第35講機(jī)械波（講義）（原卷版）

第35講機(jī)械波目錄復(fù)習(xí)目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建考點(diǎn)一機(jī)械波的傳播和波的圖像【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1機(jī)械波的基礎(chǔ)知識(shí)知識(shí)點(diǎn)2機(jī)械波的圖像【提升·必考題型歸納】考向1機(jī)械波的規(guī)律和描述考向2機(jī)械波的圖像應(yīng)用考點(diǎn)二波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像的比較知識(shí)點(diǎn)2波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像易錯(cuò)點(diǎn)與關(guān)鍵【提升·必考題型歸納】考向1已知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像判定波的圖像考向2已知波的圖像判定質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像考向3波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像綜合應(yīng)用考點(diǎn)三波的多解問(wèn)題【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1造成波動(dòng)問(wèn)題多解的主要因素知識(shí)點(diǎn)2解決波的多解問(wèn)題的思路【提升·必考題型歸納】考向1波的周期性多解考向2波的雙向性多解考點(diǎn)四機(jī)械波的干涉、衍射和多普勒效應(yīng)【夯基·必備基礎(chǔ)知識(shí)梳理】知識(shí)點(diǎn)1機(jī)械波的干涉知識(shí)點(diǎn)2機(jī)械波的衍射知識(shí)點(diǎn)3多普勒效應(yīng)【提升·必考題型歸納】考向1機(jī)械波的干涉考向2機(jī)械波的衍射考向3多普勒效應(yīng)真題感悟理解和掌握機(jī)械波的物理量、波動(dòng)圖像以及有關(guān)機(jī)械波的多解問(wèn)題。理解和掌握機(jī)械波的干涉、衍射和多普勒效應(yīng)?？键c(diǎn)要求考題統(tǒng)計(jì)考情分析（1）機(jī)械波和波動(dòng)圖像（2）機(jī)械波的干涉、衍射和多普勒效應(yīng)2023年6月浙江卷第11題2023年天津卷第7題2023年北京卷第4題高考對(duì)機(jī)械波的考查非常頻繁，大多以選擇題的形式出現(xiàn)，考題的難度不大，但考查的方式上多種多樣，一輪復(fù)習(xí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)械波基礎(chǔ)內(nèi)容的總結(jié)?？键c(diǎn)一機(jī)械波的傳播和波的圖像知識(shí)點(diǎn)1機(jī)械波的基礎(chǔ)知識(shí)1．機(jī)械波的形成條件(1)有發(fā)生機(jī)械振動(dòng)的。(2)有傳播，如空氣、水等。2．傳播特點(diǎn)(1)傳播振動(dòng)形式、傳遞、傳遞信息。(2)質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移。3．描述機(jī)械波的物理量(1)波長(zhǎng)λ：在波的傳播方向上，振動(dòng)相位總是的兩個(gè)相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離，用“λ”表示。(2)頻率f：在波動(dòng)中，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率都是相同的，都等于的振動(dòng)頻率。(3)波速：波的傳播速度，由決定，與波源。(4)波速公式：v＝λf＝eq\f(λ,T)或v＝eq\f(Δx,Δt)。4．機(jī)械波的傳播特點(diǎn)(1)波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同。(2)介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)，因此，任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和周期都和波源的振動(dòng)頻率和周期相同。(3)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)不同，波長(zhǎng)和波速可以改變，但頻率和周期都不會(huì)改變。(4)波源經(jīng)過(guò)一個(gè)周期T完成一次全振動(dòng)，波恰好向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離。知識(shí)點(diǎn)2機(jī)械波的圖像1．波的圖像的特點(diǎn)(1)時(shí)間間隔Δt＝nT(波傳播nλ，n＝0,1,2,3，…)時(shí)，波形不變。(2)在波的傳播方向上：①當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離Δx＝nλ(n＝1,2,3，…)時(shí)，它們的振動(dòng)步調(diào)總相同，在波形圖上的對(duì)應(yīng)位移一定相同；②當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離Δx＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)時(shí)，它們的振動(dòng)步調(diào)總相反，在波形圖上的對(duì)應(yīng)位移一定等值反向。(3)波源質(zhì)點(diǎn)的起振方向決定了它后面的質(zhì)點(diǎn)的起振方向，各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同。2．根據(jù)波的圖像、波的傳播方向判定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的方法內(nèi)容圖像“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，“下坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)“同側(cè)”法波形圖上某點(diǎn)表示傳播方向和振動(dòng)方向的箭頭在圖線(xiàn)同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對(duì)應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線(xiàn)上的點(diǎn)來(lái)判斷振動(dòng)方向注意：波的圖像、波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向三者之間可以互相判定?？枷?機(jī)械波的規(guī)律和描述1．某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過(guò)身下的時(shí)間間隔為15s。下列說(shuō)法正確的是（）A．該水面波的頻率為6HzB．該水面波的波長(zhǎng)為3mC．水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會(huì)傳遞出去D．水面波沒(méi)有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移2．如圖，左邊為豎直彈簧振動(dòng)系統(tǒng)，振子連接一根水平很長(zhǎng)的輕軟繩，沿繩方向取軸。振子從平衡位置以某一初速度向端開(kāi)始做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，經(jīng)處的繩開(kāi)始振動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是（）

A．此繩波的周期為B．繩上產(chǎn)生的波的傳播速度與彈簧振子振動(dòng)的頻率無(wú)關(guān)C．繩上各質(zhì)點(diǎn)都沿軸方向運(yùn)動(dòng)，因此繩波為橫波D．若振子振動(dòng)頻率，則繩波波長(zhǎng)為考向2機(jī)械波的圖像應(yīng)用3．某波源在時(shí)刻發(fā)出一列簡(jiǎn)諧橫波，時(shí)波傳播到距波源處，此時(shí)的波形圖及質(zhì)點(diǎn)P、Q的位置如圖所示，則下列判斷正確的是（）

A．時(shí)，波源向軸正方向運(yùn)動(dòng)B．時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的速度正在減小C．時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的加速度正在增大D．經(jīng)過(guò)時(shí)間，質(zhì)點(diǎn)沿波的傳播方向移動(dòng)的距離為4．一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t時(shí)刻的波形圖如圖所示。已知該波的周期時(shí)為T(mén)，a、b、c、d是波的傳播方向上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，則在時(shí)刻（）

A．質(zhì)點(diǎn)a正在向y軸正方向運(yùn)動(dòng)B．質(zhì)點(diǎn)b的速度正在增大C．質(zhì)點(diǎn)c的速度最大D．質(zhì)點(diǎn)c遷移到了質(zhì)點(diǎn)d的位置考點(diǎn)二波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像知識(shí)點(diǎn)1波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像的比較振動(dòng)圖像波的圖像圖像物理意義表示某質(zhì)點(diǎn)各個(gè)時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖像信息(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期(2)質(zhì)點(diǎn)振幅(3)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移(4)各時(shí)刻速度、加速度方向(1)波長(zhǎng)、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度方向(4)傳播方向、振動(dòng)方向的互判圖像變化隨時(shí)間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變隨時(shí)間推移，圖像沿傳播方向平移形象比喻記錄著一個(gè)人一段時(shí)間內(nèi)活動(dòng)的錄像帶記錄著許多人某時(shí)刻動(dòng)作、表情的集體照片知識(shí)點(diǎn)2波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像易錯(cuò)點(diǎn)與關(guān)鍵1．兩種圖像問(wèn)題的易錯(cuò)點(diǎn)(1)不理解振動(dòng)圖像與波的圖像的區(qū)別。(2)誤將振動(dòng)圖像看作波的圖像或?qū)⒉ǖ膱D像看作振動(dòng)圖像。(3)不知道波傳播過(guò)程中任意質(zhì)點(diǎn)的起振方向就是波源的起振方向。(4)不會(huì)區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移。(5)誤認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)隨波遷移。2．求解波的圖像與振動(dòng)圖像綜合問(wèn)題的三關(guān)鍵：“一分、一看、二找”考向1已知質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像判定波的圖像1．一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，已知平衡位置在處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像如圖所示，下列選項(xiàng)中可能為時(shí)的波形圖的是（）

A．

B．

C．

D．

考向2已知波的圖像判定質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像2．一列簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中向某一方向傳播，在某一時(shí)刻的波形如圖所示，并且此時(shí)振動(dòng)還只發(fā)生在A、B之間，質(zhì)點(diǎn)P此時(shí)處于波峰，波的周期為T(mén)。由波源起振開(kāi)始計(jì)時(shí)，以下關(guān)于P點(diǎn)的振動(dòng)圖像，可能正確的是（）A． B．C． D．考向3波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像綜合應(yīng)用3．如圖（a）所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)分別為時(shí)刻和時(shí)刻的波形圖，其中，P、Q分別是平衡位置為和的兩質(zhì)點(diǎn)。圖（b）為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像，下列說(shuō)法正確的是（）A．可能等于B．時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)Q的加速度達(dá)到最大C．簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播的速度大小為D．到時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P隨波向右移動(dòng)了E．到時(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的路程可能大于Q運(yùn)動(dòng)的路程4．戰(zhàn)繩運(yùn)動(dòng)是健身房設(shè)計(jì)用來(lái)減脂的一項(xiàng)爆發(fā)性運(yùn)動(dòng)，人們?cè)谧鰬?zhàn)繩運(yùn)動(dòng)時(shí)，用手抓緊繩子，做出用繩子的動(dòng)作，使得繩子呈波浪狀向前推進(jìn)，形成橫波（可視為簡(jiǎn)諧橫波）。時(shí)波形圖如圖1所示，圖2是繩上某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，下列說(shuō)法中正確的是（）A．該波的波速為 B．波源開(kāi)始振動(dòng)的方向向下C．該質(zhì)點(diǎn)與波源的距離為 D．時(shí)間內(nèi)該質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程為考點(diǎn)三波的多解問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)1造成波動(dòng)問(wèn)題多解的主要因素(1)周期性①時(shí)間周期性:時(shí)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(zhǎng)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(dòng)方向雙向性:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定。(3)波形的隱含性在波動(dòng)問(wèn)題中,往往只給出完整波形的一部分,或給出幾個(gè)特殊點(diǎn),而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣,波形就有多種情況,形成波動(dòng)問(wèn)題的多解性。知識(shí)點(diǎn)2解決波的多解問(wèn)題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法,即找出一個(gè)周期內(nèi)滿(mǎn)足條件的關(guān)系Δt或Δx,若此關(guān)系為時(shí)間,則t=nT+Δt(n=0,1,2…);若此關(guān)系為距離,則x=nλ+Δx(n=0,1,2…)。步驟如下(1)根據(jù)初、末兩時(shí)刻的波形圖確定傳播距離與波長(zhǎng)的關(guān)系通式。(2)根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解。(3)根據(jù)波速公式v=ΔxΔt或v=考向1波的周期性多解1．如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，實(shí)線(xiàn)為時(shí)刻的波形圖，虛線(xiàn)為時(shí)刻的波形圖，M是處的質(zhì)點(diǎn)．則下列說(shuō)法正確的是（）A．這列波的波長(zhǎng)是B．時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向C．該簡(jiǎn)諧波的最小頻率為D．該簡(jiǎn)諧波的最小傳播速度為E．時(shí)，質(zhì)點(diǎn)M位移可能為02．一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，圖甲和圖乙分別是平衡位置位于x1=1m及x2=4m處兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。下列說(shuō)法正確的是（）A．波長(zhǎng)可能為3m B．波長(zhǎng)可能為C．波速可能為 D．波速可能為考向2波的雙向性多解3．如圖所示，實(shí)線(xiàn)是一列簡(jiǎn)諧橫波在時(shí)刻的波形圖，虛線(xiàn)是時(shí)刻的波形圖，已知質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置距O點(diǎn)距離為5m。下列說(shuō)法正確的是（）A．若波沿x軸負(fù)向傳播時(shí)，其周期可能為B．無(wú)論波向哪個(gè)方向傳播，質(zhì)點(diǎn)M在時(shí)刻一定沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)C．若該波沿x軸正向傳播，其波速可能為D．若波沿x軸負(fù)向傳播時(shí)，當(dāng)周期時(shí)，質(zhì)點(diǎn)M在到時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程為4．沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t1＝0時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線(xiàn)所示，在t2＝0.4s時(shí)刻的波形如圖中虛線(xiàn)所示。已知波的周期0.2s<T<0.4s，P為波中的一個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)。則下列說(shuō)法正確的是（）A．波的傳播速度可能為20m/sB．在t3＝0.6s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方向一定向下C．在t3＝0.6s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的加速度方向一定向上D．質(zhì)點(diǎn)P在2.4s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的路程可能為96cm考點(diǎn)四機(jī)械波的干涉、衍射和多普勒效應(yīng)知識(shí)點(diǎn)1機(jī)械波的干涉波的干涉現(xiàn)象中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的兩種判斷方法1.公式法某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr。①當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)時(shí)若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)加強(qiáng)；若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)減弱。②當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)時(shí)若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)加強(qiáng)；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)減弱。2.波形圖法在某時(shí)刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點(diǎn)，一定是加強(qiáng)點(diǎn)，而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn)，各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接而成以?xún)刹ㄔ礊橹行南蛲廨椛涞倪B線(xiàn)，形成加強(qiáng)線(xiàn)和減弱線(xiàn)，兩種線(xiàn)互相間隔，加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間。知識(shí)點(diǎn)2機(jī)械波的衍射波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象,產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差或者波長(zhǎng)。知識(shí)點(diǎn)3多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)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(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)。當(dāng)波以速度v通過(guò)觀察者時(shí),時(shí)間t內(nèi)通過(guò)的完全波的個(gè)數(shù)為N=vtλ2.當(dāng)波源與觀察者相互時(shí),觀察者接收到的頻率;當(dāng)波源與觀察者相互時(shí),觀察者接收到的頻率?？枷?機(jī)械波的干涉1．如圖甲所示，、和是同一水平面內(nèi)的三個(gè)點(diǎn)，沿豎直方向振動(dòng)的橫波Ⅰ在介質(zhì)中沿方向傳播，與相距40cm，點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示；沿豎直方向振動(dòng)的橫波Ⅱ在同一介質(zhì)中沿方向傳播，與相距50cm，點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖丙所示。在時(shí)刻，兩列波同時(shí)分別經(jīng)過(guò)、兩點(diǎn)，兩列波的波速都為20cm/s，兩列波在點(diǎn)相遇，則以下說(shuō)法不正確的是（）A．兩列波的波長(zhǎng)均為20cmB．點(diǎn)是振幅是為10cmC．4.5s時(shí)點(diǎn)在平衡位置且向下振動(dòng)D．波遇到20cm的障礙物將發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象2．如圖所示，兩列簡(jiǎn)諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播，兩波源分別位于x=2m和x=12m處，兩列波的傳播周期均為1s，兩波源的振幅均為A=4cm。圖示為t=0時(shí)刻兩列波的圖像，此時(shí)刻平衡位置處于x=2m和x=8m的兩質(zhì)點(diǎn)P、Q剛開(kāi)始振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于x=5m處。下列說(shuō)法正確的是（）

A．t=0.75s時(shí)刻，兩列波剛好在M點(diǎn)相遇B．t=0.75s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程12cmC．質(zhì)點(diǎn)P、Q的起振方向相反D．t=1s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)Q加速度最大E．t=1s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M的位移為8cm考向2機(jī)械波的衍射3．如圖，P為橋墩，A為靠近橋墩浮在水面的葉片，波源S連續(xù)振動(dòng)，形成水波，此時(shí)葉片A靜止不動(dòng)。為使水波能帶動(dòng)葉片振動(dòng)，可用的方法是（）

A．增大波源振幅 B．降低波源頻率C．減小波源距橋墩的距離 D．增大波源頻率考向3多普勒效應(yīng)4．我國(guó)研制的“復(fù)興號(hào)動(dòng)車(chē)組”首次實(shí)現(xiàn)了時(shí)速350km/h的自動(dòng)駕駛，此時(shí)多普勒效應(yīng)會(huì)影響無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)穩(wěn)定，這要求通信基站能分析誤差并及時(shí)校正。如圖一輛行駛的動(dòng)車(chē)組發(fā)出一頻率為、持續(xù)時(shí)間為的通訊信號(hào)，與動(dòng)車(chē)組行駛方向在同一直線(xiàn)上的通信基站A、B接收到信號(hào)的頻率和持續(xù)時(shí)間分別為、和、，下列判斷正確的是（）A． B．C． D．1．（2023年6月浙江卷高考真題）如圖所示