7.2机械波-【桂冠物理】2024高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第七章　机械振动与机械波 7.2机械波 【考点预测】 1.机械波的形成、传播与描述 2.机械波中质点振动的特点 3.波长、波速与频率、周期的关系 4.波的图像、波的多解问题 5.波的干涉、衍射、多普勒效应 【方法技巧与总结】 一、机械波和波的图像 1．机械波 (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形式和能量，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移． ②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． ③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． 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．波的图像 (1)坐标轴：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． (2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移． (3)图像(如图) 3．波长、波速、频率及其关系 (1)波长λ：在波的传播方向上，振动相位总是相同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，由介质本身的性质决定． (3)频率f：由波源决定，等于波源的振动频率． (4)波长、波速和频率(周期)的关系：v＝＝λf. 二、波的干涉和衍射现象　多普勒效应 1．波的干涉和衍射 波的干涉 波的衍射 条件 两列波的频率必须相同，相位差保持不变 产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸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干涉图样 波能够绕过障碍物或孔继续向前传播 2.多普勒效应 (1)条件：声源和观察者之间有相对运动(距离发生变化)； (2)现象：观察者感到频率发生变化； (3)实质：声源频率不变，观察者接收到的频率变化． 【题型归纳目录】 题型一：机械波与波的图像 题型二：波的图像与振动图像的综合应用 题型三：波传播的周期性与多解性问题 题型四：波的干涉、衍射　多普勒效应 【题型一】机械波与波的图像 【典型例题】 例1．B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射。探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像， 时刻波恰好传到M质点。已知此超声波的周期为，下列说法正确的是（　　）    A．质点开始振动的方向沿y轴正方向 B．内质点M运动的位移为0.4mm C．超声波在血管中的传播速度为340m/s D．时质点N恰好处于波峰 【方法技巧与总结】 1．波的周期性 (1)质点振动nT(n＝1,2,3，…)时，波形不变． (2)在波的传播方向上，当两质点平衡位置间的距离为nλ(n＝1,2,3，…)时，它们的振动步调总相同；当两质点平衡位置间的距离为(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)时，它们的振动步调总相反． 2．波的传播方向与质点振动方向的互判 “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质点振动方向 练1．一列简谐横波沿x轴正方向传播，P点振动周期为0.5s，在某一时刻波形如图所示，可以判断出，以下判断正确的是（　　）    ①P点此时刻振动方向沿y轴负方向     ②该波波速为8m/s ③在离O点为11m处的Q点先沿y轴负方向运动 ④当Q点达到波峰时，E点也达到波峰 A．①② B．②③④ C．①③④ D．只有② 【题型二】波的图像与振动图像的综合应用 【典型例题】 例2．图甲为一列简谐横波在t=0.10s时的波形图，P是平衡位置在x=0.5m处的质点，Q是平衡位置在x=2.0m处的质点，图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　）    A．这列波沿x轴正方向传播 B．这列波的传播速度为20m/s C．从t=0到t=0.15s，这列波传播的距离为6m D．t=0.15s时，Q的加速度方向与y轴负方向相同 【方法技巧与总结】 振动图像和波的图像的比较 比较项目 振动图像 波的图像 研究对象 一个质点 波传播方向上的所有质点 研究内容 某质点位移随时间的变化规律 某时刻所有质点在空间分布的规律 图像 横坐标 表示时间 表示各质点的平衡位置 物理意义 某质点在各时刻的位移 某时刻各质点的位移 振动方向的判断 (看下一时刻的位移) (同侧法) Δt后的图形 随时间推移，图像延伸，但已有形状不变 随时间推移，图像沿波的传播方向平移，原有波形做周期性变化 联系 (1)纵坐标均表示质点的位移 (2)