物理高考复习机械波专项练习(附答案)
新高考物理复习专题八机械振动与机械波练习含答案

专题八机械振动与机械波五年高考考点过关练考点一机械振动1.(2022浙江1月选考,6,3分)图甲中的装置水平放置,将小球从平衡位置O拉到A后释放,小球在O点附近来回振动;图乙中被细绳拴着的小球由静止释放后可绕固定点来回摆动。
若将上述装置安装在太空中的我国空间站内进行同样操作,下列说法正确的是()A.甲图中的小球将保持静止B.甲图中的小球仍将来回振动C.乙图中的小球仍将来回摆动D.乙图中的小球将做匀速圆周运动答案B2.(2022浙江6月选考,11,3分)如图所示,一根固定在墙上的水平光滑杆,两端分别固定着相同的轻弹簧,两弹簧自由端相距x。
套在杆上的小球从中点以初速度v向右运动,小球将做周期为T的往复运动,则()A.小球做简谐运动B.小球动能的变化周期为T2C.两根弹簧的总弹性势能的变化周期为T时,其运动周期为2TD.小球的初速度为v2答案B3.[2019课标Ⅱ,34(1),5分]如图,长为l的细绳下方悬挂一小球a,绳的另一端固定在天花板上O点处,在Ol的O'处有一固定细铁钉。
将小球向右拉开,使细绳与竖直方向成一小角度(约为2°)后由静止释放,点正下方34并从释放时开始计时。
当小球a摆至最低位置时,细绳会受到铁钉的阻挡。
设小球相对于其平衡位置的水平位移为x,向右为正。
下列图像中,能描述小球在开始一个周期内的x⁃t关系的是()答案A4.[2022重庆,16(1),4分]某同学为了研究水波的传播特点,在水面上放置波源和浮标,两者的间距为L。
t=0时刻,波源开始从平衡位置沿y轴在竖直方向做简谐运动,产生的水波沿水平方向传播(视为简谐波),t1时刻传到浮标处使浮标开始振动,此时波源刚好位于正向最大位移处,波源和浮标的振动图像分别如图中的实线和虚线所示,则()A.浮标的振动周期为4t1B.水波的传播速度大小为L4t1t1时刻浮标沿y轴负方向运动C.32D.水波的波长为2L答案A5.(2023山东,10,4分)(多选)如图所示,沿水平方向做简谐运动的质点,依次通过相距L的A、B两点。
高考物理《机械振动和机械波》真题练习含答案

高考物理《机械振动和机械波》真题练习含答案1.[2023·新课标卷]船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声.声波在空气中和在水中传播时的()A.波速和波长均不同B.频率和波速均不同C.波长和周期均不同D.周期和频率均不同答案:A解析:声波的周期和频率由振源决定,故声波在空气中和在水中传播的周期和频率均相同,但声波在空气和水中传播的波速不同,根据波速与波长关系v=λf可知,波长也不同,故A正确,B、C、D错误.故选A.2.[2024·浙江1月]如图1所示,质量相等的小球和点光源,分别用相同的弹簧竖直悬挂于同一水平杆上,间距为l,竖直悬挂的观测屏与小球水平间距为2l,小球和光源做小振幅运动时,在观测屏上可观测小球影子的运动.以竖直向上为正方向,小球和光源的振动图像如图2所示,则()A.t1时刻小球向上运动B.t2时刻光源的加速度向上C.t2时刻小球与影子相位差为πD.t3时刻影子的位移为5A答案:D解析:以竖直向上为正方向,根据图2可知,t1时刻,小球位于平衡位置,随后位移为负值,且位移增大,可知,t1时刻小球向下运动,A错误;t2时刻,光源的位移为正值,光源振动图像为正弦式,表明其做简谐运动,根据F回=-kx=ma可知,其加速度方向与位移方向相反,位移方向向上,则加速度方向向下,B错误;根据图2可知,小球与光源的振动步调总是相反,由于影子是光源发出的光被小球遮挡后,在屏上留下的阴影,可知,影子与小球的振动步调总是相同,即t2时刻小球与影子相位差为0,C错误;根据图2可知,t3时刻,光源位于最低点,小球位于最高点,根据光沿直线传播,光源能够在屏上留下影子的位置也处于最高点,影子位于正向最大位移处,根据几何关系有ll+2l =A+AA+x影子,解得x影子=5A,即t3时刻影子的位移为5A,D正确.3.[2024·吉林卷]某同学自制双缝干涉实验装置:在纸板上割出一条窄缝,于窄缝中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形成双缝,将该纸板与墙面平行放置,如图所示.用绿色激光照双缝,能够在墙面上观察到干涉条纹.下列做法可以使相邻两条亮条纹中央间距变小的是()A.换用更粗的头发丝B.换用红色激光照射双缝C.增大纸板与墙面的距离D.减小光源与纸板的距离答案:A解析:由于干涉条纹间距Δx=ldλ可知,换用更粗的头发丝,双缝间距d变大,则相邻两条亮条纹中央间距Δx变小,故A正确;换用红色激光照双缝,波长变长,则相邻两条亮条纹中央间距Δx变大,故B错误;增大纸板与墙面的距离l,则相邻两条亮条纹中央间距Δx 变大,故C错误;减小光源与纸板的距离,不会影响相邻两条亮条纹中央间距Δx,故D错误.故选A.4.[2024·浙江1月](多选)在如图所示的直角坐标系中,xOz平面为介质Ⅰ和Ⅱ的分界面(z轴垂直纸面向外).在介质Ⅰ中的P(0,4λ)处有一点波源,产生波长为λ、速度为v的波.波传到介质Ⅱ中,其速度为2v.图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰,与x轴和y轴分别交于R 和S点,此时波源也恰好位于波峰.M为O、R连线的中点,入射波与反射波在O点相干加强,则()A .介质Ⅱ中波的频率为2v λB. S 点的坐标为(0,-2 λ)C .入射波与反射波在M 点相干减弱D. 折射角α的正弦值sin α=352 答案:BD解析:波从一种介质到另一种介质,频率不变,故介质Ⅱ中波的频率为f =v λ,A 错误;在介质Ⅱ中波长为λ′=2v f=2 λ,由于图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰,与x 轴和y 轴分别交于R 和S 点,故S 点的坐标为(0,-2 λ),B 正确;由于S 为波峰,且波传到介质Ⅱ中,其速度为2 v .图示时刻介质Ⅱ中仅有一个波峰,与x 轴和y 轴分别交于R 和S 点,则R 也为波峰,故P 到R 比P 到O 多一个波峰,则PR =5λ,则OR =3λ,由于||MO -PM≠2n ·λ2 或(2n +1)λ2 (n =0,1,2,…),故M 点不是减弱点,C 错误;根据n =λ′λ=2 ,则n =sin αOR PR,解得sin α=352 ,D 正确. 5.[2021·天津卷]一列沿x 轴正方向传播的简谐横波,传播速度v =10 m/s ,t =0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y 轴正方向运动,下列图形中哪个是t =0.6 s 时的波形( )答案:B解析:由图中可以看出该波的波长为λ=4 m ,根据v =λT可知该列波的周期为T =0.4 s ,又因为t=0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动,当t=0.6 s时经历了1.5 T,所以此时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴负方向运动,结合图像可知B正确.6.[2023·湖南卷]如图(a),在均匀介质中有A、B、C和D四点,其中A、B、C三点位于同一直线上,AC=BC=4 m,DC=3 m,DC垂直AB.t=0时,位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动,振动图像均如图(b)所示,振动方向与平面ABD垂直,已知波长为4 m.下列说法正确的是()A.这三列波的波速均为2 m/sB.t=2 s时,D处的质点开始振动C.t=4.5 s时,D处的质点向y轴负方向运动D.t=6 s时,D处的质点与平衡位置的距离是6 cm答案:C解析:由图(b)的振动图像可知,振动的周期为4 s,故三列波的波速为v=λT=4 m4 s=1m/s,A错误;由图(a)可知,D处距离波源C最近的距离为3 m,故开始振动后波源C处的横波传播到D处所需的时间为t C=DC v=3 m1 m/s=3 s故t=2 s时,D处的质点还未开始振动,B错误;由几何关系可知AD=BD=5 m,波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为t AB=ADv=5 m1 m/s=5 s故t=4.5 s时,仅波源C处的横波传播到D处,此时D处的质点振动时间为t1=t-t C =1.5 s由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动,C正确;t=6 s时,波源C处的横波传播到D处后振动时间为t2=t-t C=3 s由振动图像可知此时D处为波源C处传播横波的波谷;t=6 s时,波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为t3=t-t AB=1 s由振动图像可知此时D处为波源A、B处传播横波的波峰.根据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为y=2A-A=2 cm故t=6 s时,D处的质点与平衡位置的距离是2 cm,D错误.故选C.。
《金版教程(物理)》2025高考科学复习解决方案第十三章机械振动 机械波第十三章 核心素养含答案

《金版教程(物理)》2025高考科学复习解决方案第十三章机械振动机械波第十三章核心素养提升[科学思维提炼]1.理想模型法:弹簧振子、单摆。
2.解析法:(1)简谐运动的描述;(2)振动和波中多解性问题的求解。
3.图像法:简谐运动的描述,简谐波的描述,受迫振动振幅随周期性驱动力频率变化的图像,波的干涉图样的分析。
4.控制变量法:探究影响单摆周期的因素的演示实验、探究单摆周期与摆长之间的关系的实验。
5.等效法:单摆拓展问题中的等效摆长、等效重力加速度。
6.从特殊到一般的思维方法:振动、波动中由于周期性造成的多解性问题的求解思路。
7.对称思维:分析简谐振动质点的运动状态。
8.分析与综合法:弹簧振子和单摆的动力学、能量问题。
[素养提升集训]一、选择题(本题共7小题)1.(2023·辽宁高考)(多选)“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置,当轮船以设计的标准速度航行时,球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示,两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力。
下列现象的物理原理与之相同的是()A.插入水中的筷子,看起来折断了B.阳光下的肥皂膜,呈现彩色条纹C.驶近站台的火车,汽笛音调变高D.振动音叉的周围,声音忽高忽低答案BD解析 题中描述现象的物理原理是波的干涉;插入水中的筷子看起来折断了,是光的折射造成的;阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹,是肥皂膜两个表面反射的光干涉造成的;驶近站台的火车汽笛音调变高,是多普勒效应造成的;振动音叉的周围声音忽高忽低,是声波的干涉造成的。
故选B 、D 。
2.一位游客在千岛湖边欲乘坐游船,当日风浪较大,游船上下浮动。
可把游船浮动简化成竖直方向的简谐运动,振幅为20 cm ,周期为3.0 s 。
当船上升到最高点时,甲板刚好与码头地面平齐。
地面与甲板的高度差不超过10 cm 时,游客能舒服地登船。
在一个周期内,游客能舒服登船的时间是( ) A .0.5 s B .0.75 s C .1.0 s D .1.5 s答案 C解析 设游船振动图像表达式为y =A sin ωt ,由题意知A =20 cm ,ω=2πT =23π rad/s ,当y =10cm 时,在0<t <T 范围内,解得t 1=0.25 s 或t 2=1.25 s ,则在一个周期内游客舒服登船时间Δt =t 2-t 1=1.0 s 。
高考物理《机械波》真题练习含答案

高考物理《机械波》真题练习含答案1.[2024·辽宁省大连市八中阶段性考试](多选)下列说法正确的是()A.夏日雷声有时轰鸣不绝,这是声波的衍射现象B.闻其声而不见其人,是声波的干涉现象C.围绕正在发声的音叉走一圈,就会听到声音忽强忽弱,是声波的干涉现象D.在较大的空房子里讲话,有时会余音缭绕,是声波的反射现象答案:CD解析:夏日雷声有时轰鸣不绝,这是回声,是声波的反射现象,A错误;闻其声而不见其人,是声波的衍射现象,B错误;围绕正在发声的音叉走一圈,就会听到声音忽强忽弱,是声波的干涉现象,C正确;在较大的空房子里讲话,有时会余音缭绕,是声波的反射现象,D正确.2.[2024·新课标卷](多选)位于坐标原点O的波源在t=0时开始振动,振动图像如图所示,所形成的简谐横波沿x轴正方向传播.平衡位置在x=3.5 m处的质点P开始振动时,波源恰好第2次处于波谷位置,则()A.波的周期是0.1 sB.波的振幅是0.2 mC.波的传播速度是10 m/sD.平衡位置在x=4.5 m处的质点Q开始振动时,质点P处于波峰位置答案:BC解析:根据题图可知,该波的周期T=0.2 s,振幅为0.2 m,A错误,B正确;由题意可知波源第2次处于波谷位置,即波源振动了Δt=134T时质点P开始振动,所以该波的传播速度v=ΔxΔt=10 m/s,C正确;结合C项分析可知,t=0.45 s时质点Q开始振动,此时质点P已经运动了0.1 s,结合题图可知此时质点P处于平衡位置,D错误.3.[2024·江苏省常州市质检]两列机械波在同种介质中相向而行,P、Q为两列波的波源,以P、Q的连线和中垂线为轴建立坐标系,P、Q的坐标如图所示.某时刻的波形如图所示.已知P波的传播速度为10 m/s,O点有一个观察者,下列判断正确的是()A.两波源P、Q的起振方向相同B.这两列波不可能发生干涉现象C.经过足够长的时间,-2 m处的振幅为45 cmD.波源Q产生的波比波源P产生的波更容易发生衍射答案:C解析:两波源P、Q的起振方向与波最前头质点的起振方向相同,由波形平移法可知,波源P的起振方向沿y轴负方向,波源Q的起振方向沿y轴正方向,即两波源P、Q的起振方向相反,A错误;两列机械波在同种介质中相向而行,故波速相同,由于两波的波长相等,则两列机械波的频率相同,故这两列波发生干涉现象,B错误;根据图像可知,P、Q 波源,在此时刻形成的波的波前分别在(-6 m,0)与(4 m,0),根据同侧法可知,波前振动方向相反,即P、Q波源振动方向相反,由于同种介质中波传播速度相等,根据图像可知,波长均为λ=4 m,根据波速、波长、周期与频率的关系有v=λT=λf可知,P、Q波源振动的频率相等,又由于振动步调相反,则当空间位置到两波源的间距的差值的绝对值为半波长的奇数倍时,该位置为振动加强点,由于-2 m处有(4+2)m-4 m=2 m=12λ可知,-2 m 处为振动加强点,故-2 m处的振幅为15 cm+30 cm=45 cm,C正确;两波的波长相等,波源Q产生的波与波源P产生的波发生衍射现象的难易程度相同,D错误.4.[2024·上海市进才中学期中考试]如图所示,波Ⅰ和波Ⅱ的振动方向相同,在同一介质中传播.t=0时,波Ⅰ传至A点,其振动图像如图2所示,波Ⅱ传至B点,其振动图像如图3所示.已知AC间距为2 m,BC间距为1.5 m;t=4 s时,波Ⅰ传至C,则()A .波Ⅰ的频率f =13HzB .波Ⅱ的波速v =0.378 m/sC .两列波都传到C 点后,C 点的振幅为15 cmD .5 s 内C 点的路程为30 cm 答案:D解析:由图2可知,波Ⅰ的频率为f =1T =0.5 Hz ,A 错误;波速由介质决定,所以两列波的传播速度相同,即v =x t =0.5 m/s ,B 错误;根据v =λT ,两波的周期相同,其波长也相同为λ=v T =1 m ,因为AC -BC =0.5 m =λ2 ,所以C 点为振动减弱点,其振幅为A =A 2-A 1=5 cm ,C 错误;依题意,波Ⅱ先传播到C 点,所需时间为t 1=BCv =3 s ,波Ⅰ后传播到C 点,所需时间为t 2=ACv =4 s ,可知3~4 s 内C 点的路程为s 1=ΔtT ×4A 2=20 cm ,4~5 s 内两波叠加,振动减弱,路程为s 2=ΔtT ×4A =10 cm ,5 s 内C 点的路程为s =s 1+s 2=30 cm ,D 正确.5.[2024·江苏省盐城市八校联考]在某介质中形成一列简谐波,t =0时刻的波形如图中的实线所示.若波向右传播,零时刻刚好传到A 点,且再经过0.6 s P 点也开始起振,求:(1)该列波的波速为多大?(2)从t =0时刻开始,A 点的振动方程;(3)从t =0时起到P 点第一次达到波峰时止,0点所经过的路程s 0为多少? 答案:(1)10 m/s (2)y A =-2sin 10πt (cm) (3)30 cm解析:(1)由题意可知波从A传播到P所用时间为t AP=x APv=0.6 s其中x AP=7 m-1 m=6 m解得波速为v=x APt AP=10 m/s(2)t=0时刻A点正位于沿波传播方向波形的上坡,所以A点此时沿y轴负方向起振,则A点的振动方程为y A=-A sin 2πT t=-2sin 10πt(cm)(3)根据前面分析可得波速为v=λT=10 m/s当t=0时刻x=-0.5 m处的波峰第一次传播到P点时,P点第一次达到波峰,所以从t=0时起到P点第一次达到波峰所经历的时间为Δt=Δxv=0.75 s=(3+34)T且Δt时间内O点经过的路程为s0=(3+34)·4A=30 cm.。
高考物理总复习 机械波、机械波的形成、分类和特点 机械波的分类和特点练习(1)

机械波的分类和特点 (1)1.关于波下列说法正确的是()A.质点振动方向总是垂直于波传播的方向B.波在传播的过程中,沿波的传播方向上的介质质点依次做受迫振动C.如果振源停止振动,在介质中传播的振动也立即停止D.物体做机械振动,一定产生机械波2.区分纵波与横波的依据是()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在一条直线上还是互相垂直D.波传播的距离是远还是近3.下列关于纵波的说法中正确的是()A.在纵波中,波的传播方向就是波中质点的移动方向B.纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向在一条直线上C.纵波中质点的振动方向一定与波的传播方向垂直D.纵波也有波峰和波谷4.下列说法中正确的是()A.机械波能在空气中传播,也能在液体和固体中传播B.声波是横波,有波峰和波谷C.声波只能在气体中传播,不能在液体和固体中传播D.地震波既有横波又有纵波5.下列说法正确的是( )A.声波在空气中传播是纵波,在水中传播是横波B.波不但能传递能量还能传递信息C.发生地震时,由振源传出的既有横波又有纵波D.只有横波的传播需要介质6.关于机械波的概念,下列说法中正确的是()波只能分为横波和纵波。
波动质点按波速向前运动。
波动中传播的只是运动状态和能量。
波在传播过程中经过不同介质时波长不变。
7.一列简谐横波沿直线由a向b传播,相距10.5m的a、b两处的质点振动图象如图所示中a、b所示,则()A.该波的振幅可能是20cmB.该波的波长可能是8.4mC.该波的波速可能是10.5m/sD.该波由a传到b可能历时7s8.关于横波和纵波,下列说法正确的是( )A.对于横波和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.对于纵波,质点的振动方向与波的传播方向一定相同C.形成纵波的质点,随波一起迁移D.空气介质只能传播纵波9.把闹钟悬放在密闭的玻璃罩内,在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的铃声,但如果将罩内空气抽去,就听不到闹钟的铃声,这说明()A.声波是纵波B.抽去罩内的空气后,闹钟不再运转了C.气体和固体都能传播声音D.声波不能在真空中传播10.频率低于20Hz的声波称为,0oC时它在空气中的波长大于,频率高于20000Hz的声波称为,0oC时它在空气中的波长小于。
机械振动与机械波(解析版)—2025年高考物理一轮复习

机械振动与机械波机械波相关物理量的计算掌握简谐运动的概念和描述简谐振动的物理量以及简谐运动的表达式和图像;掌握受迫振动和共振的概念,了解产生共振的条件;掌握波的形成条件及特点,了解横波和纵波,掌握波速、波长和频率的关系,会分析波的图像,掌握振动图像和波动图像的综合分析方法;掌握波的干涉、衍射和多普勒效应,掌握干涉、衍射的条件。
核心考点01机械振动一、弹簧振子 (3)二、简谐振动 (3)三、描述简谐运动的物理量 (5)四、简谐振动图像 (6)五、简谐运动的性质 (7)六、简谐振动的两种模型 (7)七、外力作用下的振动 (9)核心考点02 机械波 (12)一、机械波 (12)二、波的描述 (13)三、波动图像 (14)四、波的反射、折射和衍射 (17)五、波的干涉 (18)六、多普勒效应 (20)01一、弹簧振子1、定义由小球和弹簧组成的系统,是一种理想模型,如下图所示,如果球与杆之间的摩擦可以忽略,且弹簧的质量与小球的质量相比也可以忽略,则该系统为弹簧振子。
2、机械振动振子在平衡位置附近的往复运动,简称振动。
平衡位置:振子原来静止时的位置。
看作弹簧振子的条件:构成弹簧振子的小球体积足够小,可以认为小球是一个质点;弹簧的质量比小球的质量小得多,弹簧的质量可以忽略,认为质量集中于振子(小球);忽略弹簧以及小球与水平杆之间的摩擦力;小球从平衡位置被拉开的位移在弹性限度内。
弹簧振子的位移—时间图像:横坐标表示振子振动的时间,纵坐标表示振子相对平衡位置的位移(沿着振动方向),它反映了弹簧振子的位移随时间变化的规律。
二、简谐振动1、定义如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律,即它的振动图像(x-t图像)是一条正弦曲线,这样的振动叫做简谐运动。
动力学定义:如果质点所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动。
2、条件如果物体在运动方向上所受的力与它偏离平衡位置位移的大小成正比,并且总是指向平衡位置,质点的运动就是简谐运动。
高考物理二轮练习题:机械振动机械波(word版含答案)
2022届高考物理二轮练习题:机械振动机械波附答案一、选择题1、(双选)一质点做简谐运动的图象如图所示,下列说法正确的是()A.质点振动的频率是4 HzB.在10 s内质点经过的路程是20 cmC.第4 s末质点的速度最大D.在t=1 s和t=3 s两时刻,质点的位移大小相等、方向相同2、(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0时刻的波形图如图所示。
已知波速为0.4 m/s,且波刚传的c点。
下列选项正确的是()A.波源的振动周期为0.2 sB.t=0时,质点d沿y轴正方向运动C.在t=0时,质点a的加速度比质点b的加速度小D.质点a比质点b先回到平衡位置E.t=0.1 s时,质点c将运动到x=12 cm3、(双选)如图所示,甲、乙两木块叠放在光滑水平面上,质量分别为m和M,甲木块与乙木块之间的最大静摩擦力为f m,乙木块与劲度系数为k的轻质弹簧连接构成弹簧振子,为使甲木块和乙木块在振动过程中不发生相对滑动,则()A.它们的振幅不能大于A=(M+m)f mkMB .它们的振幅不能大于A =(M +m )f m kmC .它们的最大加速度不能大于f m MD .它们的最大加速度不能大于f m m4、(多选)做简谐运动的物体,其位移随时间的变化规律为x =2sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫50πt +π6 cm ,则下列说法正确的是( )A .它的振幅为4 cmB .它的周期为0.04 sC .它的初相位是π6D .它在14周期内通过的路程可能是2 2 cmE .该物体是从平衡位置开始振动的5、(多选)下列关于简谐运动的说法正确的是( )A .速度和加速度第一次同时恢复为原来的大小和方向所经历的过程为一次全振动B .位移的方向总跟加速度的方向相反,跟速度的方向相同C .一个全振动指的是动能或势能第一次恢复为原来的大小所经历的过程D .位移减小时,加速度减小,速度增大E .物体运动方向指向平衡位置时,速度的方向与位移的方向相反;背离平衡位置时,速度方向与位移方向相同6、(多选)一列沿着x 轴正方向传播的横波,在t =0时刻的波形如图甲所示,图甲中某质点的振动图象如图乙所示。
2024高考物理一轮复习--机械波专题(三)-- 波的干涉、衍射、多普勒效应
波的干涉、衍射、多普勒效应一、波的干涉和衍射现象多普勒效应1、波的干涉和衍射2、多普勒效应(1)条件:声源和观察者之间有相对运动(距离发生变化)。
(2)现象:观察者感到频率发生变化。
(3)实质:声源频率不变,观察者接收到的频率变化。
3、多普勒效应的成因分析(1)接收频率:观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数.(2)波源与观察者如果相互靠近,观察者接收到的频率增大.(3)波源与观察者如果相互远离,观察者接收到的频率减小.(4)波源和观察者如果相对静止,观察者接收到的频率等于波源的频率.二、波的干涉现象中振动加强点、减弱点的两种判断方法1.公式法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)λ2(n=0,1,2,…),则振动减弱。
①当两波源振动步调相反时若Δr=(2n+1)λ2(n=0,1,2,…),则振动加强;若Δr=nλ(n=0,1,2,…),则振动减弱。
2.波形图法在某时刻波的干涉的波形图上,波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点,一定是加强点,而波峰与波谷的交点一定是减弱点,各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线,形成加强线和减弱线,两种线互相间隔,加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。
三、针对练习1、(多选)在坐标原点的波源产生一列沿x 轴正方向传播的简谐横波,波速v =200 m/s.已 知t =0时,波刚好传播到x =40 m 处,如图所示,在x =400 m 处有一接收器(图中未画出), 则下列说法正确的是( )A .波源开始振动时方向沿y 轴正方向B .从t =0开始经过0.15 s ,x =40 m 处的质点运动路程为0.6 mC .接收器在t =1.8 s 时才能接收到此波D .若波源向x 轴负方向运动,根据多普勒效应,接收器接收到的波源频率可能为11 Hz 2、(多选)如图所示,两列简谐横波分别沿x 轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x =-0.2 m 和x =1.2 m 处,两列波的速度均为v =0.4 m/s ,两列波的振幅均为A =2 cm.图示为t =0时刻两列波的图象(传播方向如图所示),此时刻平衡位置处于x =0.2 m 和x =0.8 m 的P 、Q 两质点刚开始振动,质点M 的平衡位置处于x =0.5 m 处,关于各质点运动情况判断正确的是( )A .t =0.75 s 时刻,质点P 、Q 都运动到M 点B .x =0.4 m 处,质点的起振方向沿y 轴负方向C .t =2 s 时,质点M 的纵坐标为4 cmD .0到2 s 这段时间内,质点M 通过的路程为20 cm3、在匀质轻绳上有两个相距10m 的波源S 1、S 2,两波源上下振动产生两列绳波,可将其看作简谐波。
专题19 机械波-2023届高考物理一轮复习热点题型专练(解析版)
专题19机械波目录题型一机械波与波的图像 (1)类型1波的形成及传播 (1)类型2波的图像 (3)题型二波的图像和振动图像的理解和应用 (4)题型三波传播的周期性和多解性问题 (8)类型1时间多解性 (8)类型2空间多解性 (10)题型四波的叠加 (14)题型五波特有的现象 (19)题型一机械波与波的图像1.传播特点(1)波传到任意一点,该点的起振方向都和波源的起振方向相同。
(2)介质中每个质点都做受迫振动,因此,任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。
(3)波从一种介质进入另一种介质,由于介质的情况不同,它的波长和波速可能改变,但频率和周期都不会改变。
(4)波源经过一个周期T完成一次全振动,波恰好向前传播一个波长的距离,所以v=λT=λf。
2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法【例1】(多选)如图所示,A、B两点为某简谐横波上的质点,已知波的传播方向由A到B,t=0时刻该波刚好传到A点,且A点的振动方向竖直向上,经时间t0质点B刚好起振.已知波的传播周期为T、传播速度为v,则下列说法正确的是()A.振源位于A的左侧,且起振方向竖直向上B .质点B 振动后,其振动周期一定为TC .质点B 每次经过平衡位置的速度一定为vD .质点B 的起振方向与A 、B 两点之间的距离有关【答案】AB【解析】因为质点A 刚起振时的振动方向竖直向上,因此振源的起振方向竖直向上,又由于波的传播方向由A 到B ,因此振源位于A 的左侧,故A 正确;质点B 的振动周期等于振源的振动周期,等于波的传播周期,则一定为T ,故B 正确;波的传播速度与质点的振动速度是两个不同的概念,则质点B 经过平衡位置的速度不一定为v ,故C 错误;A 、B 之间各质点在振源的带动下做受迫振动,则开始振动的方向与振源开始起振的方向相同,与A 、B 两点之间的距离无关,故D 错误.【例2】(2021·1月重庆市适应性测试)如图2所示,a 、b 、c 、d 是一简谐横波上的质点,某时刻a 、d 位于平衡位置且相距为9m ,c 在波谷,该波的波速为2m/s 。
高考物理知识讲解 机械波及波的图像(提高) 专题复习资料含答案
物理总复习:机械波及波的图像【考纲要求】1、理解机械波的产生条件、形成过程;2、知道研究机械波的几个重要物理量及其相互间的关系;3、理解波动图像的意义;4、知道波动图像与振动图像的区别;5、能分析有关波的多解问题。
【知识网络】【考点梳理】考点一、机械波1、波的形成机械振动在介质中的传播形成机械波。
条件:①波源;②介质。
2、机械波的分类按质点的振动方向与波的传播方向是垂直还是平行,分为横波和纵波。
3、描述波动的物理量4、机械波的传播特征要点诠释:(1)机械波向外传播的只是振动这一运动形式和振动的能量,介质中的质点本身并没有随波迁移。
(2)机械波在传播过程中,介质中各质点都在各自的平衡位置附近做同频率、同振幅的简谐振动,沿着波的传播方向,后一质点的振动总落后于前一质点的振动,或者说后面的质点总要重复前面质点的振动,只是在时间上晚了一段。
正是由于不同质点在同一时刻的振动步调不一致,于是就形成了波。
(3)在介质中有波传播时,由于介质中各个质点运动的周期性,决定振动状态在介质中的传播也具有周期性,如果忽略了介质对能量的吸收消耗,则介质中各质点均做振幅相同的简谐振动。
(4)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。
机械波波速仅由介质来决定,固体、液体中波速比空气中大。
考点二、波的图像简谐波的图象是正弦或余弦曲线。
要点诠释:(1)波的图象形象直观地揭示了较为抽象的波动规律。
波的图象表示在波的传播方向上介质中大量质点在同一时刻相对平衡位置的位移,波动图象一般随时间的延续而变化(t kT ∆=时,波形不变,k 为整数)。
(2)从图象可获取的信息有:①该时刻各质点的振动位移;②振幅A 和波长λ;③若已知波的传播方向,由图象可知各质点的振动方向;若已知某质点此时刻的振动方向,由图象可知波的传播方向。
考点三、确定振动或传播方向的方法要点诠释: 波的传播方向与质点振动方向的判断方法已知波的传播方向,由图象可知各质点的振动方向;若已知某质点此时刻的振动方向,由图象可知波的传播方向。
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2019年物理高考复习机械波专项练习(附答案)机械振动在介质中的传播称为机械波。
下面是2019年物理高考复习机械波专项练习,请考生练习。
1.(多选)(2019全国卷)一振动周期为T、振幅为A、位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动。
该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播,波速为v,传播过程中无能量损失。
一段时间后,该振动传播至某质点P,关于质点P振动的说法正确的是()A.振幅一定为AB.周期一定为TC.速度的最大值一定为vD.开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离E.若P点与波源距离s=vT,则质点P的位移与波源的相同2.(2019北京高考)介质中有一列简谐机械波传播,对于其中某个振动质点()A.它的振动速度等于波的传播速度B.它的振动方向一定垂直于波的传播方向C.它在一个周期内走过的路程等于一个波长D.它的振动频率等于波源的振动频率对点训练:波的图像与波速公式的应用3.如图1所示,是一列沿着x轴正方向传播的横波在t=0时刻的波形图,已知这列波的周期T=2.0 s。
下列说法正确的是()A.这列波的波速v=2.0 m/sB.在t=0时,x=0.5 m处的质点速度为零C.经过2.0 s,这列波沿x轴正方向传播0.8 mD.在t=0.3 s时,x=0.5 m处的质点的运动方向为y轴正方向4.如图2所示,在x轴上传播的一列简谐横波,实线表示t=0时刻的波形图,虚线表示在t=0.2 s时刻的波形图。
已知该波的波速是80 m/s,则下列说法正确的是()A.波长是10 mB.周期是0.1 sC.波可能沿x轴正方向传播D.t=0时,x=4 m处的质点速度沿y轴负方向5.A、B两列简谐横波均沿x轴正向传播,在某时刻的波形分别如图3甲、乙所示,经过时间t(t小于A波的周期TA),这两列简谐横波的波形分别变为图丙、丁所示,则A、B两列波的波速vA、vB之比不可能的是()A.11B.12C.13D.31对点训练:振动图像与波动图像6.(多选)如图4(a)所示,一根水平张紧的弹性长绳上有等间距的Q、P、O、P、Q质点,相邻两质点间距离为1 m。
t=0时刻O质点从平衡位置开始沿y轴正方向振动,并产生分别向左、向右传播的波,O质点振动图像如图(b)所示,当O点第一次达到正方向最大位移的时刻,P点刚开始振动,则()A.P、P两点距离为半个波长,因此它们的振动步调始终相反B.当Q点振动第一次达到负向最大位移时,O质点已经通过25 cm路程C.当波在绳中传播时,波速1 m/sD.若O质点振动加快,波的传播速度变大7.(多选)图5甲为一列简谐横波在t=0.10 s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的振动图像,则()A.t=0.10 s时,质点Q的速度方向向上B.该波沿x轴的负方向传播C.该波的传播速度为40 m/sD.从t=0.10 s到t=0.25 s,质点P通过的路程为30 cm8.(多选)如图6,甲为一列沿x轴传播的简谐波在t=0.1 s时刻的波形。
图乙表示该波传播的介质中x=2 m处的质点a从t=0时起的振动图像。
则()A.波传播的速度为20 m/sB.波沿x轴正方向传播C.t=0.25 s,质点a的位移沿y轴负方向D.t=0.25 s,x=4 m处的质点b的加速度沿y轴负方向对点训练:波的多解问题9.一列简谐横波在t=0时刻的波形如图7中的实践所示,t=0.02 s时刻的波形如图中虚线所示。
若该波的周期T大于0.02 s,则该波的传播速度可能是()A.2 m/sB.3 m/sC.4 m/sD.5 m/s10.一列简谐横波在x轴上传播,在t1=0和t2=0.05 s时刻,其波形图分别如图8中的实线和虚线所示,求:(1)该波的振幅和波长;(2)若这列波向右传播,波速是多少?若这列波向左传播,波速是多少?11.如图9所示是一列简谐横波上A、B两点的振动图像,A、B两点相距8 m。
求:(1)这列波可能的波长;(2)这列波可能的波速。
考点综合训练12.(多选)如图10为甲、乙两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图,甲波向右传播,乙波向左传播。
质点M位于x=0.2 m处,则()A.这两列波不会发生干涉现象B.M点的振动总是加强C.M点将做振幅为30 cm的简谐振动D.由图示时刻开始,再经过1/4甲波周期,M点将位于波峰13.一列简谐横波正在沿x轴的正方向传播,波速为0.5 m/s,t=0时刻的波形如图11甲所示。
(1)求横波中质点振动的周期T;(2)在图乙中画出t=1 s时刻的波形图(至少画出一个波长);(3)在图丙中画出平衡位置为x=0.5 m处质点的振动图像(t=0时刻开始计时,在图中标出横轴的标度,至少画出一个周期)。
参考答案1.选ABE 机械波在传播过程中,把波源的信息传播出去了,即把波源的振动周期、振幅、开始振动的方向等信息都传播出去,各质点的振动周期、振幅、开始振动的方向均与波源相同,故D错误,A、B 正确。
波的传播速度和质点的振动速度是两回事,故C错误。
当P点与波源距离s=vT时,即P点与波源相差一个波长,两质点的振动情况完全一样,故E正确。
2.选D 波在同一种介质中传播时速度恒定,而质点的振动是变速运动,A项错误;纵波的传播方向与质点的振动方向平行,B项错误;质点在一个周期内走过的路程为振幅的4倍,与波长无关,C项错误;由于质点做的是受迫振动,因此它的振动频率与波源的振动频率相同,D项正确。
3.选D 由于波的波长为1 m,周期为2.0 s,故这列波的波速v==0.5 m/s,故A错误;由于x=0.5 m处的质点处于平衡位置,故该质点的速度最大,B错误;经过2.0 s,这列波沿x轴正方向传播一个波长,即1 m,故C错误;在t=0.3 s时,x=0.5 m处的质点正在沿y轴正方向运动,还没到达最高点,故D正确。
4.选D 由图知,波长=12 m,故A错误;由v=得:T== s=0.15 s,故B错误;t=0.2 s,波传播的距离为x=vt=16 m=1,根据波形的平移法可知,波沿x轴负方向传播,故C错误;波沿x轴负方向传播,t=0时,根据波形的平移法得知,x=4 m处的质点速度沿y轴负方向,故D正确。
5.选D 从图中可得A波波长为A=24 cm,周期TA=2t;B波波长为B=12 cm,周期TB=,波速vA==,vB==,得到vAvB=1n,所以A、B两列波的波速vA、vB之比不可能的是D。
6.选BC 依题,向左、向右传播的两列波关于y轴左右对称,步调总是相同,A错误;振动从O点传到Q时,O点已经振动了半个周期,Q起振方向向上,当Q点振动第一次达到负向最大位移时,质点O 第二次到达正向最大位移处,共运动了1周期,通过的路程为S=5A=25 cm,B正确;t=1 s时刻,O点第一次达到正方向最大位移,P点刚开始振动,即波传播了1 m,故波速v==1 m/s,C正确;波速由介质决定,与频率无关,故O质点振动加快,波的传播速度不变,D 错误。
7.选BC 据题意,甲图是一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图,从乙图可知质点Q在t=0.10 s时刻处于平衡位置向下振动,则甲图中的横波正在向左传播,故选项A错误而选项B正确;该波传播速度为:v== m/s=40m/s,故选项C正确;从t=0.10 s到t=0.25 s,质点P经过了四分之三周期,此时质点P正处于从-10 cm向0运动的过程中,它所走过的路程小于30 cm,故选项D错误。
8.选ACD 由图像可知,波的波长为4 m,周期0.2 s,则波速v===20 m/s,选项A正确;由于t=0.1 s时质点a向上振动,故波沿x轴负方向传播,选项B错误;由a的振动图像可知,t=0.25 s,质点a的位移沿y轴负方向,选项C正确;t=0.1 s时刻,质点b向下振动,则t=0.25 s,即经过了0.15 s=T,质点b到达波峰位置,其加速度沿y轴负方向,选项D正确。
9.选B 由于该波的周期大于0.02 s,则波沿传播方向传播的距离小于一个波长,即8 cm若波向右传播,则x=2 cm,v===1 m/s若波向左传播,则x=6 cmv===3 m/s,故B正确,A、C、D错误。
10.解析:(1)由图可知:A=2 cm,=8 m(2)若波向右传播,则x1=+n=2+8n(n=0,1,2,)v1===40+160n(n=0,1,2,)若波向左传播,则x2=+n=6+8n(n=0,1,2,)v2===120+160n(n=0,1,2,)答案:(1)2 cm 8 m (2)40+160n(n=0,1,2,),120+160n(n=0,1,2,) 11.解析:若波由A传向B时,由图有:xAB=n+=8 m(n=0,1,2,3,)解得:= m(n=0,1,2,3,)此时的波速v== m/s(n=0,1,2,3,)当波由B向A传播时有:+n=8 m(n=0,1,2,3,)得波长= m(n=0,1,2,3,)此时的波速v== m/s(n=0,1,2,3,)答案:(1)= m(n=0,1,2,3,)或者= m(n=0,1,2,3,)(2)v= m/s(n=0,1,2,3,)或者波速v= m/s(n=0,1,2,3,)12.选BC 两列简谐横波在同一均匀介质内传播,波速相等,由图可知两列波的波长相等,由v=f可知,频率相等,所以两列波能产生干涉,故A错误;质点在M处是两列波的波峰与波峰相遇处,振动总是加强,振幅等于两列波振幅之和,为A=20 cm+10 cm=30 cm,则M 点将做振幅为30 cm的简谐振动,故B、C正确;从图示时刻开始,再经过1/4甲波周期,两波在M点都将向下运动,故M点会到达波谷,D错误。
13.解析:(1)由于波速为0.5 m/s,波长为2 m,故质点振动的周期T===4 s。
(2)当t=1 s时刻,相当于经过了T/4,又因为波沿x轴正方向传播,故振源O向下运动到负的最大位置处,然后依次画出即可;如图所示。
(3)x=0.5 m处的质点在t=0时处于波峰的位置,故其振动图像如图所示。
答案:(1)4 s; (2)如图(a)所示; (3)如图(b)所示。
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