《机械波》期末复习专题

《机械波》期末复习专题高2015届班姓名：考试要求：1．机械波的产生（1）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：必须要有波源和介质．2．机械波的分类（1）横波：质点的振动方向与传播方向垂直，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷．（2）纵波：质点的振动方向与传播方向在同一条直线上，质点分布最密的地方叫密部，质点分布最疏的地方叫疏部．3．特点（1）机械波在传播运动形式的同时，也将波源的能量传递出去．（2）机械波的传播过程中，质点在各自平衡位置附近振动，不随波迁移．（3）介质中各个质点的振动周期和频率与波源的振动周期和频率相同．（4）离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动，各质点的起振方向相同．4．波动图象（1）表示波的传播方向上，介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移．简谐波的图象为正弦或余弦曲线．（2）区分波动图象和振动图象①波动图象描述各个质点在某一时刻离开平衡位置的位移，振动图象描述一个质点在各个时刻离开平衡位置的位移．②波动图象的横轴是各个质点的平衡位置，振动图象的横轴是时间轴．③具体对比如下表：①微平移法：沿波的传播方向将波的图象做一个微小平移，然后由两条波形曲线来判断．如图甲所示，虚线表示沿波的传播方向微平移波动图象后的图形，由图中可以看出，A质点运动方向向上，B质点运动方向向下．②上下坡法：沿波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动，即“上坡下、下坡上”．如图乙所示，将波动曲线看作人行走的路径，波的传播方向看作人行走的方向，则在A点处，人正在下坡，该处质点的振动方向向上；B点处，人正在上坡，该处质点的振动方向向下．③同侧法：质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧．如图丙所示，在波动图象上的A 点沿水平方向作一个箭头表示波的传播方向，再在竖直方向作一个箭头表示质点振动方向，则这两个箭头总是在波动曲线的同一侧．（4）在波的图象上各质点振动方向的规律①质点的起振方向与波源开始振动的方向一定相同．②处于最大位移处（波峰或波谷）的质点一定将向平衡位置运动．③处于相邻的波峰和波谷之间的质点的振动方向一定相同；处于波峰（或波谷）两侧位移都为正值（或都为负值）的质点的振动方向一定相反．④对于横波在最大位移两侧，哪侧附近的质点正向最大位移运动，波就向哪侧方向运动． 已知某时刻的波形图和波速可以画出在时间t Δ前（或后）的波形图，具体方法是：（1）平移法：先算出经时间t Δ波传播的距离x v t Δ＝Δ，再把波形逆着（若顺着）波的传播方向平移x Δ即可，因为波动图像的重复性，若知波长λ，则波形平移n λ时波形不变，当x n x λ=+Δ时，可采取去整n λ留零x 的方法，只需平移x 即可．（2）特殊点法：（若知周期T 则更简单）在波形上找两个特殊点，如过平衡位置的点和它相邻的峰（谷）点，先确定这两点的振动方向，再看=t nT t +Δ，由于经nT 波形不变，所以可采取去整nT 留零t 的方法，分别作出两特殊点经t 后的位置，然后按正弦规律画出新波形．5．描述机械波的物理量（1）波长：两个相邻的、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．在横波中，两个相邻波峰（或波谷）间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻密部（或疏部）间的距离等于波长．（2）频率：波的频率由波源决定，无论在什么介质中传播，波的频率都不变． （3）波速：单位时间内振动向外传播的距离．波速的大小由介质决定．波速与波长和频率的关系：v f Tλλ==．6．波的现象 （1）衍射①波绕过障碍物继续传播的现象叫做衍射．②产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多．（2）波的叠加：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互相干扰，只是在重叠的区域里，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．（3）干涉①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，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔的现象．②产生稳定的干涉现象的必要条件：两列波的频率相同．③若两波源的振动步调一致，某点到两波源的距离之差为波长的整数倍，则该点为加强点；某点到两波源的距离之差为半波长的奇数倍，则该点为减弱点．这里的加强和减弱指的不是位移的增大或减小，而是振幅的增大和减小，即：加强的点只是振幅大了，并非任一时刻的位移都大；减弱的点只是振幅小了，也并非任一时刻的位移都小．（4）多普勒效应：由于波源和观察者之间的相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应．如果二者相互接近，观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到的频率减小．7．惠更斯原理（1）波面：一系列同相位的波峰（波谷）形成的面．振动相位相同的各点组成的曲面．（2）波线：由波源发出的，指向波的传播方向的射线为波线．（3）波前：某一时刻波动所达到最前方的各点所连成的曲面．波前是最前面的波面 （4）惠更斯原理：介质中任一波面上的各点都可以看成发射（子波）的波源，其后任意时刻这些子波在前进方向上的包络面就是新的波面．【基本概念】问题：【例1】 下列关于机械波的说法中正确的是( ABD )A.介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动B.传播波的过程中相邻质点间必有相互作用力C.随着波的传播,介质中的各质点也将由近及远地迁移出去D.将相邻的两个质点比较,离波源近的质点带动离波源远的质点振动【例2】 下列有关纵波与横波的说法，正确的是( CD )A ．振源上下振动形成的波是横波B ．振源水平振动形成的波是纵波C ．波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波D ．质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波【例3】 如图所示,为沿水平方向的介质中的部分质点,每相邻两质点间距离相等,其中O 是波源.设波源的振动周期为T,自波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时,经过4T,质点1开始起振,则下列关于各质点的振动和介质中波的说法中正确的是( ACD )A.介质中所有质点的起振方向都是竖直向下的,但图中质点9起振最晚B.图中所画出的质点起振时间都是相同的,起振位置和起振方向是不同的C.图中质点8的振动完全重复质点7的振动,只是质点8振动时,通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过相同位置时落后4T D.只要图中所有质点都已振动了,质点1与质点9的振动步调就完全一致,但如果质点1发生的是第100次振动,那么质点9发生的就是第98次振动【例4】 一个小石子落入平静的湖面中央，圆形波纹一圈圈向外传播，有一片树叶落在水面上，则树叶（ C ）A ．逐渐漂向湖心B ．逐渐漂向湖畔C ．在落下的地方上下动荡D ．沿树叶所在的圆圈做圆周运动【例5】 关于波速，下列说法正确的是 ( B )A ．反映了介质中质点振动的快慢B ．反映了振动在介质中传播的快慢C ．波速由介质和波源共同决定D ．由v f λ=知，波速由频率与波长决定【例6】 关于波的频率,下列说法中正确的是( AB )A.波的频率由波源决定,与介质无关B.波的频率等于各质点的振动频率C.波从一种介质进入另一种介质时频率可能改变D.波的频率由波长和波速决定【例7】 一列简谐波在第一种介质中的波长为λ1,在第二种介质中传播时波长为λ2,且λ2=4λ1,那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为( B ) A.4:1,1:1B.1:1,1:4C.1:1,4:1D.1:4,1:1【例8】 有一频率为0.5Hz 的简谐波,波速为4m ／s,沿波传播方向上有相距1m 的两个质点,它们相继到达波峰的时间差为( D ) A.2sB.1sC.0.5sD.0.25s【例9】 某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s 和9km/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．在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5s 开始振动，则（ A ） A ．P 先开始振动，震源距地震仪约36km B ．P 先开始振动，震源距地震仪约25km C ．H 先开始振动，震源距地震仪约36km D ．H 先开始振动，震源距地震仪约25km【例10】 一列简谐横波沿直线传播,A 和B 是该直线上的两点,相距1.2m.当横波刚好到达其中某一点时开始计时,已知4s 内A 点完成了8次全振动.B 点完成了10次全振动,则该波的传播方向及其波速分别是( A ) A.方向由B 向A,v=1.5m ／s B.方向由A 向B,v=1.5m ／s C.方向由A 向B,v=0.3m ／sD.方向由B 向A,v=0.3m ／s【例11】 一列简谐横波沿x 轴传播,某时刻波上A 、B 两质点都在平衡位置,这时两点间相距3m,且在两点间只有一个波峰,则这列波的波长可能为(B )例题精讲A.2mB.3mC.4mD.5m 【图像】问题：【例12】 一列简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻（设0t =）波传播到x 轴上的B 质点，在它左边的A 质点正在负最大位移处，如图所示，在0.6s t =时，质点A 第二次出现在正的最大位移处，则（ B ） A ．该简谐波的波速等于10m/sB ．0.6s t =时，质点C 在平衡位置处且向上运动 C ．0.6s t =时，质点C 在平衡位置处且向下运动D ．当质点E 第一次出现在正最大位移处时，质点B 恰好在平衡位置且向下运动【例13】 如图所示，一列沿x 轴正方向传播的简谐横波，周期为0.50s ．某一时刻，离开平衡位置的位移都相等的各质元依次为1P ，2P ，3P ，已知1P 和2P 之间的距离为20cm ，2P 和3P 之间的距离为80cm ，则1P 的振动传到2P 所需的时间为( A ) A ．0.50sB ．0.13sC ．0.10sD ．0.20s【例14】 如图所示的是一列横波在某时刻的波的图像，质点D 的运动方向向上，则下列说法正确的是( C )A ．波沿x 轴正方向传播B ．质点,E G 的运动方向相同C ．质点B 比A 先回到平衡位置D ．质点F 的加速度为0【例15】 如图为一简谐波在0t =时刻的波形图，介质中的质点P 做简谐运动的表达式为s i n 5πy A t =，求该波的速度，并画出0.3s t =时的波形图（至少画出一个波长）【例16】 如图，一列简谐横波沿x 轴正方向传播，实线和虚线分别表示10t =和20.5s t =（0.5s T >）时的波形，能正确反映37.5s t =时波形的是图（ D ）【例17】 一列简谐横波在0t =时的波形如图所示，经过1.2s 该波形恰好第三次重复出现．根据以上信息，下列各项不能唯一确定．．．．．．的是（ D ） A ．波传播的速度大小B ．经过0.3s ，8m x =处的质点P 通过的路程C ．0.6s t =时，8m x =处的质点P 的速度方向D ．0.6s t =时的波形图【振动波动综合】问题：【例18】 下列关于简谐运动和简谐波的说法正确的是（ BD ）A ．弹簧振子的周期与振幅有关B ．横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定C ．在波传播方向上的某个质点的振动速度就是波的传播速度D ．单位时间内经过介质中一点的完全波的个数就是这列简谐波的频率【例19】 如图所示，实线为一列横波某时刻的图象，这列波的传播速度为0.25m/s ，经过时间1s 后的波形为虚线所示．那么这列波的传播方向与在这段时间内质点P (0.1m)x =所通过的路程是（ C ）A ．向左，10cmB ．向右，30cmC．向左，50cm D．向右，70cm【例20】如图所示，甲图为一沿x轴正向传播的简谐波在t=0时刻的波形图，a、b、c、d是这列波上的四个质点．则乙图是哪个质点的振动图像？（ B ）A．a B．b C．c D．d【例21】如图是一列简谐波在0t=时的波形图，介质中的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为10sin5cmy tπ=．关于这列简谐波，下列说法中正确的是（ D ）A．这列简谐波的振幅为20cmB．这列简谐波的周期为5.0sC．这列简谐波在该介质中的传播速度为25cm/sD．这列简谐波沿x轴正向传播【例22】一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ．若在0x=处质点的振动图像如右图所示，则该波在/2t T=时刻的波形曲线为（ A ）【例23】如图所示是沿x轴传播的一列简谐波在某时刻的波形图．已知波的传播速度为4m/s，从此时起，图中所标的P质点比Q质点先回到自己的平衡位置．下列说法中正确的是（ C ）A．这列波一定沿x轴正向传播B．这列波的周期是0.25sC．从此时起0.25s末P质点的速度和加速度都沿y轴正向D．从此时起0.25s末Q质点的速度和加速度都沿y轴负向【例24】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0t=时使其开始沿y轴做振幅为8cm的简谐振动，在0.25st=时，绳上形成如图所示的波形，则该波的波速为____20___cm/s，t= 2.75 s时，位于245cmx=的质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置．【波动现象】问题：【例25】声波能绕过某一建筑物传播而光波却不能绕过该建筑物，这是因为（ C ）A．声波是纵波，光波是横波 B．声波振幅大，光波振幅小C．声波波长较长，光波波长很短 D．声波波速较小，光波波速很大【例26】下列关于波的衍射的说法正确的是( ABD )A．衍射是一切波特有的现象B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大【例27】下列关于波的叠加的说法中，正确的是( BCD )A．两列波相遇后，振幅小的波振动减弱，振幅大的波振动得以加强B．两列波相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同C．在两列波相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波相遇时互不干扰【例28】波源在绳的左端发出半个波①，频率1f，振幅1A；同时另一波源在绳右端发出半个波②，频率2f（21f f>），振幅2A，P为两个波源的中点，如图所示，下列说法错误的是( BC )A ．两列波同时到达P 点B ．两列波相遇时P 点波峰值可达到12A AC ．两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播D ．因频率不同，这两列波相遇不能叠加【例29】 如图所示，1S 、2S 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 ）A ．a 质点振动最弱，b 、c 质点振动最强，d 的质点振动既不是最强也不是最弱B ．a 质点振动最弱，b 、c 、d 的质点振动都最强，因而b 、c 、d 质点的位移一定最大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/4T 后的时刻，a 、b 、c 三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱【例30】 两列振幅相同（振幅设为A ）的波在相遇区域发生了稳定的干涉现象，在其干涉图样中有A 、B 、C 三点，如图所示（实线表示波峰，虚线表示波谷），下列说法正确的是（ BD ） A ．A 点为振动加强点，所以A 点的位移不可能为零 B ．B 点始终处于平衡位置 C ．C 点的振幅为2AD ．从图示开始经4T时间，A 点的位移为零【例31】 关于波的干涉现象,下列说法中正确的是( BCD )A.两列波在相遇的区域内,一定能发生干涉现象B.两列波相互干涉是波叠加的结果C.频率不同的两列波叠加时,不可能发生干涉现象D.只有频率相同的两列波相遇时,才可能形成干涉图样【例32】 利用发波水槽得到的水面波形如a ，b 所示，则（ D ）A ．图a 、b 均显示了波的干涉现象B ．图a 、b 均显示了波的衍射现象C ．图a 显示了波的干涉现象，图b 显示了波的衍射现象D ．图a 显示了波的衍射现象，图b 显示了波的干涉现象【例33】 关于多普勒效应的说法中,正确的是( BD )A.只要波源在运动,就一定能观察到多普勒效应B.当声源静止.观察者运动时,也可以观察到多普勒效应C.只要声源在运动,观察者总是感到声音的频率变高D.当声源相对观察者运动时,观察者听到的声音的音调可能变高,也可能变低【例34】 当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到的汽笛声的音调变高了,这是因为( C )A.声源振动的频率变高了B.声波传播的速度变大了C.耳膜振动的频率变大了D.耳膜振动的频率变小了【例35】 如图表示一个机械波的波源S 做匀速运动的情况,图中的圆表示机械波的波面,A 、B 、C 、D是四个观察者的位置,由图可以看出( AC )A.波源正在向A 运动B.波源正在向C 运动C.B 点的观察者接收到的频率最低D.D 点的观察者接收到的频率最高【例36】 医院有一种先进的检测技术——彩超．这一技术是，首先向病人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，同时测出反射波的频率变化，最后就可知道血液的流速．则这一技术主要体现了下列哪一种物理现象（ A ） A ．多普勒效应B ．波的衍射C ．波的干涉D ．共振【例37】 下列说法中不正确的是( BC )A ．只有平面波的波面才与波线垂直B ．任何波的波线与波面都相互垂直C ．任何波的波线表示波的传播方向D ．有些波的波面表示波的传播方向温馨提示：本章是高中比较重要的内容，也是高二期末必考内容，更是高考的选择题常考重要内容。