第2讲-机械波

1@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点第2讲机械波2@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点一、机械波1.形成条件(1)有发生机械振动的______。(2)有传播_____，如空气、水等。2.传播特点(1)传播振动形式、传播______、传播信息。(2)质点不随波_____。知识要点波源介质能量迁移3@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点3.机械波的分类(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互______，有波峰和波谷。(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向_________________，有疏部和密部。4.机械波的描述(1)波长(λ)：在波动中，振动相位总是_____的两个_____质点间的距离。①在横波中，两个相邻波峰(或波谷)间的距离等于_____。②在纵波中，两个相邻密部(或疏部)间的距离等于_____。垂直在同一直线上相同相邻波长波长4@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点5.波的图象(1)坐标轴：横坐标表示沿波传播方向上各个质点的__________，纵坐标表示该时刻各个质点离开平衡位置的_____。(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开_________的位移。(2)频率(f)：波的频率等于_____振动的频率。(3)波速(v)：波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定。(4)波长、频率(或周期)和波速的关系：v＝λT＝____。波源λf平衡位置位移平衡位置5@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点二、波的干涉和衍射现象多普勒效应1.波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须______，相位差保持不变产生明显衍射的条件：障碍物或孔的______比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的____________波能够____________或孔继续向前传播相同尺寸干涉图样绕过障碍物6@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点2.多普勒效应(1)条件：声源和观察者之间有__________(距离发生变化)。(2)现象：观察者感到_____发生变化。(3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化。相对运动频率7@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点1.(多选)关于机械振动与机械波，下列说法正确的是()A.机械波的频率等于振源的振动频率B.机械波的传播速度与振源的振动速度相等C.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向D.在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离E.机械波在介质中传播的速度由介质本身决定基础诊断8@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点答案ADE解析机械波的频率是振源的振动频率，故A正确；机械波的传播速度与振源的振动速度无关，故B错误；机械波分横波与纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，故C错误；由v＝λT可知，在一个周期内沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，故D正确；机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，故E正确。9@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点2.(多选)如图1所示为一横波在某时刻的波形图，已知质点F此时运动方向如图，则()A.波向左传播B.质点H与质点F的运动方向相同C.质点C比质点B先回到平衡位置D.此时质点C的加速度为零E.此时速度大小最大的质点是A、E、I图110@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点解析由“上下坡法”可得，选项A正确；质点H与质点F的运动方向相反，选项B错误；质点B运动方向向上，因此质点C比质点B先回到平衡位置，选项C正确；此时质点C的加速度最大，速度为零，选项D错误；平衡位置处质点速度最大，选项E正确。答案ACE11@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点3.(多选)关于机械波的特性，下列说法正确的是()A.只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象B.火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率高C.向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应D.当观察者背离波源运动，接收到的波的频率小于波源的频率E.只要是性质相同的波，都可以发生干涉12@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点解析只有障碍物的尺寸比波长小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象，A错误；根据多普勒效应，火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率高，B正确；向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应，C正确；根据多普勒效应，当观察者向波源运动，接收到的波的频率大于波源的频率，当观察者背离波源运动，接收到的波的频率小于波源的频率，D正确；只有在同一介质中传播的频率相同的同类波，才能发生干涉，E错误。答案BCD13@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点1.波动图象的信息(如图2所示)(1)直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移。(2)确定某时刻各质点加速度的方向，并能比较其大小。(3)结合波的传播方向可确定各质点的振动方向或由各质点的振动方向确定波的传播方向。波的传播与图象图214@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点2.波的传播过程中的特点(1)振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以有v＝λT＝λf。(2)质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变。(3)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ(n＝1，2，3…)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)λ2(n＝0，1，2，3…)时，它们的振动步调总相反。(4)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振方向相同。15@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点3.波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图象“上下坡”法沿波的传播方向，“上坡”时质点向下振动，“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移，再由对应同一x坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向16@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点考向【例1】[2018·全国Ⅱ卷，34(1)]声波在空气中的传播速度为340m/s，在钢铁中的传播速度为4900m/s。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00s。桥的长度为________m。若该声波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中的波长为λ的________倍。机械波及波速公式的应用17@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点解析设声波在钢铁中的传播时间为t1、传播速度为v1，在空气中的传播时间为t2、传播速度为v2，桥长为l，则l＝v1t1＝v2t2，而t2－t1＝1.00s，代入数据解得l≈365m。又λ＝vf，声波频率不变，所以λ钢λ空＝v1v2，得λ钢＝v1v2λ空＝24517λ。答案3652451718@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点考向【例2】(多选)[2017·全国Ⅲ卷，34(1)]如图3，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5s。关于该简谐波，下列说法正确的是________。(填正确答案标号。选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分。每选错1个扣3分，最低得分为0分)波动与质点振动的综合分析A.波长为2mB.波速为6m/sC.频率为1.5HzD.t＝1s时，x＝1m处的质点处于波峰E.t＝2s时，x＝2m处的质点经过平衡位置图319@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点答案BCE解析由波形图可知，波长λ＝4m，故选项A错误；横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5s时的波形图。又该简谐波的周期大于0.5s，波传播的距离Δx＝34λ，34T＝0.5s，故周期T＝23s，频率为1.5Hz，波速v＝λf＝6m/s，故选项B、C正确；t＝1s＝32T时，x＝1m处的质点处于波谷位置，故选项D错误；t＝2s＝3T时，x＝2m处的质点正经过平衡位置向上运动，故选项E正确。20@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点1.(多选)[2018·全国Ⅲ卷，34(1)]一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20s时的波形分别如图4中实线和虚线所示。已知该波的周期T0.20s。下列说法正确的是()图421@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点A.波速为0.40m/sB.波长为0.08mC.x＝0.08m的质点在t＝0.70s时位于波谷D.x＝0.08m的质点在t＝0.12s时位于波谷E.若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s，则它在该介质中的波长为0.32m22@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点答案ACE解析根据波形图可知，波长λ＝16cm＝0.16m，选项B错误；根据t＝0时刻和t＝0.20s时刻的波形图和该波的周期T0.20s可知，该波的周期T＝0.40s，波速v＝λT＝0.40m/s，选项A正确；简谐波沿x轴正方向传播，x＝0.08m的质点在t＝0时刻沿y轴正方向振动，在t＝0.70s时位于波谷，在t＝0.12s时位于y0的某位置，不是位于波谷，选项C正确，D错误；若此波传入另一介质中，周期T不变，其波速变为v′＝0.80m/s，由λ′＝v′T可得它在该介质中的波长为λ′＝0.80×0.40m＝0.32m，选项E正确。23@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点2.(多选)[2016·全国Ⅰ卷，34(1)]某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s。下列说法正确的是()A.水面波是一种机械波B.该水面波的频率为6HzC.该水面波的波长为3mD.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移24@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点答案ACE解析水面波是机械振动在水面上的传播，是一种典型的机械波，选项A正确；从第一个波峰到第十个波峰中经历了九个波形，时间间隔为15秒，所以其振动周期为T＝159s＝53s，频率为0.6Hz，选项B错误；其波长λ＝vT＝1.8m/s×53s＝3m，选项C正确；水中的质点都上下振动，不随波迁移，但是能量随着波的向前传播而传递出去，选项D错误，E正确。25@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点3.(多选)[2016·全国Ⅲ卷，34(1)]由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20Hz，波速为16m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8m、14.6m。P、Q开始振动后，下列判断正确的是()A.P、Q两质点运动的方向始终相同B.P、Q两质点运动的方向始终相反C.当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置D.当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰E.当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰26@《创新设计》知识梳理双基过关课堂互动研透考点答案BDE解析根据题意可得T＝120s＝0.05s，v＝16m/s，故波长为λ＝vT＝0.8m，找P点关于S点的对称点P′，根据对称性可知P′和P的振动情况完全相同，P′、Q两点相距Δx＝(15.80.8－14.60.8)λ＝32λ，为半波长的奇数倍，P′、Q两点振动方向始终相反，即P、Q两点振动方向始终相反，A错误，B正确；P点距离S点x＝1934λ，当S恰好通过平衡位置向上振动时，P点在波峰，同理Q点相距S点x′＝18