机械波复习

机械波复习专题一、简谐波的特点：（1）介质中各个质点都重复波源的简谐运动，且各个质点振动的A 、T 、f 都相同。

（2）机械波传播的是波源的振动形式、波源的能量和信息，介质中各质点并不随波迁移。

（3）距波源越远的质点起振的越晚，且各质点的起振方向总是与波源起振方向相同。

（4）波在波的传播方向上均匀传播，在一个周期内波在波的传播方向上向前传播的距离等于一个波长。

相距(/2)n x n λλ⎧∆=⎨+⎩的两质点，振动情况完全相同的两质点，振动情况完全相相反二、波速：（1）定义式：/v x t = 决定式：/v T f λλ==（2）波速是由介质的性质决定的,与波的频率、质点的振幅无关，同类波在同一种均匀介质中，波速是一个定值.（这一点与光波不同）（3）当波从一种介质中进入另一种介质中时，波的频率不变，但是波的传播速度发生改变，波长与波速成正比发生改变三、质点振动方向与波传播方向的互判方法（1）平移法：沿波的传播方向将波的图象进行一微小平移，然后由两条波形曲线来判断.（2）“上、下坡”法：沿着波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动，即“上坡下、下坡上”.（3）同侧法：在图象上的一点画出波的传播方向(水平箭头)、质点的振动方向(竖直箭头) ，这两个箭头总在曲线的同侧（4）、三角形法：①在图像内测作三角形②在平行x 轴的边标出波的传播方向③标出另两边的方向，根据箭头方向确定各质点的振动方向四、振动图象与波的图象的比较比较内容振动图象波动图象研究对象单一振动质点沿波传播方向的所有质点研究内容一质点的位移随时间的变化规律某时刻所有质点的空间分布规律图线物理意义表示一个质点在各时刻的位移表示各质点在某时刻的位移图线变化随时间推移图象延伸，但已有的图象形状不变随时间推移图象沿传播方向平移形象记忆比喻为一个质点的“录象带”比喻为无数质点某一时刻拍摄的“照片”确定质点运动方向根据下一时刻的位移来判断根据“质点带动原理”来判断图象信息(1)振动周期和振幅;(2)各时刻质点位移、速度(3)加速度大小和方向:(4)比较速度的大小和方向(看下一时刻所处的位置)(1)波长和振幅;(2)任意一质点此刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度方向(4)任意一质点在该时刻速速度方向(看该质点的前一质点的位置)一完整曲线对应横坐标一个周期一个波长五、题型归类（一）理解机械波形成1.【2015福建-16】16．简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v 。

机械波专项复习一、机械波的形成及特性1、机械波形成的条件是：要有波源及介质。

2、机械波的特点是：(1)机械波传播的是振动形式及能量。

质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移；(2)介质中各质点的起振有先后，离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动；(3)波在时间上具有周期性，在空间上具有重复性。

二、描述波的物理量1、波长的定义：两个相邻的且在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。

在一个周期内振动形式在介质中传播的距离等于一个波长。

2、频率『和周期T：波的频率和周期就是质点振动的频率和周期。

波的频率和周期由波源决定，与介质无关(有关或无关)，波从一种介质传入另一种介质时，频率和周期不变。

3、波速v：波的振动形式(以波峰或波谷作为标志)在介质中的推进速度。

机械波在介质中的传播速度由介质的性质决定。

4、v = 7UT = fA.,机械波从一种介质进入另一种介质时，v变化,三、波的图彖当波做简谐运动时，它在介质中形成简谐波，简谐波的图象为正弦或余弦曲线。

(一)波的形成和描述1、波的特点(1)每一质点都以它的平衡位置为屮心做振动，后一质点的振动总是滞后于前一质点的振动。

(2)波传播的是振动的形式，质点并不随波而迁移。

(3)波是传递能量、信息的一种方式。

2、描述波的物理量(1)波长入波的传播实质就是波形的平移，波形在一个周期内向前平移的距离等于一个波长。

(2)频率f波源的振动频率，亦即波的频率。

当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变。

(3)波速v波速由介质决定，同类波在同一种均匀介质屮，波速是一个定值例1、下图为一横波在某时刻的波形图。

已知F质点此时的运动方向如图所示，则( )A、波向右传播B、质点H的运动方向与质点F的运动方向相同C、质点C比质点B先冋到平衡位置D、质点C在此时的加速度为零例2、图中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t=0和t=0.03s时刻的波形图，x二1. 2m处的质点在t二0.03s吋刻向y轴正方向运动，则()A、该波的频率可能是12511ZB、该波的波速可能是10m/sC、t二0时x二1.4m处质点的加速度方向沿y轴正方向D、各质点在0. 03s内随波迁移0.9m练1・一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点（）A.它们的振幅相同B・质点D和F的速度方向相同C.质点A和C的速度方向相同D.从此时算起，质点B比C先回到平衡位置练2、如图所示，是一列简谐横波在某一时刻的波形图,（）A.经过一定时间，C点将运动到E点处B.M点和P点的振动情况始终相同C.0点比M点先到达最低位置D.B、D两点的振动步调相反（二）波的图象和振动图象1、波动图象与振动图象的区别研究对象不同：一个质点和所有质点；图象及图象的物理意义不同；一质点在各时刻的位移，某时刻各质点的位移；图象变化不同；一是延续，二是推移。

高二物理复习 机械振动、机械波2014、6◆ 知识梳理： 一、 机械波1.机械波是 的传播。

2.产生机械波的条件是： 。

3.机械波分为两类： 波、 波。

（1）每一个质点都在平衡位置附近作往复的变速运动，相对于振源来讲，后一个质点的振动 总是落后于带动它的前一个质点的振动。

质点并不随波发生迁移。

（2）每一个质点起振（开始振动）方向相同（3）在均匀介质中波是匀速传播的，质点间通过相互作用力依次传递振动形式和能量。

4、描述波动的物理量有：波长（λ）、波速（v ）、周期（T ）和频率（f ）。

它们的关系体现在波速公式中：f Tv ⋅==λλ，其中周期和频率由 决定，波速由 决定，波长由 共同决定。

5、波在传播过程中的周期性体现在两个方面：一是时间上的周期性：经过一定的时间，参与振动的质点运动状态完全重复；二是空间上的周期性：在波的传播方向上间隔一定的距离的质点的运动状态是完全相同的。

二、机械波的图象1．在直角坐标系中，用横轴表示介质中各质点的平衡位置，纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移。

连接各位移矢量的末端得出的一条曲线，就是波的图象。

2.横波的图象反映了介质中多个质点在同一时刻的位移在空间分布情况。

对空间某一范围内来讲，随着波的传播，波形图有所变化，这是因为组成波的各个质点的空间位置发生变化，但一个周期后波形图重合。

从广泛空间的角度讲，随着波的传播，波形图只是向前匀速平移，形状没有发生变化，且平移距离为t v x ∆⋅=∆。

3．波的图象和振动图象比较：4．根据机械波的传播规律，关于图象问题要求会进行如下判断：（1）根据图象，找出介质中质点的振幅和波长，以及该时刻各质点的位移和加速度的方向。

若已知质点振动周期，会利用波速公式进一步求出波速。

（2）已知图象，根据介质中某质点的振动方向确定波的传播方向，或反之。

（带动法、同侧法）（3）根据波的传播方向和介质中某质点的振动方向，可以画出任意时刻的波形图。

第2讲机械波【必备知识·自主排查】一、机械波1．机械波：机械振动在________中的传播，形成了机械波．(1)产生条件①有________．②有能传播振动的________，如空气、水、绳子等．(2)传播特点①传播振动形式、________和信息．②质点不________．③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源________．2．分类分类质点振动方向和波的传播方向的关系形状举例横波________凹凸相间；有________、________绳波等纵波在同一条直线上疏密相同；有________、________弹簧波、声波等3.波速、波长和频率(周期)的关系(1)波长λ：在波的传播方向上，振动相位总是________的两个________质点间的距离．(2)频率f：在波动中，各个质点的振动频率是相同的，都等于________的振动频率．(3)波速v、波长λ和频率f、周期T的关系：v＝＝________．机械波的波速大小由________本身的性质决定，与机械波的频率无关．4．波的图像表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的________．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________．二、波的干涉、衍射和多普勒效应波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须________明显条件：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波能够________或孔继续向前传播开的________________2.多普勒效应(1)定义：波源与观察者__________________，接收到的频率________________的现象．(2)实质：波源频率________，观察者接收到的频率________．(3)规律：①波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的________．②波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的________．③波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率________波源的频率．【生活情境】1.在艺术体操的带操表演中，运动员手持细棒抖动彩带的一端，彩带随之波浪翻卷．彩带上的波浪向前传播时，彩带上的(1)蝴蝶结随波远离运动员．()(2)蝴蝶结的振动频率与运动员手(波源)的振动频率相同．()(3)蝴蝶振动的能量是从运动员手(波源)获得的．()(4)彩带传播的是振动形式和能量．()【教材拓展】2.[人教版选择性必修第一册P63《思考与讨论》](多选)一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图实线所示，从此刻起，经0.2s波形图如图虚线所示，若波传播的速度为5m/s，则()A．这列波沿x轴正方向传播B．t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动C．若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则该波所遇到的简谐横波频率为1.25HzD．x＝2m处的质点的位移表达式为y＝0.4sin (2.5πt＋π) m3．[人教版选择性必修第一册P73T1](多选)如图所示，实线与虚线分别表示振幅A、频率f均相同的两列波的波峰和波谷．此刻，M是波峰与波峰相遇点，下列说法正确的是()A．该时刻位于O点的质点正处于平衡位置B．位于P、N两点的质点始终处在平衡位置C．从该时刻起，经过四分之一周期，位于M点的质点和位于O点的质点都到达平衡位置D．O点是振动加强的点，其振幅为2A【关键能力·分层突破】考点一机械波的传播规律角度1波的传播规律及波速公式的应用1.机械波的传播特点(1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同．(2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同．(3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质不同，波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变．(4)波源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离．2．波速公式v＝＝λf的理解(1)波速v：机械波在介质中的传播速度，由介质本身的性质决定，与波源的周期T无关．(2)频率f：由波源决定，等于波源的振动频率．各个质点振动的频率等于波源的振动频率．例1[2021·全国甲卷，34节选]均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和x B＝16cm.某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v＝20cm/s，波长大于20cm，振幅为y＝1cm，且传播时无衰减．t＝0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔Δt＝0.6s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同．已知在t1时刻(t1>0)，质点A位于波峰．求(1)从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；(2)t1时刻质点B偏离平衡位置的位移．命题分析试题情境属于综合性题目，以波动图像为素材创设学习探索问题情境必备知识考查简谐横波的图像、质点的振动规律、周期等知识关键能力考查理解能力、演绎推理能力．由某两时刻波的图像推断某点的振动情况学科素养考查运动观与相互作用观念、科学推理．要求考生建立质点的振动和波动情境，由此推断合理的结果角度2波的图像的应用波的传播方向判定质点的振动方向的方法方法内容图像“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例2[2022·泰安模拟]如图所示是一列简谐横波沿x轴正方向传播在t＝0时刻的波形，从此时刻开始，介质中的质点P、Q回到平衡位置的最短时间分别为0.2s、0.8s，下列说法正确的是()A．t＝1.5s时刻质点P正沿y轴的负方向运动B．t＝1.5s时刻质点Q加速度最大C．0～1.5s内质点Q发生的路程为30cmD．0～1.5s内波传播的路程为9cm[解题心得]【跟进训练】1.(多选)在电视剧《西游记》中，孙悟空为朱紫国国王悬丝诊脉，中医悬丝诊脉悬的是“丝”，“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动，即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急．如图，假设“丝”上有相邻两点间距相等的点1、2、3、4、…，朱紫国国王在搭上丝线后图中质点1在t＝0时开始向上振动，产生的机械波沿丝线向孙悟空传播，t＝0.75s时质点1第一次到达最低点，此时质点4刚好开始振动，则()A．该波所有质点的振动频率均为1HzB．t＝0.75s时质点4振动的方向向下C．t＝0.75s时质点1和质点3的加速度相同D．t＝2.5s时质点2恰好位于波峰位置2．[2022·河南顶尖名校联考]一列沿x轴负方向传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形图如图所示，此时坐标为(1，0)的质点刚好开始振动，P质点的坐标为(3，0)．在t1＝0.6s时刻，P质点第二次位于波峰位置，Q质点的坐标是(－3，0)．求：(1)这列波的传播速度大小；(2)t2＝1.5s时质点Q的位移．考点二振动图像与波动图像的综合应用两种图像的比较：振动图像波的图像图像物理意义表示某质点各个时刻的位移表示某时刻各质点的位移图像信息(1)质点振动周期(2)质点振幅(3)各时刻质点位移(4)各时刻质点速度、加速度方向(1)波长、振幅(2)任意一质点在该时刻的位移(3)任意一质点在该时刻加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判图像变化随时间推移，图像延续，但已有形状不变随时间推移，图像沿传播方向平移一完整曲线占横坐标的距离表示一个周期表示一个波长形象比喻记录着一个人一段时间内活动的录像带记录着许多人某时刻动作、表情的集体照片例3[2021·山东卷，10](多选)一列简谐横波沿x轴传播，如图所示，实线为t1＝2s时的波形图，虚线为t2＝5s时的波形图．以下关于平衡位置在O处质点的振动图像，可能正确的是()[解题心得]命题分析试题情境属于综合性题目，以波动图像和振动图像为素材创设学习探索问题情境必备知识考查简谐横波的图像、振动图像、周期等知识关键能力考查理解能力、信息加工能力．由某两时刻波的图像推断某点的振动图像学科素养考查运动观念与相互作用观念、科学推理．要求考生建立质点的振动和波动情境，由此推断合理的结果【跟进训练】3.(多选)在一次实验中，某简谐横波在t＝0时刻的波形图像如图甲所示，乙图为在该波的传播方向上某质点的振动图像．下列说法中正确的是()A．该波的波长为2mB．若图乙是质点Q的振动图像，则该波一定沿x轴负方向传播C．若图乙是质点P的振动图像，则在t＝0.35s时刻，质点Q的坐标为(2m，－4cm) D．若图乙是质点Q的振动图像，则在t＝0.35s时刻，质点P的坐标为(4.5m，－4cm) 4．[2022·山东临沂模拟]如图(a)，一列简谐横波沿x轴传播，实线和虚线分别为t1＝0时刻和t2时刻的波形图，P、Q分别是平衡位置为x1＝1.0m和x2＝4.0m的两质点．图(b)为质点Q的振动图像，求：(1)波的传播速度和t2的大小；(2)质点P的位移随时间变化的关系式．[思维方法]求解波的图像与振动图像综合问题三关键：“一分、一看、二找”考点三波的多解问题1．波动问题多解的主要因素(1)周期性①时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确．②空间周期性：波传播的距离Δx与波长λ的关系不明确．(2)双向性①传播方向双向性：波的传播方向不确定．②振动方向双向性：质点振动方向不确定．2．解决波的多解问题的思路一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满足条件的关系Δt或Δx，若此关系为时间，则t＝nT＋Δt(n＝0、1、2、…)；若此关系为距离，则x＝nλ＋Δx(n＝0、1、2、…)例4如图甲所示，某宇航员在太空中进行实验，左边为弹簧振动系统，弹簧振子连接一根很长的软绳，取沿绳方向为x轴，沿弹簧轴线方向为y轴(x轴与y轴垂直)，振子从平衡位置(坐标原点O点)沿y轴方向振动，某时刻绳子的波形如图乙中实线所示(t0＝0)，经过t1＝0.2s后的波形如图乙中虚线所示，P为x＝4m处的质点，则()A．绳子上产生的波的传播速度可能为35m/sB．质点P的振动频率可能为1.25HzC．从t＝0开始，质点P经过0.8s沿x轴正方向运动4mD．t＝0.4s时，质点P的位置在y＝4cm处[解题心得]【跟进训练】5.(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，图(a)是t＝0时刻的波形图，图(b)和图(c)分别是x轴上某两处质点的振动图像．由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是()A．m B．1mC．2m D．m6．[2022·广东深圳一模]如图所示，左图中两小孩各握住轻绳一端，当只有一个小孩上下抖动绳子时，在绳子上产生简谐横波，右图实线和虚线分别表示绳子中间某段在t＝0和t ＝0.75s时刻的波形图，已知小孩抖动绳子的周期T满足0.75s<T<2s.(1)判断哪侧(左侧/右侧)小孩在抖动绳子，并写出判断依据；(2)求此列波在绳子中传播的速度．考点四波的衍射、干涉和多普勒效应1．波的干涉中振动加强点、减弱点的判断方法(1)公式法某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差Δr.①当两波源振动步调一致时若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动加强；若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，则振动减弱．②当两波源振动步调相反时若Δr＝(2n＋1)(n＝0，1，2，…)，则振动加强；若Δr＝nλ(n＝0，1，2，…)，则振动减弱．(2)波形图法在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷)的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点，各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间．2．多普勒效应的成因分析(1)接收频率是指观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．(2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率变大，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小．例5[2021·浙江1月，13]两列频率、振幅均相同的简谐波Ⅰ和Ⅱ分别从绳子的两端持续相向传播，在相遇区域发生了干涉，在相距0.48m的A、B间用频闪相机连续拍摄，依次获得1、2、3、4、5五个波形，如图所示，且1和5是同一振动周期内绳上各点位移都达到最大值时拍摄的波形．已知频闪时间间隔为0.12s，下列说法正确的是()A.简谐波Ⅰ和Ⅱ的波长均为0.24mB．简谐波Ⅰ和Ⅱ的周期均为0.48sC．绳上各点均做振幅相同的简谐运动D．两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是0.48m[解题心得]命题分析试题情境属于基础性题目，以波的叠加为素材创设学习探索问题情境必备知识考查横波的叠加、波长、周期和叠加区质点的振幅等知识关键能力考查理解能力、推理论证能力．由叠加原理判断两列波相遇区域各质点的振动情况学科素养考查运动观与相互作用观念、科学推理．要求考生建立质点的振动和波动情境，由此推断合理的结果【跟进训练】7.[2021·浙江6月，9]将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它们处于同一水平面上．在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时用相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播．因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和乙所示的波形．下列说法正确的是()A．甲图中两手开始振动时的方向并不相同B．甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置C．乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形D．乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形8．如图为波源O传出的一列水波，相邻实线间的距离等于一个波长．下列说法正确的是()A．波通过孔A，发生明显的衍射现象B．波通过孔B，不发生衍射现象C．波遇到障碍物C，发生明显的衍射现象D．波遇到障碍物D，不发生衍射现象第2讲机械波必备知识·自主排查一、1．介质(1)①波源②介质(2)①能量②随波迁移③相同2．垂直波峰波谷密部疏部3．(1)相同相邻(2)波源(3)λf介质4．位移平衡位置位移二、1．相同尺寸稳定的干涉图样绕过障碍物2．(1)相互靠近或者相互远离时会发生变化(2)不变发生变化(3)①频率变大②频率变小③等于生活情境1．答案：(1)×(2)√(3)√(4)√教材拓展2．解析：由图可知波的波长λ＝4m，由题可知在时间t＝0.2s内，波传播的距离为x＝v t＝5×0.2m＝1m＝，根据波形的平移法可知，这列波沿x轴负向传播，A错误；由波的传播方向可知，t＝0时刻质点a沿y轴负方向运动，B错误；由v＝，得T＝＝0.8s，频率为f＝1.25Hz，要发生稳定的干涉图样，必须两列波频率相同，C正确；x＝2m处的质点的位移表达式为y＝0.4sin (2.5πt＋π) m，D正确．答案：CD3．解析：由题图知，O点是波谷和波谷叠加的位置，是振动加强点，该时刻位于O点的质点处于波谷，其振幅为2A，A错误，D正确；P、N两点是波谷和波峰叠加，由于两列波的振幅、频率相等，位于P、N两点的质点的位移始终为零，即始终处于平衡位置，B正确；该时刻位于M点的质点处于波峰，位于O点的质点处于波谷，从该时刻起，经过四分之一周期，位于M点的质点和位于O点的质点都到达平衡位置，此时位移为零，C正确．答案：BCD关键能力·分层突破例1解析：(1)在t1时刻质点A位于波峰，A、B的平衡位置坐标分别为0和x B＝16cm 波峰从A传到B所用时间t AB＝＝0.8s故从t1时刻开始，质点B最少要经过0.8s位于波峰(2)由题意，Δt＝又Δt＝0.6s，解得周期T＝1.2s若选t1时刻为计时零点，则由题意可知质点A的振动方程为y A＝y cosωt质点B的振动方程为y B＝y cosω(t－t AB)t AB＝0.8s，ω＝，t＝0联立解得t1时刻即t＝0的时刻质点B偏离平衡位置的位移为y B＝－0.5cm答案：(1)0.8s(2)－0.5cm例2解析：根据“同侧”法可知，0时刻P质点向下振动，Q质点向上振动，根据题意可知，P质点回到平衡位置的最短时间t P＝0.2s，Q质点回到平衡位置的最短时间t Q＝0.8s，且t P＋t Q＝T＝1s，所以该波的周期T＝2s，因为t＝1.5s＝T，所以t＝1.5s时刻，质点P正由平衡位置向波峰运动，其速度方向沿y轴的正方向，而Q质点正由波谷向平衡位置运动，未到达最大位移处，其加速度不是最大，故A、B错误；由于Q质点在0时刻并不是在平衡位置或者最大位移处，所以经过T，其路程不等于3A，即Q质点发生的路程不等于30cm，故C错误；因为t＝1.5s＝T，所以波朝着传播方向传播的路程为x＝λ＝9cm，故D正确．答案：D1．解析：质点1开始振动时方向向上，t＝0.75s时质点1第一次到达最低点，即T＝0.75s，故周期T＝1s，频率为1Hz，A正确；质点1开始时振动方向向上，t＝0.75s时质点4刚好开始振动，振动的方向也向上，B错误；t＝0.75s时质点1在波谷、质点3在波峰，两质点加速度大小相等、方向相反，C错误；波从质点1传到质点2用时0.25s，质点2在t＝2.5s时发生振动的总时间为2.5s－0.25s＝2.25s＝2.25T，即此时质点2恰好位于波峰位置，D正确．答案：AD2．解析：(1)由图示波形图可知，这列波的波长λ＝4cm＝0.04m，波沿x轴负方向传播，根据波形平移法知t＝0时刻P点向下振动，经过个周期第二次到达波峰位置，由此可知t1＝T＝0.6s则得T＝0.8s所以波速为v＝＝m/s＝0.05m/s(2)因为t2＝1.5s＝T＋T故t2＝1.5s时质点Q的位移为y＝4sin cm＝－2cm答案：(1)0.05m/s(2)－2cm例3解析：若机械波沿x轴正方向传播，在t1＝2s时O点振动方向竖直向上，则传播时间Δt＝t2－t1＝3s，满足Δt＝T＋nT(n＝0，1，2，3，…)，解得T＝s(n＝0，1，2，3，…)，当n＝0时，解得周期T＝4s，A项正确，B项错误；若机械波沿x轴负方向传播，在t1＝2s 时O点振动方向竖直向下，则Δt＝T＋nT(n＝0，1，2，3，…)，解得T＝s(n＝0，1，2，3，…)，当n＝0时，解得周期T＝12s，C项正确，D项错误．答案：AC3．解析：由题图甲读出波长λ＝2m，所以A正确．若题图乙是质点Q的振动图像，t ＝0时Q向下振动，则波沿x轴正方向传播，故B错误．若题图乙是质点P的振动图像，t ＝0时P向下振动，则波沿x轴负方向传播，所以此时Q正向上振动，经过时间t＝0.35s＝1T质点Q处于波谷，坐标为(2m，－4cm)，故C正确．若题图乙是质点Q的振动图像，t ＝0时Q向下振动，则波沿x轴正方向传播，所以此时P向上振动，经过时间t＝0.35s＝1T质点P处于波谷，坐标为(1m，－4cm)，故D错误．答案：AC4．解析：(1)由图可知波长：λ＝8m，质点振动的周期：T＝0.2s传播速度v＝＝40m/s结合图像可知，横波沿x正向传播故t1＝0到t2：nλ＋2m＝v t2，解得t2＝0.2n s＋0.05s(n＝0、1、2、3…)(2)质点P做简谐运动的位移表达式：y＝A sin由图可知A＝10cm，t＝0时y＝5cm且向－y方向运动解得y＝10sin cm答案：见解析例4解析：振源在坐标原点，绳子上产生的波只能向右传播，由t0到t1波传播的距离x＝nλ＋λ＝(4n＋1) m(n＝0、1、2、…)，0.2s＝nT＋T(n＝0、1、2、…)，则波速v＝(20n＋5) m/s(n＝0、1、2…)，T＝s(n＝0、1、2、…)，据以上分析可知，该波的波速不可能为35m/s，故A错误．当n＝0时，该波振动周期为0.8s，则质点P的振动频率为1.25Hz，故B正确．根据机械波的传播特点可知，各质点并不随波迁移，而是在平衡位置附近做简谐运动，故C错误．根据波的图像和以上分析可知，t＝0.4s时，质点P的位置不可能在y ＝4cm处，故D错误．答案：B5．解析：题图(b)所示质点在t＝0时在正向最大位移处，图(c)所示质点在t＝0时，y ＝－0.05m，运动方向沿y轴负方向，结合波形图找到对应的点，如图所示若题图(b)所示质点为图中左侧波峰上的点，则两点距离为m＝m，若题图(b)所示质点为图中右侧波峰上的点，则两点距离为m＝m，考虑到空间周期性，则x＝nλ＋(m)＝2n＋(m)，或x＝nλ＋(m)＝2n＋(m)(n＝0，1，2…)，因此A、D正确，B、C错误．答案：AD6．解析：(1)如果左侧小孩抖动绳子，则波向右传播，在0.75s内其波向右传播1m，波速v＝＝m/s＝m/s，周期T＝＝s＝3s，不符合题意周期0.75s<T<2s.如果右侧小孩抖动绳子，波向左传播0.75s，又小于一个周期，波向左传播的距离是3m (小于一个波长4m)，v＝＝m/s＝4m/s，周期T＝＝s＝1s，符合题意．(2)由(1)知，波速等于4m/s.答案：(1)见解析(2)4m/s例5解析：由题图可知，简谐波Ⅰ和Ⅱ的波长均为0.48m，A错误；从波形1到波形5经历的时间为＝0.48s，可得简谐波Ⅰ和Ⅱ的周期均为T＝0.96s，B错误；两列波相遇时，有些质点振动加强，有些质点振动减弱，并且加强区和减弱区相间出现，加强区质点的振幅等于两列波分别引起的振幅的和，减弱区质点的振幅等于两列波分别引起的振幅的差，所以绳上各点的振幅不都相同，C错误；由题图可知A、C两点均为振动减弱点，则两波源到两点的路程差分别为(2n＋1)和(2n－1)，则两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是＝λ＝0.48m，D正确．答案：D7．解析：题图甲中两列频率相同的波传播到分叉点均向上振动，该点振动加强，B错误；两列波在相同绳子上传播速度相同，故甲图中两手开始振动时的方向相同，A错误；题图乙中两列波传播到分叉点振动相反，振动减弱，由于振幅相同，故叠加后见不到明显的波形图，C正确；每经过一个周期就会出现一个与乙图相同的波形，D错误．答案：C8．解析：当孔、缝、障碍物的宽度与波长差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象，这是发生明显衍射的条件．观察题图，孔B和障碍物C尺寸明显大于波长，不会发生明显衍射现象，但仍然有衍射现象，只是不明显，不易观察；孔A和障碍物D尺寸小于和接近波长，会发生明显衍射现象．故A正确，B、C、D错误．答案：A。

高中物理复习机械波一、知识网络二、画龙点睛概念1、机械波(1)机械波：机械振动在介质中的传播，形成机械波。

(2) 机械波的产生条件：①波源：引起介质振动的质点或物体②介质：传播机械振动的物质(3)机械波形成的原因：是介质内部各质点间存在着相互作用的弹力，各质点依次被带动。

(4)机械波的特点和实质①机械波的传播特点a．前面的质点领先，后面的质点紧跟；b．介质中各质点只在各自平衡位置附近做机械振动，并不沿波的方向发生迁移；c．波中各质点振动的频率都相同；d．振动是波动的形成原因，波动是振动的传播；e．在均匀介质中波是匀速传播的。

②机械波的实质a．传播振动的一种形式；b．传递能量的一种方式。

(5)机械波的基本类型：横波和纵波①横波：质点的振动方向跟波的传播方向垂直的波，叫做横波。

表现形式：其中凸起部分的最高点叫波峰，凹下部分的最低点叫波谷。

横波表现为凹凸相间的波形。

实例：沿绳传播的波、迎风飘扬的红旗等为横波。

②纵波：质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波，叫做纵波。

表现形式其中质点分布较稀的部分叫疏部，质点分布较密的部分叫密部。

纵波表现为疏密相间的波形。

实例：沿弹簧传播的波、声波等为纵波。

2、波的图象(1)波的图象的建立①横坐标轴和纵坐标轴的含意义横坐标x表示在波的传播方向上各个质点的平衡位置；纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移。

从形式上区分振动图象和波动图象，就看横坐标。

②图象的建立：在xOy坐标平面上，画出各个质点的平衡位置x与各个质点偏离平衡位置的位移y的各个点(x，y)，并把这些点连成曲线，就得到某一时刻的波的图象。

(2)波的图象的特点①横波的图象特点横波的图象的形状和波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布形状相似。

波形中的波峰也就是图象中的位移正向最大值，波谷即为图象中位移负向最大值。

波形中通过平衡位置的质点在图象中也恰处于平衡位置。

在横波的情况下，振动质点在某一时刻所在的位置连成的一条曲线，就是波的图象，能直观地表示出波形。

机械波专题复习资料知识点一机械波横波和纵波1.机械波的形成条件(1)有发生机械振动的. (2)有，如空气、水等.2.传播特点(1)机械波传播的只是振动的和，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波.(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与的振动周期和频率相同.(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为4A，位移为.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的波，有(凸部)和(凹部).(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在上的波，有和疏部.知识点二横波的图象波速、波长和频率的关系1.横波的图象(1)坐标轴：横轴表示各质点的，纵轴表示该时刻各质点的.(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.波长、波速、频率及其关系(1)波长λ：在波动中，振动相位总是的两个相邻质点间的距离.(2)波速v：波在介质中的传播速度，由本身的性质决定.(3)频率f：由波源决定，等于波源的.(4)波长、波速和频率的关系：①v＝；②v＝λT.知识点三波的干涉和衍射现象多普勒效应1.波的干涉和衍射(1)条件：声源和观察者之间有. (2)现象：观察者感到发生变化.(3)实质：声源频率，观察者接收到的频率.(1)在机械波中各质点不随波的传播而迁移.()(2)通过波的图象可以找出任一质点在任意时刻的位移. ()(3)机械波在传播过程中，各质点振动的周期、起振方向都相同. ()(4)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍. ()(5)波速表示介质中质点振动的快慢. ()(6)两列波在介质中叠加，一定产生干涉现象. ()(7)一切波都能发生衍射现象.()(8)多普勒效应说明波源的频率发生变化. ()考点波的形成与传播1.波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同.2.介质中每个质点做的都是受迫振动，所以任一质点的振动频率和周期都和波源相同.因此可以断定：波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可能改变，但频率和周期都不会改变.3.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.4.质点振动nT(波传播nλ)时，波形不变.5.相隔波长整数倍的两质点，振动状态总相同；相隔半波长奇数倍的两质点，振动状态总相反.[典例1](2016·新课标全国卷Ⅰ)(多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/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15 s.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6 HzC.该水面波的波长为3 mD.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[变式1](多选)如图所示，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m.一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3 s时a第一次到达最高点.下列说法正确的是()A.在t＝6 s时刻波恰好传到质点d处B.在t＝5 s时刻质点c恰好到达最高点C.质点b开始振动后，其振动周期为4 sD.在4 s<t<6 s的时间间隔内质点c向上运动E.当质点d向下运动时，质点b一定向上运动考点波的图象的理解和应用1.波的图象反映了在某时刻介质中的各质点离开平衡位置的位移情况，图象的横轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移.如图所示.2.图象的应用(1)直接读取振幅A和波长λ，以及该时刻各质点的位移.(2)确定该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.考向1波的传播方向与质点振动方向的互判[典例2]如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P的振动周期为0.4 s.求该波的波速并判断P点此时的振动方向.[变式2](2015·北京卷)周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波()A.沿x轴正方向传播，波速v＝20 m/sB.沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/sC.沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/sD.沿x轴负方向传播，波速v＝10 m/s考向2根据波的图象求解其他物理量[典例3](2017·湖北孝感调研)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T.在t＝0时的波形如图所示，波上有P、Q两点，其纵坐标分别为y P＝2 cm，y Q＝－2 cm，下列说法中正确的是()A.P点的振动形式传到Q点需要T 2B.P、Q在振动过程中，位移的大小总相等C.在5T4内，P点通过的路程为20 cmD.经过3T8，Q点回到平衡位置E.在相等时间内，P、Q两质点通过的路程相等波的传播方向与质点的振动方向的判断方法考点振动图象和波的图象的综合应用振动图象和波的图象的比较考向1根据振动图象画出波的图象[典例4]波源S的振动图象如图甲所示，由此产生的简谐波向右传播，已知波上两点S、P相距1.5 m，如图乙所示，波速v＝6 m/s，求：(1)作出t＝0.25 s时S、P间的波形图；(2)在t＝0到t＝0.5 s内，P点运动的路程.考向2由波的图象和某一质点的振动图象判断波的传播规律[典例5](2015·天津卷)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，a、b两质点的横坐标分别为x a ＝2 m和x b＝6 m，图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象.下列说法正确的是()A.该波沿＋x方向传播，波速为1 m/sB.质点a经4 s振动的路程为4 mC.此时刻质点a的速度沿＋y方向D.质点a在t＝2 s时速度为零考向3由两质点的振动图象判断波的传播规律[典例6]一列简谐横波沿直线由a向b传播，相距10.5 m的a、b两处的质点振动图象如图中a、b所示，则()A.该波的振幅可能是20 cmB.该波的波长可能是8.4 mC.该波的波速可能是10.5 m/sD.该波由A传播到b可能历时7 s波的图象和振动图象的应用(1)判断波的传播方向与质点振动方向的依据是波的传播特点，即后一质点的振动总滞后于前一质点，或前一质点总是带动后一质点振动.任一质点的起振方向都跟波源的起振方向一致.(2)利用振动图象和波的图象解决实际问题时，应充分理解两图象的物理意义，将两者结合起来进行分析，这也是解决问题的关键.①已知波形图和波的传播方向，可以确定质点的振动方向.②已知质点的振动方向和波的的图象，可以确定波的传播方向.考点波的多解问题造成波动问题多解的主要因素1.周期性(1)时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确.(2)空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确.2.双向性(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定.(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定.3.波形的隐含性形成多解在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态.这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性.考向1空间的周期性形成多解[典例7](多选)一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为()A.4 m、6 m和8 mB.6 m、8 m和12 mC.4 m、6 m和12 mD.4 m、8 m和12 m考向2波传播的双向性和空间的周期性形成的多解[典例8]一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的a、b两质点的振动图象如图所示，下列描述该波的图象可能正确的是()考向3波的周期性和波的叠加形成多解[典例9](2015·新课标全国卷Ⅰ)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播，波速均为v＝25 cm/s.两列波在t＝0时的波形曲线如图所示.求：(1)t ＝0时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm 的所有质点的x 坐标； (2)从t ＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的质点的时间.波的多解问题的思路(1)先考虑波传播的“双向性”，例如，nT ＋14T 时刻向右传播的波形和nT ＋34T 时刻向左传播的波形相同.(2)再考虑波的周期性，若已知一段时间，就要找出与周期的关系，写成t ＝nT ＋Δt (Δt ＜T )；若已知一段距离，就要找出与波长的关系，写成x ＝nλ＋Δx (Δx ＜λ).考点波的干涉和衍射 多普勒效应考向1 对波的干涉的理解1.稳定干涉中，振动加强区域和振动减弱区域的空间位置是不变的.加强区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之和，减弱区域中心质点的振幅等于两列波的振幅之差.2.振动加强的条件是两波源到该区域中心的距离之差等于波长的整数倍(半波长的偶数倍)，振动减弱的条件是两波源到该区域中心的距离之差等于半波长的奇数倍.3.只有符合干涉条件的两列波相遇时才能产生干涉现象；任何波都能发生衍射现象，而发生明显衍射现象需要一定的条件.[典例10] (2017·福建漳州八校三联)(多选)如图所示为两列沿绳传播的(虚线表示甲波，实线表示乙波)简谐横波在某时刻的波形，M 为绳上x ＝0.2 m 处的质点，则下列说法中正确的是( )A.图示时刻质点M 的速度为零B.M 点是振动加强点C.甲波的传播速度v 1比乙波的传播速度v 2大D.由图示时刻开始，再经甲波的34周期，质点M 将位于波峰E.位于原点的质点与M 点的振动方向总是相反的 考向2 对波的衍射的理解波的衍射现象是指波能绕过障碍物继续传播的现象，产生明显衍射现象的条件是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不大或者小于波长.[典例11] (多选)图中S 为在水面上振动的波源，M 、N 是水面上的两块挡板，其中N 板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A 处水面没有振动，为使A 处水面也能发生振动，可采用的方法是( )A.使波源的频率增大B.使波源的频率减小C.移动N使狭缝的间距增大D.移动N使狭缝的间距减小考向3对多普勒效应的理解1.接收频率：观测者接收到的频率等于观测者在单位时间内接收到的完整波的个数.当波以速度v通过接收者时，时间t内通过的完整波的个数为N＝v t λ.2.多普勒效应的两种情况[典例12](多选)如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆，下列关于女同学的感受的说法正确的是()A.女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B.女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C.女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D.女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低1.[波的干涉](多选)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇.下列说法正确的是()A.波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|B.波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2C.波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移D.波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅2.[波的形成与传播]如图甲所示，某均匀介质中各质点的平衡位置在同一条直线上，相邻两点间距离为d.质点1开始振动时速度方向竖直向上，振动由此开始向右传播.经过时间t，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形.关于该波的周期与波长说法正确的为()A.23t,9d B.23t,8d C.t2，9dD.t2，8d3.[波的图象](多选)在均匀介质中坐标原点O 处有一波源做简谐运动，其表达式为y ＝5sin ⎝ ⎛⎭⎪⎫π2t ，它在介质中形成的简谐横波沿x 轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x ＝12 m 处，波形图象如图所示，则( )A.此后再经6 s 该波传播到x ＝24 m 处B.M 点在此后第3 s 末的振动方向沿y 轴正方向C.波源开始振动时的运动方向沿y 轴负方向D.此后M 点第一次到达y ＝－3 m 处所需的时间是2 s4.[波传播的双向性]平衡位置处于坐标原点的波源S 在y 轴上振动，产生频率为50 Hz 的简谐横波向x 轴正、负两个方向传播，波速均为100 m/s.平衡位置在x 轴上的P 、Q 两个质点随波源振动着，P 、Q 的x 轴坐标分别为x P ＝3.5 m 、x Q ＝－3 m.当S 位移为负且向－y 方向运动时，P 、Q 两质点的( )A.位移方向相同、速度方向相反B.位移方向相同、速度方向相同C.位移方向相反、速度方向相反D.位移方向相反、速度方向相同5.[波传播的双向性和周期性]如图所示，一简谐横波在t ＝0时的波形是图中实线，在t 1＝0.2 s 时的波形是图中虚线，P 为介质中x ＝4 m 处的质点，则( )A.该波一定沿x 轴正方向传播B.该波的传播速度可能为5 m/sC.从t ＝0开始，质点P 经过0.2 s 沿x 轴正方向运动1 mD.t ＝0.4 s 时，质点P 的位置y ＝4 cm。