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1、基础课基础课2机械波机械波机械波横波和纵波机械波横波和纵波知识排查知识排查机械振动机械振动定义定义 在介质中的传播形成机械波在介质中的传播形成机械波产生条件产生条件(1)；(2)形成原因形成原因介质中的质点受波源或邻近质点的驱动做介质中的质点受波源或邻近质点的驱动做 振动振动分类分类横波横波振动方向与传播方向振动方向与传播方向 的波，如绳波的波，如绳波纵波纵波振动方向与传播方向振动方向与传播方向 的波，如声波的波，如声波波源波源介质介质受迫受迫垂直垂直平行平行波速、波长和频率的关系波速、波长和频率的关系1.波长波长：在波动中，振动相位总是：在波动中，振动相位总是的两个相邻质点间的距的两个相邻质
2、点间的距离。离。2.频率频率f：与：与 的振动频率相等。的振动频率相等。3.波速波速v：波在介质中的传播速度。波在介质中的传播速度。4.波速与波长和频率的关系：波速与波长和频率的关系：v。相同相同波源波源f波的图象波的图象1.坐标轴的意义坐标轴的意义：横坐标表示在波的传播方向上各质点的：横坐标表示在波的传播方向上各质点的 ，纵坐，纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的 。2.图象的物理意义：图象的物理意义：某一时刻介质中各质点相对某一时刻介质中各质点相对的位移。的位移。图图1波的干涉和衍射现象多普勒效应波的干涉和衍射现象多普勒效应1.波的干涉和衍射波的干涉和衍
3、射波的干涉波的干涉波的衍射波的衍射条件条件两列波的频率必须两列波的频率必须明显条件：障碍物或孔的明显条件：障碍物或孔的 比波长小或相差不多比波长小或相差不多现象现象形成加强区和减弱区相互隔开形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的的稳定的波能够绕过波能够绕过 或孔继续向或孔继续向前传播前传播相同相同尺寸尺寸干涉图样干涉图样障碍物障碍物2.多普勒效应多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有条件：声源和观察者之间有。(2)现象：观察者感到现象：观察者感到发生变化。发生变化。(3)实质：声源频率实质：声源频率 ，观察者接收到的频率，观察者接收到的频率。相对运动相对运动频率频率不变不变变化变化小题速练小题速
4、练1.思考判断思考判断(1)在机械波的传播中，各质点随波的传播而迁移。在机械波的传播中，各质点随波的传播而迁移。()(2)机械波的频率等于振源的振动频率。机械波的频率等于振源的振动频率。()(3)机械波的传播速度与振源的振动速度相等。机械波的传播速度与振源的振动速度相等。()(4)质点振动的方向总是垂直于波传播的方向。质点振动的方向总是垂直于波传播的方向。()(5)在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离。在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离。()(6)机械波在介质中传播的速度由介质本身决定。机械波在介质中传播的速度由介质本身决定。()(7)火车
5、鸣笛减速向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率火车鸣笛减速向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率低。低。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2.(多选多选)一列沿一列沿x轴正方向传播的简谐横波在轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形时刻的波形如图如图2所示，质点所示，质点P的的x坐标为坐标为3 m。已知任意振动质点连续。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s。下列说法正确的是。下列说法正确的是()A.波速为波速为4 m/sB.波的频率为波的频率为1.25 HzC.x坐标为坐标为15 m的质点在的质点在t0.
6、6 s时恰好位于波谷时恰好位于波谷D.x坐标为坐标为22 m的质点在的质点在t0.2 s时恰好位于波峰时恰好位于波峰E.当质点当质点P位于波峰时，位于波峰时，x坐标为坐标为17 m 的质点恰好位于波谷的质点恰好位于波谷图图2答案答案BDE波的传播与波速公式的应用波的传播与波速公式的应用1.(2017贵州遵义航天高级中学模拟贵州遵义航天高级中学模拟)(多选多选)一简谐横波沿一简谐横波沿x轴轴负向传播，负向传播，t时刻的波形如图时刻的波形如图3所示，则该时刻所示，则该时刻()图图3答案答案ADE2.(2018山西五校四联山西五校四联)(多选多选)沿沿x轴传播的一列简谐横波在轴传播的一列简谐横波在t
7、0时刻的波形如图时刻的波形如图4所示，两质点所示，两质点M、N的横坐标分别为的横坐标分别为x11.5 m和和x22.5 m，t0时刻质点时刻质点M的运动方向沿的运动方向沿y轴的负方轴的负方向。若从向。若从t0时刻开始，经时刻开始，经0.25 s质点质点N第一次到达平衡位置，第一次到达平衡位置，则则()A.该列波沿该列波沿x轴负方向传播轴负方向传播B.该列波的周期为该列波的周期为1 sC.该列波的波速为该列波的波速为2 m/sD.1 s末，质点末，质点M的运动方向沿的运动方向沿y轴的负方向轴的负方向E.01 s内，质点内，质点N通过的路程等于通过的路程等于8 cm图图4答案答案ACE3.一列沿一
8、列沿x方向传播的简谐横波，在方向传播的简谐横波，在t0时刻的波形如图时刻的波形如图5所所示，质点振动的振幅为示，质点振动的振幅为10 cm。P、Q两点的坐标分别为两点的坐标分别为(1，0)和和(9，0)，已知，已知t0.7 s时，时，P点第二次出现波峰。点第二次出现波峰。(1)这列波的传播速度多大？这列波的传播速度多大？(2)从从t0时刻起，经过多长时间时刻起，经过多长时间Q点第一次出现波峰？点第一次出现波峰？(3)当当Q点第一次出现波峰时，点第一次出现波峰时，P点通过的路程为多少？点通过的路程为多少？图图5解析解析(1)由题意可知该波的波长为由题意可知该波的波长为4 m，P点与最近波峰的点与
9、最近波峰的水平距离为水平距离为3 m，距离下一个波峰的水平距离为，距离下一个波峰的水平距离为7 mQ点第一次出现波峰时质点点第一次出现波峰时质点P振动了振动了t20.9 s当当Q点第一次出现波峰时，点第一次出现波峰时，P点通过的路程点通过的路程s0.9 m。答案答案(1)10 m/s(2)1.1 s(3)0.9 m(2)Q点与最近波峰的水平距离为点与最近波峰的水平距离为11 m波的传播方向与质点振动方向的互判方法波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容内容图象图象“上上下坡下坡”法法沿波的传播方向，沿波的传播方向，“上坡上坡”时时质点向下振动，质点向下振动，“下坡下坡”时质时质点向上振动点向上
10、振动“同同侧侧”法法波形图上某点表示传播方向波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同和振动方向的箭头在图线同侧侧“微微平移平移”法法将波形沿传播方向进行微小将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一的平移，再由对应同一x坐标坐标的两波形曲线上的点来判断的两波形曲线上的点来判断振动方向振动方向振动图象和波的图象的关联分析振动图象和波的图象的关联分析求解波动图象与振动图象综合类问题可采用求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、一分、一看、二找二找”的方法的方法1.(2018河北石家庄调研河北石家庄调研)(多选多选)如图如图6甲为一列简谐横波在某甲为一列简谐横波在某一时刻的波形
11、图，图乙为介质中一时刻的波形图，图乙为介质中x2 m 处的质点处的质点P以此时刻以此时刻为计时起点的振动图象。下列说法正确的是为计时起点的振动图象。下列说法正确的是()图图6A.这列波的传播方向是沿这列波的传播方向是沿x轴正方向轴正方向B.这列波的传播速度是这列波的传播速度是20 m/sC.经过经过0.15 s，质点，质点P沿沿x轴的正方向传播了轴的正方向传播了3 mD.经过经过0.1 s，质点，质点Q的运动方向沿的运动方向沿y轴正方向轴正方向E.经过经过0.35 s，质点，质点Q距平衡位置的距离小于质点距平衡位置的距离小于质点P距平衡位距平衡位置的距离置的距离答案答案ABE2.(2018江西
12、南昌一模江西南昌一模)(多选多选)图图7甲为一列简谐横波在甲为一列简谐横波在t0时时刻的波形图，刻的波形图，P是平衡位置在是平衡位置在x1 m处的质点，处的质点，Q是平衡位是平衡位置在置在x4 m处的质点，图乙为质点处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则下列说的振动图象，则下列说法正确的是法正确的是()图图7A.这列波的波长是这列波的波长是8 m，周期是，周期是0.20 s，振幅是，振幅是10 cmB.在在t0时刻，质点时刻，质点Q向向y轴正方向运动轴正方向运动C.从从t0到到t0.25 s，该波沿，该波沿x轴负方向传播了轴负方向传播了6 mD.从从t0到到t0.25 s，质点，质点P通过的路程
13、为通过的路程为0 cmE.质点质点Q简谐运动的表达式为简谐运动的表达式为y0.1sin 10t(m)答案答案ABE3.(2018安徽江南十校联考安徽江南十校联考)(多选多选)一简谐机械横波沿一简谐机械横波沿x轴负方轴负方向传播，已知波的波长为向传播，已知波的波长为8 m，周期为，周期为2 s，t1 s时刻波形时刻波形如图如图8甲所示，甲所示，a、b是波上的两个质点。图乙是波上某一点是波上的两个质点。图乙是波上某一点的振动图象。则下列说法正确的是的振动图象。则下列说法正确的是()图图8A.图乙可以表示图乙可以表示d质点的振动质点的振动B.图乙可以表示图乙可以表示b质点的振动质点的振动C.a、b两
14、质点在两质点在t1.5 s时速度大小相同时速度大小相同D.该波传播速度为该波传播速度为v4 m/sE.t0时时b质点速度沿质点速度沿y轴正方向轴正方向答案答案ADE造成波动问题多解的主要因素有造成波动问题多解的主要因素有1.周期性周期性(1)时间周期性：时间间隔时间周期性：时间间隔t与周期与周期T的关系不明确。的关系不明确。(2)空间周期性：波传播距离空间周期性：波传播距离x与波长与波长的关系不明确。的关系不明确。2.双向性双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定。传播方向双向性：波的传播方向不确定。(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定。振动方向双向性：质点振动方向不确定。3.波形的
15、隐含性形成多解波形的隐含性形成多解在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态。这样，波形就有多种特殊点，而其余信息均处于隐含状态。这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性。情况，形成波动问题的多解性。波的多解问题波的多解问题【典例】【典例】2017全国卷全国卷，34(1)(多选多选)如图如图9，一列简谐横，一列简谐横波沿波沿x轴正方向传播，实线为轴正方向传播，实线为t0时的波形图，虚线为时的波形图，虚线为t0.5 s时的波形图。已知该简谐波的周期大于时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关
16、于该简谐。关于该简谐波，下列说法正确的是波，下列说法正确的是()A.波长为波长为2 mB.波速为波速为6 m/sC.频率为频率为1.5 HzD.t1 s时，时，x1 m处的质点处于波峰处的质点处于波峰E.t2 s时，时，x2 m处的质点经过平衡位置处的质点经过平衡位置图图9答案答案BCE1.(2018河北唐山一模河北唐山一模)(多选多选)如图如图10所示为一列向左传播的所示为一列向左传播的横波的图象，图中实线表示横波的图象，图中实线表示t时刻的波形，虚线表示又经时刻的波形，虚线表示又经t0.2 s时刻的波形，已知波长为时刻的波形，已知波长为2 m，下列说法正确的是，下列说法正确的是()图图10
17、答案答案BCE2.(2018武汉市模拟武汉市模拟)(多选多选)如图如图11所示，有一列减幅传播的简谐所示，有一列减幅传播的简谐横波，横波，x0与与x75 m处的处的A、B两个质点的振动图象分别如图两个质点的振动图象分别如图中实线与虚线所示。则这列波的中实线与虚线所示。则这列波的()A.A点处波长是点处波长是10 cm，B点处波长是点处波长是5 cmB.周期一定都是周期一定都是2102 sC.t0.012 5 s时刻，两质点的振动速度方向相反时刻，两质点的振动速度方向相反D.传播速度一定是传播速度一定是600 m/sE.A质点的振幅是质点的振幅是B质点的振幅的质点的振幅的2倍倍图图11答案答案B
18、CE3.(2018湖南长沙四县湖南长沙四县3月模拟月模拟)(多选多选)一列简谐横波在一列简谐横波在t0时时刻的波形图如图刻的波形图如图12实线所示，从此刻起，经实线所示，从此刻起，经0.2 s波形图如图波形图如图虚线所示，若波传播的速度为虚线所示，若波传播的速度为5 m/s，则，则()图图12A.这列波沿这列波沿x轴正方向传播轴正方向传播B.t0时刻质点时刻质点a沿沿y轴正方向运动轴正方向运动C.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则该若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则该波所遇到的简谐横波频率为波所遇到的简谐横波频率为1.25 HzD.x2 m处的质点的位移表达式为处的
19、质点的位移表达式为y0.4sin(2.5t)(m)E.从从t0时刻开始质点时刻开始质点a经经0.4 s通过的路程为通过的路程为0.8 m答案答案CDE1.波的干涉中振动加强点和减弱点的判断波的干涉中振动加强点和减弱点的判断波的干涉、衍射、多普勒效应波的干涉、衍射、多普勒效应2.多普勒效应的成因分析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。内接收到的完全波的个数。(2)波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大。波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大。(3)波源与观察者如果相互
20、远离，观察者接收到的频率减小。波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的频率减小。(4)波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率等于波源的频率。波源的频率。1.(多选多选)如图如图13所示，实线与虚线分别表示振所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此刻，谷，此刻，M是波峰与波峰的相遇点。设这是波峰与波峰的相遇点。设这两列波的振幅均为两列波的振幅均为A，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是()A.此时刻位于此时刻位于O处的质点正处于平衡位置处的质点正处于平衡位置B.P、N两处的
21、质点始终处在平衡位置两处的质点始终处在平衡位置C.随着时间的推移，随着时间的推移，M处的质点将向处的质点将向O处移动处移动D.从此时刻起，经过四分之一周期，从此时刻起，经过四分之一周期，M处的质点到达平衡位处的质点到达平衡位置，此时位移为零置，此时位移为零E.O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为连线的中点是振动加强的点，其振幅为2A图图13解析解析此时刻位于此时刻位于O处的质点正处于波谷与波谷的相遇点，不处的质点正处于波谷与波谷的相遇点，不在平衡位置，选项在平衡位置，选项A错误；错误；P、N两处的质点处于波峰和波谷两处的质点处于波峰和波谷的相遇点，两列波在这两处的位移始终相反，合位移为的相
22、遇点，两列波在这两处的位移始终相反，合位移为0，选，选项项B正确；质点并不随波迁移，选项正确；质点并不随波迁移，选项C错误；从此时刻起，经错误；从此时刻起，经过四分之一周期，两列波在过四分之一周期，两列波在M点的振动均达到平衡位置，合点的振动均达到平衡位置，合位移为零，选项位移为零，选项D正确；正确；O、M连线的中点是振动加强区的点，连线的中点是振动加强区的点，其振幅为其振幅为2A，选项，选项E正确。正确。答案答案BDE2.(2018四川绵阳二诊四川绵阳二诊)(多选多选)一频率为一频率为600 Hz的声源以的声源以20 rad/s的角速度沿一半径为的角速度沿一半径为0.8 m的圆周的圆周(圆心
23、为圆心为O点点)做匀速圆做匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的周运动，一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，点且相对于圆心静止，如图如图14所示，则观察者接收到所示，则观察者接收到()A.声源在声源在A点时发出声音的频率大于点时发出声音的频率大于600 HzB.声源在声源在B点时发出声音的频率等于点时发出声音的频率等于600 HzC.声源在声源在C点时发出声音的频率等于点时发出声音的频率等于600 HzD.声源在声源在C点时发出声音的频率小于点时发出声音的频率小于600 HzE.声源在声源在D点时发出声音的频率小于点时发出声音的频率小于600 Hz图图14解析解析根据多普勒效应，当声
24、源和观察者相向运动时，观察根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，将声源运动至时，观察者接收到的频率小于声源的频率，将声源运动至A、B、C、D四个点时相对于观察者的速度方向标出来，四个点时相对于观察者的速度方向标出来，A点有接点有接近观察者的趋势，近观察者的趋势，C点有远离观察者的趋势，声源在点有远离观察者的趋势，声源在B、D两两点的速度方向垂直点的速度方向垂直O点与观察者的连线，故选项点与观察者的连线，故选项A、B、D正确，正确，C、E错误。错误
25、。答案答案ABD3.(多选多选)在坐标原点的波源产生一列沿在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐轴正方向传播的简谐横波，波速横波，波速v200 m/s。已知。已知t0时，波刚好传播到时，波刚好传播到x40 m处，如图处，如图15所示，在所示，在x400 m处有一接收器处有一接收器(图中未画出图中未画出)，则下列说法正确的是则下列说法正确的是()图图15A.波源开始振动时方向沿波源开始振动时方向沿y轴正方向轴正方向B.从从t0开始经过开始经过0.15 s，x40 m处的质点运动路程为处的质点运动路程为0.6 mC.接收器在接收器在t1.8 s时才能接收到此波时才能接收到此波D.若波源向若波源向x轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收轴负方向运动，根据多普勒效应，接收器接收到的波源频率可能为到的波源频率可能为11 HzE.若该波与另一列频率为若该波与另一列频率为10 Hz、波源在、波源在x350 m处的沿处的沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，能够产生稳定的干涉图样轴负方向传播的简谐横波相遇，能够产生稳定的干涉图样答案答案BCE
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