2024年高考物理題型突破限時小題精練15 波的振動圖像 波動圖像 干涉 衍射

小題精練15波的振動圖像波動圖像干涉衍射公式、知識點回顧（時間：5分鐘）一、波動圖像和振動圖像的比較振動圖像波的圖像研究對象一振動質點沿波傳播方向的所有質點研究內容一質點的位移隨時間的變化規(guī)律某時刻介質中所有質點的空間分布規(guī)律圖像物理意義表示同一質點在各時刻偏離平衡位置的位移表示介質中的各個質點在某一時刻偏離平衡位置的位移圖像信息(1)質點振動周期(2)質點振幅(3)某一質點在各時刻偏離平衡位置的位移(4)某一質點在各時刻速度、加速度的方向(1)波長、振幅(2)任意一質點在該時刻偏離平衡位置的位移(3)任意一質點在該時刻的加速度方向(4)已知波的傳播方向，可判斷介質中各質點的振動方向；已知介質中某一質點的振動方向，可判斷波的傳播方向圖像變化隨時間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，波形沿傳播方向平移連續(xù)重復的最短完整曲線占橫坐標的距離表示一個周期表示一個波長二、求解波的圖像與振動圖像綜合類問題可采用“一分、一看、二找”的方法三、波的干涉和衍射的比較內容波的衍射波的干涉定義波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象頻率相同、相位差恒定、振動方向相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的振動總是加強、某些區(qū)域的振動總是減弱的現(xiàn)象現(xiàn)象波偏離直線而傳播到直線以外的空間兩列波疊加區(qū)域形成相互間隔的穩(wěn)定的振動加強區(qū)和振動減弱區(qū)，產生穩(wěn)定的干涉圖樣條件明顯發(fā)生的條件：縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小充分條件：兩列波的頻率相同，相位差恒定，振動方向相同相同點干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象四、波的干涉中加強點與減弱點的比較項目區(qū)域振幅振動能量加強點A1＋A2最大減弱點|A1－A2|最小五、波的干涉中加強點和減弱點的判斷方法(1)圖像法：在某時刻的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點是加強點，波峰與波谷的交點是減弱點。加強點或減弱點各自連接形成加強線和減弱線，以兩波源為中心向外輻射，兩種線互相間隔，這就是干涉圖樣，如圖所示。加強點與減弱點之間各質點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間。(2)公式法①當兩個相干波源的振動步調一致時，到兩個波源的距離之差Δx＝nλ(n＝0,1,2，…)處是加強區(qū)，Δx＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)處是減弱區(qū)。②當兩個相干波源的振動步調相反時，到兩個波源的距離之差Δx＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)處是加強區(qū)，Δx＝nλ(n＝0,1,2，…)處是減弱區(qū)?！纠}】（2023?邢臺模擬）兩根材質不同、長度相等的細繩在O點連接，拉直后放在光滑水平地板上，以O為坐標原點，沿繩方向為x軸，水平面內垂直x軸方向為y軸，建立直角坐標系；甲、乙兩名同學分別在繩的A、B兩端以相同頻率同時振動，繩上形成兩列相向傳播的繩波，經過一個周期后，從兩端各自形成一個完整的波形，各點坐標如圖所示，波在傳播過程中各點的平衡位置保持不變。已知B點形成的機械波在BO中傳播的速度為12m/s，則兩列波形成的第一個波谷到達O點的時間差為（）A．1s B．0.5s C．1.5s D．2s【解答】解：由圖像可得λA＝4m，λB＝6m由λ＝vf可得vA＝8m/s由T=λv可得，周期TA點從剛開始振動到波剛傳播到O點所用時間tAO=解得：tAO＝1.5sA點產生的波形成的第一個波谷到達O點的時間t左＝tAO+B點從剛開始振動到波剛傳播到O點所用時間tBO=解得：tBO＝1sB點產生的波形成的第一個波谷到達O點的時間t右＝tBO+則兩列波形成的第一個波谷到達O點的時間差為Δt＝t左﹣tBO解得：Δt＝0.5s故B正確，ACD錯誤；故選：B。難度：★★★☆建議時間：30分鐘正確率：/15（2024?黑龍江一模）一般來說現(xiàn)在的手機上都會有2個麥克風，一個比較大的位于手機下方，另一個一般位于手機頂部。查閱手機說明后知道手機內部上麥克風為降噪麥克風。進一步翻閱技術資料得知：降噪麥克風通過降噪系統(tǒng)產生與外界噪音相位相反的聲波，從而實現(xiàn)降噪的效果。如圖是理想情況下的降噪過程，實線對應環(huán)境噪聲，虛線對應降噪系統(tǒng)產生的等幅反相聲波。下列錯誤的是（）A．降噪過程實際上是聲波發(fā)生了干涉 B．降噪過程本質上是兩列聲波相遇時疊加的結果 C．降噪聲波與環(huán)境噪聲的傳播速度一定相等 D．P點經過一個周期沿波的傳播方向傳播的距離為一個波長【解答】解：A.依題意，降噪過程，應用了波的干涉原理，故A正確；B.依題意，降噪過程，應用了波的干涉原理，本質上是兩列聲波相遇時疊加的結果，故B正確；C.機械波傳播速度由介質決定，降噪聲波與環(huán)境噪聲的傳播速度一定相等，故C正確；D.P點不隨波移動，故D錯誤；本題選錯誤的，故選：D。（2023?湖北模擬）如圖所示，一列簡諧橫波向右傳播，a、b兩質點的平衡位置相距為l，在某時刻a、b均振動到平衡位置，且a、b之間僅有一個波谷。這列波的波長不可能是（）A．2l B．32l C．l D【解答】解：因a、b之間僅有一個波谷，則該時刻的波形可能有以下四種情況故波長可能為：λ＝2l，λ＝l，λ=2l3，故ACD正確，本題選擇錯誤的，故選：B。（2023?溫州三模）消除噪聲污染是當前環(huán)境保護的一個重要課題，如圖所示的消聲器可以用來削弱高速氣流產生的噪聲．波長為λ的聲波沿水平管道自左向右傳播，在聲波到達a處時，分成上下兩束波，這兩束聲波在b處相遇時可削弱噪聲。已知上下兩束波從a處到b處的路程分別為s1和s2，下列說法正確的是（）A．該消聲器是根據(jù)波的衍射原理設計的 B．該消聲器是根據(jù)波的多普勒效應原理設計的 C．s1和s2關系滿足s1﹣s2＝nλ（n＝1，2，3…）時，消聲效果最好 D．s1和s2關系滿足s1【解答】解：AB.波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象稱為波的衍射；當觀測者與波源之間發(fā)生相對運動時，觀測者接收到的頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為多普勒效應；消音器是利用了兩列相干波疊加使質點的振動減弱的原理制成，因此消音器消除噪聲利用了波的干涉原理，故AB錯誤CD.當兩列聲波到達a處時的路程差為半波長的奇數(shù)倍時，即s1﹣s2=(2n+1)?λ2（n＝0，1，2，3……），介質中質點為振動減弱點，消聲效果最好，故D故選：D。（2023?虹口區(qū)二模）雨滴落在平靜水面上的S處，形成一列水波向四周傳播（可視為簡諧波），A、B兩點與S在同一條直線上，C、S在另外一條直線上。圖示時刻，A在波谷，B、C在不同的波峰上。已知波速為v，A、B連線在水平方向的距離為a。則（）A．水波的波長為a B．A點振動頻率為2vaC．到達第一個波峰的時刻，C比A滯后3avD．從圖示時刻起，經過av的時間，B、C之間的距離增大了【解答】解：A.B.圖示時刻，A在波谷，B在波峰上，A、B連線在水平方向的距離為a，可知水波的波長為λ＝2a，A點振動頻率為f=1T=C.由圖可知到達第一個波峰的時刻，C比A滯后t=Δtv=D.由于質點只是上下振動，不隨波傳播方向遷移，則B、C之間的距離保持不變，故D錯誤。故選：C。（2023?南京模擬）如圖，擋板M固定，擋板N可以上下移動，現(xiàn)在把M、N兩塊擋板中的空隙當作一個“小孔”做水波的衍射實驗，出現(xiàn)了圖示中的圖樣，P點的水沒有振動起來。為使擋板左邊的振動傳到P點，可以采用的辦法是（）A．擋板N向下平移一段距離 B．增大波源振動頻率 C．擋板M和N向右移動一段距離 D．波源向左勻速移動【解答】解：A.擋板N向下平移一段距離，空隙變得更大，孔的寬度跟波長相差更大，衍射現(xiàn)象會變的不明顯，P點的水不會振動起來，故A錯誤；B.增大波源振動頻率，由v＝λf知，水波的波長變小，衍射現(xiàn)象會變得不明顯，水波更不會傳到P點，P點不會振動，故B錯誤；C．擋板M和N向右移動一段距離，水的波長和孔的大小均沒有變化，P點更遠離振動區(qū)域，所以P點的水不會振動起來，故C錯誤；D．波源向左勻速移動時，設該水波波源未移動時的傳播速度為v，波源移動的速度為u，根據(jù)多普勒效應可知波源向左勻速移動后M、N兩塊擋板中的空隙接收到的波的頻率為：f'可知M、N兩塊擋板中的空隙接收到的水波的頻率減小了，水波的速度不變，水波波長增大，衍射現(xiàn)象會更明顯，可以使P點的水振動起來，故D正確。故選：D。（2023?浙江模擬）如圖，在遠離海岸的海面上，有兩個浮筒發(fā)電裝置甲、乙沿東西方向排列，相距為10m，海面上某個方向傳來一列頻率恒定的平面波，波速為10m/s，浮筒甲先開始上下振動，經0.6s后，浮筒乙也開始振動，此后觀察到當甲處于最高位置時，乙處于平衡位置且向下運動，且甲、乙之間只有一個波谷，則（）A．波的傳播方向為水平向東方向 B．此時海面上傳播的波的波長為403C．浮筒振動的周期為0.8s D．浮筒上下運動的振幅與波的周期無關【解答】解：A．海浪為平面波，波速恒定，經0.6s，前進距離為6m，可見波的傳播方向與甲、乙的連線方向有一夾角，如圖所示：由上圖課知，波的傳播方向應該為東南方向，故A錯誤；B．由上圖可知，甲、乙在波的傳播方向的距離為6m，由題可得，當甲處于最高位置時，乙處于平衡位置且向下運動，且甲、乙之間只有一個波谷，故甲、乙之間的距離與波長的關系為：6m=解得：λ＝8m，故B錯誤；C．由上可知，波長、波速已知，根據(jù)波長、波速、周期的關系式可求周期為：T=λv=D．浮筒的振動為受迫振動，振幅與驅動力周期有關，即與波的周期有關，故D錯誤。故選：C。（2023?湖北模擬）兩列簡諧橫波在同一介質中沿直線S1S2相向傳播。M點在S1S2之間，到S1的距離r1＝160cm，到S2的距離r2＝40cm，如圖甲所示。t＝0時刻，向右傳的波恰好傳到S1點。圖乙為此后兩列波分別在M點引起的振動圖像，其中實線為向右傳播的波經過M點時，M點的振動圖像，虛線為向左傳播的波經過M點時，M點的振動圖像，則下列正確的是（）A．t＝4.25s時，M點在平衡位置下方且向平衡位置運動 B．兩列波的波長均為2m C．在0～6s內M點的路程為16cm D．穩(wěn)定后S1點為振動加強點【解答】解：A．t＝4.25s時，M參與兩列波的振動疊加，其對應虛線的振幅大，疊加后位于平衡位置下方，且向遠離平衡位置運動，故A錯誤；B．由圖可知，兩列波的周期都是2s，向右傳的波速為v1則λ1＝v1T＝0.4×2m＝0.8m故B錯誤；C．在0～6s內做了兩次全振動，0～2sM點沒振動，2～4sM點振幅3cm，路程12cm，4～6sM點振幅為1cm，路程為4cm，故0～6s內M點的路程為16cm，故C正確；D．由題可知，S1到M之間的距離剛好兩個波長，故穩(wěn)定后S1和M兩點的振動情況相同，穩(wěn)定后M點為振動減弱點，那么穩(wěn)定后S1點也是振動減弱點，故D錯誤。故選：C。（2023?濰坊模擬）近年來，我國科技飛速發(fā)展，科學家們研發(fā)的反隱身米波雷達堪稱隱身戰(zhàn)斗機的克星，它標志著我國雷達研究又創(chuàng)新的里程碑，米波雷達發(fā)射無線電波的波長在1～10m范圍內，如圖所示為一列米波在t＝0時刻的波形圖，接下來之后一小段時間內質點P的加速度減小，質點N在t＝1s時第二次到達波峰。則下列判斷正確的是（）A．該波沿x軸正方向傳播 B．該波的傳播周期為23C．接下來一小段時間內質點Q的速度增加 D．從t＝0時刻起，質點P比質點Q更早到達波峰【解答】解：A、根據(jù)題意，接下來之后一小段時間內質點P的加速度減小，質點P正向平衡位置運動，由同側法可知，該波沿x軸負方向傳播，故A錯誤；B、質點N在t＝0時位于波谷，t＝1s時第二次到達波峰，有32T=1s，解得該波的傳播周期為：T=2C、由圖可知，該波沿x軸負方向傳播，t＝0時刻，質點Q向正向最大位移處運動，接下來一小段時間內質點Q的速度減小，故C錯誤；D、從t＝0時刻起，質點Q向正向最大位移處運動，質點P向平衡位置運動，則質點Q比質點P更早到達波峰，故D錯誤。故選：B。（2023?江蘇三模）兩個振幅不等的相干波源S1、S2產生的波在同一種均勻介質中傳播，形成如圖所示穩(wěn)定圖樣。圖中實線表示波峰，虛線表示波谷，c點是ad連線的中點。下列說法正確的是（）A．a點振動加強，b點振動減弱 B．c點可能一直處于平衡位置 C．某時刻質點a、b的位移大小可能均為零 D．經過半個周期，d處質點將傳播至b點位置【解答】解：A．a點波峰波谷相遇，振動減弱，b點波峰波峰相遇，振動加強，故A錯誤；B．兩列波的振幅不同，c點會在平衡位置上下振動，不可能一直處于平衡位置。故B錯誤；C．各質點都在自己的平衡位置上下振動，隨著波的傳播，某時刻質點a、b的位移大小可能均為零，故C正確；D．d處質點只會在d處振動，不會隨波逐流，故D錯誤。故選C。（2023?長春模擬）如圖所示，圖甲為一列沿水平方向傳播的簡諧橫波在t0時刻的波形圖，圖乙為質點b從t0時刻開始計時的振動圖像，則下列說法正確的是（）A．該簡諧橫波沿x軸負方向傳播 B．再經過12.5s質點a通過的路程為20cm C．該簡諧橫波波速為0.4m/s D．該波與頻率為10Hz簡諧橫波相遇時，能形成穩(wěn)定的干涉圖樣【解答】解：A．在t0時刻，由圖像乙可知，質點b速度沿y軸負方向，根據(jù)“同側法”規(guī)律可知，該簡諧橫波沿x軸正方向傳播，故A錯誤；BC．由圖像甲可知波長為λ＝4m，振幅為A＝20cm由圖像乙可知周期為T＝12s﹣2s＝10s則波速為v=由于t＝12.5s＝T+則質點a通過的路程為s＝5A＝5×20cm＝100cm故B錯誤，C正確；D．該波的頻率為f=兩波的頻率不同，相互疊加時波上各個質點的振幅是隨時間而變化的，沒有振動總是加強或減弱的區(qū)域，因而不能產生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，故D錯誤。故選：C。（2023?沈河區(qū)校級模擬）圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，a、b兩質點的橫坐標分別為xa＝2m和xb＝6m，圖乙為質點a從該時刻開始計時的振動圖像，下列說法正確的是（）A．該波沿﹣x方向傳播，波速為1m/s B．質點b經過4s振動的路程為2m C．t＝1s時，質點b的加速度方向沿y軸正向 D．質點b在t＝4s時速度為零【解答】解：A．由圖乙可知質點a該時刻向上振動，根據(jù)波形平移法可知，該波沿+x方向傳播，機械波的波長為8m，周期為8s，則波速為v=λT=B．由于t=4s=T2可知質點b經過4s振動的路程為s＝2A＝2×0.5m＝1m，故C．由于該波沿+x方向傳播，根據(jù)波形平移法可知，t＝1s時質點b的位移為沿y軸負向，加速度沿y軸正向，故C正確；D．由于t=4s=T2，可知質點b在t＝4s時處于平衡位置，速度最大，故故選：C。（2023?青島二模）如圖，學校人工湖水面上x1＝﹣5m和x2＝5m處有兩個穩(wěn)定的振源S1、S2，它們振動頻率相同且步調一致，在水面上產生了兩列波長為0.3m、振幅分別為3cm和5cm的水波，一段時間后水面上形成了穩(wěn)定的干涉圖樣，下列說法正確的是（）A．水波遇到湖中假山時能繞過假山傳播到它的后方 B．x軸上x＝6m處的質點振幅小于8cm C．y軸上y＝1m處的質點會隨水波傳播到y(tǒng)＝5m處 D．圖中方程為x29-【解答】解：A．假山遠大于水波波長，水波遇到湖中假山時，障礙物假山的后方不能看到明顯的衍射現(xiàn)象，故A錯誤；B．兩波源到x＝6m位置的波程差為：Δx＝（6+5）m﹣（6﹣5）m＝10m又λ＝0.3m故Δx=33所以x軸上x＝6m處不是振動加強點，質點振幅小于8cm，故B正確；C．機械波是將波源的振動形式向遠處傳播，質點不隨波遷移，故y軸上y＝1m處位置的水中某質點不會運動到y(tǒng)＝5m處，故C錯誤；D．設A點坐標為（x1，y1），兩波源到A點的波程差為：Δx'根據(jù)坐標系中滿足雙曲線方程有x聯(lián)立解得：Δx'＝6m＝20λ故A為振動加強點，故D錯誤。故選：B。（2023?棗強縣校級模擬）兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播，波速均為v＝0.2m/s，兩個波源分別位于x＝﹣0.2m和x＝1.2m處，波源的振幅均為2cm。如圖所示為t＝0時刻兩列波的圖象，此刻平衡位置在x＝0.2m和x＝0.8m處的P、Q兩質點剛開始振動。質點M的平衡位置位于x＝0.5m處，下列說法正確的是（）A．這兩列波的頻率均為2Hz B．t＝3.5s時，質點P的位移為2cm C．0～4s時間內，質點P經過的路程為20cm D．質點M始終在平衡位置附近振動【解答】解：A、由波形圖可得兩列波的波長相等，均為λ＝0.4m，又波速v＝0.2m/s，則兩列波的周期均為T=λv=0.40.2s＝2s，頻率為f=1B、t＝3.5s時，波傳播距離為x＝vt＝0.2×3.5m＝0.7m，此時向左傳播的波的波峰傳至P點，而向右傳播的波經過3.5s振動了134T，即波峰也傳播至P點，由波的疊加原理可知t＝3.5s時，P點的位移為y＝2cm+2cm＝4cmC、向左傳播的波傳至P點經歷的時間Δtt＝4s時，兩波在P點共同引起振動的時間Δt2＝1s分析知P點為振動加強點，故0～4s內P經過的路程為s＝12cm+8cm＝20cm，故C正確；D、兩列波傳到M點之前，質點M始終處于平衡位置；兩波同時傳至M點，M點為振動減弱點，其振幅為零，質點M始終在平衡位置，故D錯誤。故選：C。（2023?通州區(qū)校級三模）某列簡諧橫波在t1＝0時刻的波形如圖甲中實線所示，t2＝3.0s時刻的波形如圖甲中虛線所示，若圖乙是圖甲a、b、c、d四點中某質點的振動圖像，下列說法中正確的是（）A．在t1＝0時刻質點b沿y軸正方向運動 B．圖乙是質點d的振動圖像 C．從t1＝0到t2＝3.0s這段時間內，質點a通過的路程為1.5m D．t3＝9.5s時刻質點c沿y軸正方向運動【解答】解：A．由圖乙可知波的周期為4s，所以從t1＝0s到t2＝3.0s這段時間是四分之三個周期，結合圖甲的波形圖可知，波向x軸負方向傳播，所以在t1＝0時刻質點b沿y軸負方向運動，故A錯誤；B、在t1＝0時刻，質點d正通過平衡位置向上運動，與乙圖情況不符，所以題圖乙不可能是質