《2022年机械波知识点与练习有答案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年机械波知识点与练习有答案.docx（27页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 第一节波的形成和传播学习必备欢迎下载学习目标：1.懂得波的形成和传播2.知道横波和纵波,懂得波峰和波谷、密部和疏部3.知道机械波,懂得机械波传播形式重点难点：1.熟悉波的形成和波的传播特点2精确懂得质点振动和波的传播的关系易错问题：不能正确懂得质点的振动与波的传播关系及区分基础学问梳理 一、波的形成和传播1波的形成过程 1波各部分看成由很多 _组成,各部分之间存在着相互作用的 _2沿波的传播方向,后一个质点开头振动总比前一个质点迟一些,这样质点就依次被 _2振动的 _逐步传播开去形成波二、横波和纵波1横波：质点的振动方向跟波的传播方向相互 1波
2、峰：在横波中,凸起的最高处叫做波峰2波谷：在横波中,凹下的最低处叫做波谷2纵波：质点的振动方向跟波的传播方向_的波,叫做横波_的波,叫做纵波1密部：在纵波中,_叫做密部2疏部：在纵波中,_叫做疏部三、机械波1介质：能传播波的物质 叫做介质2机械波： _在介质中传播形成了机械波3产生气械波的条件：同时存在 _和_说明：有振动不肯定存在波,但有波肯定存在振动4机械波传播的只是振动的运动形式,介质中的各质点并不随波迁移5波是传递 _的一种方式,而且可以传递 _核心要点突破 一、机械波的形成与特点1机械波的形成 1实质：介质质点间存在相互作用力,介质中前面的质点带动后面的质点振动2质点间的作用：相邻的
3、质点相互做功,同时将振动形式与波源能量向外传播3介质质点的振动：从波源开头,每一个质点都由前面的质点带动做受迫振动2波的特点1振幅：像绳波这种一维只在某个方向上传播机械波,如不计能量缺失,各质点的振幅相同2周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同滞后4各质点只在各自的平稳位置振动,并不随波逐流3步调：离波源越远,质点振动越5机械波向前传播的是振动这种运动形式,同时也传递能量和信息名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载二、对横波和纵波的懂得 横波只能在固体中传播,而纵波可以在固、液、气三种状态的物质
4、中传播1横波是物体的外形发生了变化而产生弹力作用所致,由于只有固体才有固定的外形,也 只有发生形变时才产生弹力,所以只有在弹性固体里才能产生横波2产生纵波时,物体的各部分常常在压缩和拉长,也就是说常常在转变自己的体积,在体积转变时, 固体内当然要产生弹力,液体和气体也要产生弹力,所以纵波在这三种状态的介质中都能传播3纵波和横波可同时存在于同一种介质中,如地震波,既有横波,又有纵波,横波和纵波 同时在地壳中传播特殊提示 1绳波和声波分别是典型的横波和纵波,水波是比较复杂的机械波,不是横波2在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同始终线上,而不是方向相同三、振动与波动的关系运动现象振动波动振动是
5、单个质点所表现出波动是质点群联合起来表现出的周的周而复始的运动现象而复始的运动现象运动成因质点由于某种缘由离开平介质中质点受到相邻质点的驱动而衡位置, 同时受到指向平稳随着运动,并将振动形式由近及远位置的力 回复力的作传播出去,各质点间存在相互作用用的弹力振动波动名师归纳总结 能量变化振动系统的动能与势能相互转振源将机械能传递给它相邻 的质点,这个质点再将能量 传递给下一个质点,当波源 停止振动时,各个质点的振 动也会相继停下来第 2 页,共 17 页化,动能最大时势能最小,势能最大时动能为零, 总的机械能守 恒联系1振动是波的起因,波是振动的传播2有波动肯定有振动,有振动不肯定有波动3波动的
6、周期等于质点振动的周期- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载类型一 波的形成和传播例 1 关于机械波的形成,以下说法中正确选项 A物体做机械振动,肯定产生气械波 B后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动,只是时间落后一步 C参加振动的质点都有相同的频率 D机械波是介质随波迁移,也是振动能量的传递变式 1 120XX 年西安高二检测关于机械振动和机械波以下表达不正确选项 A有机械振动必有机械波 B有机械波必有机械振动 C在波的传播中,振动质点并不随波的传播发生迁移 D在波的传播中,假如振源停止振动,波的传播并不会立刻停止类型二横波和纵波的
7、区分 例题 2 关于横波和纵波,以下说法正确选项A质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波 B质点振动方向跟波的传播方向在同始终线上的波叫纵波 C横波有波峰和波谷,纵波有密部和疏部 D地震波是横波,声波是纵波变式 2 2以下有关横波和纵波的说法,正确选项 A振源上下振动所形成的波是横波 B振源水平振动所形成的波是纵波 C波沿水平方向传播,质点沿竖直方向振动,这类波是横波 D横波的质点不随波迁移,但纵波的质点将随波迁移类型三 振动与波动的关系 例题 3 20XX 年高考全国卷以下关于简谐运动和简谐波的说法,正确选项 A介质中质点振动的周期肯定和相应的波的周期相等 B介质中质点振动的速度肯定和相
8、应的波的波速相等 C波的传播方向肯定和介质中质点振动的方向一样 D横波的波峰与波谷在振动方向上的距离肯定是质点振幅的两倍变式 3 关于振动和波的关系,以下说法中正确选项 A振动是波的成因,波是振动的传播 B振动是单个质点出现的运动现象,波是很多质点联合起来出现的运动现象 C波的传播速度就是质点振动的速度名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载D波源停止振动时,波立刻停止传播其次节 横波的图像 一、波的图象 1.用横坐标表示在波传播方向上各质点的平稳位置 2.用纵坐标表示某时刻各质点偏离平稳位置的位移波的
9、图象有时也称波形图简称波形（1）假如波的图象是正弦曲线,这样的波叫做正弦波,也叫简谐波（2）介质中有正弦波传播时,介质的质点在做简谐振动（3）简谐波是一种最基本、最简洁的波 . 二、波的图象的物理意义1、波的图象的物理意义：反映介质中各个质点某一时刻偏离平稳位置的位移 由波的图象的画法可以知道：对横波而言图象反映了某时刻介质中各个质点在空间的实际分布情形；2、振动图象的物理意义：反映某个质点不同时刻偏离平稳位置的位移 由振动图象的画法可以知道：图象上的点并不表示做简谐运动的质点在空间的实际位置；三、波的图象的应用 一 题型之一：波的传播方向、质点的振动方向以及波形图三者知其二,而求其一；题型之
10、二：求波在任意时刻的波形图 练习一：如下列图为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图名师归纳总结 试求出波形图上A 、B、C、D 四个质点的振动方向第 4 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载练习二：如下列图为一列简谐波在某时刻的波形图,已知图形上某点的振动方向如下列图；试求这列波的传播方向假如这个质点的振动方向向上,就波的传播方向又如何？假如已知这个质点做减速运动,就波的传播方向又如何？练习三：如下列图为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图,试画出再经过T/4 、3T/4 和 5T/4 时的波形图练习四如下列图为一列简谐
11、波在某时刻的波形图,已知图形上某点的振动方向如下列图；试画出再经过 T/4、 3T/4 和 5T/4 时的波形图第三节 波长 频率 波速名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载定义：在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,叫做波长 说明：1.振动情形完全相同的两个质点位移总相等（大小、方向）2.每经过一个波长的距离,显现一个振动情形完全相同的质点,因此波长描述了波传播过程 中的空间上的周期性（重复性）；3.相距 的整数倍的两个质点振动步调总是一样 4.相距 /2的奇数倍的两个质点振动步调总是相
12、反 5.在横波中,两个相邻的波峰（或波谷）之间的距离等于波长；在纵波中,两个相邻的密部（或疏部）之间的距离等于波长例题 1 抖动绳子的一端,产生如下列图的横波,就绳上的横波的波长为 A120cmB80cmC40cmD20cm 二、周期和频率1波的频率 或周期 就是波源的频率或周期 ,也就是各质点的频率或周期 2波的频率 或周期 由波源所打算,与介质无关3波的频率 或周期 是描述波的 “ 时间周期性 ” 的物理量机械波在介质中传播具有空间和时间上的周期性当波源完成一次全振动时,波就完成一次周期性变化,所以波源振动周期与波传播的周期相同,也即是波的频率与波源振动频率相 等故波的频率由波源打算,与介
13、质无关 . 三、波速波速是表示振动在介质中传播快慢的物理量,它等于单位时间内振动向外传播的距离,即 v x t. 2波速的典型表示：由于在一个周期内波传播的距离等于波长,所以波在匀称介质中匀速传播,那么 v T f,此公式不但适合机械波,其他的波仍适用3波速的打算因素：对于波长、频率 f、波速 v 这三个物理量,当波由一种介质进入另一种介质时,只有频率不变,由于它由波源打算；波速由介质打算；波长就由波源、介质共同 打算例题 2 男女生二重唱中,女高音和男中音的频率、波长和波速分别为 之间的关系是 Af1f2,12,v1v2 Bf1f2,12,v1f2,1f2,再由 v f知, v 相同, f1
14、f2,所以 12,因而 C 正确, D 错. 3 解析：公式 v f适用于一切波,无论是机械波仍是电磁波,A 正确；机械波的波速仅由介质打算,与频率 f 无关,所以 B、D 错误；对同一列波,其频率由振源打算,与介质无关,故 C 正确,应选 A 、C. 答案： AC 点评：波速由介质打算,频率由波源打算4 解析：由yx 图象知,此简谐波的波长1m.所以波速v f8m/s.又知 P 点此时向下运动,依据 “ 上坡下 ” 可以判定,波向右传播,故A 正确 . 1 4,4 cm,就时间可能是1 s、5 解析： 假如这列波向右传播,就传播的距离为n5 s、9 s A正确；假如这列波向左传播,就传播的距
15、离为n3 4,就这段时间可能为3 s、7 s、11 s C正确.答案： AC 点评： 解此题的技巧是平移波形法,此法既可用来判定质点的运动方向,又可用来描出下一时刻的波形图6 答案： 14 m 2波由 a 传向 b 时, v600/4n3 m/sn1,2, 波由 b 传向 a 时, v600/4n1 m/sn1,2, 解析： 1质点 a 一个周期运动的路程是 S00.16 m 1 s 内的周期数是 nft 25 1 s 内运动的路程 sns04 m 2波由 a 传向 b,sabn3/4 v f600/4n 3 m/sn 1,2, 波由 b 传向 a,sabn1/4 v f600/4n 1 m/
16、sn 1,2, 7 解析：由题干条件可求出波速,由图象可看出波长,那么17 s 内波传播的距离 x可求,把图示波形沿x 正向平移 x即可方法一：平移法1比较周期与时间名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载由题知波速 v0.8 0.2 m/s4 m/s,由图知波长 8 m. 可知周期 T v8 4 s 2 s,17 秒内的周期nT17 281 2,将 8 舍弃,取 1 2,依据波动的 t时间与空间的周期性,将波向2比较距离与波长x 方向平移1 2 即可,如图 1中虚线所示；17 s 内波前进的距离 x
17、vt68 m,由于空间的限制,假如画波传 68 m 处的波形在图1中很不现实通常实行的做法是：17 s 内波传播的波长数 n x 68812,依据波出现的空间周期性,将 1波形向右移动1 2 即可如图 1中虚线所示方法二：特殊质点法如图 2,在图中原图形上取两特殊质点a、b,因 t81 2T,舍弃 8,取 1 2T,找出 a、b两质点再振动T 2后的位置 a、b,过 a、b画一条正弦曲线即可补充小练习1c 2abce 机械波的周期和频率由波源打算,与介质无关波速由介质打算,与波源无关波长由波源和介质共同打算；3 abd vTf机械波（共 100 分 90 分钟）一、挑选题（每道题只有一个正确选
18、项,每道题 4 分,共 40 分）1如图 1 所示, S 点为振源, 其频率为 100Hz,所产生的横波向右传播,波速为 80m/s,P、Q 是波传播途中的两点,已知 SP=4.2m,SQ=5.4m当 S 通过平稳位置向上运动时名师归纳总结 AP 在波谷, Q 在波峰图 1 第 11 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载BP 在波峰, Q 在波谷CP、Q 都在波峰DP 通过平稳位置向上运动,Q 通过平稳位置向下运动2如图 2 所示,一列机械波沿 x 轴传播,波速为 16m/s,某时刻的图象如图,由图象可知 A这列波波长为
19、 16m B这列波传播 8m 需 2s 时间Cx=4m 处质点的振幅为 0 图 2 Dx=6m 处质点将向 y 轴正向运动3a、b 是一条水平绳上相距为 L 的两点,一列简谐横波沿绳传播,其波长等于 2L/3 ,当 a 点经过平稳位置向上运动时,b 点 A经过平稳位置,向上运动B处于平稳位置上方位移最大处C经过平稳位置,向下运动D处于平稳位置下方位移最大处4一列沿 x 轴正方向传播的波,波速为6m/s,振幅为 2cm,在某一时刻距波源5cm 的A 点运动到负最大位移时,距波源8cm 的 B 点恰在平稳位置且向上运动可知该波的波长 ,频率 f 分别为 A =12cm,f=50Hz B =4cm,
20、f=150Hz C =12cm,f=150Hz D =4cm, f=50Hz 图 3 3 所示；5一列沿 x 方向传播的横波,其振幅为A,波长为 ,某一时刻波的图象如图在该时刻,某一质点的坐标为 ,0,经过四分之一周期后,该质点的坐标为A5/4 ,0 B , AC,A D5/4 ,A 6以下对波的说法中正确选项 A频率相同的波叠加,肯定可以发生稳固的干涉现象B横波可以在固体、液体和气体中传播C纵波不能用波的图象描述名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载D波长和障碍物尺寸相近时,衍射现象明显7图 4
21、所示为一列简谐波在t=7/4s 时的波动图象；已知波速为v=20m/s在 t=0 时刻,x=10m 的质点的位置和速度可能是 Ay=4cm ,速度方向向下 By=0cm ,速度方向向下 Cy=0cm ,速度方向向上 Dy=-4cm ,速度方向向上8图 5 中有一为上下振动的波源S,频率为图 4 S 通100Hz所激起的波向左右传播,波速为8.0m/s其振动先后传到A 、B 两个质点,当过平稳位置向上振动时,A、B 质点的位置是 AA 在波谷, B 在波峰 BA 、B 都在波峰 CA 在波峰, B 在波谷 DA、B 都在波谷图 5 9如图 6 所示,已知一列横波沿x 轴传播,实线和虚线分别是方向
22、与传播距离是 A沿 x 轴正方向, 6m B沿 x 轴负方向, 6m C沿 x 轴正方向, 2m D沿 x 轴负方向, 2m 图 6 10图 7 为一列横波的某时刻的图象 A.a、c 两质点有相同的振幅 B.a 质点此时的加速度为正方向最大 C.b 质点此时向正方向运动a、b、 c、d 为介质的几个质点,就D.b 质点此时速度为零,b、 d 的距离为波长图 7 二、填空题（每道题6 分,共 24 分）11图 8 所示是一列横波在某一时刻的波形图线,就这列波的波长是 _米,质点振动的振幅是图 8 名师归纳总结 图 9 第 13 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - -
23、- - - - - - _米；假如波的传播速度是学习必备欢迎下载_秒；4 米秒,这列波的周期是12如图 9 所示, 一列简谐横波在x 轴上传播着, 在 t1=0 和 t2=0.05s 的时刻,波的图像分别如图中的实线和虚线所示；这列波的波速可能是 _；13如图 10 所示,一列简谐横波沿 x 轴正方向传播着,各质点的振幅都是 2cm；某时刻 P、Q 两质点的位移都是 1cm,质点 P 的速度方向沿 y 轴负方向,质点 Q与之相反；已知 P、Q 两质点相距 60m,就这列波的波图 10 长最长可能是 _m ；14图 11 是一列简谐波在某一时刻的图像；质点 P 在此时刻的速度为 v；如已知经过0
24、.2s 质点 P 的速度仍为 v大小和方向 ,再经过 0.2s,质点P 的速度大小为 v,但方向反向；由此可知这列波是沿 x轴_方向传播的,波速大小为 _m/s已知周期大于 0.2s；图 11 三、运算题（每题 12 分,共 36 分）15横波如图 12 所示, t1时刻波形为图中实线所示；t2 时刻波形如图中虚线所示已知 t=t 2-t 1=0.5s,且 3T t2-t 14T,问：（1）假如波向右传播,波速多大？（2）假如波向左传播,波速多大？图 12 16一横波在某一时刻的波形如图13 所示,P 点经 t=0.2s 第一次到达波峰, 波速多大？图 13 名师归纳总结 17在一列横波的传播
25、方向上有两点P 和 Q,图 14 第 14 页,共 17 页两点间距离30m,它们的振动图象如图14 所示问：- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载（1）如 P 点距波源近,波速多大？（2）如 Q 点距波源近,波速多大？答案一、挑选题1A2D3C4B 5B6D7C8C9C10A二、填空题112 0.1 0.5 12v 右=804n+1m s 或 v 左=804n+3m s 13180m 14负 5 三、运算题15（1）52m/s （2）60m/s 16波向右传播：10m/s；波向左传播：30m/s 17 解（1）P 点距波源近,说明 P
26、点先于 Q 点振动由图可知,P 点的振动状态传到 Q 点需要时间：t=（0.4n+0.3）（2）如 Q 点距波源近,说明Q 先于波源振动,如图可知,Q 点的振动状态传到P 点需要时间：t=（0.4n+0.1）2、简谐运动的位移、速度、加速度及对称性（ 1）位移：方向为从平稳位置指向振子位置,大小为平稳位置到该位置的距离；名师归纳总结 位移的表示方法：以平稳位置为原点,以振动所在的直线为坐标轴,规定正方向,就某一第 15 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 时刻振子 （偏离平稳位置）学习必备欢迎下载振子通过平稳位置的位移用该时刻振子所在位置
27、的坐标来表示；时,位移转变方向；（ 2）速度：描述振子在振动过程中经过某一位置或在某一时刻运动的快慢；在所建立的坐标轴上,速度的正负号表示振子运动方向与坐标轴的正方向相同或相反；振子在最大位移处速度为零,在平稳位置时速度最大,振子在最大位移处速度方向发生改变；（ 3）加速度：依据牛顿其次定律,做简谐运动物体的加速度 速度的大小跟位移大小成正比,其方向与位移方向总是相反；由此可知,加振子在位移最大处加速度最大,通过平稳位置时加速度为零,此时加速度转变方向；（ 4）简谐运动的对称性瞬时量的对称性：做简谐运动的物体,在关于平稳位置对称的两点,回复力、位移、加速度具有等大反向的关系；另外速度、动量的大
28、小具有对称性,方向可能相同或相反；过程量的对称性：振动质点来回通过相同的两点间的时间相等,如；质点经过 关 于 平 衡 位 置 对 称 的 等 长 的 两 线 段 时 时 间 相 等 , 如, 如 图 所 示 ：特殊提示：利用简谐运动的对称性,可以解决物体的受力问题,如放在竖直弹簧上做简谐运动的物体,如已知物体在最高点的合力或加速度,可求物体在最低点的合力或加速度；但要留意最高点和最低点合力或加速度的方向相反；由于简谐运动有周期性,因此涉及简谐运动时,往往显现多解,分析时应特殊留意：物体在某一位置时,位移是确定的,而速度不确定；时间也存在周期性关系；1、简谐运动中路程和时间的关系（ 1）如质点
29、运动时间t 与周期 T 的关系满意t=nT （n1,2,3 ）,就成立特殊提示： 不论计时起点对应质点在哪个位置向哪个方向运动,全振动,完成任何一次全振动质点通过的路程都等于 4A；经受一个周期就完成一次（ 2）如质点运动时间t 与周期 T 的关系满意（n 1,2,3 ）,就成立名师归纳总结 （ 3）如质点运动时间t 与周期 T 的关系满意,此种情形最复杂,分三种情形第 16 页,共 17 页计时起点对应质点在三个特殊位置（两个最大位移处,一个平稳位置）,由简谐运动的周期性和对称性知,成立；计时起点对应质点在最大位移和平稳位置之间,向平稳位置运动,就sA；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载计时起点对应质点在最大位移处和平稳位置之间,向最大位移处运动,就 sA；名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 17 页