3.1-3.2 波的形成和波的描述-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列(人教版2019选择性必修第一册).docx
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- 3.1-3.2 波的形成和波的描述-2021-2022学年高二物理精讲与精练高分突破考点专题系列人教版2019选择性必修第一册 3.1 3.2 形成 描述 2021 2022 学年 物理 精练 高分
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1、第三章 机械波3.1-3.2:波的形成和波的描述一:知识精讲归纳考点一、机械波1介质(1)定义:波借以传播的物质(2)特点:组成介质的质点之间有相互作用,一个质点的振动会引起相邻质点的振动2机械波机械振动在介质中传播,形成了机械波3机械波的特点(1)介质中有机械波传播时,介质本身并不随波一起传播,它传播的只是振动这种运动形式(2)波是传递能量的一种方式(3)波可以传递信息考点二、横波和纵波定义标志性物理量实物波形横波质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波(1)波峰:凸起的最高处(2)波谷:凹下的最低处纵波质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波(1)密部:质点分布最密的位置(2)疏部:质
2、点分布最疏的位置考点三、波的图像1波的图像的画法(1)建立坐标系用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置,纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移. (2)描点把平衡位置位于x1,x2,x3,的质点的位移y1,y2,y3,画在xOy坐标平面内,得到一系列坐标为( x1,y1 ),( x2,y2 ),( x3,y3 ),的点(3)连线用一条平滑的线把各点连接起来就是这一时刻波的图像,有时也称波形图. 2正弦波(简谐波)(1)如果波的图像是正弦曲线,这样的波叫作正弦波,也叫简谐波(2)简谐波中各质点的振动是简谐运动3波形图与振动图像(1)波形图表示介质中的“各个质点”在某一时刻的位移(2
3、)振动图像表示介质中“某一质点”在各个时刻的位移 考点四、波长、频率和波速1波长(1)定义: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(2)特征在横波中,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周期T、频率f(1)周期(频率):在波动中,各个质点的振动周期(或频率)叫波的周期(或频率)(2)周期T和频率f的关系:互为倒数,即f.(3)波长与周期的关系:经过一个周期T,振动在介质中传播的距离等于一个波长3波速(1)定义:机械波在介质中的传播速度(2)决定因素:由介质本身的性质决定,在不同的介质中,波速是不同(选填“相同”或
4、“不同”)的(3)波长、周期、频率和波速的关系:vf.技巧归纳:1振动和波动的区别与联系振动波动区别研究对象单个质点在平衡位置附近的往复运动,研究的是单个质点的“个体行为”振动在介质中的传播,研究的是大量质点将波源振动传播的“群体行为”力的来源可以由作用在物体上的各种性质力提供联系介质中各质点的弹力运动性质质点做变速运动在均匀介质中是匀速直线运动联系(1)振动是波动的原因,波动是振动的结果;有波动必然有振动,有振动不一定有波动. (2)波动的性质、频率和振幅与振源相同.2、质点的振动方向和起振方向的判定1质点的起振方向质点的起振方向是指质点刚开始振动的方向,由于介质中的质点都重复波源的振动,所
5、以介质中的所有质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同2质点的振动方向质点的振动方向是指某时刻质点的运动方向,可利用“带动法”判定:(1)原理:先振动的质点带动邻近的后振动的质点(2)方法:在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P,P为先振动的质点,若P在P上方,则P向上运动,若P在P下方,则P向下运动,如图5所示3、质点振动方向与波传播方向的关系已知质点的运动方向来判断波的传播方向或已知波的传播方向来判断质点的运动方向时,判断依据的基本规律是横波的形成与传播的特点,常用方法有:1带动法:后面质点依次重复前面质点的振动2上下坡法:沿波的传播方向看,“上坡”的点向下运动,“下坡”的点向上运动,
6、简称“上坡下,下坡上”(如图3所示)图33同侧法:在波的图像上的某一点,沿y轴方向画出一个箭头表示质点运动方向,并设想在同一点沿x轴方向画一个箭头表示波的传播方向,那么这两个箭头总是在曲线的同侧(如图4所示)图44微平移法:如图5所示,实线为t时刻的波形图,作出微小时间t后的波形如虚线所示,由图可见t时刻的质点P1(P2)经t后运动到P1(P2)处,这样就可以判断质点的运动方向了图54.振动图像和波的图像的比较振动图像波的图像图像坐标横坐标时间各质点的平衡位置纵坐标某一质点在不同时刻的振动位移各质点在同一时刻的振动位移研究对象一个质点沿波传播方向上的各质点物理意义一个质点在不同时刻的振动位移介
7、质中各质点在同一时刻的振动位移二:考点题型归纳题型一:波的形成和传播1(2021陕西金台高二期中)关于振动和波的关系,下列说法中不正确的是()A波源发生振动,可能会产生机械波B振动的质点不会随波发生迁移C波的传播速度就是质点振动的速度D波源停止振动时,波不会立即停止传播2(2021全国高二专题练习)介质中有一列横波,对此列波下列说法正确的是()A波的传播方向与质点的振动方向平行B波的传播速度等于振源的振动速度C波的频率等于振源的振动频率D任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长3(2021湖北黄梅国际育才高级中学高二期中)关于机械波的概念,下列说法中正确的是()A质点振动的方向总是
8、垂直于波的传播方向B简谐波沿长绳传播,绳上平衡位置相距半个波长的两质点振动位移相等C任一质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长D相隔一个周期的两时刻,简谐波的图象相同题型二:机械波中质点振动的特点4(2022湖南郴州高二期末)一列简谐横波沿x轴方向传播,某时刻的波形如图所示,此时质点F的振动方向沿y轴负方向,则()A此刻质点B的振动方向与质点H的振动方向相同B此刻质点E向右移动C这列波沿x轴正方向传播D质点B将比质点D先回到平衡位置5(2021河南范县第一中学高二阶段练习)关于机械波中的横波和纵波,下列说法正确的是()A对于纵波,质点的振动方向和波的传播方向有时相同,有时相反B对于横波,
9、质点的振动方向与波的传播方向有时会相同C形成纵波的质点随波一起迁移D空气介质只能传播横波6(2021全国高二课时练习)下列关于机械波的说法中,正确的是()A在简谐波中,各质点的振动步调完全相同B简谐横波向右传播时,介质中的各个质点也向右移动C一列简谐横波在介质中传播,各质点的振动频率各不相同D简谐横波向左传播时,介质中左边质点的振动总比相邻的右边质点的振动滞后一些题型三:机械波的描述7(2022辽宁辽阳高二期末)手抓住绳的一端上下振动,产生沿绳传播的机械波,改变手的振动频率,某时刻的波形图如图所示,则下列说法正确的是()A随着手的振动频率改变,绳波的波长逐渐增大B随着手的振动频率改变,绳波的波
10、速逐渐增大C随着手的振动频率改变,绳波的波速逐渐减小D手的振动频率在逐渐增大8(2021全国高二课时练习)B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波,遇到人体组织会产生不同程度的反射。探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像,t=0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1107 Hz,下列说法不正确的是()A01.2510-7s内质点M运动的路程为2 mmB质点M第一次位移为0.2mm的时刻是10-7sC超声波在血管中的传播速度为1.4103 m/sDt=1.510-7s时质点N恰好处于波谷9(2021河北迁西县奇石学校高二阶段练习)一列沿x轴正
11、向传播,周期为2.0s的简谐横波,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此刻质点a的速度为负,加速度为正的最大值B此刻质点b的振动速度等于波的传播速度C此刻质点c的振动方向为y轴正方向D经过0.50s,机械波沿x轴传播距离为2m题型四:波图像问题10(2022湖南株洲二中高二期末)一列横波在时刻的波形如图甲所示,、是介质的两个质点,图乙是质点的振动图像,则()A该波振幅为B该波的波速为C质点与的位移总相同D该波沿轴正方向传播11(2022河北衡水高二期末)如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,t=1s时质点P恰好第二次回到图中所示位置。下列说法正
12、确的是()A质点P在t=0时刻沿y轴负方向振动B该简谐横波的波速大小为2m/sC质点P在t=1.25s时刻沿y轴正方向振动Dt=1.5s时刻,质点P的速度正在减小,加速度正在减小12(2021江苏海门中学高二期中)图甲为一列横波在时的波动图像,图乙为该波中处质点P的振动图像,下列说法正确的是()A若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象,则所遇到的波的频率为B若该波能发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障碍物尺寸一定比大很多C再过,P点的动能为零D波沿x轴正方向传播题型六:波的多解问题13(2021广东深圳实验学校高中部高二阶段练习)一列水平传播的简谐横波在t=0时的波形如图所示,图中A、B两
13、质点间距为8m,B、C两质点平衡位置的间距为3m,当t=1s时,质点C恰好通过平衡位置,则该简谐波波速的值不可能为()A24m/sB23m/sC21m/sD19m/s14(2022湖南长郡中学高二期末)某一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播,、是传播方向上相距的两质点,波先传到,当波传到开始计时,、两质点的振动图像如图所示。则()A质点开始振动的方向沿轴负方向B该波从传到的时间可能为C该波的传播速度可能为D该波的波长可能为15(2021上海市金陵中学高二开学考试)一列简谐横波沿轴正方向传播,在处的质元的振动图线如左图所示,在处的质元的振动图线如图所示。下列说法正确的是()A该波的周期为15sB该
14、波的波长可能为8mC在04s内处和处的质元通过的路程均为6cmD处的质元在平衡位置向上振动时,处的质元在波谷三:课堂过关精练一、单选题16(2021湖南高二阶段练习)如图所示,用手握住较长轻质细绳的一端连续上下抖动,形成一列简谐横波。某一时刻的波形图如图所示,绳上a、b两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是()Aa、b两质点之间的距离为一个波长B波从a质点传播到b质点需要半个周期Ca质点会向右运动到b质点Da、b两质点此时速度最大17(2022云南砚山县第三高级中学高二期末)关于简谐波,下面说法中错误的是()A波动的产生需要两个条件,即波源和传播波的介质B波动过程是质点由近向远传递的过程C波动
15、过程是能量传递的过程D波动过程中质点本身不随波发生迁移18(2021河南范县第一中学高二阶段练习)下列关于机械波的说法正确的是()A质点的振动方向与波的传播方向在一条直线上的波叫作横波B虽然在真空中质点间没有相互作用力,但是机械波还是能在真空中传播C波在传播振动这种运动形式的同时,也可将信息传播出去D波传播的过程就是介质中的质点随波迁移的过程19(2021山东临沂第二中学高二阶段练习)一列简谐横波a,某时刻的波形如图甲所示从该时刻开始计时,波上质点A的振动图像如图乙所示波a与另一列简谐横波b相遇能发生稳定干涉现象,则下列判断正确的是()A波a沿x轴负方向传播B波b的频率为0.4HzC从该时刻起
16、,再经过0.4s,质点通过的路程为40cmD若波遇到障碍物能发生明显衍射现象,则障碍物的尺寸一定比0.4m大很多20(2022北京北师大实验中学高二期末)一根粗细均匀的弹性绳子,右端固定,S点上下振动,产生向右传播的机械波,某时刻的波形如图所示。下列说法中正确的是()A波源振动的周期逐渐减小B波的传播速度逐渐减小C各处的波长都相等D此时刻质点P的速度方向向上21(2021山东阳谷县第二中学高二阶段练习)如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图,由图像可知()A此时质点b位移为零B此时质点b向y方向运动C该时刻起,d比c先到达平衡位置D质点a再经过通过的路程是4cm,偏离平衡位
17、置的位移大小是4cm22(2022山东潍坊)一列简谐波在初始时刻的全部波形如图所示,质点a、b、c、d对应x坐标分别为1m、1.5m、3m、4m。从此时开始,质点d比质点b先到达波谷。下列说法正确的是()A波源的起振方向沿y轴向上B振动过程中质点a、c动能始终相同C波沿x轴负方向传播D此时b点加速度沿y轴正方向23(2021广东深圳市第二高级中学)某列简谐横波在时刻的波形如图甲中实线所示,时刻的波形如图甲中虚线所示,若图乙是图甲a、b、c、d四点中某质点的振动图像,则()A这列波沿x轴正方向传播B图乙是质点b的振动图像C从到这段时间内,质点a通过的路程为1.5mD时刻质点c沿y轴正向运动24(
18、2022辽宁浑南)如图所示,图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的波形图,P为平衡位置在的质点,图乙为此波中平衡位置坐标的质点从该时刻起的振动图像,下列说法中正确的是()A波沿x轴负方向传播B由甲、乙两图可知该波波速为C从该时刻起,时,P点刚好经过平衡位置,振动方向向下D从该时刻起,P点第一次回到平衡位置通过的路程是四:高分突破精练一:单选题25(2021辽宁沈阳市第一二中学)沿x轴从左向右有M、P、N三个质点(N点未画出)在同一介质中,位于坐标原点O处的P质点在外力作用下在竖直方向做简谐振动,形成沿x轴双向传播的简谐波。时刻波形如图所示,其中M点再经过1s时间(小于一个周期),位移仍与时相
19、同,但振动方向相反。N点与M点平衡位置距离为d,设波长为,且振动方向总相反。下列说法正确的是()A此时P点加速度为零B此时M点的振动方向竖直向下CN点平衡位置坐标为D此简谐波在x轴上的传播速度为8m/s26(2022全国)如图所示,一列横波在x轴上沿x轴方向传播,实线表示t=0时刻的波形图,虚线是t=2s时刻的波形图,下列说法正确的是()A质点的振动周期一定是8sB该波的波速可能是1m/sCt=0时刻,x=4m处的质点振动方向一定向上Dt=4s时刻,x=6m处的质点可能位于平衡位置27(2022山东济南)如图所示,坐标原点O处有一波源做简谐振动,它在均匀介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播。时
20、,波源开始振动,时,波刚好传到处,其中P、Q为介质中的质点。下列说法正确的是()A波源的起振方向沿y轴向上B从图示时刻开始,质点P比质点Q先回到平衡位置C该机械波的传播速度为2m/sD从图示时刻开始,再经过0.25s质点P到达平衡位置28(2017湖北十堰市教育科学研究院)如图所示,S为上下振动的振源,其频率为100Hz,所产生的横波向左右传播,波速为80m/s。已知P、Q两点与振源相距分别为PS=17.4m,QS=16.2m,当S通过平衡位置向上运动时,则()AQ在波峰,P在波谷BP在波峰,Q在波谷CP、Q都在波峰DP通过平衡位置向上振动,Q通过平衡位置向下振动29(2021重庆)一列简谐横
21、波沿x轴方向传播,某时刻的波形如图所示,关于波的传播方向与质点a、b的运动情况,下列叙述中正确的是()A若波沿x轴正方向传播,a运动的速度将增大B若波沿x轴正方向传播,a运动的加速度与速度都将减小C若波沿x轴负方向传播,b将向方向运动D若波沿x轴负方向传播,b将向方向运动30(2021河北)一列沿x轴正向传播,周期为2.0s的简谐横波,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此刻质点a的振幅最大B经过2s质点b沿x轴正向移动8mC此刻质点c的振动方向为y轴正方向D经过0.50s,机械波沿x轴传播距离为2m二、多选题31(2021重庆巴蜀中学)一简谐横波沿x轴正方向传播,在
22、t时刻,该波的波形图如图a所示,P、Q是介质中的两个质点。图b表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是()A在t0时刻,质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大B在t0时刻,质点P的速率比质点Q的大C在t0时刻,质点P的加速度的大小比质点Q的大D平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图b所示32(2022山西运城市景胜中学)一列简谐横波在t=0.2s时的波形图如图甲所示,P、Q为介质中的两个质点,它们的平衡位置分别为x=1m和x=3.5m,质点P的振动图象如图乙所示,则()A该简谐波的波速为10m/sBt0.28s时,质点P、Q的速度方向相同C该简谐波沿x轴正方向传播Dt0.4s到t1.1s内,
23、质点Q的路程为7cm33(2021全国)一列简谐横波t=0时的波形如图中实线所示,经过时间3 s后变成图中虚线所示的波形。已知波向左传播,图中坐标为(12,2)的A点,经时间5 s后振动状态传播到B点,则()A此波的波速可能是3m/sBt=0时刻,B点在平衡位置,速度沿y轴正向C05s时间内,A的路程可能为10cmD05s时间内,B的路程可能为15cm34(2021湖南新邵县第三中学)一列简谐横波沿水平方向向右传播,在该波上有M、N两质点,平衡位置间距离。从某时刻开始计时,两质点的振动图像如图所示,若小于该简谐横波的波长,则下列判断正确的是()A该简谐横波的传播周期为3.6sB该简谐横波的波长
24、为4.8mC该简谐横波的传播速度为2m/sD沿振动方向两质点间最大距离为10cmE.t=4.5s时,质点M偏离平衡位置的位移最大35(2021湖南)图甲为一列沿水平方向传播的简谐横波在时刻t的波形图,图乙为质点b从时刻t开始计时的vt图象若设振动正方向为沿+y轴方向,则下列说法中正确的是()A该简谐横波沿x轴负方向传播B该简谐横波波速为0.4m/sC若该波发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障碍物或孔的尺寸一定比4m大得多D在时刻t,质点a的加速度比质点b的大E.再经过2s,质点a随波迁移0.8m36(2021重庆市长寿中学校)一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在波的传播方向上两质点a、b的平衡位
25、置相距6m,a、b的振动图像分别如图甲、乙所示。下列说法正确的是()A该波的周期为12sB该波的波长可能为24mC质点b在波谷位置时,质点a在平衡位置沿y轴负方向运动D质点a在0-4s内通过的路程为6cm三、解答题37(2022全国)一列简谐横波,在t0时刻的波形如图所示,质点振动的振幅为10cm。P、Q两点的坐标为-1 m和-9 m,波传播方向由右向左,已知t0.7 s时,P点第二次出现波峰。试估算:(1)这列波的传播速度多大?(2)从t0时刻起,经多长时间Q点第一次出现波峰?(3)当Q点第一次出现波峰时,P点通过的路程为多少?38(2021北京)如图所示,ABC是均匀介质中水平面上的直角三
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