第2講　機(jī)械波-【物理】2025版三維設(shè)計(jì)一輪總復(fù)習(xí)學(xué)生用書

第2講機(jī)械波考點(diǎn)一機(jī)械波與波的圖像1.機(jī)械波（1）機(jī)械波的形成條件①有發(fā)生機(jī)械振動的。②有傳播，如空氣、水等。（2）傳播特點(diǎn)①機(jī)械波傳播的只是振動的和，質(zhì)點(diǎn)只在各自的平衡位置附近做簡諧運(yùn)動，并不隨波。②波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向。③介質(zhì)中每個質(zhì)點(diǎn)都做振動，因此，任一質(zhì)點(diǎn)的振動頻率和周期都和波源的振動頻率和周期。④波源經(jīng)過一個周期T完成一次全振動，波恰好向前傳播一個波長的距離。2.波的圖像（1）坐標(biāo)軸：橫軸表示各質(zhì)點(diǎn)的，縱軸表示該時刻各質(zhì)點(diǎn)的。（2）意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點(diǎn)離開的位移。（3）圖像（如圖）3.波長、波速、頻率及其關(guān)系（1）波長λ：在波的傳播方向上，振動相位總是的兩個相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。（2）波速v：波在介質(zhì)中的傳播速度，由本身的性質(zhì)決定。（3）頻率f：由波源決定，等于波源的。（4）波長、波速和頻率（周期）的關(guān)系：v＝λT＝1.對機(jī)械波傳播的三點(diǎn)理解（1）機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)的情況不同，它的波長和波速可能改變，但頻率和周期都不會改變。（2）質(zhì)點(diǎn)振動nT（波傳播nλ）時，波形不變。（3）相隔波長整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動狀態(tài)總相同；相隔半波長奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動狀態(tài)總相反。2.波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動方向的互判“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時質(zhì)點(diǎn)向下振動，“下坡”時質(zhì)點(diǎn)向上振動“同側(cè)”法波形圖上某點(diǎn)表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿波傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點(diǎn)來判斷質(zhì)點(diǎn)振動方向1.【波的形成與傳播】（多選）在一次傳物游戲中，小明同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖方式想要傳遞游戲道具小圓環(huán)。他把繩的一端固定在墻上，另一端用手握住并連續(xù)向上、向下抖動長繩，從圖中可看出在繩上形成由近及遠(yuǎn)傳播的波，該波可以看作是簡諧波。若t＝0時，小圓環(huán)離開平衡位置的位移恰好為零，振動方向?yàn)樨Q直向上，且小圓環(huán)距離臨近最高點(diǎn)的水平間距為2L，下列說法正確的是（）A.該波的波長為4LB.t＝38T時，C.若手上下振動加快，該簡諧波的波長將變小D.若手上下振動加快，小圓環(huán)可更快隨波前進(jìn)，被傳送至墻邊2.【波的圖像】（多選）（2024·廣東四區(qū)聯(lián)考）“戰(zhàn)繩”訓(xùn)練是近年健身的一種流行的項(xiàng)目，如圖甲，健身者雙手握住雙繩一端，上下抖動使繩子振動起來形成繩波，使健身者獲得很好的健身效果。健身者抖動其中一根繩子形成的繩波，可看作簡諧波，以手的平衡位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，建立xOy坐標(biāo)系，圖乙是t＝0時刻繩子的波形，若抖動的頻率是0.5Hz，不考慮繩波傳播過程中的能量損失，則（）A.傳播速度為8m/sB.該時刻Q點(diǎn)的振動方向沿y軸正方向C.該時刻P點(diǎn)坐標(biāo)為（0，16）D.從該時刻開始計(jì)時，質(zhì)點(diǎn)Q的振動方程為y＝20sinπt（cm）考點(diǎn)二波的圖像和振動圖像波的圖像和振動圖像的比較波的圖像振動圖像圖像物理意義表示某時刻各質(zhì)點(diǎn)的位移表示某質(zhì)點(diǎn)各個時刻的位移圖像信息（1）波長、振幅；（2）任意一質(zhì)點(diǎn)在該時刻的位移；（3）任意一質(zhì)點(diǎn)在該時刻加速度方向；（4）傳播方向、振動方向的互判（1）質(zhì)點(diǎn)振動周期；（2）質(zhì)點(diǎn)振幅；（3）各時刻質(zhì)點(diǎn)位移；（4）各時刻速度、加速度方向圖像變化隨時間推移，圖像沿傳播方向平移隨時間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變形象比喻記錄著許多人某時刻動作、表情的集體照片記錄著一個人一段時間內(nèi)活動的錄像帶已知質(zhì)點(diǎn)的振動圖像判定波的圖像【例1】一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，已知平衡位置在x＝0.8m處的質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖所示，下列選項(xiàng)中可能為t＝0.25s時的波形圖的是（）聽課記錄已知波的圖像判定質(zhì)點(diǎn)的振動圖像【例2】（多選）一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中向某一方向傳播，在某一時刻的波形如圖所示，并且此時振動還只發(fā)生在A、B之間，質(zhì)點(diǎn)P此時處于波峰，波的周期為T。由波源起振開始計(jì)時，以下關(guān)于P點(diǎn)的振動圖像，可能正確的是（）聽課記錄波的圖像和振動圖像綜合應(yīng)用【例3】（多選）人們在做戰(zhàn)繩運(yùn)動時，用手抓緊繩子，做出甩繩子的動作，使得繩波呈波浪狀向前推進(jìn)，形成橫波（可視為簡諧橫波）。t＝3s時波形圖如圖甲所示，圖乙是繩上某質(zhì)點(diǎn)的振動圖像，下列說法中正確的是（）A.該波的波速為1.2m/s B.波源開始振動的方向向下C.該質(zhì)點(diǎn)與波源的距離為3.6m D.0～3s時間內(nèi)該質(zhì)點(diǎn)通過的路程為4m聽課記錄

求解波的圖像與振動圖像綜合問題的三關(guān)鍵：“一分、一看、二找”考點(diǎn)三波傳播的周期性與多解性問題1.造成波傳播問題多解的三種因素（1）周期性①時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確；②空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確。（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(diǎn)振動方向不確定。（3）波形的隱含性在波傳播問題中，往往只給出完整波形的一部分，或給出幾個特殊點(diǎn)，而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣，波形就有多種情況，形成波傳播問題的多解性。2.解決波傳播問題多解的思路一般采用從特殊到一般的思維方法，即找出一個周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx，若此關(guān)系為時間，則t＝nT＋Δt（n＝0，1，2，…）；若此關(guān)系為距離，則x＝nλ＋Δx（n＝0，1，2，…）。步驟如下：（1）根據(jù)初、末兩時刻的波形圖確定傳播時間與周期（傳播距離與波長）的關(guān)系通式。（2）根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解。（3）根據(jù)波速公式v＝ΔxΔt或v＝λ波的周期性造成多解【例4】（多選）一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖甲和圖乙分別是平衡位置位于x1＝1m及x2＝4m處兩質(zhì)點(diǎn)的振動圖像。下列說法正確的是（）A.波長可能為3m B.波長可能為125C.波速可能為37m/s D.波速可能為6聽課記錄波的雙向性和隱含性造成多解【例5】如圖所示，實(shí)線是一列簡諧橫波在t1時刻的波形圖，虛線是t2＝（t1＋1）s時刻的波形圖，已知質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置距O點(diǎn)距離為5m。下列說法正確的是（）A.若波沿x軸負(fù)向傳播時，其周期可能為411B.無論波向哪個方向傳播，質(zhì)點(diǎn)M在t1時刻一定沿y軸正方向運(yùn)動C.若該波沿x軸正向傳播，其波速可能為7m/sD.若波沿x軸負(fù)向傳播時，當(dāng)周期T＝415s時，質(zhì)點(diǎn)M在t1到t2時間內(nèi)運(yùn)動的路程為聽課記錄考點(diǎn)四波的干涉、衍射多普勒效應(yīng)1.波的疊加在波的疊加中，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時引起的位移的。2.波的干涉現(xiàn)象中加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的判斷方法（1）公式法某質(zhì)點(diǎn)的振動是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr。①當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時。若Δr＝nλ（n＝0，1，2，…），則振動；若Δr＝（2n＋1）λ2（n＝0，1，2，…），則振動②當(dāng)兩波源振動步調(diào)相反時。若Δr＝（2n＋1）λ2（n＝0，1，2，…），則振動若Δr＝nλ（n＝0，1，2，…），則振動。（2）圖像法在某時刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰（或波谷與波谷）的交點(diǎn)，一定是點(diǎn)，而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是點(diǎn)，各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接形成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強(qiáng)線和減弱線，兩種線互相間隔，加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間。3.多普勒效應(yīng)的成因分析（1）接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)。（2）當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率，當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時，觀察者接收到的頻率。1.【機(jī)械波的干涉】（2023·浙江6月選考11題）如圖所示，置于管口T前的聲源發(fā)出一列單一頻率聲波，分成兩列強(qiáng)度不同的聲波分別沿A、B兩管傳播到出口O。先調(diào)節(jié)A、B兩管等長，O處探測到聲波強(qiáng)度為400個單位，然后將A管拉長d＝15cm，在O處第一次探測到聲波強(qiáng)度最小，其強(qiáng)度為100個單位。已知聲波強(qiáng)度與聲波振幅平方成正比，不計(jì)聲波在管道中傳播的能量損失，則（）A.聲波的波長λ＝15cm B.聲波的波長λ＝30cmC.兩聲波的振幅之比為3∶1 D.兩聲波的振幅之比為2∶12.【機(jī)械波的衍射】如圖，P為橋墩，A為靠近橋墩浮在水面的葉片，波源S連續(xù)振動，形成水波，此時葉片A靜止不動。為使水波能帶動葉片振動，可用的方法是（）A.增大波源振幅 B.降低波源頻率C.減小波源距橋墩的距離 D.增大波源頻率3.【多普勒效應(yīng)】我國研制的“復(fù)興號動車組”首次實(shí)現(xiàn)了時速350km/h的自動駕駛，此時多普勒效應(yīng)會影響無線