高三力学(机械波)

⑴振动方向与波的传波方向垂直的波叫做横波。⑵振动方向与波的传波方向在同一直线的波叫做横波。第二部分机械波一.机械波的产生1、机械波的产生条件：⑴波源⑵弹性介质。2、机械波的产生：见软件机械波向外传播的只是运动形式——机械振动，介质本身并不随波迁移。波是传递能量的一种方式。横波和纵波二.波长、频率和波速的关系1.波长；沿着波的传播方向，两个相邻的同相质点间的距离叫做波长。两个相邻波峰的中央间的距离（或两个相邻波谷的中央间的距离）都等于波长。在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于一个波长。2.波速公式：v=λ/T或v=λf3.说明：波速v由介质及波的种类决定，频率由波源决定，波长由波速及频率来决定。例1：声音在空气中传播的速度332m/s，在水中的传播速度为1450m/s，在铁中的传播速度为4900m/s。例2：地震波既有横波又有纵波,但是纵波比横波传的快，所以纵波先到，地震时先上下颠，而后在左右晃。例3；人发出的声音的高低，是指的频率，而频率由人的声带决定。三.波的图象1.波的图象的物理意义：描述某时刻介质中各质点离开平衡位置的情况。2.几点说明：⑴横坐标表示在传播方向各振动质点的平衡位置，纵坐标表示某时刻振动质点的位移矢量。⑵坐标原点不一定是波源，X轴的正方向不一定是波的传播方向。⑶从波的图象可直接看出波长、振幅。⑷根据波的传播规律，已知某时刻波上某质点的振动方向，可知波的传播方向。反之，已知波的传播方向即可知道波上任意质点在该时刻的振动方向。四.振动图象与波的图象的联系及区别区别：⑴振动图象描述的是某一个振动质点在各个时刻的位移。⑵波动图象描述的是某一时刻各个振动质点的位移。⑶在波动图象中，相邻两个最大值的距离等于波长λ。⑷在振动图象中，相邻两个最大值之间的间隔等于周期T。联系：⑴如果振动图象是描述波上某一质点的振动图象，可以根据波的图象求出该波的传播方向及波速。⑵如果已知波动图象中某一振动质点在该时刻的振动方向且知道波速，即可描出波上任意振动质点的振动图象。例1．关于机械波的概念，下列说法中正确的是A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向B．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等C．任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长D．相隔一个周期的两时刻，简谐波的图象相同(B、D）例2．振动在媒质中传播的过程中，下列关于波长的说法正确的是A．位移总是相等的两个质点间的距离是一个波长B．振动方向总是相同的两个质点间的距离是一个波长C．两个波峰之间的距离是一个波长D．以上说法都不对（D）例3．一列波在第一种均匀媒质中的波长为λ，在第二种均匀媒质中的波长为λ/3，那么波在这两种媒质中的频率之比为________，波速之比为________。（1:1、3:1）例4．如图所示，在xy平面内有一沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为1m/s，振幅为4cm，频率为2.5Hz。在t=0时刻，P点位于其平衡位置上方最大位移处，则距P为0.2m的Q点A．在0.1s时的位移是4cmB．在0.1s时的速度最大C．在0.1s时的速度向下D．在0到0.1s时间内的路程是4cm（B、D）yOPQxyOPQx例5．a、b是一条水平的绳上相距为l的两点，一列简谐横波沿绳子传播，其波长等于2l3l。当a点经平衡位置向上运动时，b点A．经过平衡位置向上运动B．处于平衡位置上方位移最大处C．经过平衡位置向下运动D．处于平衡位置下方位移最大处（C）例6．一列沿x轴传播的横波，其振幅为A，波长为λ，某一时刻的波的图象如图所示。在该时刻，某一质点的坐标为（λ，0），经过四分之一周期后，该质点的坐标可能为A．（5λ/4，0）B．（λ，-A）C．（λ，A）D．（5λ/4，A）（B、C）yxOyxO例7．如图所示，实线为一列沿x轴正方向传播的简谐波在t=0时的波形，而虚线是该波在t=0.5s时的波形，此列波的周期大于0.3s而小于0.5s，该波的波速为A．2m/sB.10m/sC.18m/sD.6m/s(B)yx/mO1234yx/mO1234例8．一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点相距4.2m，b点在a点的右方，一列简谐波沿水平绳向右传播，波速为20m/s，波长大于2m。某时刻b点达到波峰位置，而a点正处于平衡位置且向上运动，则这列波的周期可能是A．0.12sB．0.28sC．0.168sD．0.84s(A、B）例9．一列简谐横波向右传播，波速为v，沿波传播方向上有相距为L的P、Q两质点，如图所示。某时刻P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰。经过时间t，Q质点第一次运动到波谷。则t的可能值有A.1个B.2个C.3个D.4个(D)PQvPQv例10．质点S作为振源上下振动，形成向左、向右传播的简谐横波。振动频率20Hz，波速16m/s。已知PS=15.8m，QS=14.6m。经过足够长的时间，某时刻质点S恰通过平衡位置向上运动。此时刻P、Q两质点所处的位置是A．P在波峰B．P在波谷C．Q在波峰D．Q在波谷(A、D)PSQvPSQv例11．如图所示，在平面xy内有一沿水平轴x正向传播的简谐横波，波速为3.0m/s，频率为2.5Hz振幅8.0×10-2m。已知t=0时刻P点质元的位移为y=4×10-2m，速度沿y轴正向，Q点在P点右方9.0×10-1m，对于Q点的质元来说A．在t=0时，位移为y=-4.0×10-2mB．在t=0时，速度沿y轴负方向C．在t=0.1s时，位移为y=-4.0×10-2mD．在t=0.1s时，速度沿y轴正方向PQ9.010-1myxO（B、C）例12一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点，相距14.0m，b点在a点的右方。当一列简谐横波沿此长绳向右传播时，若a点的位移达到正极大时，b点的位移恰为零，且向下运动。经过1.00s后，a点的位移为零，且向下运动，而b点的位移恰达到负极大。则这简谐横波的波速可能等于A．4.67m/sB．6m/sC．10m/sD．14m/s（A、C）例13．一列横波沿x轴传播，t1时刻波形图为实线，t2时刻的波形图为虚线。已知t2=t1+1/8s，振动周期为0.5s，则这列波的传播方向与两时刻间的传播距离为A．向右，9mB．向左，3mC．向右，3mD．向左，9my/cmx/mO369120.2-0.215（C）例14如图所示，沿x轴正方向传播的横波，传到A点的同时，沿x轴负方向传播的横波恰传到B点，这一时刻A、B质点的速度方向相同，两列波波速相同，波长都是2m，质点的振幅都是2cm，继续传播足够长的时间以后A．质点M的振幅是4cmB．质点M的振幅是2cmC．质点N的振幅是4cmD．质点M、N的振幅都是零（A）01234x/mAMNBvv01234x/mAMNBvv例15．如图，沿波的传播方向上有间距均为1m的六个质点a、b、c、d、e、f，均静止在各自的平衡位置，一列横波以1m/s的速度水平向右传播，t=0时到达质点a，a开始由平衡位置向上运动，t=1s时，质点a第一次到达最高点，则在4s＜t＜5s这段时间内A．质点c的加速度逐渐增大B．质点a的速度逐渐增大C．质点d向下运动D．质点f保持静止（A、C、D）aBcdefaBcdef例16．一列简谐横波沿某一方向传播，振幅为1m，传播速度为2m/s，周期为4s。在t0时刻，质点O正好经过其平衡位置。那么，沿着波的传播方向A．在t0时刻，距O为1/4波长处的质点离开其平衡位置的距离为1mB．在t0起经过1s，距O为2m处的质点离开其平衡位置的距离为1mC．在t0+2s时刻，距O为4m处的质点与在t0-2s时刻质点O的运动状态相同D．在t0+6s时刻，质点O跟与它相距8m处的质点的运动状态相同（A、D）例17．图中实线表示横波甲和横波乙在t时刻的波形图线，经过1s后，甲的波峰A移到A'点，乙的波峰B移到B'点，如两图中虚线所示。下列说法中正确的是A．波甲的波长大于波乙的波长B．波甲的速度小于波乙的速度C．波甲的周期等于波乙的周期D．波甲的频率小于波乙的频率yx/mO1234AA′yx/mOBB′1234（A、C）例18．在一简谐波的传播路径上有a、b两质点相距1.8m，某时刻两质点都在平衡位置，其间有两个波峰和一个波谷，经0.3s（小于一个周期），a点升到波峰位置，而b点降到波谷位置。则这列波的传播速度可能是A．若波由a向b传播，波速是1m/sB．若波由a向b传播，波速是3m/sC．若波由b向a传播，波速是1m/sD．若波由b向a传播，波速是3m/sB、C）例19．一列简谐横波在图中x轴上传播，a、b是其中相距为0.3m的两点。在某时刻，a点质元正位于平衡位置向上运动，b点质元恰好运动到下方最大位移处。已知横波的传播速度为60m/s，波长大于0.3m。A．若该波沿x轴负方向传播，则频率为150HzB．若该波沿x轴负方向传播，则频率为100HzC．若该波沿x轴正方向传播，则频率为75HzD．若该波沿x轴正方向传播，则频率为50Hzxab（A、D）例20.两列简谐横波均沿x轴传播，传播速度的大小相等，其中一列沿正x方向传播(图中实线所示)，一列沿负x方向传播(图中虚线所示)。这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴，则图中x=1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大的是x=________的点，振幅最小的是x=________的点。x12345678vvOy（4、8）、（2、6）例21．如图是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是A．此时能明显观察到波的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象OCABD（A、B、C）例22．如图所示为一列绳波，B点刚开始振动。图中数据都是以m为单位。已知绳波传播的速度为10m/s。下列说法正确的是：A．从A开始振动到形成如图波形，经过的时间为1.6sB．A开始振动时的速度方向为向上C．此后再经过0.2s，A到达波峰。D．从M点开始运动到如图所示时刻，M点通过的路程为0.5m1400.1A7M131016B（B）例23．如图甲所示，均匀介质中，各质点的平衡位置在同一直线上(图中只画出前13个质点)，相邻两质点间的距离相等。计时开始时质点1由平衡位置向上振动，经过6s，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形。再过3s，这13个质点所形成波的形状为图丙中的12345678910111213甲丙CDAB乙（D）例24一列横波沿直线传播，在传播方向上有相距1.2m的A、B两点。当波刚好传播到A点时开始计时，测得在4s内A点完成10次全振动，B点刚好完成8次全振动。这列波的波速是，波长是，波的频率是。（1。5m、0。6m、2。5HZ）例25．图示为一列横波某时刻的波形图，已知波源的振动频率为2Hz，此时刻a点向下运动，b、c两点相距10cm，则A．波是向右传播的B．波长是20cmC．波速是0.4m/sD．c点此时具有最小的加速度cba（A、B、C、D）例26．如图所示为一列横波某时刻的波形图象，波的传播方向沿x轴正方向，下列说法正确地是A．质点A、D的振幅相等B．在该时刻质点B、E的速度相同C．在该时刻质点D正向下运动D．在该时刻质点C、F的加速度为零yOABCDEFxvD（A、C）例27．关于波的干涉，下列说法正确的是A．只有频率相同的两列波才有可能发生干涉B．两列波只要都是横波，就会发生干涉C．干涉时，振动加强的质点是始终处于最大位移处D．干涉时，振动加强的质点的位移有时会小于振动削弱的质点的位移例28．关于波的衍射，正确的是A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象B．当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显C．孔越大，则衍射现越明显D．当障碍物的尺寸与波长差不多时，会发生明显的衍射现象例29．关于多普勒效应，下列说法中正确的是A．设