)公式法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A r。当两波源振动步调一致时若1,2,),则振动加强；若 Ar=(2 +l)(=0,L 2,)则振动减弱。2当两波源振动步调相反时若 Ar=(2+l)4(=0,1,2,)，则振动加强；2若 Ar=4(=0,1,2,),则振动减弱。2)图像法在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减

21、弱点，各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。二.波的衍射1.产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸比波区小或相差不多。2.现象：波能绕过小孔或障碍物继续向前传播。三.多普勒效应L实质：声源频率不变,观察者接收到的频率发生变化。2 .规律：观察者靠近波源，观察者接收的频率增大；观察者远离波源，观察者接收的频率减小;观察者与波源相对静止，观察者接收的频率笠王波源的频率。3 .多普勒效应的成因分析1）接收频率：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数o2）当波源与观察

22、者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小。2 9.（多普勒效应）（多选）关于多普勒效应，下列说法正确的是（）A.若声源向观察者靠近，则观察者接收到的频率大于声源发出声波的频率B.发生多普勒效应时，波源的频率并未发生改变C.多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动（距离发生变化）而产生的1）.只有声波才有多普勒效应3 0.（2 0 2 2 梧州3月联考）（多选）如图所示的是水平面上两列频率相同的简谐波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰，虚线为波谷。已知两列波的振幅均为2 c m,波速为4 m/s,波长为8 c m,瓦点是反和4C连线的交点，下列说法

23、中正确的是（）A.处质点是振动减弱的点B.B、处两质点在该时刻的竖直高度差是8 c mC.4、C 处两质点经过0.0 1 s竖直高度差为0D.经 0.0 2 s,8处质点通过的路程是8 c m31.（多选）如图所示是观察水波衍射的实验装置./C和 8。是两块挡板，是一个孔，。是波源.图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（）A.此时能观察到波明显的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔Z 8扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象32.（

24、2022浙江高考）（多选）两列振幅相等、波长均为4、周期均为7的简谐横波沿同一绳子相向传播，若两列波均由一次全振动产生，/=0时刻的波形如图1所示，此时两列波相距力,则（）图1T-图2A.1 =工 时，波形如图2甲所示4B.r 时，波形如图2乙所示C.，=日 时，波形如图2丙所示D.f=T时，波形如图2 丁所示33.（2022 浙江高考）（多选）位于x=0.25m的波源p从f=0时刻开始振动，形成的简谐横波沿x轴正负方向传播，在，=2.0s时波源停止振动，=2.1s时的部分波形如图所示，其中质点。的 平 衡 位 置=1.75m,质点6的平衡位置毛=-0.5 m。下列说法正确的是（）A.沿x轴正

25、负方向传播的波发生干涉B.f=0.42s时，波源的位移为正C./=2.25s时，质点沿y轴负方向振动D.在0到2s内，质点6运动总路程是2.55m34.（2022 全国乙卷）介质中平衡位置在同一水平面上的两个点波源0 和S 2,二者做简谐运动的振幅相等，周期均为0.8s。当&过平衡位置向上运动时，S?也过平衡位置向上运动。若波速为5 m/s,则由&和S?发出的简谐横波的波长均为 m。P为波源平衡位置所在水平面上的一点，与、S2平衡位置的距离均为1 0 m,则两波在P点引起的振动总是相互_ _ _ _ _ _ （填“加强”或“削弱”）的；当所恰好在平衡位置向上运动时，平衡位置在P处的质点（填“向

26、上”或“向下”）运动。35.（2022 桂林第一次调研）甲、乙两列机械波在同种介质中相向而行，甲波振源位于0点，乙波振源位于x=ll m处，在Z =0时刻所形成的波形与位置如图所示，已 知/4=（）.2 m/s,则甲、乙两列机械波相遇（选 填“能”或“不能”）形成稳定的干涉图样；甲的第1个波谷经过 s与乙的第1个波峰第一次相遇；两列波相遇叠加时，x轴上坐标为5.5 m的点是振动（选 填“加强”或“减弱”）点。36.（2020 全国卷）一振动片以频率/.做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、6两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c是水面上的一点，a、6、c间的距离均为1,如图所示。已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为反乙求：（i）波的波长；（i i）波的传播速度。