（名師導學）2020版高考物理總復習 第十四章 第2節(jié) 機械波教學案 新人教版

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1、第2節(jié)　機械波 ?　　【p239】 夯實基礎　 1．機械波 (1)成因和產(chǎn)生條件 ①機械振動在介質(zhì)中的傳播，叫機械波．簡諧運動在__介質(zhì)__中的傳播叫簡諧波． ②成因：介質(zhì)由大量質(zhì)點構(gòu)成，相鄰質(zhì)點間有相互作用力，當介質(zhì)中的某一質(zhì)點發(fā)生振動時，就會帶動它周圍的質(zhì)點振動起來，形成機械波． ③產(chǎn)生的條件：a.有波源，b.有介質(zhì)． (2)波的分類 ①橫波：質(zhì)點的振動方向與__波的傳播方向__相互垂直的波，凸起部分的正中央叫波峰，__凹陷__部分的正中央叫波谷． ②縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在__同一條直線__上的波，質(zhì)點分布密的部分叫__密部__，質(zhì)點分布疏的部分叫__疏部

2、__． 2．波長、頻率和波速的關系 (1)波長λ ①定義：在波的傳播方向上，兩個相鄰的在振動過程中對平衡位置的位移總__相等__的質(zhì)點之間的距離叫做波長． ②理解：a.在橫波中，兩個相鄰的波峰(或波谷)間的距離等于一個波長；在縱波中，兩個相鄰的密部(或疏部)中央間的距離等于一個波長． b．波形在一個周期內(nèi)向前平移的距離等于一個波長． c．在一個周期內(nèi)，振動在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長． (2)頻率f 波源的振動頻率即波的頻率，因為介質(zhì)各質(zhì)點做受迫振動，其振動是由波源的振動引起的，故各個質(zhì)點的振動頻率都等于波源的振動頻率，不隨介質(zhì)的不同而變化． 當波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時

3、，波的頻率__不變__． (3)波速v 波在介質(zhì)中傳播的快慢，叫波速，即單位時間內(nèi)振動在介質(zhì)中傳播的距離． 機械波的波速由介質(zhì)決定．同類波在同一種均勻介質(zhì)中，波速是一定值．即v＝＝____＝__λf__． T為振源的振動周期，常說成波的周期． 考點突破　　 例1如圖所示是某繩波形成過程的示意圖，質(zhì)點1在外力作用下沿豎直方向做簡諧運動，帶動質(zhì)點2、3、4……各個質(zhì)點依次上下振動，形成繩波，t＝T時，質(zhì)點1到達最高位置，質(zhì)點5剛要開始運動．下列說法正確的是(　　) A．質(zhì)點11開始振動時的方向向下 B．t＝時，質(zhì)點4的速度方向向下 C．在t＝T時，質(zhì)點8運動的速度方向與加速度

4、方向相同 D．在t＝T時，質(zhì)點7的加速度正在增大 【解析】因t＝時，質(zhì)點1到達最高位置，可知質(zhì)點起振的方向向上，則質(zhì)點11開始振動時的方向也向上，選項A錯誤；t＝時，質(zhì)點4在平衡位置上方向下振動，質(zhì)點5到達最高點，則質(zhì)點4的速度方向向下，選項B正確；在t＝T時，質(zhì)點5在平衡位置向下振動，質(zhì)點9到達最高點，質(zhì)點8在平衡位置上方向下振動，此時質(zhì)點8運動的速度方向與加速度方向均向下；此時質(zhì)點7也在平衡位置上方向下振動，其加速度正在減小，選項C正確，D錯誤． 【答案】BC 【小結(jié)】正確理解波的形成，應抓住以下幾點： (1)機械波傳播的是機械振動這一運動形式和能量； (2)所有的質(zhì)點都在其平

5、衡位置附近振動，并不隨波遷移； (3)所有質(zhì)點都在其前一個質(zhì)點的驅(qū)動下做受迫振動，故在無能量損失的情況下，各質(zhì)點的周期、頻率、振幅都與波源的周期、頻率、振幅相同，起振方向也與波源的起振方向相同； (4)相距波長整數(shù)倍的兩質(zhì)點的振動情況完全相同，相距半個波長的奇數(shù)倍的兩質(zhì)點的振動情況完全相反． 針對訓練　 1．一列機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時，有關物理量的情況是(C) A．波速、頻率、波長均不變 B．波速不變，頻率、波長將發(fā)生改變 C．頻率不變，波速、波長將發(fā)生改變 D．波速、頻率、波長均發(fā)生改變 【解析】由于波的頻率就等于波源的振動頻率，則當一列機械波從一種介質(zhì)進入另一種

6、介質(zhì)時，其頻率保持不變．而波速是由介質(zhì)的性質(zhì)決定的，波速將發(fā)生改變，由波速公式v＝λf得知，頻率不變時，波長與波速成正比，則波長也發(fā)生變化．故選C. 2．(多選)沿x軸正方向的一條細繩上有O、A、B、C、D、E、F、G八個點，OA＝AB＝BC＝CD＝DE＝EF＝FG＝1 m，質(zhì)點O在垂直于x軸方向上做簡諧運動，沿x軸方向傳播形成橫波．t＝0時刻，O點開始向上運動，經(jīng)t＝0.2 s，O點第一次到達上方最大位移處，這時A點剛好開始運動．那么在t＝2.5 s時刻，以下說法中正確的是(ABE) A．B點位于x軸下方 B．A點與E點的位移相同 C．D點的速度最大 D．C點正向上運動 E．

7、這列波的波速為5 m/s 【解析】O由平衡位置向上運動，經(jīng)T第一次到達上方最大位移處，此時間內(nèi)波傳播的距離為λ，故T＝0.8 s、λ＝4 m，則有波速v＝＝5 m/s，故E項正確．經(jīng)tB＝＝0.4 s，質(zhì)點B向上起振，再經(jīng)T＝2 T，質(zhì)點B運動至x軸下方，故A項正確．因為A、E兩點間距為4 m，恰等于一個波長，故E起振后，A、E兩點的位移總相等，故B項正確．經(jīng)tD＝＝0.8 s，質(zhì)點D向上起振，再經(jīng)T＝2 T，質(zhì)點D運動至x軸上方，此時D點不在平衡位置，速度不是最大值，故C項錯誤．經(jīng)tC＝＝0.6 s，質(zhì)點C向上起振，再經(jīng)T＝2 T，質(zhì)點C正在x軸上方且向下運動，故D項錯誤． ?　　【p2

8、40】 夯實基礎　 1．波的圖象 (1)圖象：在平面直角坐標系中，用橫坐標表示介質(zhì)中各質(zhì)點的__平衡位置__；用縱坐標表示某一時刻各質(zhì)點偏離平衡位置的__位移__，連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為波的圖象，簡諧波的圖象是__正弦__ (或余弦)曲線． (2)物理意義：表示某一時刻介質(zhì)中__各質(zhì)點__相對平衡位置的位移． 2．振動圖象 (1)圖象：在平面直角坐標系中，用橫坐標表示某一質(zhì)點的__振動時間__，用縱坐標表示該質(zhì)點在各個時刻偏離平衡位置的位移．連接各位移矢量的末端，得出的曲線即為該質(zhì)點的振動圖象．簡諧振動的圖象是__正弦__ (或余弦)曲線． (2)物理意義：表示某個

9、振動質(zhì)點在各個時刻離開平衡位置的位移． 考點突破　　 例2一列自右向左傳播的簡諧橫波，在t＝0時刻的波形圖如圖所示，此時坐標為(1，0)的質(zhì)點剛好開始運動，在t＝0.3 s 時刻，質(zhì)點P首次到達波峰位置，質(zhì)點Q的坐標是(－3，0)，則下列說法正確的是(　　) A．在t＝0時刻，質(zhì)點P的速度方向沿y軸負方向 B．這列波的傳播速度為 m/s C．在0～0.3 s時間內(nèi)，質(zhì)點A運動的路程為0.03 m D．在t＝0.5 s時刻，質(zhì)點Q首次到達波峰位置 E．這列波的波源起振方向沿y軸正方向 【解析】根據(jù)t＝0時刻的波形圖，可知波長λ＝4 cm，在t＝0時刻質(zhì)點P沿y軸負方向運動

10、，質(zhì)點P的速度方向沿y軸負方向，選項A正確；在t＝0.3 s時，質(zhì)點P首次到達波峰位置，說明波動周期T＝0.4 s，這列波的傳播速度為v＝＝10 cm/s＝0.1 m/s，選項B錯誤；在0～0.3 s內(nèi)，即T內(nèi)，質(zhì)點A運動的路程為3個振幅，即3×8 cm＝24 cm＝0.24 m，選項C錯誤；在t＝0.5 s時，波沿x軸負方向傳播了5 cm，質(zhì)點Q首次到達波峰位置，選項D正確；根據(jù)波形圖和傳播方向可知，這列波的波源起振方向沿y軸正方向，選項E正確． 【答案】ADE 【小結(jié)】1.由波的圖象可獲取的信息 (1)波長． (2)各質(zhì)點振動的振幅． (3)該時刻各質(zhì)點的位移． (4)各質(zhì)點的

11、加速度方向． (5)若已知波的傳播方向，就能確定各質(zhì)點的速度方向． 2．質(zhì)點振動方向與波傳播方向的互判 圖　象 方　法 (1)微平移法：沿波的傳播方向?qū)⒉ǖ膱D象進行一微小平移，然后由兩條波形曲線來判斷．例如：波沿x軸正向傳播，t時刻波形曲線如圖中實線所示．將其沿v的方向移動一微小距離Δx，獲得如圖中虛線所示的圖線． 可以判定：t時刻質(zhì)點A振動方向向下，質(zhì)點B振動方向向上，質(zhì)點C振動方向向下. (2)“上、下坡”法：沿著波的傳播方向看，上坡的點向下振動，下坡的點向上振動．即“上坡下、下坡上”. 例如：圖中，A點向上振動，B點向下振動，C點向上振動 (3)同側(cè)法

12、質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在波的圖象的同一側(cè)．如圖所示. (4)逆描波形法：逆著波的傳播方向重描波形，筆尖經(jīng)過某一位置時向上運動，對應該處的質(zhì)點的振動方向向上，反之則向下. 　　例3圖甲為一列簡諧橫波在t＝0時的波形圖，P是平衡位置在x＝1.0 m處的質(zhì)點，Q是平衡位置在x＝4.0 m處的質(zhì)點；圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象，下列說法正確的是(　　) A．這列波的波長是8.0 m，周期是0.2 s，振幅是10 cm B．在t＝0時，質(zhì)點Q向y軸正方向運動 C．從t＝0到t＝0.15 s，該波沿x軸負方向傳播了6 m D．從t＝0到t＝0.15 s，質(zhì)點P通過的路程為30 cm

13、E．質(zhì)點Q簡諧運動的表達式為y＝0.10sin 10πt(m) 【解析】由甲圖知：這列波的波長是8.0 m，振幅是10 cm，由乙圖知：周期是0.2 s，A正確；圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象，則知在t＝0時，質(zhì)點Q正從平衡位置向y軸正方向運動，B正確；在t＝0時，質(zhì)點Q向y軸正方向運動，根據(jù)波形平移法可知該波沿x軸正方向傳播，波速為v＝＝ m/s＝40 m/s，則從t＝0到t＝0.15 s，Δt＝0.15 s，該波沿x軸正方向傳播的距離為x＝vΔt＝40×0.15 m＝6 m，C錯誤；由于t＝0時質(zhì)點P不在波峰、波谷和平衡位置，所以從t＝0到t＝0.15 s內(nèi)，質(zhì)點P通過的路程不是3A＝30 cm

14、，D錯誤；質(zhì)點Q簡諧運動的表達式為y＝Asin t＝0.1sin t(m)＝0.10sin 10πt(m)，E正確． 【答案】ABE 【小結(jié)】1.振動圖象與波的圖象的比較 振動圖象 波的圖象 研究對象 一個振動質(zhì)點 沿波傳播方向的所有質(zhì)點 研究內(nèi)容 一個質(zhì)點位移隨時間變化的規(guī)律 某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律 圖象 圖象信息 (1)質(zhì)點的振動周期 (2)質(zhì)點的振幅 (3)各時刻質(zhì)點的位移 (4)各時刻質(zhì)點的速度、加速度方向 (1)波長、振幅 (2)任意一質(zhì)點此刻的位移 (3)任意一質(zhì)點在該時刻的加速度的方向 (4)傳播方向、振動方向的互判 形

15、象比喻 記錄著一個人一段時間內(nèi)活動的錄像帶 記錄著許多人某時刻動作表情的集體照片 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(但t＝0的波形與t＝nT的波形相同) 兩個相鄰的正的或負的最大值在橫軸上跨越的距離 表示一個周期 表示一個波長 　　2.振動圖象與波的圖象的聯(lián)系 (1)由振動圖象可確定波的周期，結(jié)合波動圖象獲取的波長信息，可求波的傳播速度； (2)由振動圖象確定質(zhì)點的振動方向，從而聯(lián)系波動圖象可確定波的傳播方向； (3)由兩個質(zhì)點的振動圖象可畫出某時刻兩質(zhì)點間的最簡單的波的圖象； (4)由某時刻的波的圖象可確定某質(zhì)點的振動圖象

16、． 針對訓練　 3．(多選)一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖如圖中實線所示，t＝ s時的波形圖如圖中虛線所示，若波傳播的速度v＝8 m/s，下列說法正確的是(BCD) A．這列波的周期為0.4 s B．這列波沿x軸負方向傳播 C．t＝0時刻質(zhì)點a沿y軸負方向運動 D．從t＝0時刻開始質(zhì)點a經(jīng)0.25 s通過的路程為0.4 m E．x＝2 m處的質(zhì)點的位移表達式為y＝0.2sin 4πt(m) 【解析】由圖讀出波長λ＝4 m，則波的周期為T＝＝ s＝0.5 s，由題，波傳播的時間為t＝ s＝，根據(jù)波形的平移可知，波的傳播方向沿x軸負方向，故A錯誤，B正確．波沿x軸負方向傳播，

17、由“上下坡法”可知t＝0時，質(zhì)點a沿y軸負方向運動，故C正確．從t＝0時刻經(jīng)0.25 s時，由于Δt＝0.25 s＝，所以質(zhì)點通過的路程等于2A＝0.4 m，故D正確．t＝0時刻x＝2 m處的質(zhì)點正向y軸負方向運動，其位移表達式為y＝－Asint＝－0.2sin 4πt (m)，故E錯誤． 4．(多選)圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.10 s時刻的波形圖，P是平衡位置為x＝1 m處的質(zhì)點，Q是平衡位置為x＝4 m處的質(zhì)點，圖乙為質(zhì)點Q的振動圖象，則下列說法正確的是(BCD) A．該波的周期是0.10 s B．該波的傳播速度為40 m/s C．該波沿x軸的負方向傳播 D．t＝0.10

18、s時，質(zhì)點Q的速度方向向下 【解析】由圖乙知該波的周期是0.20 s，故A錯誤；由甲圖知波長λ＝8 m，則波速為：v＝＝ m/s＝40 m/s，故B正確；在t＝0.10 s時，由乙圖知質(zhì)點Q正向下運動，根據(jù)波形平移法可知該波沿x軸負方向傳播，故C正確，D正確． ?　　【p241】 夯實基礎　 1．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的關系不確定． ②空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關系不確定． (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)點振動方向不確定． (3)波形的隱含性形成多解 在波動問

19、題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個特殊點，而其他信息均處于隱含狀態(tài)．這樣波形就有多種情況，形成相關波動問題的多解． 2．解決此類問題時，往往采用從特殊到一般的思維方法，即找到一個周期內(nèi)滿足條件的特例，在此基礎上，如知道時間關系則加nT；如知道空間關系則加nλ. 考點突破　　 例4一簡諧橫波上a、b兩質(zhì)點相距10 m，某時刻觀察發(fā)現(xiàn)，當a在波峰時，b在平衡位置且向上振動，3 s后發(fā)現(xiàn)，a恰好在波谷，b在平衡位置向下振動，關于該波，下列說法正確的是(　　) A．簡諧波的波動周期最大6 s B．簡諧波的波長最大40 m C．波的傳播速度可能為4 m/s D．質(zhì)點的振動頻率可能

20、為1.25 Hz E．質(zhì)點a比質(zhì)點b先振動 【解析】若波由a傳向b，則nλ1＋λ1＝10 m，解得λ1＝(n＝0，1，2，3，…)；當n＝0時波長最大為40 m；kT1＋＝3 s，解得T1＝ s(k＝0，1，2，3…)，當k＝0時，最大周期為6 s；波速v1＝＝ m/s，當k＝1，n＝1時v1＝4 m/s；若波由b傳向a，則nλ2＋λ2＝10 m，解得λ2＝ m(n＝0，1，2，3，…)；當n＝0時波長最大為 m/s；kT2＋＝3 s，解得T2＝ s(k＝0，1，2，3，…)，當k＝0時，最大周期為6 s；選項ABC正確；當質(zhì)點的振動頻率為1.25 Hz時，周期為0.8 s，由表達式可知此

21、值不是周期表達式T1＝或T2＝中的值，選項D錯誤；因波的傳播方向不確定，則不能確定質(zhì)點a和b哪個先振動，選項E錯誤． 【答案】ABC 針對訓練　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 5．(多選)有一列沿水平繩傳播的簡諧橫波，頻率為10 Hz，介質(zhì)質(zhì)點沿豎直方向振動．當繩上的質(zhì)點P到達其平衡位置且向下振動時，在其右方相距0.6 m處的質(zhì)點Q剛好到達最高點．由此可知波速和傳播方向可能是(BC) A．8 m/s，向右傳播 B．8 m/s，向左傳播 C．24 m/s，向右傳播 D．24 m/s，向左傳播 【解析】本題中既沒有明確波的傳播方向，又沒有明確波長的大小范圍，故存在多種

22、可能性． ①當波向右傳播時，其波形圖如圖所示，此時P、Q兩點平衡位置間的距離Δx滿足： Δx＝(n＋)λ(n＝0，1，2，3…) 則波長：λ＝ 波速：v＝λf＝＝＝ (n＝0、1、2、3…) 當n＝0時，v＝24 m/s，C項正確． ②當波向左傳播時，其波形圖如圖所示，此時P、Q兩點平衡位置間的距離Δx滿足： Δx＝(n＋)λ(n＝0，1，2，3…) 則波長：λ＝. 波速：v＝λf＝＝＝. 當n＝0時，v＝8 m/s，B選項正確． 6．如圖，一簡諧橫波在x軸上傳播，軸上a、b兩點相距12 m．t＝0時，a點為波峰，b點為波谷；t＝0.5 s時，a點為波谷，b點為

23、波峰．則下列判斷中正確的是(B) A．波一定沿x軸正方向傳播 B．波長可能是8 m C．周期可能是0.5 s D．波速一定是24 m/s 【解析】由題意可得a、b之間某一種可能的波形圖如圖所示，t＝0時的波形圖為實線所示，經(jīng)0.5 s后的波形圖為虛線所示． 由于簡諧橫波傳播方向的雙向性得知A錯；不管波向左或向右傳播，對兩個時刻的波形， Δx＝nλ＋，Δt＝nT＋， 則在a、b之間傳播的距離，時間分別表示為： (n＝0，1，2，3，…) 解得： 當n＝1時，λ＝8 m．B正確． 由②可得n為任何整數(shù)時，T都不可能為0.5 s，C錯． 波在t時間內(nèi)傳播的距離 s

24、＝nλ＋(n＝1，2，3，…)， 由v＝得， v＝(n＝0，1，2，3，…)． 速度不是確定的值，D錯． ?　　【p242】 夯實基礎　 1．波的干涉 (1)現(xiàn)象：兩列波相遇時，某些區(qū)域振動總是__加強__，某些區(qū)域振動總是__減弱__，且加強區(qū)和減弱區(qū)互相間隔． (2)產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：頻率相同的兩列同性質(zhì)的波相遇． (3)對兩個完全相同的波源產(chǎn)生的干涉來說，凡到兩波源的路程差為一個波長__整數(shù)倍__的點，振動加強；凡到兩波源的路程差為半個波長的__奇數(shù)倍__的點，振動減弱；對兩個完全相反的波源產(chǎn)生的干涉來說，凡到兩波源的路程差為一個波長整數(shù)倍的點，振動減弱；凡到兩波源的

25、路程差為半個波長的奇數(shù)倍的點，振動加強． 2．波的衍射 (1)現(xiàn)象：波繞過障礙物或孔(縫)繼續(xù)傳播． (2)產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔(縫)的尺寸跟波長__差不多__，或者比波長__更小__． 3．多普勒效應 (1)由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象叫多普勒效應． (2)注意：波源的頻率不變，只是觀察者接收到的波的頻率發(fā)生變化． 如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率變大；如果二者相互遠離，觀察者接收到的頻率變?。? 考點突破　　 例5如圖所示S1和S2是兩個相干的波源，其振幅為A，圖中實線和虛線分別表示兩波形成的波峰和波谷，那么a

26、點的振幅為__________，b點的振幅為________，c點的振幅為________．經(jīng)四分之一周期后，在a、b、c三點中，振動加強點是________． 【解析】(1)a質(zhì)點處是兩列波波峰與波峰疊加的地方，振動始終是加強的，振幅為兩波的振幅之和，為2A. (2)b質(zhì)點處是兩列波波峰與波谷疊加的地方，振動始終是減弱的，由于兩列波的振動同步且振幅A相同，所以b點處于靜止狀態(tài)，始終處于平衡位置，振幅為零． (3)c質(zhì)點處是兩列波波谷與波谷疊加的地方，振動始終是加強的，振幅為兩波的振幅之和為2A. (4)在波的干涉現(xiàn)象中，振動加強點的振動始終是加強的，故經(jīng)過四分之一個周期后振動加強點依

27、然是a、c兩點． 【答案】2A　0　2A　a、c 【小結(jié)】兩列波干涉時，兩列波的波峰與波峰、波谷與波谷相遇處，振動始終加強，波峰與波谷相遇處振動始終減弱．振動加強點的振幅等于兩列波的振幅之和． 例6如圖所示是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間距離表示一個波長，則波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述正確的是(　　) A．此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象 B．擋板前后波紋間距離相等 C．如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象 D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地

28、觀察到衍射現(xiàn)象 E．擋板前后波紋間距離不等 【解析】發(fā)生明顯衍射的條件是孔或障礙物的尺寸小于或接近于波長，故A正確；發(fā)生衍射后不改變機械波的性質(zhì)，如波長、頻率、周期等均不改變，故B正確，E錯誤；若孔AB擴大，可能會由于孔的直徑大于波長而不能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，故C正確；能否發(fā)生明顯衍射，取決于孔的大小和波長之間關系，波源頻率增大，波長變小，不能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象，故D錯誤． 【答案】ABC 針對訓練　 7．(多選)對波的各種現(xiàn)象，以下說法中正確的是(AB) A．火車駛來，車站邊的乘客感覺聲音變尖，屬于多普勒現(xiàn)象 B．繞正在發(fā)音的音叉走一圈，可以聽到忽強忽弱的聲音，這是聲音的

29、干涉現(xiàn)象 C．只有障礙物尺寸小于波長才能發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．把耳朵貼在鐵軌上可以聽到遠處的火車聲，屬于聲波的衍射現(xiàn)象 【解析】火車靠近，乘客聽到的聲音變尖，說明頻率變高，屬于多普勒現(xiàn)象，A正確；繞正在發(fā)音的音叉走一圈，可以聽到忽強忽弱的聲音，是由于路程差為半個波長的偶數(shù)倍的點為振動加強點，若為奇數(shù)倍則為振動減弱點，這是聲波發(fā)生干涉的結(jié)果，故B正確；發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物的尺寸比波長小或差不多，C錯誤；把耳朵貼在鐵軌上可以聽到遠處的火車聲，是聲音沿鋼鐵傳播過來的，這屬于聲波在不同介質(zhì)中傳播速度與能量衰減規(guī)律的問題，故D錯誤． 8．(多選)如圖所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實

30、線表示波峰，虛線表示波谷．設兩列波的振幅均為5 cm，且圖示的范圍內(nèi)每列波的振幅不變，波速和波長分別為1 m/s和0.5 m．C點是B、E連線的中點，下列說法中正確的是(BCD) A．C、E兩點都保持靜止不動 B．圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為20 cm C．圖示時刻C點正處于平衡位置且向水面上運動 D．從圖示的時刻起經(jīng)0.25 s，B點通過的路程為20 cm 【解析】由波的干涉知識可知，圖中的A、B、E處是加強點，D、F、P、Q處是減弱點．C、E兩點是振動的加強點，不可能靜止不動．所以選項A是錯誤的． 在圖示時刻，A在波峰，B在波谷，它們振動是加強的，振幅均為兩列波的振幅之和，

31、均為10 cm，此時的高度差為20 cm，所以B選項正確． A、B、C、E均在振動加強區(qū)，且在同一條直線上，由題圖可知波是由E處向A處傳播，在圖示時刻的波形圖線如右圖所示，由圖可知C點向水面上運動，所以C選項正確． 波的周期T＝＝0.5 s，經(jīng)過0.25 s，即經(jīng)過半個周期．在半個周期內(nèi)，質(zhì)點的路程為振幅的2倍，所以振動加強點B的路程為20 cm，所以D選項正確． 考 點 集 訓　【p358】 A組 1．(多選)關于機械波和機械振動的下列說法正確的是(BD) A．機械振動就是機械波，機械波就是機械振動 B．有機械波，定有機械振動 C．機械波就是質(zhì)點在介質(zhì)中的運動路徑 D．

32、在波傳播方向上各個質(zhì)點都有相同的振動頻率和振幅 【解析】有機械振動若沒介質(zhì)不會形成機械波，而有機械波必有機械振動，即機械振動與機械波是不一樣的，故A錯誤，B正確；波的傳播速度與介質(zhì)有關，而質(zhì)點的振動速度與波的傳播速度無關，質(zhì)點不會隨波遷移，故C錯誤；波傳播方向上不同質(zhì)點的振動頻率和振幅是相同的，故D正確． 2．a(chǎn)為聲源，發(fā)出聲波；b為接收者，接收a發(fā)出的聲波．a(chǎn)、b若運動，只限于在沿兩者連線方向上，下列說法正確的是(A) A．a(chǎn)靜止，b向a運動，則b收到的聲頻比a發(fā)出的高 B．a(chǎn)、b向同一方向運動，則b收到的聲頻一定比a發(fā)出的高 C．a(chǎn)、b向同一方向運動，則b收到的聲頻一定比a發(fā)出的

33、低 D．a(chǎn)、b都向相互背離的方向運動，則b收到的聲頻比a發(fā)出的高 【解析】當波源相對觀察者靠近時，觀察者“感覺”到的頻率變大了，反之，當波源相對觀察者遠離時，觀察者“感覺”到的頻率變小了．故只有A正確． 3．某同學手拿繩子一端開始做上下振動1.5 s后形成的波形如圖所示，已知相鄰編號的質(zhì)點間水平距離為6 cm及此時1到10號質(zhì)點的振動方向，則此同學開始振動的方向和這列繩波的傳播速度分別為(D) A．豎直向上，0.36 m/s B．豎直向下，0.4 m/s C．豎直向上，0.4 m/s D．豎直向下，0.36 m/s 【解析】由波形圖可知，10號點剛開始振動，且正豎直向下運動

34、，每一點的振動都重復了波源的振動，說明此同學開始振動的方向是豎直向下；1.5 s波傳播了54 cm，所以波速v＝＝0.36 m/s，故D正確． 4．(多選)一列簡諧橫波沿x軸傳播，甲圖為t＝0時刻的波動圖象，乙圖為質(zhì)點P的振動圖象，則下列判斷正確的是(AB) A．該波在傳播過程中若遇到3.5 m的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 B．該波的傳播速度為4 m/s C．自t＝0時刻經(jīng)過1.5 s，質(zhì)點P的位移大小為0.2 m D．t＝0.5 s時質(zhì)點P速度為零 【解析】由圖甲可得：波長λ＝4 m，由圖乙可得：周期T＝1.0 s，故波速v＝＝4 m/s，故B正確；根據(jù)波長λ＝4 m可得：該

35、波在傳播過程中若遇到3.5 m的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故A正確；由P點的振動圖象可知，自t＝0時刻經(jīng)過1.5 s，質(zhì)點P的位移大小為零，選項C錯誤；由圖乙可得：t＝0.5 s時質(zhì)點P在平衡位置，故速度最大，故D錯誤． 5.(多選)如圖所示為某時刻從O點同時發(fā)出的兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中沿相同方向傳播的波形圖，P點在甲波最大位移處，Q點在乙波最大位移處，下列說法中正確的是(CD) A．兩列波傳播相同距離時，乙波所用的時間比甲波的短 B．P點比Q點先回到平衡位置 C．在P質(zhì)點完成20次全振動的時間內(nèi)Q質(zhì)點可完成30次全振動 D．甲波和乙波在空間相遇處不會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣 【

36、解析】兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中波速相同，傳播相同距離所用時間相同，故A錯誤．由圖可知，兩列波波長之比λ甲∶λ乙＝3∶2，波速相同，由波速公式v＝得到周期之比為T甲∶T乙＝3∶2.Q點與P點都要經(jīng)過周期回到平衡位置．所以Q點比P點先回到平衡位置，故B錯誤．兩列波的頻率之比為 f甲∶f乙＝2∶3，則在P質(zhì)點完成20次全振動的時間內(nèi)Q質(zhì)點完成了30次全振動，故C正確．兩列波的頻率不同，不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣，故D正確． 6．如圖所示，甲、乙、丙、丁為用頻閃照相機連續(xù)拍攝的四張在x軸上0～6 m區(qū)間段簡諧波的照片．已知波沿x軸傳播，照相機頻閃時間間隔相等且小于波的周期，拍攝甲照片與丁照片的時間間隔為

37、1 s，則由照片可知(D) A．波的波長為6 m B．波一定是沿＋x方向傳播 C．波速一定是4 m/s D．波可能是沿－x方向傳播，且波速是9 m/s 【解析】由圖知，波長為λ＝4 m．故A錯誤．由于無法確定圖中質(zhì)點的振動方向，也就無法判斷波的傳播方向，故B錯誤．若波沿＋x軸傳播，則得t＝1 s＝(n＋)T，波速v＝，聯(lián)立得v＝(4n＋3) m/s，n＝0，1，2，…，當n＝0時，v＝3 m/s；同理得：若波沿－x軸傳播，v＝(4n＋1) m/s，當n＝2時，v＝9 m/s，故C錯誤，D正確． 7．圖a為沿x軸負方向傳播的簡諧橫波在t＝1 s時刻的波形圖象，P、Q兩個質(zhì)點的平衡

38、位置分別為xP＝2 m、xQ＝3 m；圖b為x軸上某質(zhì)點的振動圖象，由圖象可知，下列說法不正確的是(B) A．簡諧橫波周期為4 s，速度大小為1 m/s B．圖b不可能為O質(zhì)點的振動圖象 C．t＝1 s時刻，質(zhì)點Q的速度一定最大，且一定沿y軸負方向 D．t＝2 s時刻，質(zhì)點P的速度一定最大，且一定沿y軸負方向 【解析】由圖a得到波長為λ＝4 m，由圖b得到周期為T＝4 s，故波速：v＝＝1 m/s，故A正確．t＝1 s時刻，從圖b可知質(zhì)點位于平衡位置向上運動，與圖a中質(zhì)點O的狀態(tài)相符，所以圖b是O質(zhì)點的振動圖象，故B錯誤．t＝1 s時刻，質(zhì)點Q正通過平衡位置，速度一定最大，由波形

39、平移法知，該時刻質(zhì)點Q沿y軸負方向運動，故C正確．t＝2 s時刻，即從t＝1 s時刻再過，質(zhì)點P向下經(jīng)過平衡位置，速度一定最大，且一定沿y軸負向，故D正確．故選B. 8．一列簡諧橫波，某時刻的波形圖象如圖甲所示，從該時刻開始計時，波上A質(zhì)點的振動圖象如圖乙所示． (1)若此波遇到另一列簡諧橫波并發(fā)生穩(wěn)定干涉，則該波所遇到的波的頻率為多少？ (2)從該時刻起，再經(jīng)過Δt＝4.6 s，A質(zhì)點通過的路程為多少？ 【解析】(1)發(fā)生穩(wěn)定干涉的條件是頻率相同，所以該波所遇到的波的頻率為：f＝＝1.25 Hz (2)振動的時間：Δt＝4.6 s＝5T＋，所以通過的路程為：s＝5×4A＋3A＝

40、46 cm B組 9．一列簡諧橫波在某介質(zhì)中沿直線由a點向b點傳播，a、b兩點的平衡位置相距2.5 m，下圖中實線表示a點的振動圖象，虛線表示b點的振動圖象，下列說法不正確的是(B) A．質(zhì)點a的振動方程為y＝2sin(10πt＋)cm B．此波的傳播速度可能為1.2 m/s C．此波的傳播速度可能為6 m/s D．在0.1～0.15 s內(nèi)，質(zhì)點b向y軸負方向運動，做加速度逐漸變大的減速運動 【解析】由圖知，該波的周期為T＝0.2 s，振幅A＝2 cm，則質(zhì)點a的振動方程為ya＝Asin(t＋)＝2sin(10πt＋)，故A正確；a質(zhì)點的振動方程為ya＝2sin(10πt＋)

41、 cm，當t＝ s時ya＝2 cm.而對質(zhì)點b，當t＝0.05 s時，yb＝2 cm，結(jié)合波的周期性可知：波從a傳到b的時間為：t＝nT＋(0.05－)＝(0.2n＋) s，則波速為：v＝＝＝ m/s(n＝0，1，2，3，…)，由于n是整數(shù)，所以v不可能為1.2 m/s；當n＝2時，v＝6 m/s，故B錯誤，C正確；在0.1～0.15 s內(nèi)，根據(jù)y－t圖象的斜率等于速度，可知，質(zhì)點b的速度為負，說明質(zhì)點b正向y軸負方向運動，位移增大，加速度增大，做加速度逐漸變大的減速運動，故D正確．故選B. 10．一列簡諧橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播，且波長不小于3.6 m，A和B是介質(zhì)中平衡位置分別位于xA＝2

42、 m和xB＝8 m處的兩個質(zhì)點．某時刻質(zhì)點A位于波峰時，質(zhì)點B處于平衡位置，經(jīng)過t＝0.2 s時，質(zhì)點A第一次回到平衡位置，此時質(zhì)點B恰好在波谷，求： (1)如果波沿x軸正方向傳播，則波的速度多大？ (2)如果波沿x軸負方向傳播，則波的速度多大？ 【解析】設振動周期為T，由于質(zhì)點A在t＝0.2 s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置，經(jīng)歷的是個周期，由此可知T＝0.8 s　① (1)如果波沿x軸正方向傳播，且波長不小于3.6 m，由題意得質(zhì)點A與B的距離為λ1，即xB－xA＝λ1?、? 又因為波速v＝?、? 由①②③得v1＝10 m/s (2)如果波沿x軸負方向傳播，且波長不小于3.6

43、m，由題意得質(zhì)點A與B的距離為λ2或者λ3，即 xB－xA＝λ2?、? 或者xB－xA＝λ3　⑤ 又因為波速v＝?、? 由①④⑤⑥得v2＝30 m/s或v3＝6 m/s 11．如圖a所示，相距d＝20 m的兩個波源，在t＝0時同時開始振動，波源A只振動了半個周期，其振動圖象如圖b所示，波源B連續(xù)振動，其振動圖象如圖c所示，兩列簡諧橫波的傳播速度都為v＝1.0 m/s，求： (1)0～22 s內(nèi)，波源A右側(cè)1 m處的質(zhì)點C經(jīng)過的路程； (2)0～16 s內(nèi)，從波源A發(fā)出的半個波傳播過程中遇到波峰的個數(shù)． 【解析】(1)波源A產(chǎn)生的波傳到C的時間為t0，有： t0＝＝1 s 波

44、源B的振動傳播到C點的時間t′0＝＝19 s 則波源A引起的質(zhì)點C振動的路程為s1＝2A1＝8 cm 19 s至22 s之間的3 s，波源B引起的質(zhì)點C振動的路程為s2＝×4A2＝120 cm 所以，在0～22 s內(nèi)質(zhì)點C經(jīng)過的路程s＝s1＋s2＝128 cm (2)16 s內(nèi)兩列波相遇后相對運動的長度為Δl＝lA＋lB－d＝2vt－d＝12 m B波的波長為λB＝vTB＝2 m 波源A發(fā)出的波傳播過程中遇到波峰的個數(shù)為n＝＝6 12．如圖所示，實線是一列簡諧橫波在t1＝0時刻的波形圖，虛線是在t2＝0.2 s時刻的波形圖． (1)若周期T符合：2T＜t2－t1＜3T，且波

45、向x軸正方向傳播，波速多大？ (2)若周期T符合：2T＜t2－t1＜3T，且波向x軸負方向傳播，波速多大？ (3)在t1到t2的時間內(nèi)，如果M通過的路程為1 m，那么波的傳播方向怎樣？波速多大？ 【解析】由圖可知：波長λ＝4 cm＝0.04 m (1)波向x軸正方向傳播，那么，經(jīng)過t2－t1波向左傳播了n＋(n∈N)個周期，故有：t2－t1＝(n＋)T； 又有2T