2025屆高考物理大一輪復習課件 第八章 第41課時 機械波

物理

大一輪復習第八章機械振動與機械波第41課時機械波目標要求1.知道機械波的形成條件及特點。2.掌握波速、波長和頻率的關(guān)系，會分析波的圖像。3.知道波的干涉、衍射現(xiàn)象和多普勒效應，掌握發(fā)生干涉和明顯衍射的條件。課時精練內(nèi)容索引考點一機械波的形成波的圖像考點二振動圖像與波的圖像的綜合應用考點三波傳播的周期性和多解性問題考點四波的疊加和干涉考點五波的衍射多普勒效應1.機械波(1)機械波的形成條件①有發(fā)生機械振動的

。②有傳播

，如空氣、水等。(2)傳播特點①機械波傳播的只是振動的

和

，質(zhì)點只在各自的平衡位置附近做簡諧運動，并不隨波

。機械波的形成波的圖像考點一波源介質(zhì)形式能量遷移②波傳到任意一點，該點的起振方向都和波源的起振方向

。③介質(zhì)中每個質(zhì)點都做

振動，因此，任一質(zhì)點的振動頻率和周期都和波源的振動頻率和周期

。④波源經(jīng)過一個周期T完成一次全振動，波恰好向前傳播一個波長的距離。(3)分類橫波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向

；縱波：質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向在同一條直線上。相同受迫相同垂直2.波的圖像(1)坐標軸：橫軸表示各質(zhì)點的

，縱軸表示該時刻各質(zhì)點的

。(2)意義：表示在波的傳播方向上，某時刻各質(zhì)點離開

的位移。(3)圖像(如圖)平衡位置位移平衡位置

相同振動頻率介質(zhì)無關(guān)λf1.機械波在傳播過程中，各質(zhì)點振動的周期、起振方向都相同。(

)2.機械波在一個周期內(nèi)傳播的距離是振幅的4倍。(

)3.波速表示介質(zhì)中質(zhì)點振動的快慢。(

)4.波長長的波傳播速度較快。(

)√×判斷正誤××

(2024·江蘇連云港市一模改編)t＝0時刻，波源O從平衡位置開始持續(xù)振動，t1＝0.2s時第一次回到平衡位置，形成的簡諧橫波在介質(zhì)中恰好傳播到A點，如圖所示。求：(1)該波的周期T及波源O點的起振方向；例1答案0.4s沿y軸負方向

(2)波在該介質(zhì)中的波速大小v；答案5m/s

(3)在t2＝0.9s時，A處質(zhì)點相對平衡位置的位移；答案5cm

(4)x＝15m處的質(zhì)點第一次到達波谷的時刻。答案3.1s

(來自教材)一列簡諧橫波在t＝0時的波形圖如圖所示。介質(zhì)中x＝2m處的質(zhì)點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y＝10sin(5πt)(y的單位是cm)。(1)由圖確定這列波的波長λ與振幅；例2答案4m

10cm(2)求出這列波的波速；答案10m/s

(3)試判定這列波的傳播方向。答案x軸正方向根據(jù)P振動表達式可知，t＝0時刻P向y軸正方向振動，根據(jù)“同側(cè)法”可知該波沿x軸正方向傳播。波的傳播方向與質(zhì)點振動方向的互判總結(jié)提升“同側(cè)”法波形圖上某點表示傳播方向和振動方向的箭頭在圖線同側(cè)

“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時質(zhì)點向下振動，“下坡”時質(zhì)點向上振動總結(jié)提升“微平移”法將波形沿傳播方向進行微小的平移，再由對應同一x坐標的兩波形曲線上的點來判斷質(zhì)點振動方向

返回振動圖像與波的圖像的綜合應用考點二振動圖像和波的圖像的比較比較項目振動圖像波的圖像研究對象一個質(zhì)點波傳播方向上的所有質(zhì)點研究內(nèi)容某質(zhì)點位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點在空間分布的規(guī)律圖像

比較項目振動圖像波的圖像橫坐標表示時間表示各質(zhì)點的平衡位置物理意義某質(zhì)點在各時刻的位移某時刻各質(zhì)點的位移振動方向的判斷

(看下一時刻的位移)

(“同側(cè)”法、“上下坡”法、“微平移”法)比較項目振動圖像波的圖像Δt后的圖形隨時間推移，圖像延伸，但已有形狀不變隨時間推移，圖像沿波的傳播方向平移，原有波形做周期性變化聯(lián)系(1)縱坐標均表示質(zhì)點的位移(2)縱坐標的最大值均表示振幅(3)波在傳播過程中，各質(zhì)點都在各自的平衡位置附近振動

例3√

波沿x軸負方向傳播，而質(zhì)點P只會在平衡位置附近振動，不會隨波遷移，D錯誤。

(多選)(2022·山東卷·9)一列簡諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標原點O的質(zhì)點振動圖像如圖所示。當t＝7s時，簡諧波的波動圖像可能正確的是例4√√

分析振動圖像與波的圖像的綜合問題，主要有以下兩個方面：(1)由振動圖像確定波的周期(質(zhì)點振動周期)，由波的圖像確定波長，進而計算波速。(2)先在振動圖像中確定與波的圖像對應時刻質(zhì)點的振動方向，然后根據(jù)波的圖像確定波的傳播方向。注意：分清波的圖像與哪一時刻對應，振動圖像與哪一質(zhì)點對應?？偨Y(jié)提升返回波傳播的周期性和多解性問題考點三

2.造成波傳播問題多解的主要因素(1)周期性①時間周期性：時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確。②空間周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確。(2)雙向性①傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定。②振動方向雙向性：質(zhì)點振動方向不確定。

例5√√√

總結(jié)提升返回波的疊加和干涉考點四1.波的疊加原理：在波的疊加中，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和。2.波的干涉條件：

相同、相位差恒定、振動方向相同。頻率

(多選)(2024·山東卷·9)甲、乙兩列簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸相向傳播，波速均為2m/s。t＝0時刻二者在x＝2m處相遇，波形圖如圖所示。關(guān)于平衡位置在x＝2m處的質(zhì)點P，下列說法正確的是A.t＝0.5s時，P偏離平衡位置的位移為0B.t＝0.5s時，P偏離平衡位置的位移為－2cmC.t＝1.0s時，P向y軸正方向運動D.t＝1.0s時，P向y軸負方向運動例6√√

思考例6中兩列波相遇區(qū)域會不會發(fā)生干涉現(xiàn)象？答案不會，因類兩列波的頻率不同。

例7√

C點到兩波源的距離差為零，故為振動減弱點，振幅為0，故2

s的時間內(nèi)，C點通過的路程為0，故C、D錯誤。1.圖像法在某時刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點，一定是加強點，而波峰與波谷的交點一定是減弱點，各加強點或減弱點各自連接形成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強線和減弱線，兩種線互相間隔，加強點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間。波的干涉現(xiàn)象中加強點、減弱點的判斷方法總結(jié)提升

總結(jié)提升返回波的衍射多普勒效應考點五1.發(fā)生明顯衍射的條件：障礙物或孔的尺寸比波長

，或者跟波長相差不多。說明：(1)障礙物或孔的尺寸大小并不是決定衍射是否發(fā)生的條件，僅是衍射現(xiàn)象是否明顯的條件，一般情況下，波長越長越容易發(fā)生明顯衍射。(2)當孔的尺寸遠小于波長時，盡管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，也很難觀察到波的衍射現(xiàn)象。小2.多普勒效應的成因分析(1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)。(2)當波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率

，當波源與觀察者相互遠離時，觀察者接收到的頻率

。說明：在多普勒效應中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間的距離發(fā)生變化，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化。增加變小

(2023·廣東卷·4)漁船常用回聲探測器發(fā)射的聲波探測水下魚群與障礙物。聲波在水中傳播速度為1500m/s，若探測器發(fā)出頻率為1.5×106Hz的聲波，下列說法正確的是A.兩列聲波相遇時一定會發(fā)生干涉B.聲波由水中傳播到空氣中，波長會改變C.該聲波遇到尺寸約為1m的被探測物時會發(fā)生明顯衍射D.探測器接收到的回聲頻率與被探測物相對探測器運動的速度無關(guān)例8√

返回課時精練AB對一對題號12345678答案CBDBDABDDBCD題號910答案BD(1)2m/s

2s

(2)55cm答案12345678910A對一對題號1234567答案BDBCCABCBC(1)4m

(2)72cm題號8910答案AC(1)見解析圖(2)見解析B123答案456789101.(九省聯(lián)考·安徽·3)“水袖功”是中國古典舞中用于表達情感的常用技巧，舞者通過手把有規(guī)律的抖動傳導至袖子上，營造出一種“行云流水”的美感。這一過程其實就是機械波的傳播。下列關(guān)于機械波中橫波的說法正確的是A.介質(zhì)中質(zhì)點沿波的傳播方向移動B.介質(zhì)中質(zhì)點的振動速度等于波速C.橫波是傳遞能量的一種方式D.橫波由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時頻率發(fā)生變化√12345678910基礎(chǔ)落實練答案12345678910答案介質(zhì)中質(zhì)點不會沿波的傳播方向移動，只在自己平衡位置附近振動，故A錯誤；介質(zhì)中質(zhì)點的振動速度不等于波速，波速與介質(zhì)有關(guān)，振動的速度與距平衡位置的遠近有關(guān)，故B錯誤；橫波和縱波都能傳遞能量，故橫波是傳遞能量的一種方式，故C正確；頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，故橫波由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)時頻率不發(fā)生變化，故D錯誤。

12345678910答案√

12345678910答案

√12345678910答案由于t＝0時波源從平衡位置開始振動，由振動方程可知，波源起振方向沿y軸正方向，且t＝T時波源處質(zhì)點的位移和振動方向應與t＝0時相同，根據(jù)“上坡下，下坡上”可知t＝T時的波形圖為選項D圖，故選D。12345678910答案4.(2024·廣東卷·3)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播。波速為1m/s，t＝0時的波形如圖所示。t＝1s時，x＝1.5m處的質(zhì)點相對平衡位置的位移為A.0 B.0.1mC.－0.1m D.0.2m√解法一平移法在t＝1

s時間內(nèi)波傳播的距離Δx＝vt＝1

m，將t＝0時刻的波形向右平移1

m，則x＝1.5

m處的質(zhì)點處于波峰，即位移為0.1

m，故選B。

12345678910答案12345678910答案5.(2024·湖南卷·2)如圖，健身者在公園以每分鐘60次的頻率上下抖動長繩的一端，長繩自右向左呈現(xiàn)波浪狀起伏，可近似為單向傳播的簡諧橫波。長繩上A、B兩點平衡位置相距6m，t0時刻A點位于波谷，B點位于波峰，兩者之間還有一個波谷。下列說法正確的是A.波長為3mB.波速為12m/sC.t0＋0.25s時刻，B點速度為0D.t0＋0.50s時刻，A點速度為0√12345678910答案

12345678910答案6.(多選)(2023·全國乙卷·34(1)改編)一列簡諧橫波沿x軸傳播，圖(a)是t＝0時刻的波形圖；P是介質(zhì)中位于x＝2m處的質(zhì)點，其振動圖像如圖(b)所示。下列說法正確的是A.波速為2m/sB.波向左傳播C.x＝3m處的質(zhì)點在t＝7s時位于平衡位置D.質(zhì)點P在0~7s時間內(nèi)運動的路程為70cm√√√12345678910答案

12345678910答案

√12345678910答案

12345678910答案

12345678910答案8.(多選)如圖，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，其波速為0.4m/s，其中P質(zhì)點的平衡位置坐標x＝0.6m。從圖中狀態(tài)開始計時，則下列說法正確的是A.這列簡諧橫波的周期為0.4sB.0.5s時刻，P質(zhì)點振動的方向沿y軸正方向C.1.0s時刻，P質(zhì)點受到的回復力為零D.在0~1.0s這段時間內(nèi)，P質(zhì)點經(jīng)過的路程為4cm√能力綜合練√√12345678910答案

12345678910答案√√12345678910答案

12345678910答案

12345678910答案10.一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，t1＝0時刻恰好傳播到x＝－2m處，此時波形如圖所示。a、b兩質(zhì)點的坐標分別為(3m，0)和(7m，0)，已知t2＝3s時，質(zhì)點a第一次出現(xiàn)在波峰位置。(1)求這列波的傳播速度和周期；答案2m/s

2s12345678910答案根據(jù)題圖可知，該波的波長為λ＝4

m質(zhì)點a與t1＝0時刻的最近波峰的水平距離為Δx＝6

m

12345678910答案(2)當質(zhì)點b第二次出現(xiàn)在波谷位置時，求質(zhì)點a通過的路程。答案55cm12345678910答案

返回1.(多選)(2023·遼寧卷·8)“球鼻艏”是位于遠洋輪船船頭水面下方的裝置，當輪船以設(shè)計的標準速度航行時，球鼻艏推起的波與船首推起的波如圖所示，兩列波的疊加可以大幅度減小水對輪船的阻力。下列現(xiàn)象的物理原理與之相同的是A.插入水中的筷子，看起來折斷了B.陽光下的肥皂膜，呈現(xiàn)彩色條紋C.駛近站臺的火車，汽笛音調(diào)變高D.振動音叉的周圍，聲音忽高忽低√123基礎(chǔ)落實練答案√45678910該現(xiàn)象屬于波的疊加原理；插入水中的筷子看起來折斷了是光的折射造成的，與該問題的物理原理不相符；陽光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋，是由于光從薄膜上下表面的反射光疊加造成的干涉現(xiàn)象，與該問題的物理原理相符；駛近站臺的火車汽笛音調(diào)變高是多普勒現(xiàn)象，與該問題的物理原理不相符；振動音叉的周圍聲音忽高忽低，是聲音的疊加造成的干涉現(xiàn)象，與該問題的物理原理相符，故選B、D。123答案456789102.(多選)公路巡警開車在限速100km/h的高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出已知頻率的超聲波，結(jié)果該超聲波被那輛轎車反射回來，巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低。則下列說法正確的是A.此現(xiàn)象屬于波的衍射B.此現(xiàn)象屬于多普勒效應C.該轎車超速D.該轎車未超速√√123答案45678910該超聲波被那輛轎車反射回來，巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低，此現(xiàn)象為多普勒效應，A錯誤，B正確；巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低，由多普勒效應知巡警車與轎車在相互遠離，而巡警車車速恒定且在后面，可判斷轎車的車速比巡警車的車速大，故該轎車超速，C正確，D錯誤。123答案45678910123答案456789103.(2025·山東泰安市開學考)兩個步調(diào)相同的相干波源S1、S2上下振動，波在水平面內(nèi)傳播，形成了如圖所示的干涉圖樣，其中實線表示波峰，虛線表示波谷。若兩列波的振幅分別為A1＝5cm，A2＝10cm，下列說法中正確的是A.質(zhì)點a始終保持靜止不動B.質(zhì)點b的位移始終大于質(zhì)點d的位移C.質(zhì)點b與質(zhì)點c的振動始終加強D.任意時刻，質(zhì)點c和質(zhì)點d在豎直方向上的高度差不超過15cm√123答案45678910質(zhì)點a為兩波源連線的中垂線上，到兩波源的距離相等，且兩波源振動完全相同，所以質(zhì)點a為振動加強點，不會靜止不動，故A錯誤；質(zhì)點b是波峰與波峰相遇，是振動加強點，振幅最大，為兩波振幅之和15

cm；質(zhì)點d是波峰與波谷相遇，所以d為振動減弱點，振幅最小，為兩波振幅之差5

cm，但質(zhì)點b的位移不一定大于質(zhì)點d的位移，故B錯誤；123答案45678910質(zhì)點b是波峰與波峰相遇，質(zhì)點c是波谷與波谷相遇，它們均屬于振動加強點，振動始終加強，故C正確；質(zhì)點c是振動加強點，振幅最大，為兩波振幅之和15

cm，質(zhì)點d為振動減弱點，振幅最小，為兩波振幅之差5

cm，d在波峰，c在波谷，則此時c、d兩質(zhì)點的豎直高度差最大為20

cm，故D錯誤。123答案456789104.(多選)(2024·山東省?？?兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播，兩波源分別位于x軸-0.2m和1.2m處，兩波的波速均為0.4m/s，波源的振幅均為2cm。如圖為t=0時刻兩列波的圖像，此刻平衡位置在x軸0.2m和0.8m的P、Q兩質(zhì)點開始振動，下列說法正確的是A.M為振動加強點，N為振動

減弱點B.兩列波相遇前平衡位置為

0.2m處的質(zhì)點振動方程為y=-2sin2πt(cm)C.第1s內(nèi)，質(zhì)點M的運動路程為16cmD.穩(wěn)定后，P、Q之間還有3個振動減弱點√√123答案45678910

123答案45678910

123答案45678910振動減弱點是該點到兩波源的距離差為半波長的奇數(shù)倍，P和Q點之間的振動減弱點為0.4

m和0.6

m處，即有兩個振動減弱點，故D項錯誤。5.(2023·海南卷·4)右面上下兩圖分別是一列機械波在傳播方向上相距6m的兩個質(zhì)點P、Q的振動圖像，下列說法正確的是A.該波的周期是5sB.該波的波速是3m/sC.4s時P質(zhì)點向上振動D.4s時Q質(zhì)點向上振動√123答案45678910

123答案456789106.(多選)一列簡諧橫波沿直線傳播，A和B兩點是沿傳播方向上的兩點，波由A傳向B，A、B兩點平衡位置相距s＝3m，從0時刻起A點的振動圖像如圖中的甲所示，B點的振動圖像如圖中的乙所示，則下列說法正確的是A.該波的波長可能為4mB.該波的波長可能為2.4mC.該機械波的最大傳播速度為0.6m/sD.該波遇到10m的孔，一定能發(fā)生明顯的衍射√√123答案45678910

123答案456789107.如圖所示，在xOy平面內(nèi)有兩個點波源S1、S2分別位于x軸上x1＝0、x2＝10m處，它們在同一均勻介質(zhì)中均從t＝0開始沿y軸正方向做簡諧運動，波源S1開始的振動方程為y1＝5sin(5πt)cm，波源S2開始的振動方程為y2＝3sin(5πt)cm，質(zhì)點P位于x軸上x3＝1m處，已知質(zhì)點P在t＝0.1s時開始振動，求：(1)這兩列波在介質(zhì)中的波長；答案4m123答案45678910

123答案45678910(2)在t＝0至t＝1.3s內(nèi)質(zhì)點P通過的路程。答案72cm123答案45678910P點到兩波源的路程差d＝S2P－S1P＝8

m＝2λ，所以P點是振動加強點。0~0.1

s內(nèi)，P不振動；0.1~0.9

s內(nèi)，P只參與由波源S1產(chǎn)生的振動，s1＝8A＝40

cm0.9~1.3

s內(nèi)，P同時參與由波源S1和S2產(chǎn)生的振動且振動加強，故s2＝4(A1＋A2)＝32

cm綜上所述，在t＝0至t＝1.3

s內(nèi)質(zhì)點P通過的路程s＝s1＋s2＝72

cm。123答案456789108.(2024·江西卷·6)如圖(a)所示，利用超聲波可以檢測飛機機翼內(nèi)部缺陷。在某次檢測實驗中，入射波為連續(xù)的正弦信號，探頭先后探測到機翼表面和缺陷表面的反射信號，分別如圖(b)、(c)所示。已知超聲波在機翼材料中的波速為6300m/s。關(guān)于這兩個反射信號在探頭處的疊加效果和缺陷深度d，下列選項正確的是A.振動減弱；d＝4.725mmB.振動加強；d＝4.725mmC.振動減弱；d＝9.45mmD.振動加強；d＝9.45mm能力綜合練√123答案45678910

123答案456789109.(2023·湖南卷·3)如圖(a)，在均勻介質(zhì)中有A、B、C和D四點，其中A、B、C三點位于同一直線上，AC＝BC＝4m，DC＝3m，DC垂直AB。t＝0時，位于A、B、C處的三個完全相同的橫波波源同時開始振動，振動圖像均如圖(b)所示，振動方向與平面ABD垂直，已知波長為4m。下列說法正確的是A.這三列波的波速均為2m/sB.t＝2s時，D處的質(zhì)點開始振動C.t＝4.5s時，D處的質(zhì)點向y軸負方向運動D.t＝6s時，D處的質(zhì)點與平衡位置的距離是6cm√123答案4567