2022届新高考物理人教版一轮复习学案：13-2 机械波 WORD版含解析.docx

1、第2讲机械波知识点一机械波、横波和纵波1机械波的形成和传播(1)产生条件有_有能传播振动的_，如空气、水、绳子等(2)传播特点传播振动形式、_和信息质点不_介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源_2机械波的分类分类质点振动方向和波的传播方向的关系形状举例横波_凹凸相间；有_、_绳波等纵波在同一条直线上疏密相间；有_、_弹簧波、声波等3.波速、波长和频率(周期)的关系(1)波长：在波动中振动情况总是_的两个_质点间的距离(2)频率f：在波动中，介质中各质点的振动频率都是相同的，都等于_的振动频率(3)波速v、波长和频率f、周期T的关系：公式：vT_机械波的波速大小由_决定，与机械波的频率

2、无关知识点二横波的图像1坐标轴：横轴表示各质点的_，纵轴表示该时刻各质点的位移如图2物理意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开_的位移知识点三波的特有现象1波的叠加观察两列波的叠加过程可知：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不_，只是在重叠的区域里，质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的_2波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须_明显条件：障碍物或孔的_比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的_波能够_或孔继续向前传播知识点四多普勒效应1定义：由于波源和观察者之间有_，使观察者感到波的频率_的现象2实质：声源频率

3、_，观察者接收到的频率_3规律(1)波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的_；(2)波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的_(3)波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率_波源的频率思考辨析(1)在机械波传播过程中，介质中的质点随波的传播而迁移()(2)通过波的图像可以找出任一质点在任意时刻的位移()(3)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同()(4)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍()(5)波速表示介质中质点振动的快慢()(6)波速v的大小由T、共同决定()(7)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象()(8)两列波叠加时，加强区的质点振幅变大，质点一直处于位

4、移最大值处()(9)一切波都能发生衍射现象()(10)发生多普勒效应时，波源的真实频率不会发生任何变化()教材改编人教版选修34P28T2改编一列横波某时刻的波形如图所示，图乙表示介质中某质点的振动图像，若波沿x轴的正方向传播，图甲为t0时刻的波形图，图乙为哪点的振动图像()AK点 BL点CM点 DN点考点一波的传播与图像师生共研1波的传播过程中的特点(1)振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以有vTf.(2)质点振动nT(波传播n)时，波形不变(3)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为n(n1，2，3)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为

5、(2n1)2(n0，1，2，3)时，它们的振动步调总相反(4)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振方向相同2波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图像“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“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“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向题型1|机械波及波速公式的应用例1 2020浙江7月(多选)如图所示，x轴上2 m、12 m 处有两个振动周期均为4 s、振幅均为1 cm的相同的波源S1、S2，t0时刻同时开始竖

6、直向下振动，产生波长均为4 m沿x轴传播的简谐横波P、M、Q分别是x轴上2 m、5 m和8.5 m的三个点，下列说法正确的是()A6.0 s时，P、M、Q三点均已振动B8.0 s后M点的位移始终是2 cmC10.0 s后P点的位移始终是0D10.5 s时Q点的振动方向竖直向下题型2|对波形图的理解例 2 2020新高考卷一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播，已知x54处质点的振动方程为yA cos 2Tt，则t34T时刻的波形图正确的是()题型3|波的传播方向与质点振动方向之间的关系判断例 32019北京卷一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则()A此刻a的加

7、速度最小B此刻b的速度最小C若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动D若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置练1(多选)某时刻O处质点沿y轴开始做简谐运动，形成沿x轴正方向传播的简谐横波，经过0.8 s时O处质点形成的波动图像如图所示P点是x轴上距坐标原点96 cm处的质点下列判断正确的是()A该质点开始振动的方向沿y轴向上B该质点振动的周期是0.8 sC从O处质点开始振动计时，经过3.2 s，P处质点开始振动D该波的波速是30 m/s练22020天津卷一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T，t0时的波形如图所示tT4时()A质点a速度方向沿y轴负方向B质点b沿x轴正方向迁移了1 mC

8、质点c的加速度为零D质点d的位移为5 cm考点二振动图像与波的图像的综合应用师生共研1振动图像和波的图像的比较振动图像波的图像图像物理意义表示同一质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移图像信息(1)某一质点振动周期(2)某一质点振幅(3)某一质点在各时刻的位移(4)某一质点在各时刻速度、加速度的方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度的方向(4)传播方向、振动方向的互判图像变化随时间推移，图像延续，但已有形状不变随时间推移，图像沿传播方向平移一个完整曲线占横坐标的距离表示一个周期表示一个波长2.“一分、一看、二找”巧解波的图像与振动图像综合类问题例4

9、(多选)图甲为一列简谐横波在t2 s时的波形图，图乙为介质中平衡位置在x1.5 m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x2 m的质点下列说法正确的是()A波速为0.5 m/sB波的传播方向向右C02 s时间内，P运动的路程为8 cmD当t7 s时，P恰好回到平衡位置练32020北京市普通高中学业水平等级考试一列简谐横波某时刻波形如图甲所示由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示下列说法正确的是()A该横波沿x轴负方向传播B质点N该时刻向y轴负方向运动C质点L经半个周期将沿x轴正方向移动到N点D该时刻质点K与M的速度、加速度都相同练4如图所示，图甲为t1 s时某横波的波形图像，图乙为该波传播方

10、向上某一质点的振动图像，则距该质点x0.5 m处质点的振动图像可能是()考点三机械波传播过程中的多解问题多维探究1波动问题多解的主要因素(1)周期性时间的周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确，多解通式为tnTt.空间的周期性：波传播的距离x与波长的关系不明确，多解通式为xnx.(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采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系t或x，若此关系为时间，则tnTt(n0，1，2，)；若此关系为距离，则xnx(n0，1，2，)题型1|波的周期性形成多解例5 2021湖北黄石二中月考一

11、列沿x轴正方向传播的简谐横波，实线为t0时刻波形，虚线为t0.3 s时刻的波形，x7.5 m求：(1)该列波传播速度的大小；(2)若波的速度取最小值，写出x7.5 m处的质点P振动方程题型2|波传播的双向性形成多解例6 如图中实线是一列简谐横波在t10时刻的波形，虚线是这列波在t20.5 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74 m/s，波速方向如何？练5如图所示，一列简谐横波在x轴上传播，图乙和图丙分别为x轴上a、b两质点的振动图像，且xab6 m下列说法正确的是()A波一定沿x轴正方向传播B波长一定是8 mC波速一定是6 m/sD波速可能是2 m/s练6如图所示，A

12、、B、C、D、E是均匀介质中x轴上的五个点，相邻两点的间距为1 m，一列简谐横波以5 m/s的速度沿x轴正方向传播，在t0时刻到达质点A处，质点A由平衡位置开始竖直向下振动，其振幅为10 cm，周期为0.8 s.(1)求该简谐波的波长；(2)画出t0.6 s时的波形图；(3)求自t0时刻起到质点E到达波峰所需的时间考点四波的衍射、干涉和多普勒效应自主演练1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rn(n0，1，2，)，则振动加强；若r(2n1)2 (n0，1，2，)，则振动减弱(2)当两波源振动步调相反时

13、：若r(2n1)2(n0，1，2，)，则振动加强；若rn(n0，1，2，)，则振动减弱2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(2)当波源与观察者相互靠近时，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多维练透1.如图，P为桥墩，A为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源S连续振动，形成水波，此时叶片A静止不动为使水波能带动叶片振动，可用的方法是()A提高波源频率B降低波源频率C增加波源距桥墩的距离D减小波源距桥墩的距离22021北京理工大学附中模拟医院有一种先进的检测技术彩超，就是向病人体内发射频率已精确掌握的超声波

14、，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，就可知道血液的流速这一技术主要利用了()A波的干涉B多普勒效应C波的叠加 D波的衍射32021福建省南平市质检(多选)如图所示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 cm，波速为2 m/s.波长为8 cm，E点是B、D和A、C连线的交点下列说法中正确的是()AA、C两处两质点是振动减弱的点BB、D两处两质点在该时刻的竖直高度差是4 cmCE处质点是振动减弱的点D经0.02 s，B处质点通过的路程是8 cm42021天津河东区一模一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端P、Q同

15、时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图，对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是()A波源Q产生的波先到达中点MB波源P的起振方向是向上的C中点M的振动始终是加强的D波源P振动的频率是波源Q的2倍第2讲机械波基础落实知识点一1(1)波源介质(2)能量随波迁移相同2垂直波峰波谷密部疏部3(1)相同相邻(2)波源(3)f介质本身的性质知识点二1平衡位置2平衡位置知识点三1互相干扰位移的矢量和2相同尺寸干涉图样绕过障碍物知识点四1相对运动发生变化2不变发生变化3(1)频率增大(2)频率减小(3)等于思考辨析(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)教材改编答案：B考点突破

16、例1解析：由题可知波速vT1 m/s，经6.0 s，两波沿传播方向传播6 m，而M点离左、右两波源距离均为7 m，所以此时P点未振动，A项错；8.0 s时，两波均经过M点，M点到两波源距离相等，是振动加强点，即振幅为2 cm，仍做简谐运动，B项错；10.0 s时，两波均经过P点，P点到两波源的路程差为6 m32，则10.0 s后P点位移始终为0，C正确；10.5 s时，仅有S1时，Q点位于平衡位置且将要向下振动，仅有S2时，Q质点位于波峰处且将要向下振动，故10.5 s时Q的振动方向竖直向下，D正确答案：CD例2解析：根据题述，x54处质点的振动方程yA cos (2Tt)，t3T4时刻x54

17、处质点的位移yA cos (2T3T4)A cos (32)0，再经微小时间t，位移y为正值，可知质点向上运动，根据题述波沿x轴负方向传播，可知t3T4时刻的波形图正确的是D.答案：D例3解析：本题考查了机械波中对波动图像的理解，需分析质点的振动方向，体现了物理学科核心素养中的模型建构和科学推理素养由kyma可知，质点a的加速度最大，故A选项错误质点b处于平衡位置，速度最大，故B选项错误波沿x轴正方向传播时由“同侧法”得b向y轴正方向运动，故C选项正确同理，波沿x轴负方向传播时，质点a向下运动，质点c向上运动，c先回到平衡位置，故D选项错误答案：C练1解析：波传播过程中，所有质点开始振动的方向

18、都相同，故该质点开始振动的方向与t0.8 s时刻x24 cm处质点振动方向相同，由同侧法知，该质点开始振动的方向沿y轴向下，选项A错误；波在一个周期内传播的距离为一个波长，故该质点振动的周期是0.8 s，选项B正确；由图知，波的波长24 cm，波速vT0.24 m0.8 s0.3 m/s，选项D错误；波从O传播到P所用时间tOPv0.96 m0.3 m/s3.2 s，选项C正确答案：BC练2解析：tT4时，质点a沿y轴正方向运动到平衡位置，其速度方向沿y轴正方向，选项A错误；根据简谐横波的传播特点可知，质点只在平衡位置附近上下振动，不沿传播方向迁移，选项B错误；tT4时，质点c运动到平衡位置，

19、所受合外力为零，加速度为零，选项C正确；tT4时，质点d运动到正的最大位移处，位移为5 cm，选项D错误答案：C例4解析：由振动图像知，周期T4 s由波的图像知，波长2 m，波速vT0.5 m/s，A正确；x1.5 m处的质点在t2 s时在平衡位置且向下振动，则波应该向左传播，B错误；02 s内P经历的时间为T2，结合题图甲可知，P从波峰运动到波谷，路程为8 cm，C正确；t7 s74T，质点P恰好回到平衡位置，D正确答案：ACD练3解析：由图可知乙质点L的振动情况，该时刻质点L向y轴正方向振动根据上下坡法或者平移法可知，该横波沿x轴正方向传播，质点N该时刻向y轴负方向运动，故A错误，B正确；

20、质点L只在平衡位置附近y轴方向上下振动，波传播时，质点不会沿x轴正方向移动，故C错误；该时刻质点K与M的速度为零，质点K加速度为y方向，质点M加速度为y方向，故D错误答案：B练4解析：从甲图可以得到波长为2 m，从乙图可以得到周期为2 s，即波速为1 m/s；由乙图的振动图像可知t1 s时，该质点的位移为负，并且向下运动，再经过18T到达波谷，在波动图像甲中，大致标出这个质点，假定波是向左传播，而距该质点x0.5 m处的质点有左右两个点，若是该点左侧的点，在t1 s时位移为y轴正方向且向下运动，对应选项中振动图像t1 s时刻，只有A选项正确若是该点右侧的点，在t1 s时位移为y轴负方向且向上运

21、动，对应选项中振动图像t1 s时刻，没有选项正确假定波是向右传播，同理可得只有A选项正确答案：A例5解析：本题考查波的多解性问题(1)由题图可知波长为20 m，简谐横波沿x轴正方向传播，由题意有0.3 sxTnT(n0，1，2，3，)，所以周期为T620n+7.5 s(n0，1，2，3，)，波速为vT200n+753 m/s(n0，1，2，3，)(2)当n0时，波速最小，有T0.8 s，2T2.5，设x7.5 m处的质点P振动方程为y0.2 sin (2.5t) m，把t0.3 s时，y0代入方程，又此质点P的振动方向向下，解得4，所以x7.5 m处的质点P振动方程为y0.2 sin (2.5

22、t+4)m.答案：(1) 200n+753 m/s(n0，1，2，3，)(2)y0.2 sin (2.5t+4)m例6解析：(1)由题图图像可知8 m，当波向右传播时，波传播距离为sn38(8n3) m(n0，1，2)波速为vst8n+30.5m/s(16n6) m/s(n0，1，2)当波向左传播时，波传播距离为sn58(8n5) m(n0，1，2)波速为vst-8n+50.5m/s(16n10) m/s(n0，1，2)(2)若波速大小为74 m/s，在tt2t1时间内波传播的距离为svt740.5 m37 m因为37 m458，所以波向左传播答案：见解析练5解析：由振动图像无法比较a、b两质

23、点振动的先后，所以无法判断波的传播方向，A项错误；波沿x轴正方向传播时，由振动图像得出t0时刻，a质点经过平衡位置向下运动，而b位于波峰，结合波形可知xab(n+14)，n0，1，2，解得波长4xab4n+1244n+1 m，则波速为vT64n+1 m/s，同理可知，若波沿x轴负方向传播时，波长为244n+3 m，波速为v64n+3 m/s，由于n是整数，只有当n0时，8 m，如果n0，则8 m，故B项错误；由以上分析可知，波速不一定等于6 m/s，C项错误；由波速v64n+3 m/s，n0，1，2，可知当n0时，v2 m/s，D项正确答案：D练6解析：(1)vT4 m(2)t0.6 s时的波

24、形图如图所示(3)波从A传播到E所用时间t1T0.8 s根据波的传播规律可知，从E开始振动到E点到达波峰所需时间为t2nT34T(0.8n0.6) s，n0，1，2，自t0时刻起到质点E到达波峰所需的时间为t总t1t2(0.8n1.4) s，n0，1，2，答案：(1)4 m(2)如解析图所示(3)(0.8n1.4) s，n0，1，2，1解析：波能否发生明显的衍射现象，取决于波长与障碍物尺寸的大小关系频率减小时，波长增大，波可能发生明显衍射，故B正确，A错误；改变桥墩距波源的距离，波长不会变化，故C、D错误答案：B2解析：由题意可知，该仪器是测量反射波的频率变化，而波的干涉、波的衍射及波的叠加都

25、不会使波的频率发生变化，在多普勒效应中由于波源与流动的血液有相对移动而使接收到的频率发生变化，故该技术利用的是多普勒效应，故选B.答案：B3解析：由题图可知，A、C两处两质点是两列波波峰与波谷叠加的地方，是振动减弱的点，A正确；B、D两点都是振动加强的点，振幅都是4 cm，此时D点处于波峰，B点处于波谷，则B、D两处两质点在该时刻的竖直高度差是8 cm，B错误；B、D两点都是振动加强的点，它们的连线上各点振动也加强，所以E处质点是振动加强的点，C错误；Tv810-22s0.04 s，0.02 s为半个周期，则B处质点通过的路程是s2A24 cm8 cm，D正确答案：AD4解析：由题意可知虽然波形不同，但波速相同，由于P、Q与M点间距离相同，所以两波同时到达M点，故A错误；由波的传播方向和波形图，可确定波源P的起振方向向上，故B正确；由于波长的不同，故两列波的频率不同，不能发生稳定的干涉现象，因此两列波在M点相遇时，并不总是加强或减弱的，故C错误；由波形图可知P2Q，根据Tv，f1T可得fPfQQP12，故D错误答案：B