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2017江苏物理一轮课件:选修3-4 基础2 机械波 .ppt

1、基础诊断考点突破随堂演练基础课时2 机械波基础诊断考点突破随堂演练知识梳理 知识点一、机械波 横波和纵波 1.机械波的形成条件 (1)有发生机械振动的波源。(2)有传播介质,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_振动周期和频率相同。形式能量迁移波源的基础诊断考点突破随堂演练(3)一个周期内,质点完成一次全振动,通过的路程为_,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

2、_上的波,有_和_。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_。4A零垂直波峰波谷同一直线密部疏部平衡位置位移基础诊断考点突破随堂演练(2)意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开_的位移。(3)图象:2.波长、波速、频率及其关系 (1)波长 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。位置平衡相同介质基础诊断考点突破随堂演练(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:v_;vT。知识点三、波的干涉和衍射现象 多普勒效应 1.波的

3、干涉和衍射 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开的稳定的_ 波能够_或孔继续向前传播 振动频率f相同干涉图样尺寸绕过障碍物基础诊断考点突破随堂演练2.多普勒效应 (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_。相对运动频率不变变化基础诊断考点突破随堂演练思考 下列说法是否正确,正确的画“”,错误的画“”。(1)在机械波传播过程中,介质中的质点随波的传播而迁移。()(2)周期或频率,只取决于波源,而与v、无直接关系。()(3)波速v取决于介质的性

4、质,它与T、无直接关系。只要介质不变,v就不变;如果介质变了,v也一定变。()(4)两列波在介质中叠加,一定产生干涉现象。()(5)一切波都能发生衍射现象。()(6)多普勒效应说明波源的频率发生变化。()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)基础诊断考点突破随堂演练诊断自测 1.一振动周期为T、振幅为A、位于x0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动。该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播,波速为v,传播过程中无能量损失。一段时间后,该振动传播至某质点P,关于质点P振动的说法正确的是_。A.振幅一定为A B.速度的最大值一定为v C.开始振动的方向沿y轴正向或负向取决于它离波源的距离 D

5、.若P点与波源距离svT,则质点P的位移与波源的相同 基础诊断考点突破随堂演练解析 由于没有能量损失,故P与波源的振幅相同,A正确;质点的振动速度与波传播的速度是两个概念,故B错误:介质中所有质点开始振动的方向都与波源的起振方向相同,故C错误;若P点与波源距离svT,则质点P与波源之间的距离为一个波长,故质点P与波源的位移总是相同的,D正确。答案 AD 基础诊断考点突破随堂演练2.(2015北京理综,15)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1所示,此时质点P沿y轴负方向运动,则该波_。图1 A.沿x轴正方向传播,波速v20 m/s B.沿x轴正方向传播,波速v10 m

6、/s C.沿x轴负方向传播,波速v20 m/s D.沿x轴负方向传播,波速v10 m/s 基础诊断考点突破随堂演练解析 已知 P 点的运动方向为沿 y 轴负方向,可知波沿 x 轴正方向传播;由波的图象可知 20 m,又 T2.0 s,则波速 vT10 m/s。故选项 B 正确。答案 B 基础诊断考点突破随堂演练3.图2中S为在水面上振动的波源,M、N是水面上的两块挡块,其中N板可以上下移动,两板中间有一狭缝,此时测得A处水没有振动,为使A处水也能发生振动,可采用的方法是_。图2 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 解析 使孔满足明

7、显衍射的条件即可,或将孔变小,或将波长变大,B、D正确。答案 BD 基础诊断考点突破随堂演练4.(2016河南洛阳名校联考)火车上有一个声源发出一定的乐音。当火车静止、观测者也静止时,观测者听到并记住了这个乐音的音调。以下情况中,观测者听到这个乐音的音调比原来降低的是_。A.观测者静止,火车向他驶来 B.观测者静止,火车离他驶去 C.火车静止,观测者乘汽车向着火车运动 D.火车静止,观测者乘汽车远离火车运动 解析 观测者听到这个乐音的音调比原来降低,也就是观测者接收到的声波频率降低。根据多普勒效应,声源与观测者相互远离,选项B、D正确。答案 BD 基础诊断考点突破随堂演练5.如图3所示,实线和

8、虚线分别表示振幅、频率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,下列说法中正确的是_。图3 A.该时刻质点 O 正处在平衡位置B.P、N 两点始终处于平衡位置C.点 M 到两波源的距离之差一定是波长的整数倍D.从该时刻起,经过14周期,质点 M 到达平衡位置基础诊断考点突破随堂演练解析 由题图可知,O、M 为振动加强的点,此时点 O 处于波谷,点 M 处于波峰,点 M 是峰、峰相遇,只有当两波源振动相位相同时,点 M 到两波源的距离差才是波长的整数倍,若两波源振动相位相反,则点 M 到两波源的距离差为半波长的奇数倍,故 A、C均错误;P、N 两点为减弱点,又因为两列波的振幅相同,

9、因此 P、N 两点的振幅为零,即两点始终处于平衡位置,B 正确;从该时刻经14周期,两列波分别引起的振动都使点 M 位于平衡位置,故点 M 位于平衡位置,D 正确。答案 BD 基础诊断考点突破随堂演练考点一 波动图象与波速公式的应用 1.波动图象的信息(如图4所示)图4(1)直接读取振幅A和波长,以及该时刻各质点的位移。(2)确定某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。2.波速与波长、周期、频率的关系 vTf。基础诊断考点突破随堂演练【例1】(2016苏北四市联考)一列向右传播的简谐波在t1 s时刻的波形如图5

10、所示,再经过0.7 s,x7 m处的质点P第一次从平衡位置向上振动,此时O处质点处于(填“波峰”、“波谷”或“平衡位置”),该列波的周期Ts。图5 基础诊断考点突破随堂演练解析 在 t1 s 时刻的波形图上,当质点 O 的振动传到 P 点时,质点 P 第一次从平衡位置向上振动,则波的传播速度 v 70.7 m/s10 m/s。由图中可以看出波的波长为 2 m,周期 Tv 210 s0.2 s,因为 O 点振动传到 P 点用时 0.7 s,相当于 O 点振动了 312T,而质点 O 在 t1 s 时开始振动方向是向上的,所以经过 312T 后 O点处于平衡位置,且向下运动。答案 平衡位置 0.2

11、 s 基础诊断考点突破随堂演练【例2】2015重庆理综,11(2)图6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。图6 解析 由波形图可知,波长1.0 m,则波速为 vT2.5 m/s由波传播方向和质点振动方向可知,P 点的振动方向沿 y 轴正方向。答案 2.5 m/s 沿y轴正方向 基础诊断考点突破随堂演练方法提炼 波的传播方向与质点振动方向的互判方法 内容 图象“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

12、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 基础诊断考点突破随堂演练【变式训练】1.一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为4 m/s。某时刻波形如图7所示,下列说法正确的是()图7 A.这列波的振幅为4 cm B.这列波的周期为1 s C.此时x4 m处的质点沿y轴负方向运动 D.此时x4 m处的质点的加速度为0 基础诊断考点突破随堂演练解析 由波形图可知:振幅 A2 cm,8 m,Tv84 s2 s,选项 A、B 均错误;x4 m 处的质点此时正处于平衡位置处,加速度为零,由“上下坡法”可知,此时质点沿 y 轴正方向运动,所以选项 C 错误,D 正确

13、。答案 D 基础诊断考点突破随堂演练考点二 振动图象和波的图象的关联分析 求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一看、二找”的方法 基础诊断考点突破随堂演练【例3】(2014北京理综,17)一简谐机械横波沿x轴正方向传播,波长为,周期为T。t0时刻的波形如图8甲所示,a、b是波上的两个质点。图乙是波上某一质点的振动图象。下列说法正确的是()图8 A.t0时质点a的速度比质点b的大 B.t0时质点a的加速度比质点b的小 C.图乙可以表示质点a的振动 D.图乙可以表示质点b的振动 基础诊断考点突破随堂演练解析 图甲为波的图象,图乙为振动图象。t0时刻,a质点在波峰位置,速度为零,加速度最大

14、;b质点在平衡位置,加速度为零,速度最大,故选项A、B错误;在波的图象中根据同侧法由传播方向可以判断出质点的振动方向,所以t0时刻,b点在平衡位置且向下振动,故选项C错误,D正确。答案 D 基础诊断考点突破随堂演练【拓展延伸】在【例 3】(1)再过T2,a、b 两质点各在何位置?(2)画出 a 的振动图象。解析(1)再过T2,a 在负向最大位移处,b 在平衡位置。(2)t0时,a在最大位移处,所以a的振动图象如图。答案 见解析 基础诊断考点突破随堂演练【变式训练】2.(2015天津理综,3)图9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xa2 m和xb6 m,图乙为质点b从

15、该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是()图9 基础诊断考点突破随堂演练A.该波沿x方向传播,波速为1 m/s B.质点a经4 s振动的路程为4 m C.此时刻质点a的速度沿y方向 D.质点a在t2 s时速度为零 解析 由题图可知,该简谐横波波长为 8 m,周期 T8 s,所以波速为 vT1 m/s,该时刻开始 b 质点向上运动,所以该波沿x 方向传播,A 错误;经过 4 s(半个周期)a 质点振动的路程为2A1 m,B 错误;此刻 a 质点运动方向与 b 质点相反,沿y 方向,C 错误;在 t2 s 时 a 质点在波谷处,速度为 0,D 正确。答案 D 基础诊断考点突破随堂演练考点三 波

16、的干涉、衍射、多普勒效应1.波的干涉中振动加强点和减弱点的判断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 r。(1)当两波源振动步调一致时若 rn(n0,1,2,),则振动加强;若 r(2n1)2(n0,1,2,),则振动减弱。(2)当两波源振动步调相反时若 r(2n1)2(n0,1,2,3),则振动加强;若 rn(n0,1,2,),则振动减弱。基础诊断考点突破随堂演练2.多普勒效应的成因分析 (1)接收频率: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。

17、基础诊断考点突破随堂演练【例4】(2014全国大纲卷,18)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|A1A2|B.波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1A2 C.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 基础诊断考点突破随堂演练 解析 波峰与波谷相遇时,振幅相消,故实际振幅为|A1A2|,故选项A正确;波峰与波峰相遇处,质点的振幅最大,合振幅为A1A2,但此处质点仍处于振动状态中,其位移随时间按正弦规律变化,故选项B错误;振动减

18、弱点和加强点的位移随时间按正弦规律变化,选项C错误;波峰与波峰相遇时振动加强,波峰与波谷相遇时振动减弱,加强点的振幅大于减弱点的振幅,故选项D正确。答案 AD 基础诊断考点突破随堂演练【变式训练】3.多普勒效应如图10所示,向左匀速运动的小车发出频率为f的声波,车左侧A处的静止的人感受到的声波的频率为f1,车右侧B处的静止的人感受到的声波的频率为f2,则_。图10 A.f1f,f2fB.f1f,f2f C.f1f,f2fD.f1f,f2f 解析 本题考查的是对多普勒效应的认识,波源朝向观察者运动时,观测频率大于波源的频率,波源远离观察者运动时,观测频率小于波源的频率,D正确。D基础诊断考点突破

19、随堂演练4.波的干涉、衍射一列简谐横波,某时刻的波形图如图11甲所示,从该时刻计时,波上质点A的振动图象如图乙所示,则_。图11 基础诊断考点突破随堂演练A.若此波传播过程中遇到频率为1.25 Hz的同类波,一定会发生干涉,产生稳定的干涉图样 B.若此波传播过程中遇到波长为20 m的同类波,一定会发生干涉,产生稳定的干涉图样 C.若此波传播过程中遇到的障碍物的尺寸为2 000 m,可能发生明显衍射现象 D.该波的传播速度为2.5 m/s 基础诊断考点突破随堂演练解析 由题图甲可知,该波的波长为 20 m,由题图乙可知,周期为 T0.8 s,频率为 f1T1.25 Hz。该波的传播速度为 vT2

20、5 m/s,选项 D 错误;根据干涉的产生条件可知,若此波传播过程中遇到频率为 1.25 Hz 的同类波,一定会发生干涉,产生稳定的干涉图样,而遇到波长为 20 m 的同类波,也一定会发生干涉,产生稳定的干涉图样,选项 A、B 正确;根据产生明显衍射现象的条件,若此波传播过程中遇到的障碍物的尺寸为 2 000 m,不可能发生明显衍射现象,选项 C 错误。答案 AB 基础诊断考点突破随堂演练1.(2015四川理综,2)平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动,测得两小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰。这列水面波

21、_。A.频率是30 HzB.波长是3 m C.波速是1 m/sD.周期是0.1 s 解析 由题意知 T6030 s2 s,f1T0.5 Hz,A、D 错误;323 m,则 2 m,B 错误;由 vT22 m/s1 m/s,所以 C 正确。C基础诊断考点突破随堂演练2.(多选)2014新课标全国卷,34(1)如图12(a)为一列简谐横波在t2 s时的波形图,图(b)为媒质中平衡位置在 x1.5 m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x2 m的质点。下列说法正确的是_。图12 A.波速为0.5 m/s B.波的传播方向向右 C.02 s时间内,P运动的路程为8 cm D.02 s时间内,P向y轴正方

22、向运动 基础诊断考点突破随堂演练解析 由题图(a)读出波长 2.0 m,由题图(b)读出周期 T4 s,则 vT0.5 m/s,选项 A 正确;题图(a)是 t2 s 时的波形图,题图(b)是 x1.5 m 处质点的振动图象,所以该质点在 t2 s 时向下振动,所以波向左传播,选项 B 错误;在 02 s 内质点 P 由波峰向波谷振动,通过的路程 s2A8 cm,选项 C 正确,D 错误。答案 AC 基础诊断考点突破随堂演练3.(2016天津六校三模)一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统,小球振动的固有频率为2 Hz,现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同振幅A上下振动了一段时间

23、,某时刻两个振源在长绳上形成的波形如图13所示,两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置,观察到小球先后出现了两次振动,小球第一次振动时起振方向向上,且振动并不显著,而小球第二次发生了共振现象,则_。图13 基础诊断考点突破随堂演练A.由P振源产生的波先到达弹簧处 B.两列波可能形成干涉 C.由Q振源产生的波的波速较接近2 m/s D.绳上会出现振动位移大小为2A的点 解析 由上下坡法知 P 振源起振方向向上,Q 振源起振方向向下,故先到达振动系统的是 P 波,故 A 正确;Q 晚到达弹簧振子所在位置,且小球产生了较强烈的振动,即共振,故 Q 的振动频率接近2 Hz,则周期接近 0.5 s,

24、波速 vT 20.5 m/s4 m/s,故 C 错误;由于两列波的频率不同,不会产生稳定干涉现象,根据波的叠加原理,两列波相遇时,绳上会出现振动位移大小为 2A 的点,故 B 错误,D 正确。答案 AD 基础诊断考点突破随堂演练4.(2015江苏单科,12B)(1)一渔船向鱼群发出超声波,若鱼群正向渔船靠近,则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比_。A.波速变大B.波速不变 C.频率变高D.频率不变(2)用2106 Hz的超声波检查胆结石,该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2 250 m/s和1 500 m/s,则该超声波在结石中的波长是胆汁中的_倍。用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较

25、短,遇到结石时_(选填“容易”或“不容易”)发生衍射。基础诊断考点突破随堂演练解析(1)在同种介质中,超声波的传播速度保持不变,根据多普勒效应可知,频率变高,所以 B、C 正确。(2)根据 vf,在传播过程中,频率保持不变,所以12v1v21.5;根据波长越长越容易发生衍射,所以超声波遇到结石时,不容易发生衍射。答案(1)BC(2)1.5 不容易 基础诊断考点突破随堂演练小结巧记8 个概念横波、纵波、波长、波速、频率、波的干涉、波的衍射、多普勒效应2 个条件波发生干涉、衍射的条件1 个图象横波的图象1 个关系波长、波速、频率之间的关系,即 vTvf3 个种方法波的传播方向与质点振动方向的互判方法,即上下坡法、同侧法、平移法。

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