2019届二轮复习机械波课件（30张）（全国通用） 30页

第 31 讲　机械波 - 2 - - 3 - 考点一 考点二 考点三 波的形成和传播 核心知识整合 1 . 机械波的形成和传播 (1) 产生条件 : ① 有 　　　　 ; ② 有 　　　　 , 如空气、水、绳子等 。 (2) 传播特点 : ① 传播 　　　　　　　　 、能量和信息 ; ② 质点不 　　　　　　　　　 ; ③ 介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与 　　　　 相同。   2 . 机械波的分类 横波和纵波。 波源 介质 振动 形式 随波 迁移 波源 - 4 - 考点一 考点二 考点三 3 . 描述机械波的物理量 (1) 波长 λ : 在波动中 , 振动相位总是 　　　　 的两个相邻质点间的距离。用 “ λ ” 表示。   (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 λ 和频率 f 、周期 T 的关系是 机械波的速度大小由 　　　　 决定 , 与机械波的频率无关。   相同 波源 λ f 介质 - 5 - 考点一 考点二 考点三 4 . 波的图象   (1) 波的图象反映了在 　　　　 介质中的 　　　　　 离开平衡位置的位移情况 , 图象的横轴表示各质点的 　　　　 位置 , 纵轴表示该时刻 　　　　　　 的位移 , 如图所示。   (2) 图象的应用 : ① 直接读取 　　　　　 和 　　　　　 , 以及该时刻各质点的位移 。 ② 确定某时刻各质点加速度的 　　　　 , 并能比较其大小。   ③ 结合波的传播方向可确定各质点的振动 　　　　 或由各质点的振动方向确定波的 　　　　　　 。   某 时刻 各 质点 平衡 各 质点 振幅 A 　 波长 λ 方向 方向 传播 方向 - 6 - 考点一 考点二 考点三 关键能力提升 命题点一 　 波的形成与传播 【例 1 】 手持较长软绳端点 O 以周期 T 在竖直方向上做简谐运动 , 带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播 , 如图所示。绳上有另一质点 P, 且 O 、 P 的平衡位置间距为 L 。 t=0 时 ,O 位于最高点 ,P 的位移恰好为零 , 速度方向竖直向上 , 下列判断正确的是 ( 　　 ) 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 7 - 考点一 考点二 考点三 命题点二 　 机械波的描述 【例 2 】 ( 多选 ) 一列简谐横波在 t=0 时的波形图如图所示 , 介质中 x=2 m 处的质点 P 沿 y 轴方向做简谐运动的表达式为 y=10sin(5 π t) cm 。关于此简谐波 , 下列说法中正确的是 ( 　　 ) 　　　　　　　　　 　　　　　　　 A. 周期为 4.0 s B . 振幅为 20 cm C. 传播方向沿 x 轴正方向 D. 传播速度为 10 m/s 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 8 - 考点一 考点二 考点三 【例 3 】 ( 多选 ) 为了研究乐音的物理规律 , 某同学用计算机录制下优美的笛声 do 和 sol, 然后在电脑上用软件播放 , 分别得到如图 (a) 和图 (b) 的两个振动图象 , 由此可以判断 ( 　　 )   A.do 和 sol 的周期之比约为 3 ∶ 2 B.do 和 sol 的频率之比约为 3 ∶ 2 C.do 和 sol 在空气中传播的波速之比约为 3 ∶ 2 D.do 和 sol 在空气中传播的波长之比约为 3 ∶ 2 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 9 - 考点一 考点二 考点三 命题点三 　 横波与纵波 【例 4 】 2010 年 1 月 12 日海地发生了 7.3 级地震 , 造成了重大人员伤亡 , 此次地震波中的横波和纵波传播速率分别约为 4 km/s 和 9 km/s 。一种简易地震仪由竖直弹簧振子 P 和水平弹簧振子 H 组成 , 如图所示 , 在一次地震中 , 震源在地震仪下方 , 观察到两振子相差 5 s 开始振动 , 则 ( 　　 ) A.P 先开始振动 , 震源距地震仪约 36 km B.P 先开始振动 , 震源距地震仪约 25 km C.H 先开始振动 , 震源距地震仪约 36 km D.H 先开始振动 , 震源距地震仪约 25 km 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 10 - 考点一 考点二 考点三 方法技巧 横波 : 质点的振动方向与波的传播方向垂直的波 , 其中凸起部分的最高点叫波峰 , 凹下部分的最低点叫波谷。 纵波 : 质点的振动方向与波的传播方向平行的波 ; 其中质点分布较稀的部分叫疏部 , 质点分布较密的部分叫密部。 - 11 - 考点一 考点二 考点三 振动图象与波的图象 核心知识整合 振动图象与波的图象比较 - 12 - 考点一 考点二 考点三 - 13 - 考点一 考点二 考点三 关键能力提升 命题点一 　 振动图象与波的图象 【例 5 】 图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形 ,a 、 b 两质点的横坐标分别为 x a =2 m 和 x b =6 m, 图乙为质点 b 从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是 ( 　　 )   A. 该波沿 +x 方向传播 , 波速为 1 m/s B. 质点 a 经过 4 s 振动的路程为 4 m C. 此时刻质点 a 的速度沿 +y 方向 D. 质点 a 在 t=2 s 时速度为零 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 14 - 考点一 考点二 考点三 【例 6 】 ( 多选 ) 一列向右传播的简谐横波 , 当波传到 2.0 m 处的 P 点时开始计时 , 该时刻波形如图所示。 t=0.9 s 时 , 观测到质点 P 第三次到达波峰位置。下列说法正确的是 ( 　　 )   A. 波速为 0.5 m/s B. 经 1.4 s 质点 P 运动的路程为 70 cm C.t=1.6 s 时 ,x=4.5 m 处的质点 Q 第三次到达波谷 D. 与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为 2.5 Hz 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 15 - 考点一 考点二 考点三 方法技巧 波的图象与振动图象综合类问题求解策略 :“ 一分、一看、二找 ” 1 . 分清振动图象与波的图象。只要看清横坐标即可 , 横坐标为 x 则为波的图象 , 横坐标为 t 则为振动图象。 2 . 看清横、纵坐标的单位 , 尤其要注意单位前的数量级。 3 . 找准波的图象对应的时刻。 4 . 找准振动图象对应的质点。 - 16 - 考点一 考点二 考点三 命题点二 　 波的多解问题 【例 7 】 ( 多选 ) 一列简谐横波沿 x 轴传播 ,a 、 b 为 x 轴上的两质点 , 平衡位置分别为 x=0,x=x b (x b >0) 。 a 点的振动规律如图所示。已知波速为 v=10 m/s, 在 t=0.1 s 时 b 的位移为 0.05 m, 则下列判断可能正确的是 ( 　　 ) A. 波沿 x 轴正向传播 ,x b =0.5 m B. 波沿 x 轴正向传播 ,x b =1.5 m C. 波沿 x 轴负向传播 ,x b =0.5 m D. 波沿 x 轴负向传播 ,x b =1.5 m 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 17 - 考点一 考点二 考点三 方法技巧 1 . 造成波多解问题的主要因素 (1) 周期性 : ① 时间周期性 : 时间间隔 Δt 与周期 T 的关系不明确 ; ② 空间周期性 : 波传播距离 Δx 与波长 λ 的关系不明确。 (2) 双向性 : ① 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。 (3) 波形的隐含性形成多解在波的问题中 , 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 , 波形就有多种情况 , 形成波的多解。 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 Δt 或 Δx, 若此关系为时间 , 则 t=nT+Δt(n=0,1,2,…); 若此关系为距离 , 则 x=n λ +Δx(n=0,1,2,…) 。 - 18 - 考点一 考点二 考点三 干涉、衍射、多普勒效应和惠更斯原理 核心知识整合 1 . 波的干涉和衍射 相同 尺寸 干涉图样 障碍物 - 19 - 考点一 考点二 考点三 2 . 多普勒效应 当波源与观察者互相靠近或者互相远离时 , 观察者接收到的 　　　　　　　　 会发生变化。   (1) 波源与观察者如果互相靠近 , 观察者接收到的频率 　　　　 ;   (2) 波源与观察者如果互相远离 , 观察者接收到的频率 　　　　 ;   (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。   3 . 惠更斯原理 介质中任一波面上的各点 , 都可以看作发射 　　　　 的波源 , 其后任意时刻 , 这些 　　　　 在波前进方向的包络面就是新的波面 。 波的 频率 增大 减小 等于 子波 子波 - 20 - 考点一 考点二 考点三 关键能力提升 命题点一 　 干涉衍射 【例 8 】 利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示 , 则 ( 　　 )   A. 图甲、乙均显示了波的干涉现象 B. 图甲、乙均显示了波的衍射现象 C. 图甲显示了波的干涉现象 , 图乙显示了波的衍射现象 D. 图甲显示了波的衍射现象 , 图乙显示了波的干涉现象 答案 解析 解析 关闭 波绕过障碍物传播的现象叫波的衍射现象。波的干涉现象是由波的叠加产生的 , 干涉图象的特点是振动加强区与减弱区有规律地分布。因此题图甲显示了波的衍射现象 , 题图乙显示了波的干涉现象 , 故 D 正确。 答案 解析 关闭 D - 21 - 考点一 考点二 考点三 【例 9 】 ( 多选 )(2018 浙江嘉兴模拟 ) 某同学注意到手机摄像头附近有一个小孔 , 查阅手机说明后知道手机内部小孔位置处安装了降噪麦克风。进一步翻阅技术资料得知 : 降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波 , 与噪音叠加从而实现降噪的效果。如图是理想情况下的降噪过程 , 实线对应环境噪声 , 虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波。则 ( 　　 ) A. 降噪过程实际上是声波发生了干涉 B. 降噪过程可以消除通话时的所有背景杂音 C. 降噪声波与环境噪声的传播速度相等 D.P 点经过一个周期传播的距离为一个波长 答案 解析 解析 关闭 环境噪声与降噪声波频率相同 , 两列波发生了干涉 ,A 正确 ; 降噪过程只能消除部分特殊频率的背景杂音 , 不能消除所有背景杂音 ,B 错误 ; 机械波的传播速度取决于介质 , 降噪声波与环境噪声都在空气中传播 , 速度相等 ,C 正确 ;P 点只会在平衡位置上下移动 , 不会随波传播 ,D 错误。 答案 解析 关闭 AC - 22 - 考点一 考点二 考点三 【例 10 】 一列声波在空气传播的过程中通过一个障碍物 , 发生了一定程度的衍射 , 以下哪种情况可以使衍射现象更明显 ( 　　 ) A. 增大障碍物的尺寸 , 同时增大波的频率 B. 增大障碍物的尺寸 , 同时缩小波的频率 C. 缩小障碍物的尺寸 , 同时增大波的频率 D. 缩小障碍物的尺寸 , 同时减小波的频率 易错警示 任何波遇到障碍物都会发生衍射现象 , 但要使发生 “ 明显 ” 的衍射现象 , 必须使得孔或阻碍物的尺寸比水波的波长要小得多或相差不大。 答案 解析 解析 关闭 波在介质中传播时波速是由介质决定的 , 与波的频率无关 , 所以改变波的频率不会改变波速 , 但由 v= λ f 可知 , 当波速一定时 , 减小频率则波长增大 , 而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多 , 所以缩小障碍物的尺寸 , 同时减小波的频率会使衍射现象更明显 ,D 选项正确。 答案 解析 关闭 D - 23 - 考点一 考点二 考点三 命题点二 　 多普勒效应 【例 11 】 ( 多选 ) 如图甲所示 , 男同学站立不动吹口哨 , 一位女同学坐在秋千上来回摆动 , 据图乙 , 下列关于女同学的感受的说法正确的是 ( 　　 )   A. 女同学从 A 向 B 运动过程中 , 她感觉哨声音调变高 B. 女同学从 E 向 D 运动过程中 , 她感觉哨声音调变高 C. 女同学在点 C 向右运动时 , 她感觉哨声音调不变 D. 女同学在点 C 向左运动时 , 她感觉哨声音调变低 答案 解析 解析 关闭 女同学荡秋千的过程中 , 只要她有向右的速度 , 她都有靠近声源的趋势 , 根据多普勒效应 , 她都会感到哨声音调变高 ; 反之 , 女同学向左运动时 , 她感到音调变低 , 选项 A 、 D 正确 ,B 、 C 错误。 答案 解析 关闭 AD - 24 - 考点一 考点二 考点三 思路点拨 1 . 多普勒效应的成因分析 (1) 接收频率 : 观测者接收到的频率等于观测者在单位时间内接收到的完整波的个数。当波以速度 v 通过接收者时 , 时间 t 内通过的完整波的个数 为 , 单位时间内通过接收者的完整波的个数即为接收频率。 (2) 多普勒效应的两种情况 ① 波源不动 : 观察者向波源靠近 , 接送频率增大 ; 反之 , 减小。 ② 观察者不动 : 波源向观察者靠近 , 接送频率增大 ; 反之 , 减小。 2 . 多普勒效应的应用 多普勒测速仪测车速 ; 医用彩色超声波多普勒心动图仪测定心脏跳动 , 血管血流等情况 ; 电磁波的多普勒效应在军事、航天、气象预报等领域有了广泛的应用 ; 用多普勒效应测量其他星系接近还是远离地球运动的速率。 - 25 - 考点一 考点二 考点三 命题点三 　 惠更斯原理效应 【例 12 】 ( 多选 ) 关于惠更斯原理的理解 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 同一波面上的各点振动情况完全相同 B. 同一振源的不同波面上的质点的振动情况一定不同 C. 球面波的波面是以波源为中心的一个个球面 D. 无论怎样的波 , 波线始终和波面垂直 答案 解析 解析 关闭 根据惠更斯原理 , 介质中任一波面上的各点 , 都可以看作发射子波的波源 , 其后任意时刻 , 这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。同一波面上各质点振动情况完全相同 , 选项 A 正确 ; 不同波面上质点的振动情况可能相同 , 选项 B 错误 ; 球面波是以波源为中心的一个个球面 , 选项 C 正确 ; 波线始终与波面垂直 , 选项 D 正确。 答案 解析 关闭 ACD - 26 - 1 2 3 4 5 1 . 关于振动和波 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) A. 没有机械振动 , 就一定没有机械波 B. 一个物体在做机械振动 , 就一定会产生机械波 C. 振源的振动速度跟波速一定相同 D. 由某振源产生的波 , 它的频率跟振源的频率不一定相同 答案 解析 解析 关闭 有机械波一定有机械振动 , 有机械振动不一定有机械波 , 还需要传播振动的介质。故 A 正确。机械波是机械振动在介质中传播的过程 , 所以有机械波必有机械振动 , 而有机械振动不一定有机械波。故 B 错误。波在同一均匀介质中是匀速传播的 , 而振源振动的速度在进行着周期性变化 , 两者没有直接关系。故 C 错误。由某振源产生的波 , 它的频率跟振源的周期相同 , 则频率一定相同。故 D 错误。 答案 解析 关闭 A - 27 - 1 2 3 4 5 2 . 如图为一列绳波 , 当手振动的频率增加时 , 它的传播速度及其波长 ( 　　 )   A. 速度不变 , 波长减小 B. 速度不变 , 波长增大 C. 速度减小 , 波长变大 D. 速度增大 , 波长不变 答案 解析 解析 关闭 绳波一直在绳中传播 , 介质相同 , 传播速度保持不变。当手振动的频率增加时 , 根据波速公式 v= λ f 分析得知 , 波长减小 , 故 A 正确 ,BCD 错误。 答案 解析 关闭 A - 28 - 1 2 3 4 5 3 .( 多选 )(2018 浙江 11 月选考 ) 如图所示 , 两种不同材料的弹性细绳在 O 处连接 ,M 、 O 和 N 是该绳上的三个点 ,OM 间距离为 7.0 m,ON 间距离为 5.0 m 。 O 点上下振动 , 则形成以 O 点为波源向左和向右传播的简谐横波 Ⅰ 和 Ⅱ , 其中波 Ⅱ 的波速为 1.0 m/s 。 t=0 时刻 O 点处在波谷位置 , 观察发现 5 s 后此波谷传到 M 点 , 此时 O 点正通过平衡位置向上运动 ,OM 间还有一个波谷。则 ( 　　 ) A. 波 Ⅰ 的波长为 4 m B.N 点的振动周期为 4 s C.t=3 s 时 ,N 点恰好处于波谷 D. 当 M 点处于波峰时 ,N 点也一定处于波峰 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 29 - 1 2 3 4 5 4 . 一列简谐横波沿直线传播。以波源 O 为平衡位置开始振动为计时零点 , 质点 A 的振动图象如图所示 , 已知 O 与 A 的平衡位置相距 1.2 m, 以下判断正确的是 ( 　　 )   A. 波长为 1.2 m B. 波源起振方向沿 y 轴正方向 C. 波速大小为 0.3 m/s D. 质点 A 的动能在 t=4 s 时最大 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭 - 30 - 1 2 3 4 5 5 .( 多选 )(2018 浙江诸暨牌头中学期中 ) 如图所示 , 甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图 , 乙为介质中 x=2 m 处的质点 P 以此时刻为计时起点的振动图象 , 质点 Q 的平衡位置位于 x=3.5 m 处 , 下列说法正确的是 ( 　　 )   A. 这列波沿 x 轴正方向传播 B. 在 0.3 s 时间内 , 质点 P 向右移动了 3 m C.t=0.1 s 时 , 质点 P 的加速度大于质点 Q 的加速度 D.t=0.25 s 时 ,x=3.5 m 处的质点 Q 到达波峰位置 答案 解析 解析 关闭 答案 解析 关闭