高中物理知识点机械波详解和练习
机械波
一、知识网络
二、画龙点睛
概念
1、机械波
(1)机械波：机械振动在介质中的传播，形成机械波。
(2)机械波的产生条件：
①波源：引起介质振动的质点或物体
②介质：传播机械振动的物质
(3)机械波形成的原因：是介质内部各质点间存在着相互作用的弹力，各质点依次被带动。
(4)机械波的特点和实质
①机械波的传播特点
a．前面的质点领先，后面的质点紧跟；
b．介质中各质点只在各自平衡位置附近做机械振动，并不沿波的方向发生迁移；
c．波中各质点振动的频率都相同；
d．振动是波动的形成原因，波动是振动的传播；
e．在均匀介质中波是匀速传播的。
②机械波的实质
a．传播振动的一种形式；
b．传递能量的一种方式。
(5)机械波的基本类型：横波和纵波
①横波：质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波，叫做横波。
表现形式：其中凸起部分的最高点叫波峰，凹下部分的最低
点叫波谷。横波表现为凹凸相间的波形。
实例：沿绳传播的波、迎风飘扬的红旗等为横波。
②纵波：质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波，叫做纵波。
表现形式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。纵波表现为疏密相间的波形。
实例：沿弹簧传播的波、声波等为纵波。
2、波的图象
(1)波的图象的建立
①横坐标轴和纵坐标轴的含意义
横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置；纵坐标y 表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移。
从形式上区分振动图象和波动图象，就看横坐标。
②图象的建立：在xOy坐标平面上，画出各个质点的平衡位置x 与各个质点偏离平衡位置的位移y的各个点(x，y)，并把这些点连成曲线，就得到某一时刻的波的图象。
(2)波的图象的特点
①横波的图象特点
横波的图象的形状和波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布形状相似。波形中的波峰也就是图象中的位移正向最大值，波谷即为图象中位移负向最大值。波形中通过平衡位置的质点在图象中也恰处于平衡位置。
在横波的情况下，振动质点在某一时刻所在的位置连成的一条曲线，就是波的图象，能直观地表示出波形。波的图象有时也称波形图或波形曲线。
②纵波的图象特点
在纵波中，如果规定位移的方向与波的传播方向一致时取正值，位移的方向与波的传播方向相反时取负值，同样可以作出纵波的图
振动O 质点在一段时间内运 直观地O 表示一列波在时刻 t
x y
v
象。
纵波的图象与纵波的“形状”并无相同之处。
(3)波的图象的物理意义
波的图象表示在波的传播过程中各个质点在同一时刻偏离各自
平衡位置的位移，或表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的情况。
(4)振动图象与波动图象的比较
振动图象
波的图象
研究对
单个振动质点
连续介质
象
坐标含
义
研究内
容
物理意
义
用横坐标表示各质点的平 用横坐标表示时间 t ，纵坐 衡位置，纵坐标表示某一
标表示振动物体相对平衡
时刻各质点偏离各自平衡
位置的位移。
位置的位移。
质点在振动过程中，位移 某一时刻介质中各质点的
随时间的变化 空间分布
表示单个质点振动位移随 表示大量质点在同一时刻
时间的变化规律，能表示 偏离平衡位置的位移，能
T λ
t x
动情况。
的波形。
图
线
v
运动特
波形匀速传播，各质点做
质点做简谐运动
点
简谐运动
直接得出质点在任意时刻
能直接得出各质点在时刻 t 反映信
息
图线变
的位移
能得到振动的振幅 能得到振动的周期
已画出的部分不随时间而 的位移
能得到波的振幅
能得到波的波长
变，随时间变化图线按原 所选时刻不同，图线不同
化
规律延伸。
(5)简谐波
①简谐波
波源做简谐运动时，介质中的各个质点随着做简谐运动，所形成
的波就是简谐波。
②简谐波的特点
简谐波的图象──波形曲线是正弦(或余弦曲线)。 简谐波是一种最简单、最基本的波。
3、质点的振动方向、波的传播方向与波形之间的关系
根据“前面的质点领先，后面的质点紧跟”这一原则，结合波的传
y
O
a b
x
播方向与波形，可判断各质点在某时刻的振动方向。
如右图所示，a、b两点相比较，a点是
前面的质点，b点是后面的质点。图示时刻a
点的正向位移比b点的正向位移大，可知b
点向上振动。找出a点前面的质点，同理可知
a点也向上振动。
总结：
①波峰、波谷点瞬时静止，波峰点下一时刻向下振动，波谷点下一时刻向上振动；
②在波峰与波谷间质点的振动方向一致，在波峰(或波谷)的两侧质点的振动方向相反。
③某一时刻的波形、波的传播方向与质点的振动方向称之为波的三要素，三者之间相互制约。
④简捷判断法则：“逆向上下坡”、“同侧法则”、“班主任来了”、“三角形法则”等。
三角形法则简介：
如图所示，假设波沿x轴正方向传播，根y
M A
v
B Q t
据波的特点可知：MN曲线上各质点振动方向O 向上（M、N除外），用带箭头的CA表示，NQ曲线上各质点振动方向向下，用带箭头的BC表示，A→B表示波的传播方向。易见，有向线段AB、BC、CA刚好构成一个带箭头，C
N
x
且首尾相连的封闭三角形。
例题：一列波沿水平方向传播，某时刻的波形如图所示，则图中a、b、c、d四点在此时刻具有相同运动方向的是()
A．a和c d c
a b
B．b和c
C．a和d
D．b和d(答案：B、C)
4、波的图象的变化情况
(1)振动描点作图法y v
依据在波的传播过程中质点上下振动而O
x
不随波迁移的特点，在正弦(或余弦)波中找出t t＋T/4
波峰(或波谷)及邻近的平衡位置，根据质点的
振动方向，让它们同时振动到所求时刻，然后
根据波的连续性和周期性，即可画出所求的波
形图线。
(2)波形平移法
将某一时刻的波的图象沿波的传播方向移动一段距离Δx＝v·Δt，就得到t＋Δt时刻的波形图象。
y v
O
x
tΔx t＋T/4
将波形沿着波的传播方向的反方向移动一段距离Δx＝v·Δt，就
y
可以得到t－Δt时刻的波形图。v
t
O
x
Δx t－T/4
若Δt＞T，根据波的周期性，只需平移Δx＝v(Δt－nT)即可。波形平移后，根据波的连续性和周期性，将缺少的部分补上或将多余的部分去掉。
5、波长、波速、频率
(1)波长：在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离，叫做波长。
波长的物理实质是相距一个（或整数个）波长的两个质点的振动位移在任何时刻都相等，而且振动速度的大小和方向也相同，它们的振动步调一致。波长反映了波的空间周期性。
⑵频率：在波动中，各个质点的振动周期(或频率)是相同的，它们都等于波源的振动周期(或频率)，这个周期(或频率)也叫做波的周期(或频率)。
波的频率仅由波源决定，与介质无关。波的周期和频率反映了波的时间周期性。
⑷波速
①波速：振动在介质中传播的速度，叫做波速。
Δxλ
v＝λf
②公式v＝＝
Δt T
③决定波速的因素
①波速由介质本身的性质决定，同一列波在不同的介质中传播时波速可以不同，波长可以不同，但波从一种介质进入另种介质时频率不变。
②波速还与波的类型有关
⑷关于波长、频率和波速之间关系的应用
总结：在解决波的图象问题时，一定要抓住“双向性”和“周期性”。例题：一列波由一种介质进入另一种介质中继续传播，则() A．传播方向一定改变B．其频率不变
C．如波速增大，频率也会增大D．如波长变小，频率也会变小
解析：正确答案是B。
因为频率是由波源决定的，与介质及波速无关，因v＝λf，f不变，λ
会随v成正比例变化，波由一种介质垂直于界面进入另一种介质，波速的大小会变，但方向却不变。
例题：如图所示，实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线，经0.5s 后，其波形如图中虚线所示，设该波的周期T大于0.5s。
a．如果波是向左传播的，波速是多大？波的周期是多大？
b．如果波是向右传播的，波速是多大？波的周期又是多大？
y/cm
213
O
2448x/cm
解析：a．如果波是向左传播的，从图可以看出，虚线所示的波
1
形相当于实线所示的波形向左移动了个波长，又因为λ＝24cm，所
4
1Δx
以Δx＝λ＝6cm＝0.06m。由此可求出波速为：v＝＝0.12m/s 4Δt
λ
波的周期为：T＝＝2.00s
v
b．如果波是向右传播的，从图可以看出：虚线所示的波形相当
33
于实线所示的波形向右移动了个波长，所以Δx＝λ＝0.18m。由此
44
Δx
可求出波速为：v＝＝0.36m/s
Δt
λ
波的周期为：T＝＝0.67s
v
例题：如图所示，一列机械波沿直线ab向右传播ab＝2m，a、b两点的振动情况如图，下列说法正确的是()
28 A．波速可能是m/s
43
2
C．波速可能大于m/s x
3b
a
B．波长可能是m
3
8
D．波长可能大于m
3
a b
O24
t/s
解析：考虑t＝0时刻、质点a在波谷，质点b在平衡位置且向y轴正方向运动，又波由a传向b，则可描绘出a、b之间最简的波形图为：
又由图可知
a b
3
λ满足：λ＋nλ＝2(n＝0,1,2……)
4
由此可得
8
λ＝m
4n＋3
8
由此可知波长不可能大于m，(由振动图象知T＝4s，对应的波
3
288
速也不可能大于m/s)，当n＝0时，λ＝m；当n＝10时，λ＝m。
3343
λ2
由v＝得，对应的波速v＝m/s。
T43
答案：A、B
总结：在解决波的图象问题时，一定要抓住“双向性”和“周期性”。本题若未明确波沿直线ab向右传播，也需讨论波向左传播的情况，在考虑两点之间波的形状时，一定要注意传播方向与质点振动方向之间的关系。
6波的衍射
⑴波的衍射波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。
⑵发生明显衍射的条件
①产生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。
②说明
a、衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件。波长较大的波容易产生显著的衍射现象；
b、波传到小孔(或障碍物时)，小孔或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)在孔或障碍物后传播，于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象；
c、当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于能量的减弱，衍射现象不容易观察到。
⑶衍射是波特有的现象
一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。
7、波的干涉
⑴波的叠加原理
①波的叠加原理
几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的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位移的矢量和。
②说明
a、两列波相遇后，保持各自原来的状态，互不干扰。
b、在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和。
c、两列振动方向相同的波叠加，振动加强；两列振动方向相反
的波叠加，振动减弱。
⑵波的干涉的特点
两列波在同一介质中传播，形成稳定的叠加区域。
在振动加强区里，振幅A
max ＝A
1
＋A
2
。在振动减弱区里，振幅
A min ＝|A
1
－A
2
|。其余各质点振动的振幅介于A
max
与A
min
之间。
振动加强区域和振动减弱区域相互间隔开来，且加强、减弱区域
是稳定的，即加强的区域始终是加强的，减弱的区域始终是减弱的，不随时间而变。
⑶产生干涉的条件
①相干波源的获取
a、相干波源：频率相同，相差恒定(特例为振动情况相同)的波源。
b、相干波源的获取同出一源，一分为二。
②产生干涉的必要条件：必须两列波的频率相同，相差恒定，振
幅尽量接近，在同一平面内振动。
⑷波的干涉
①波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开，这种现象叫做波的干涉。
②干涉图样：在波的干涉中所形成的稳定的叠加图样，叫做干涉图样。
③干涉也是波特有的现象
一切波都能发生干涉，干涉也是波特有的现象。
8、驻波：两列沿相反方向传播的振幅相同、频率相同的波叠加时，形成驻波。
驻波是特殊的干涉现象。管(弦)乐器发声的原理都是利用的驻波现象。
9、多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。
多普勒效应的规律：观察者朝着波源运动时，接收到的频率增大了。观察者远离波源运动时，接收到的频率减小。
机械波、光波、电磁波都会发生多普勒效应，多普勒效应是波动过程共有的特征
例题：以速度u＝200m/s奔驰的火车，鸣笛声频率为275Hz，已知常温下空气的声速v＝340m/s。求
(1)当火车驶来时，站在铁道旁的观察者的笛声频率是多少？
(2)当火车驶去时，站在铁道旁的观察者的笛声频率是多少？
解析：(1)观察者相对介质静止，波源以速度u向观察者运动，以介质为参考系，波长将缩短为λ′＝(v－u)T，则观察者听到到的频率为
v v
f′＝＝＝292Hz。
λ′v－u
(2)同上分析，观察者听到的频率为
f′＝v v
＝＝260Hz。λ′v＋u
10、次声波和超声波
(1)次声波：频率低于20Hz的声波，叫次声波。
地震、台风、核爆炸、火箭起飞时都能产生次声波。
(2)超声波：频率高于20000Hz的声波，叫超声波。
①人耳可听到的频率范围，大致在20Hz一20000Hz之间
②次声波和超声波都不能引起人类听觉器官的感觉。
规律
1、由波的图像可以求什么?
⑴从图像可以直接读出振幅(注意单位)
⑵从图像可以直接读出波长(注意单位)
⑶可求任一点在该时刻相对平衡位置的位移(包括大小和方向)
⑷在波速方向已知(或已知波源方位)时可确定各质点在该时刻的振动方向．
⑸可以确定各质点振动的加速度方向．
2、有关波的图像的几个问题
⑴．画波的图像．要画出波的图像通常需要知道波长λ、振幅A、
波的传播方向(或波源的方位)、横轴上某质点在该时刻的振动状态(包括位移和振动方向)这四个要素．
⑵若知波源或波的传播方向可判定图像上该时刻各质点的振动
方向，从而判定质点的振动速度、回复力(加速度)、动能和势能的变化情况，具体方法为：
①带动法：根据波的形成、利用靠近波源的点带动它邻近的离波源稍远的点的道理，在被判定振动方向的点P附近(不超过λ)图像上
4
靠近波源—方找另一点P’，若P’在P上方，则P’带动P向上运动如图，若P’在P的下方，则P’带动P向下运动．
②微平移法；将波形沿波的传播方向作微小移动∆x=v⋅∆t<λ
，
4
则可判定P点沿Y方向的运动方向了．
反过来已知波形和波形上一点P的振动方向也可判定波的传播方向．
⑶已知波速v和波形，画出再经Δt时间波形图的方法
①平移法：先算出经Δt时间波传播的距离Δx＝v·Δt，再把波形沿
波的传播方向平移Δx即可．因为波动图像的重复性，若知波长λ，则波形平移nλ时波形不变，当Δx＝nλ+x时，可采取去整nλ留零x的方法，只需平移x即可．
②特殊点法：(若知周期T则更符单)
在波形上找两特殊点，如过平衡位置的点和与它相邻的峰(谷)点，先确定这两点的振动方向，再看Δt＝n T+t，由于经n T波形不变，所以也采取去整n T留零t的方法，分别做出两特殊点t后的位置，然后按正弦规律画出新波形．
说明：2、3中介绍的方法①、②均是并列关系．不要求每种方法都必须掌握，同学们可根据自己对各种方法的理解情况，在①②中选择一个适合自己的方法．
⑷应用Δx＝v·Δt时注意
①因为Δx＝nλ+x，Δt＝n T+t，应用时注意波动的重复性；v有正有负，应用时注意波传播的双向性．
②由Δx、Δt求v时注意多解性．
例题：如图所示，S
1、S
2
是两个相干波源，它们振动同步且振幅相
同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有
A.该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱
b c
B.该时刻 a 质点振动最弱，b 、c 、d 质点振动都最强
C.a 质点的振动始终是最弱的， b 、c 、d 质点的振动始终是最强
的
D.再过 T /4 后的时刻 a 、 、 三个质点都将处于各自的平衡位置，
因此振动最弱
解析：该时刻 a 质点振动最弱，b 、c 质点振动最强，这不难理解。 但是 d 既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加，如何判定其 振动强弱？这就要用到充要条件：“到两波源的路程之差是波长的整
数倍”时振动最强，从图中可以看出，d 是 S 1、S 2 连线的中垂线上的
一点，到 S 1、S 2 的距离相等，所以必然为振动最强点。
描述振动强弱的物理量是振幅，而振幅不是位移。每个质点在振
动过程中的位移是在不断改变的，但振幅是保持不变的，所以振动最
强的点无论处于波峰还是波谷，振动始终是最强的。
本题答案应选 B 、C
例题： 如图中实线和虚线所示，振幅、周期、起振方向都相同的两
列正弦波（都只有一个完整波形）沿同一条直线向相反方向传播，在 相遇阶段（一个周期内），试画出每隔 T /4 后的波形图。并分析相遇
后 T /2 时刻叠加区域内各质点的运动情况。
a n + ⎪ λ v = n + ⎪λ ÷ (t - t ) 3 ⎭
⎝
解析：根据波的独立传播原理和叠加原理可作出每隔 T /4 后的波
形图如①②③④所示。
相遇后 T /2 时刻叠加区域内 abcde 各质点的位移都是零，但速度
各不相同，其中 a 、c 、e 三质点速度最大，方向如图所示，而 b 、d
两质点速度为零。这说明在叠加区域内， 、c 、e 三质点的振动是最
强的，b 、d 两质点振动是最弱的。
例题：已知在 t 1 时刻简谐横波的波形如图中实线所示；在时刻 t 2
该波的波形如图中虚线所示。t 2-t 1 = 0.02s
求：⑴该波可能的传播速度。⑵若已知T < t 2-t 1<2T ，且图中 P 质
点 在 t 1 时 刻 的 瞬 时 速 度 方 向 向 上 ， 求 可 能 的 波 速 。 ⑶ 若
0.01s 位置，求可能的波速。 解析：⑴如果这列简谐横波是向右传播的，在 t 2-t 1 内波形向右匀 速传播了 ⎛ 1 ⎫ ⎝ 3 ⎭ ，所以波速 ⎛ 1 ⎫ 2 1 =100(3n +1)m/s 机械波 一、知识网络 二、画龙点睛 概念 1、机械波 (1)机械波：机械振动在介质中的传播，形成机械波。 (2)机械波的产生条件： ①波源：引起介质振动的质点或物体 ②介质：传播机械振动的物质 (3)机械波形成的原因：是介质内部各质点间存在着相互作用的弹力，各质点依次被带动。 (4)机械波的特点和实质 ①机械波的传播特点 a．前面的质点领先，后面的质点紧跟； b．介质中各质点只在各自平衡位置附近做机械振动，并不沿波的方向发生迁移； c．波中各质点振动的频率都相同； d．振动是波动的形成原因，波动是振动的传播； e．在均匀介质中波是匀速传播的。 ②机械波的实质 a．传播振动的一种形式； b．传递能量的一种方式。 (5)机械波的基本类型：横波和纵波 ①横波：质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波，叫做横波。 表现形式：其中凸起部分的最高点叫波峰，凹下部分的最低 点叫波谷。横波表现为凹凸相间的波形。 实例：沿绳传播的波、迎风飘扬的红旗等为横波。 ②纵波：质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波，叫做纵波。 表现形式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。纵波表现为疏密相间的波形。 实例：沿弹簧传播的波、声波等为纵波。 2、波的图象 (1)波的图象的建立 ①横坐标轴和纵坐标轴的含意义 横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置；纵坐标y 表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移。 从形式上区分振动图象和波动图象，就看横坐标。 ②图象的建立：在xOy坐标平面上，画出各个质点的平衡位置x 与各个质点偏离平衡位置的位移y的各个点(x，y)，并把这些点连成曲线，就得到某一时刻的波的图象。 (2)波的图象的特点 ①横波的图象特点 横波的图象的形状和波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布形状相似。波形中的波峰也就是图象中的位移正向最大值，波谷即为图象中位移负向最大值。波形中通过平衡位置的质点在图象中也恰处于平衡位置。 在横波的情况下，振动质点在某一时刻所在的位置连成的一条曲线，就是波的图象，能直观地表示出波形。波的图象有时也称波形图或波形曲线。 ②纵波的图象特点 在纵波中，如果规定位移的方向与波的传播方向一致时取正值，位移的方向与波的传播方向相反时取负值，同样可以作出纵波的图 取夺市安慰阳光实验学校机械波 一、机械波 1．机械波的形成条件：（1）波源；（2）介质。 2．机械波的特点 （1）机械波传播的只是振动的形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移。 （2）介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与波源的振动周期和频率相同。 （3）各质点开始振动（即起振）的方向均相同。 （4）一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为零。 3．波长、波速、频率及其关系 （1）波长 在波动中，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，用λ表示。 （2）波速 波在介质中的传播速度。由介质本身的性质决定。 （3）频率 由波源决定，等于波源的振动频率。 （4）波长、波速和频率的关系：v=fλ。 特别提醒1．机械波从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速、波长都改变。 2．机械波的波速仅由介质来决定，波速在固体、液体中比在空气中大。波速的计算方法： T v λ =或 t x v ∆ ∆ =。 二、波的干涉和衍射 1．波的干涉 （1）产生稳定干涉的条件：频率相同的两列同性质的波相遇。 （2）现象：两列波相遇时，某些区域振动总是加强，某些区域振动总是减弱，且加强区和减弱区互相间隔。 （3）对两个完全相同的波源产生的干涉来说，凡到两波源的路程差为一个波长整数倍时，振动加强；凡到两波源的路程差为半个波长的奇数倍时，振动减弱。 2．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 Δr。 （1）当两波源振动步调一致时 若Δr=nλ（n=0，1，2，…），则振动加强； 若Δr=（2n+1） 2 λ （n=0，1，2，…），则振动减弱。 （2）当两波源振动步调相反时 若Δr=（2n+1） 2 λ （n=0，1，2，…），则振动加强； 若Δr=nλ（n=0，1，2，…），则振动减弱。 3．波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长。 4．产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔（缝）的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小。 高中物理波动机械波题详解 波动是高中物理中一个重要的概念，涉及到机械波的传播和特性。在考试中， 波动题目常常是难倒学生的难题。本文将详细解析几道典型的机械波题目，帮助学生理解波动的基本原理和解题技巧。 题目一：一根绳子上的横波传播速度为10m/s，频率为50Hz。求波长。 解析：根据波动的基本公式v = λf，其中v为波速，λ为波长，f为频率。已知 v = 10m/s，f = 50Hz，代入公式可得λ = v/f = 10/50 = 0.2m。因此，波长为0.2m。 这道题考察了波动的基本公式的应用，需要学生掌握波动的基本概念和公式， 并能够根据已知条件求解未知量。 题目二：一根绳子上的纵波传播速度为20m/s，频率为100Hz。求波长。 解析：与题目一类似，根据波动的基本公式v = λf，已知v = 20m/s，f = 100Hz，代入公式可得λ = v/f = 20/100 = 0.2m。因此，波长为0.2m。 这道题同样考察了波动的基本公式的应用，但是与题目一不同的是，这里涉及 到的是纵波的传播速度。学生需要理解横波和纵波的区别，并能够根据已知条件求解未知量。 题目三：一根绳子上的横波传播速度为10m/s，频率为50Hz。求波动的周期。 解析：根据波动的基本公式v = λf，已知v = 10m/s，f = 50Hz，代入公式可得λ = v/f = 10/50 = 0.2m。因此，波长为0.2m。波动的周期T与频率f的关系为T = 1/f，代入已知的f = 50Hz可得T = 1/50 = 0.02s。因此，波动的周期为0.02s。 这道题目考察了波动的周期与频率的关系，学生需要理解波动的周期与频率的 定义，并能够根据已知条件求解未知量。 机械振动机械波知识点归纳 一、简谐运动：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图象（x —t 图象）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。如：弹簧振子的运动。 二、振幅(A)： 1、定义：振动物体离开平衡位置的最大距离，叫做振动的振幅。 2、物理意义：振幅是描述振动强弱的物理量。 振幅的两倍表示的是做振动的物体运动范围的大小。 振幅和位移的区别和联系 ： （１）振幅等于最大位移的数值； （２）对于一个给定的振动，振子的位移是时刻变化的，但振幅是不变的； （３）位移是矢量，振幅是标量。 三、简谐运动的表达式： 做简谐运动的质点在任意时刻t 的位移 四、简谐运动的回复力 由于力F 的方向总是与位移X 的方向相反，即总是指向平衡位置。它的作用总是要把物体拉回到平衡位置，所以称为回复力。 五、简谐运动中振子的受力、运动及能量情况分析 六、周期公式的理解: 1、摆长L ＝细绳长度＋小球半径 2、单摆周期与摆长和重力加速度有关，与振幅和质量无关。 3、摆长、重力加速度都一定时，周期和频率也一定，通常称为单摆的固有周期和固有频率。 kx F -=g l T π 2= 单摆周期公式的应用： 七、阻尼振动： 1、阻尼振动：振幅逐渐减小的振动 2、阻尼振动的图像： 八、受迫振动的特点： 受迫振动的频率总等于驱动力的频率，与系统的固有频率无关。 共振：驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。 共振曲线： 图象特点： f 驱= f 固时，振幅有最大值 f 驱与 f 固差别越大时，振幅越小 九、波的形成和传播： 1、介质各个质点不是同时起振，但起振方向与振源方向相同； 2、离振源近的质点先起振； 3、质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移； 4、波传播的是振动形式和能量,且能传递信息； 5、传播过程中各质点的振动都是受迫振动，驱动力来源于振源，各质点起振时与振源起振时的情况完全相同，其频率等于振源频率． 十、机械波的分类 ①横波:质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波.横波有凸部（波峰）和凹部（波谷）。 ②纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波.纵波有密部和疏部. 十一、波长、波速和频率及其关系 （1）波长:两个相邻的且在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长.振动在一个周期里在介质中传播的距离等于一个波长. （2）波速:波的传播速率.机械波的传播速率由介质决定，与波源无关. （3）频率:波的频率始终等于波源的振动频率，与介质无关. （4）三者关系:v=λf 十二、波的特有现象： （1）波的叠加原理（独立传播原理） （2）波的衍射：波绕过障碍物的现象 （3）波的干涉：频率相同的两列波叠加发生干涉现象，则介质中某点P 的振动是加强或是减弱，取决于该点到达两波源的距离之差：若距离之差恰等于半波长的偶（奇）数倍，则P 处的质点振动必然是加强（减弱）的。 g l T π2=2 2T L 4g π= 高中物理知识精华总结 物理可以说是高中所有学科中最难的一科，由于高中物理不仅知识点多，需要知道的知识也很多，为了同学们在学习高中物理的进程中更加方便，下面是作者为大家整理的有关高中物理知识点总结，期望对你们有帮助! 高中物理知识点总结：机械波 1、机械波简介 机械振动在介质中的传播称为机械波。机械波与电磁波既有类似之处又有不同之处，机械波由机械振动产生，电磁波由电磁振荡产生;机械波的传播需要特定的介质，在不同介质中的传播速度也不同，在真空中根本不能传播，而电磁波(例如光波)可以在真空中传播; 机械波形成原因：机械振动产生气械波，机械波的传递一定要有介质,有机械振动但不一定有机械波产生。 2、形成条件 波源 波源也称振源，指能够坚持振动的传播，不中断的输入能量，并能发出波的物体或物体所在的初始位置。波源即是机械波形成的必要条件，也是电磁波形成的必要条件。 波源可以认为是第一个开始振动的质点，波源开始振动后，介质中的其他质点就以波源的频率做受迫振动，波源的频率等于波的频率。 介质 机械波在介质中的传播速率是由介质本身的固有性质决定的。在不同介质中，波速是不同的。 3、机械波传播的本质 在机械波传播的进程中，介质里本来相对静止的质点，随着机械波的传播而产生振动，这表明这些质点获得了能量，这个能量是从波源通过前面的质点顺次传来的。所以，机械波传播的实质是能量的传播，这种能量可以很小，也能够很大，海洋的潮汐能乃至可以用来发电，这是坚持机械波(水波)传播的能量转化成了电能。 质点的运动：机械波在传播进程中，每一个质点都只做上下(左右)的简谐振动，即，质点本身并不随着机械波的传播而前进，也就是说，机械波的一质点运动是沿一水平直线进行的。例如：人的声带不会随着声波的传播而离开口腔。简谐振动做等幅震动,理想状态下可看作做能量守恒的运动。阻尼振动为能量逐渐缺失的运动。 高中物理知识点总结:公式知识点 1.两种电荷、电荷守恒定律、元电荷：(e=1.60×10-19c);带电体电荷量等于元电荷的整数倍 2.库仑定律：f=kq1q2/r2(在真空中){f:点电荷间的作用力(n)，k:静电力常量k=9.0×109n?m2/c2，q1、q2:两点电荷的电量(c)，r:两点电荷间的距离(m)，方向在它们的连线上，作用力与反作用力，同种电荷相互排挤，异种电荷相互吸引｝ 3.电场强度：e=f/q(定义式、运算式){e:电场强度(n/c)，是矢量(电场的叠加原理)，q：检验电荷的电量(c)｝ 4.真空点(源)电荷形成的电场e=kq/r2{r：源电荷到该位置的距离(m)，q：源电荷的电量｝ 5.匀强电场的场强e=uab/d{uab:ab两点间的电压(v)，d:ab两点在场强方向的距离(m)｝ 6.电场力：f=qe{f:电场力(n)，q:遭到电场力的电荷的电量(c)，e:电场强度(n/c)｝ 7.电势与电势差：uab=φa-φb，uab=wab/q=-δeab/q 8.电场力做功：wab=quab=eqd{wab:带电体由a到b时电场力所做的功(j)，q:带电量(c)，uab:电场中a、b两点间的电势差(v)(电场力做功与路径无关),e:匀强电场强度,d:两点沿场强方向的距离(m)｝ 9.电势能：ea=qφa{ea:带电体在a点的电势能(j)，q:电量(c)，φa:a点的电势(v)｝ 10.电势能的变化δeab=eb-ea{带电体在电场中从a位置到b位置时电势能的差值｝ 11.电场力做功与电势能变化δeab=-wab=-quab(电势能的增量等于电场力做功的负值) 高中物理机械波题解析 机械波是物理学中的重要概念，涉及到波动的传播和性质。在高中物理中，机 械波的题目常常出现，考察学生对波动方程、波速、频率等概念的理解和应用能力。本文将通过几个具体的题目来解析机械波的相关知识点，帮助高中学生更好地理解和应对这类题目。 题目一：一根细绳，两端固定在两个固定点之间。在细绳上有一个固定不动的 点源，波源频率为f，波速为v。当细绳上的波传播到距离固定点源的距离为d处时，波的相位差为π/2。求细绳上的波长。 解析：根据题目中的描述，我们可以得到如下信息：波源频率为f，波速为v，波的相位差为π/2。首先，我们需要知道波的相位差与波长之间的关系。相位差是 指两个波峰（或波谷）之间的相位差，而波长是指两个波峰（或波谷）之间的距离。根据波的相位差与波长之间的关系，我们可以得到： 相位差= 2π(Δx/λ) 其中，Δx为两个波峰（或波谷）之间的距离，λ为波长。根据题目中的描述， 波的相位差为π/2，代入上述公式，可以得到： π/2 = 2π(d/λ) 化简得到： λ = 4d 所以，细绳上的波长为4d。 题目二：一根弦上的波动方程为y(x,t) = 0.1sin(4πt - 2πx)，其中x和t的单位分 别为m和s。求波速和频率。 解析：根据波动方程y(x,t) = Asin(2πft - 2πλx)，我们可以得到波速和频率的关系。波速v表示波动在单位时间内通过的距离，频率f表示单位时间内波动的周期数。根据波动方程中的参数，我们可以得到： 波速v = λf 其中，λ为波长，f为频率。根据题目中的波动方程，我们可以看出波长为2π。所以，波速v = 2πf。 根据题目中的波动方程，我们可以看出频率为4π。所以，频率f = 4π。 综上所述，波速为2πf，频率为4π。 通过以上两个例题的解析，我们可以看到，在解决机械波的题目时，我们需要 熟练掌握波动方程、波速、频率等概念，并能够根据题目中给出的条件进行计算。此外，我们还需要理解波的相位差与波长之间的关系，以及波速和频率之间的关系。只有在掌握了这些基本知识之后，才能更好地解决机械波的题目。 希望通过本文的解析，能够帮助高中学生更好地理解和应对机械波的题目，提 高解题能力。同时，也希望学生能够在学习物理的过程中，注重理论与实践的结合，通过实际问题的解决来加深对物理知识的理解和应用。 一、选择题 1．小明和小华利用照相机记录绳子上由a 向b 传播的机械波并研究机械波的传播规律。某时刻拍照记录的波形如图甲所示（图中数据为已知），其中a 、b 两点平衡位置的横坐标的距离为6m ，b 点的振动图像如图乙，则a 点的振动图像为（ ） A ． B ． C ． D ． 2．一列简谐横波沿x 轴正方向传播，波速4m /s v =。已知坐标原点处质点的振动图像如图所示，在选项的四幅图中，能够正确表示0.35s t =时波形的是（ ） A ． B ． C ． D ． 3．如图所示为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在0t =时刻的波形，P 、Q 两个质点的平衡位置分别位于 3.5m x =和 6.5m x =处。0.5s t =时，质点P 恰好第二次位于波峰位置。下列说法正确的是（ ） A．这列波的周期为0.5s B．这列波的传播速度为6m/s t 时，质点Q将位于波峰位置 C．0.6s D．质点Q在0~0.9s内的路程为18cm 4．一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N的振动情况如图乙所示。下列选项正确的是（） A．该横波沿x轴正方向传播 B．质点L该时刻向y轴负方向运动 C．质点N经半个周期将沿x轴正方向移动 D．该时刻质点K与M的速度、加速度都相同 5．一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为2 m/s，振幅A=2 cm，M、N是平衡位置相距3 m的两个质点，如图所示，在t=0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处，已知该波的周期大于1 s，下列说法正确的是（） A．在t=0.5 s时，质点N正通过平衡位置沿y轴正方向运动 B．从t=0到t=1 s，质点M运动的路程为2 cm C．在t=5.5 s时刻，质点M到达波谷 D．t=0.5 s时刻，处于M、N正中央的质点加速度与速度反向 6．如图所示，1S和2S是两个相干波源，其振幅均为A，周期均为T。实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。此刻，c是波谷与波谷的相遇点，下列说法中正确的是（） 机械振动与机械波 1. 如图所示为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t 时刻的波形图。已知该波的周期为T ，a 、b 、c 、d 为沿波传播方向上的四个质点，则下列说法中正确的是（ ） A ．在 2T t + 时，质点c 的速度达到最大值 B ．在2t T +时，质点d 的加速度达到最大值 C ．从t 时刻起，质点a 比质点b 先回到平衡位置 D ．从t 时刻起，在一个周期内，a 、b 、c 、d 四个质点所通过的路程均为一个波长 【解析】波沿x 轴正方向传播，所以质点b 比质点a 先回到平衡位置，选项C 错误；一个周期的时间里， 各质点的路程4倍的振幅，而不是一个波长，选项D 错误。【答案】B 1．图甲为一列简谐横波在t =0.10s 时刻的波形图，P 是平衡位置为x =1 m 处的质点，Q 是平衡位置为x =4 m 处的质点，图乙为质点Q 的振动图象，则 A ．t =0.15s 时，质点Q 的加速度达到正向最大 B ．t =0.15s 时，质点P 的运动方向沿y 轴正方向 C ．从t =0.10s 到t =0.25s ，该波沿x 轴正方向传播了6 m D ．从t =0.10s 到t =0.25s ，质点P 通过的路程为30 cm 【解析】由乙图中Q 点的振动图象可知t=0.15s 时Q 点在负的最大位移处，故具有正向最大加速度，故A y/cm y/cm x/m 10 2 4 6 8 0 t/10-2s 10 5 10 15 20 0 Q P 甲 乙 正确；甲图描述的是t=0.10s 时的波动图象，而根据乙图可知t=0.10s 到t=0.25s 内Q 点将向下振动，这说明在甲图中此时Q 点将向下振动，根据质点振动方向和波传播方向的关系可知，波向左传播，判定出经过四分之一周期即t=0.15s 时质点P 运动方向为Y 轴负方向，故B 错误；根据甲乙两图可知波长和周期，则波速：v= T λ =40m/s ，故从t=0.10s 到t=0.25s ，波沿x 负方向传播了6m ，而并非沿x 轴正方向传播，故C 错误；质点在一个周期内通过的路程为4个振幅长度，结合0.10s 时P 点的位置可知在t=0.10s 到t=0.25s 的四分之三周期内，质点P 通过的路程小于三个振幅即小于30cm ，故D 错误．故选A ．2.（2013·北京海淀二模，18题）—根弹性绳沿x 轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t= 0时使其开始沿y 轴做简谐运动，在t=0.25s 时，绳上形成如图4所示的波形。关于此波,下列说法中正确的是酽锕极額閉镇桧猪訣锥。 A. 此列波为横波,0点开始时向上运动 B. 此列波的波长为2m,波速为8m/S C. 在t = 1.25s 后,A 、B 两点的振动情况总相同 D. 当t=10s 时，质点B 正通过平衡位置向上运动 【答案】D 【解析】由题意可知该简谐波沿x 轴向右传播，质点沿y 轴方向上下振动，故此列波为横波，由图可看出波长为2m ，0点开始时向下运动， t=0.25s 时，波刚传播到x=1m 处，故波速为4m/s ，选项A 、B 错误。t= 1.25s 时,波刚好传播到x=5m （即B 点）处，A 、B 两点相距半波长的奇数倍，振动情况总相反，C 错误。该简谐波的周期为T v λ= =0.5s ，t= 1.25s 时,波刚好传播到B 点，B 点向下运动，t=1.5s 时，质 点B 正通过平衡位置向上运动，故再过17个周期，即当t=10s 时，质点B 正通过平衡位置向上运动3．如图所示，位于原点O 处的波源在t =0时刻，从平衡位置（在x 轴上）开始沿y 轴正方向做周期为T 的简谐运动，该波源产生的简谐横波沿x 轴正方向传播，波速为v ，关于在vT x 2 3 =处的质点P ，下列说法正确的是 A ．质点P 开始振动的方向沿y 轴正方向 B ．质点P 振动周期为T ，振动速度的最大值为v C ．若某时刻波源在波谷，则质点P 也一定在波谷 P x y O 机械波 [自我校对] ①波源和介质 ②振动形式 ③垂直 ④在同一条直线上 ⑤距离 ⑥λf ⑦v f ⑧平衡位置 ⑨波长 ⑩障碍物 ⑪叠加 ⑫频率 波的图象表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移情况，从波的图象上可直接读出振幅和波长．随着时间的推移，波的图象将沿波速方向匀速移动．振动图象表示单个质点振动的位移随时间的变化规律，由振动图象上可直接读出振幅、周期和任意时刻的振动方向，随着时间的推移，振动图象继续延伸，原有图象保持不变． 2．由波的图象画振动图象 给出波的图象，已知波的传播方向时，可粗略画出任一点的振动图象(周期T 未知)．如果能再给出波速便可准确画出任一质点的振动图象． 3．由振动图象画波的图象 这类问题一般见到的情况是：给出振动图象和波的传播方向，便可画出任一时刻的波形图；或是给出两个质点的振动图象，加上两质点平衡位置的间距和波源方位，便可画出多种情况下的波形图． 【例1】图(a)为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x ＝1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0 m处的质点；图(b)为质点Q的振动图象．下列说法正确的是() (a)(b) A．在t＝0.10 s时，质点Q向y轴正方向运动 B．在t＝0.25 s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同 C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 m D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm E．质点Q简谐运动的表达式为y＝0.10sin 10πt(国际单位制) 解析：由y-t图象可知，t＝0.10 s时质点Q沿y轴负方向运动，选项A错误； 由y-t图象可知，波的振动周期T＝0.2 s，由y-x图象可知λ＝8 m，故波速v＝λT＝ 40 m/s，根据振动与波动的关系知波沿x轴负方向传播，则波在0.10 s到0.25 s内传播的距离Δx＝vΔt＝6 m，选项C正确；其波形图如图所示，此时质点P的位移沿y轴负方向，而回复力、加速度方向沿y轴正方向，选项B正确；Δt＝0.15 s＝3 4T，质点P 在其中的1 2T内路程为20 cm，在剩下的 1 4T内包含了质点P通过最大位移的位置， 故其路程小于10 cm，因此在Δt＝0.15 s内质点P通过的路程小于30 cm，选项D 错误；由y-t图象可知质点Q做简谐运动的表达式为y＝0.10sin 2π 0.2t(m)＝0.10sin 10πt(m)，选项E正确． 答案：BCE 双向性是指波沿x轴正、负两方向传播时，若正、负两方向传播的时间之和等于周期的整数倍，则正、负两方向传播的那一时刻波形相同． 2.由于波的时间周期性而导致多解 波的时间周期性是指每经过一个周期T，同一质点振动状态相同，波的形状也相同；每经过半个周期，质点振动状态相反，波的形状也相反．因此在波的传播过程中，经过整数倍周期时，波形图线相同． 3．由于波的空间周期性而导致多解 选修3-4 机械振动和机械波 电磁振荡与电磁波 光现象 相对论 知识点1：简谐运动的特点（各物理量的变化及对称性） 1．做简谐振动的物体，当它每次经过同一位置时，可能不同的物理量是( )． A ．位移 B ．速度 C ．加速度 D ．回复力 答案 B 2．两个相同的单摆静止于平衡位置，使摆球分别以水平初速度v 1、v 2(v 1＞v 2)在竖直平面内做小角度摆动，它们的频率与振幅分别为f 1、f 2和A 1、A 2，则( )．答案 C A ．f 1＞f 2，A 1＝A 2 B ．f 1＜f 2，A 1＝A 2 C ．f 1＝f 2，A 1＞A 2 D ．f 1＝f 2，A 1＜A 2 1．(单选)若单摆的摆长适当变大，摆球的质量由20 g 增加为40 g ，摆球离开平衡位置的最大角度不变，则单摆振动的( )．答案 B A ．频率不变，振幅不变 B ．频率变小，振幅变大 C ．频率变小，振幅不变 D ．频率变大，振幅变大 3．(单选)如图所示，两根完全相同的弹簧和一根张紧的细线将甲、乙两物块束缚在光滑水平面上，已知甲的质量大于乙的质量．当细线突然断开后，两物块都开始做简谐运动，在运动过程中( )．答案 C A ．甲的振幅大于乙的振幅 B ．甲的振幅小于乙的振幅 C ．甲的最大速度小于乙的最大速度 D ．甲的最大速度大于乙的最大速度 3．如图所示，弹簧振子在B 、C 间振动，O 为平衡位置，BO ＝OC ＝5 cm ，若振子从B 到C 的运动时间是1 s ，则下列说法正确的是( )．答案 D A ．振子从B 经O 到C 完成一次全振动 B ．振动周期是1 s ，振幅是10 cm C ．经过两次全振动，振子通过的路程是20 cm D ．从B 开始经过3 s ，振子通过的路程是30 cm 2．如图所示，弹簧振子在振动过程中，振子从a 到b 历时0.2 s ，振子经a 、b 两点时速度相同，若它从b 再回到a 的最短时间为0.4 s ，则该振子的振动频率为( )．答案 B A ．1 Hz B ．1.25 Hz C ．2 Hz D ．2.5 Hz 如图，一轻弹簧一端固定，另一端连接一物块构成弹簧振子，该物块是由a 、b 两个小物块粘在一起组成的．物块在光滑水平面上左右振动，振幅为A 0，周期为T 0.当物块向右通过平衡位置时，a 、b 之间的粘胶脱开；以后小物块a 振动的振幅和周期分别为A 和T ，则A ________A 0(填“>”、“<”或“＝”), T ________T 0(填“>”、“<”或“＝”)．答案 < < 14．如图所示，质量为M 、倾角为α的斜面体(斜面光滑且足够长)放在粗糙的水平地面上，底部与地面的动摩擦因数为μ，斜面顶端与劲度系数为k 、自然长度为L 的轻质弹簧相连，弹簧的另一端连接着质量为m 的物块．压缩弹簧使其长度为3 4L 时将物块由静止开始释放，且物块在以后的运动中，斜面体始终处于静止状态．重力加速度为g . (1)求物块处于平衡位置时弹簧的长度； (2)选物块的平衡位置为坐标原点，沿斜面向下为正方向建立坐标轴，用x 表示物块相对于平衡位置的位移，证明物块做简谐运动； (3)求弹簧的最大伸长量； 解析 (1)设物块在斜面上平衡时，弹簧伸长量为ΔL ，有mg sin α－k ΔL ＝0解得ΔL ＝ mg sin αk ，此时弹簧的长度为L ＋mg sin α k ， (2)当物块的位移为x 时，弹簧伸长量为x ＋ΔL ，物块所受合力为F 合＝mg sin α－k (x ＋ΔL )，联立以上各式可得F 合＝－kx 可知物块做简谐运动。 (3)物块做简谐运动的振幅为A ＝L 4＋mg sin αk 由对称性可知，最大伸长量为L 4＋2mg sin α k ， 第十二章《机械波》测试题 一、单选题(共15小题) 1.下列说法正确的是() A．机械波的振幅与波源无关 B．机械波的传播速度仅由介质本身的性质决定 C．机械波从一种介质进入另一种介质，频率可能会发生变化 D．机械波的传播方向和振动方向一定垂直 2.一列简谐波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图象如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是() A．沿x轴负方向，60 m/s B．沿x轴正方向，60 m/s C．沿x轴负方向，30 m/s D．沿x轴正方向，30 m/s 3.蝉是利用了a发出声音，某同学围绕蝉歇息的树干走了一圈，听到忽高忽低的蝉鸣声，这是由于声波的b现象，请选择a、b组合正确的是() A．蝉的嘴干涉 B．蝉的翅膀干涉 C．蝉的翅膀共振 D．蝉的嘴共振 4.如图所示，是一列简谐波在某时刻沿x轴正方向传播的波形图，a在正向最大位移处，b恰好处于平衡位置，经过Δt＝的时间，关于a、b两个质点所通过的路程的关系下列说法正确的是() A．sa＝sb B．sa A．两列波在相遇区域发生干涉 B．波谷和波谷相遇处位移为零 C．A点的位移始终为零 D．此刻A点和B点的位移大小分别是A和3A 6.如图所示是一列沿着绳向右传播的绳波波形，此时波刚传到B点，由图可判断波源A点开始的振动方向是() A．向左 B．向右 C．向下 D．向上 7.一列自右向左传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形图如图所示．已知在t1＝0.3 s时刻，P质点首次位于波峰，Q点的坐标是(－3,0)，则以下说法正确的是() A．这列波的传播速度为0.2 m/s B．在t＝0时刻，质点P向上运动 C．在t1＝0.3 s时刻，质点A仍位于波谷 D．在t2＝0.5 s时刻，质点Q首次位于波峰 8.如图是观察水波衍射的实验装置．AB和CD是两块挡板，BC是两块挡板之间的空隙，O为水波的波源，图中已画出波源附近区域波的传播情况，实线波纹表示波峰．关于水波经过BC空隙之后的传播情况，下列说法中正确的是() A．观察不到明显的衍射现象 B．水波经过空隙BC后波纹间距变小 C．若保持波源的频率不变，而增大空隙BC的宽度，有可能观察不到明显的衍射现象 D．若保持空隙BC的宽度不变，而增大波源的频率，可以观察到更加明显的衍射现象 9.区分横波和纵波的依据是() A．质点沿水平方向还是沿竖直方向振动 B．波沿水平方向还是沿竖直方向传播 C．质点的振动方向和波的传播方向是相互垂直还是在一条直线上 D．质点振动的快慢 高中物理《机械运动与机械波》练习题（附答案解析） 学校:___________姓名：___________班级：___________ 一、单选题 1．图为一列简谐横波在传播过程中，某个质点开始振动以后的振动图像，根据该图像不能 ．．得出（） A．简谐波的波长B．简谐波的振幅C．简谐波的周期 D．波源的起振方向 2．下列说法正确的是（） A．烟花点火后升空，是地面对烟花的反作用力作用的结果 B．红外线应用在遥感技术中，是利用了它穿透本领强的特性 C．持续鸣笛的汽车靠近观察者时，观察者接收的频率比声源频率高 D．光纤利用光的全反射原理，光纤由内芯和外套组成，内芯的折射率比外套的小 3．下列关于多普勒效应的说法正确的是（） A．医院检查身体的“彩超”仪运用了多普勒效应 B．大风中，远处人的说话声时强时弱 C．由地球上接收到的遥远天体发出的光波发生“红移”现象（各条谱线的波长均变长），可以判断遥远天体正靠近地球 D．静止的观察者听到某个单一频率声源发出的声音频率越来越高，说明声源正在远离观察者 4．如图甲所示为以O点为平衡位置，在A、B两点间运动的弹簧振子，图乙为这个弹簧振子的振动图像，由图可知下列说法中正确的是（） A．在t＝0.2s时，弹簧振子的加速度为正向最大 B．在t＝0.1s与t＝0.3s两个时刻，弹簧振子的速度相同 C．从t＝0到t＝0.2s时间内，弹簧振子做加速度增大的减速运动 D ．在t ＝0.6s 时，弹簧振子有最小的位移 5．一列沿x 轴正方向传播的简谐波，0=t 时刻的波形如图所示，0.2s t =时C 点开始振动，则（ ） A ．0.3s t =时，波向前传播了3m ，质点 B 将到达质点 C 的位置 B ．0.05s t =时，质点A 的速度方向向下 C ．00.6s 内，质点B 的平均速度为2m /s D ．若同时存在一列振幅为20cm 、频率为2.5Hz 的沿x 轴负方向传播的简谐波，则两列波相遇叠加的区域会出现干涉现象 6．图（a ）中医生正在用“彩超”技术给病人检查身体；图（b ）是某地的公路上拍摄到的情景，在路面上均匀设置了41条减速带，从第1条至第41条减速带之间的间距为100m 。上述两种情况是机械振动与机械波在实际生活中的应用。下列说法正确的是（ ） A ．图（a ）“彩超”技术应用的是共振原理 B ．图（b ）中汽车在行驶中颠簸是多普勒效应 C ．图（b ）中汽车在行驶中颠簸是自由振动 D ．如果图（b ）中某汽车的固有频率为1.5Hz ，当该汽车以3.75m/s 的速度匀速通过减速带时颠簸最厉害 7．如图甲，在光滑水平面上，弹簧振子会以O 点为平衡位置在A 、B 两点之间做简谐运动，取向右为正方向，振子的位移x 随时间t 的变化图像如图乙所示，下列说法正确的是（ ） 高中物理选修 一、【机械振动】 1．(多选)关于简谐运动的周期，以下说法正确的是() A．间隔一个周期的整数倍的两个时刻，物体的振动情况相同 B．间隔半个周期的奇数倍的两个时刻，物体的速度和加速度可能同时相同 C．半个周期内物体的动能变化一定为零 D．一个周期内物体的势能变化一定为零 解析：选ACD．根据周期的定义可知，物体完成一次全振动，所有的物理量都恢复到初始状态，故选项A、D正确．当间隔半个周期的奇数倍时，所有的矢量都变得大小相等、方向相反，且物体的速度和加速度不同时为零，故选项B错误，C正确．2．如图所示，弹簧振子在M、N之间做简谐运动．以平衡位置O为原点，建立Ox轴，向右为x轴正方向．若振子位于N点时开始计时，则其振动图象为() 解析：选A．由题意，向右为x轴的正方向，振子位于N点时开始计时，因此t＝0时，振子的位移为正的最大值，振动图象为余弦函数，A项正确． 3．(多选)铺设钢轨时，每两根钢轨接缝处都必须留有一定的间隙，匀速运行的列车经过轨端接缝处时，车轮就会受到一次冲击．由于每一根钢轨长度相等，所以这个冲击力是周期性的，列车由于受到周期性的冲击力做受迫振动．普通钢轨长为12.6 m，列车的固有振动周期为0.315 s．下列说法正确的是() A．列车的危险速率为40 m/s B．列车过桥需要减速，是为了防止列车与桥发生共振现象 C．列车运行的振动频率和列车的固有频率总是相等的 D．增加钢轨的长度有利于列车高速运行 解析：选ABD ．对于受迫振动，当驱动力的频率与固有频率相等时将发生共振现象， 所以列车的危险速率v ＝l T ＝40 m/s ，A 正确；为了防止共振现象发生，过桥时需要减速，B 正确；列车运行时的振动频率总等于驱动力的频率，只有共振时才等于列车的固有频率，C 错误；由题意可知，增加钢轨的长度可以使危险车速增大，故可以使列车高速运行，所以D 正确． 4．(多选)某简谐振子，自由振动时的振动图象如图甲中实线所示，而在某驱动力作用下做受迫振动时，稳定后的振动图象如图甲中虚线所示，那么，此受迫振动对应的状态可能是共振曲线，如图乙中的( ) A ．a 点 B ．b 点 C ．c 点 D ．一定不是c 点 解析：选AD ．简谐振子自由振动时，设周期为T 1；而在某驱动力作用下做受迫振动时， 设周期为T 2；显然T 1＜T 2；根据f ＝1T ，有f 1＞f 2；题图乙中c 点处代表发生共振，驱动力频率等于固有频率f 1；做受迫振动时，驱动力频率f 2＜f 1，故此受迫振动对应的状态可能是图乙中的a 点，且一定不是c 点，故A 、D 正确． 5．一个弹簧振子做简谐振动，若从平衡位置开始计时，经过3 s 时，振子第一次到达P 点，又经过2 s 第二次经过P 点．则该弹簧振子的振动周期可能为( ) A ．32 s B ．16 s C ．8 s D ．4 s 解析：选B ．根据题意，弹簧振子经3 s 第一次到达P 点，再经1 s 到达最大位移处， 再经1 s 第二次到达P 点，所以4 s ＝14T 或34T ，振动周期为16 s 或163 s ，选项B 正确． 6．(多选)一个单摆在地面上做受迫振动，其共振曲线(振幅A 与驱动力频率f 的关系)如图所示，则下列说法正确的是( ) 高考物理最新力学知识点之机械振动与机械波技巧及练习题 一、选择题 1．一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看做一个质点，这些质点之间存在着相互作用。如图所示，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，会带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传向右端。质点1的振动周期为T 。t = 0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动。下列判断正确的是 A ．质点1与质点20间相距一个波长 B ．质点20开始振动时运动方向向下 C ．2T t = 时质点5的加速度方向向上 D ．34 T t =时质点12的运动方向向上 2．如图所示，S 是x 轴上的上下振动的波源，振动频率为10Hz.激起的横波沿x 轴向左右传播，波速为20m/s.质点a 、b 与S 的距离分别为36.8m 和17.2m ，已知a 和b 已经振动.若某时刻波源S 正通过平衡位置向上振动，则该时刻下列判断中正确的是 A ．b 位于x 轴上方，运动方向向下 B ．b 位于x 轴下方，运动方向向上 C ．a 位于x 轴上方,运动方向向上 D ．a 位于x 轴下方，运动方向向上 3．一质点做简谐运动，则下列说法中正确的是（ ） A ．若位移为负值，则速度一定为正值，加速度也一定为正值 B ．质点通过平衡位置时，速度为零，加速度最大 C ．质点每次通过平衡位置时，加速度不一定相同，速度也不一定相同 D ．质点每次通过同一位置时，其速度不一定相同，但加速度一定相同 4．如图所示，从入口S 处送入某一频率的声音。通过左右两条管道路径SAT 和SBT ，声音传到了出口T 处，并可以从T 处监听声音。右侧的B 管可以拉出或推入以改变B 管的长度，开始时左右两侧管道关于S 、T 对称，从S 处送入某一频率的声音后，将B 管逐渐拉出，当拉出的长度为l 时，第一次听到最弱的声音。设声速为v ，则该声音的频率（ ） 一、选择题 1．下列说法的错误是（ ） A ．泊松亮虹是光通过圆孔发生衍射时形成的 B ．无色肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色是由于光照射时发生了薄膜干涉 C ．增透膜的作用是为了减少光的反射损失，增强透射光的强度 D ．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，可以判断该星球正在离我们远去A 解析：A A ．泊松亮斑是光通过不透明的小圆盘发生衍射时形成的，A 错误； B ．肥皂液吹出的肥皂泡呈彩色，是由于泡的内外表面反射光，进行相互叠加而成的，属于薄膜干涉，B 正确； C ．根据薄膜干涉的原理，光学镜头上涂的增透膜的作用就是为了减少光的反射损失，增强透射光的强度，C 正确； D ．我们在地球上接收到来自遥远星球的光波的波长变长，根据 v f λ= 知频率变小，根据多普勒效应，该星球正在距离我们远去，D 正确。 故选A 。 2．图甲为一列简谐横波在t =4s 时刻的波形图a 、b 两质点的横坐标分别为x a =2m 和x b =6m ，质点b 从t =0时刻开始计时的振动图像为图乙。下列说法正确的是（ ） A ．该波沿+x 方向传播，波速为1m/s B ．t =4s 时该质点b 的速度沿+y 方向 C ．质点a 经4s 振动的路程为2m D ．质点a 在t =2s 时速度为最大A 解析：A AB ．由乙图可知，周期T =8s ，t =4s 时该质点b 的速度沿y 轴负方向，则可知该波沿+x 方向传播。由图甲可得波长为8m λ=，则波速为1m/s v T λ = =，故A 正确，B 错误； C ．质点a 振动4s ，经过半个周期，则质点运动的路程为振幅的2倍，即为1m ，故C 错误； D ．在t =2s 时，质点b 在正方向的最大位移处，a 、b 两质点的振动步调完全相反，所以a 质点在负方向的最大位移处，则此时a 的速度为零，故D 错误。 故选A 。 3．质点M 、N 是沿x 轴正方向传播的简谐横波上的两点，平衡位置的横坐标x M =2m ， 高中物理-机械振动与机械波专题强化训练 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题 1．机械振动中，下列各组物理量中其大小变化始终一致的是 A．回复力与速度B．位移与速度 C．加速度与速度D．位移与加速度 2．关于机械波，下列说法中正确的是 A．机械波的振幅与波源振动的振幅不相等 B．在波的传播过程中，介质中质点的振动频率等于波源的振动频率 C．在波的传播过程中，介质中质点的振动速度等于波的传播速度 D．在机械波的传播过程中，离波源越远的质点振动的周期越大 t时刻的波形图，a、b、c三个质点从图示时刻3．图示为一列向右传播的横波在0 起第一次回到平衡位置的先后次序是（） A．b，c，a B．c，b，a C．a，b，c D．a，c，b 4．下列说法正确的是（） A．在连续均匀的海浪冲击下，停在海面的小船上下振动，是共振现象 B．受迫振动的振幅由驱动力的大小决定，与系统的固有频率无关 C．医生利用超声波测定病人血管中的血流速度，这是利用了超声波的多普勒效应D．寺庙里的大钟被撞击后我们会感觉到余音不绝，这属于声波的衍射 5．在一平静的湖面上漂浮着一轻木块，向湖中投入一石块，在湖面上激起水波，关于木块的运动情况，以下正确的是（） A．因为“随波逐流”木块将被推至远处 B．因不知道木块离波源的远近如何，所以无法确定木块的运动情况 C．无论木块离波源的远近如何，它都不能被波推动，最多只能在湖面上做上下振动D．木块被推动的距离与木块的质量大小和所受水的阻力的大小等情况有关 6．如图甲所示，弹簧振子在水平方向上做简谐运动，其振动图像如图乙所示。已知弹簧的劲度系数为0.5 N/cm。则（）高中物理知识点机械波详解和练习
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