2024年高考物理一輪大單元綜合復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)練專題42機(jī)械波導(dǎo)練目標(biāo)導(dǎo)練內(nèi)容目標(biāo)1機(jī)械波的傳播和波的圖像目標(biāo)2波的圖像與振動(dòng)圖像目標(biāo)3波的多解問(wèn)題目標(biāo)4波的干涉目標(biāo)5波的衍射目標(biāo)6多普勒效應(yīng)【知識(shí)導(dǎo)學(xué)與典例導(dǎo)練】機(jī)械波的傳播和波的圖像(1)波傳到任意一點(diǎn)，該點(diǎn)的起振方向都和波源的起振方向相同。(2)介質(zhì)中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動(dòng)，因此，任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)頻率和周期都和波源的振動(dòng)頻率和周期相同。(3)波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，由于介質(zhì)不同，波長(zhǎng)和波速可以改變，但頻率和周期都不會(huì)改變。(4)波源經(jīng)過(guò)一個(gè)周期T完成一次全振動(dòng)，波恰好向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離。2．波速公式v＝eq\f(λ,T)＝λf的理解(1)波速v：機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度，由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，與波源的周期T無(wú)關(guān)。(2)頻率f：由波源決定，等于波源的振動(dòng)頻率。各個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率等于波源的振動(dòng)頻率。3．波的圖像的特點(diǎn)(1)時(shí)間間隔Δt＝nT(波傳播nλ，n＝0,1,2,3，…)時(shí)，波形不變。(2)在波的傳播方向上：①當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離Δx＝nλ(n＝1,2,3，…)時(shí)，它們的振動(dòng)步調(diào)總相同，在波形圖上的對(duì)應(yīng)位移一定相同；②當(dāng)兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置間的距離Δx＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2,3，…)時(shí)，它們的振動(dòng)步調(diào)總相反，在波形圖上的對(duì)應(yīng)位移一定等值反向。(3)波源質(zhì)點(diǎn)的起振方向決定了它后面的質(zhì)點(diǎn)的起振方向，各質(zhì)點(diǎn)的起振方向與波源的起振方向相同。4．根據(jù)波的圖像、波的傳播方向判定質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的方法內(nèi)容圖像“上下坡”法沿波的傳播方向，“上坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，“下坡”時(shí)質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)“同側(cè)”法波形圖上某點(diǎn)表示傳播方向和振動(dòng)方向的箭頭在圖線同側(cè)“微平移”法將波形沿傳播方向進(jìn)行微小的平移，再由對(duì)應(yīng)同一x坐標(biāo)的兩波形曲線上的點(diǎn)來(lái)判斷振動(dòng)方向注意：波的圖像、波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向三者之間可以互相判定?！纠?】如圖甲，水袖舞是中國(guó)京劇的特技之一，2023年春晚創(chuàng)意節(jié)目《滿庭芳·國(guó)色》中的水袖舞給觀眾帶來(lái)了一場(chǎng)絕美的視覺(jué)盛宴。如圖乙，水袖由厚薄程度不同的重水袖和輕水袖連接而成。如圖丙，某同學(xué)為研究重水袖和輕水袖傳播機(jī)械波的情況，將水袖拉直平放在光滑水平玻璃上，在水袖方向和垂直水袖方向的水平面內(nèi)建立坐標(biāo)系，交界點(diǎn)O為坐標(biāo)原點(diǎn)，P為輕水袖上0.70m處的一個(gè)點(diǎn)。某時(shí)刻對(duì)交界點(diǎn)施加一個(gè)外力，使此交界點(diǎn)沿y方向振動(dòng)，并在兩邊水袖上形成兩列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧波。時(shí)，交界點(diǎn)O從平衡位置開(kāi)始向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，時(shí)，O點(diǎn)第3次到達(dá)波峰，P點(diǎn)第一次經(jīng)過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是（

）A．兩列波的傳播周期相同B．波在重水袖上傳播的波速等于在輕水袖上傳播的波速D．在重水袖上各質(zhì)點(diǎn)的振幅低于在輕水袖上各質(zhì)點(diǎn)的振幅【例2】一列簡(jiǎn)諧橫波沿軸傳播，其波速為時(shí)刻的波形如圖所示，是波傳播路徑上的三個(gè)質(zhì)點(diǎn)，從圖示位置開(kāi)始，質(zhì)點(diǎn)經(jīng)到達(dá)平衡位置，則下列說(shuō)法正確的是（）A．波沿軸正方向傳播B．質(zhì)點(diǎn)的平衡位置為C．時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)加速度最大D．質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為波的圖像與振動(dòng)圖像1．振動(dòng)圖像與波的圖像的比較振動(dòng)圖像波的圖像圖像物理意義表示某質(zhì)點(diǎn)各個(gè)時(shí)刻的位移表示某時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)的位移圖像信息(1)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期(2)質(zhì)點(diǎn)振幅(3)各時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)位移(4)各時(shí)刻速度、加速度方向(1)波長(zhǎng)、振幅(2)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的位移(3)任意一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻加速度方向(4)傳播方向、振動(dòng)方向的互判圖像變化隨時(shí)間推移，圖像延續(xù)，但已有形狀不變隨時(shí)間推移，圖像沿傳播方向平移形象比喻記錄著一個(gè)人一段時(shí)間內(nèi)活動(dòng)的錄像帶記錄著許多人某時(shí)刻動(dòng)作、表情的集體照片2．兩種圖像問(wèn)題的易錯(cuò)點(diǎn)(1)不理解振動(dòng)圖像與波的圖像的區(qū)別。(2)誤將振動(dòng)圖像看作波的圖像或?qū)⒉ǖ膱D像看作振動(dòng)圖像。(3)不知道波傳播過(guò)程中任意質(zhì)點(diǎn)的起振方向就是波源的起振方向。(4)不會(huì)區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移。(5)誤認(rèn)為質(zhì)點(diǎn)隨波遷移。3．求解波的圖像與振動(dòng)圖像綜合問(wèn)題的三關(guān)鍵：“一分、一看、二找”【例3】在某種介質(zhì)中，一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖如圖所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A在波峰位置，質(zhì)點(diǎn)D剛要開(kāi)始振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)C的振動(dòng)圖像如圖所示；t=0時(shí)刻在D點(diǎn)有一臺(tái)機(jī)械波信號(hào)接收器（圖中未畫(huà)出），正以2m/s的速度沿x軸負(fù)向勻速運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是（）A．tB回到平衡位置B．質(zhì)點(diǎn)C的起振方向沿y軸正方向D．若改變振源的振動(dòng)頻率，則形成的機(jī)械波在該介質(zhì)中的傳播速度也將發(fā)生改變波的多解問(wèn)題1.造成波動(dòng)問(wèn)題多解的主要因素(1)周期性①時(shí)間周期性:時(shí)間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確;②空間周期性:波傳播距離Δx與波長(zhǎng)λ的關(guān)系不明確。(2)雙向性①傳播方向雙向性:波的傳播方向不確定;②振動(dòng)方向雙向性:質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不確定。(3)波形的隱含性在波動(dòng)問(wèn)題中,往往只給出完整波形的一部分,或給出幾個(gè)特殊點(diǎn),而其余信息均處于隱含狀態(tài)。這樣,波形就有多種情況,形成波動(dòng)問(wèn)題的多解性。2.解決波的多解問(wèn)題的思路一般采用從特殊到一般的思維方法,即找出一個(gè)周期內(nèi)滿足條件的關(guān)系Δt或Δx,若此關(guān)系為時(shí)間,則t=nT+Δt(n=0,1,2…);若此關(guān)系為距離,則x=nλ+Δx(n=0,1,2…)。步驟如下(1)根據(jù)初、末兩時(shí)刻的波形圖確定傳播距離與波長(zhǎng)的關(guān)系通式。(2)根據(jù)題設(shè)條件判斷是唯一解還是多解。(3)根據(jù)波速公式v=ΔxΔt或v=【例4】如圖甲所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，A、B兩點(diǎn)的平衡位置間的距離，A、B兩點(diǎn)的振動(dòng)情況分別如圖乙中的圖線a、b所示。該波的最大波長(zhǎng)為（）A．8m B．6m C．4m D．2m【例5】如圖，一列橫波沿軸方向傳播，實(shí)線為時(shí)的波形圖，虛線為時(shí)的波形圖，相應(yīng)數(shù)據(jù)如圖，下列說(shuō)法正確的是（）A．若波沿軸正向傳播，時(shí)處的質(zhì)點(diǎn)沿軸正方向振動(dòng)B．若波沿軸負(fù)向傳播，時(shí)處的質(zhì)點(diǎn)沿軸正方向振動(dòng)C．若波沿軸正向傳播，波速可能為D．若波沿軸負(fù)向傳播，波速可能為波的干涉波的干涉現(xiàn)象中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的兩種判斷方法1.公式法某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δr。①當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí)若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)加強(qiáng)；若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)減弱。②當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí)若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)加強(qiáng)；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動(dòng)減弱。2.波形圖法在某時(shí)刻波的干涉的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點(diǎn)，一定是加強(qiáng)點(diǎn)，而波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn)，各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)各自連接而成以兩波源為中心向外輻射的連線，形成加強(qiáng)線和減弱線，兩種線互相間隔，加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間?！纠?】在勻質(zhì)輕繩上有兩個(gè)相距10m的波源S1、S2，兩波源上下振動(dòng)產(chǎn)生兩列繩波，可將其看作簡(jiǎn)諧波。兩波源的連線上有兩質(zhì)點(diǎn)A、B，A距S1波源3m，B距S2波源5m，如圖甲所示。t=0時(shí)波源S1開(kāi)始向上振動(dòng)，其振動(dòng)方程為cm，而波源S2的振動(dòng)圖像如圖乙所示。t=0.2s時(shí)質(zhì)點(diǎn)A開(kāi)始振動(dòng)，則下列說(shuō)法不正確的是（

）A．1s后S1、S2兩波源之間有7個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)B．波源S1產(chǎn)生的波的波長(zhǎng)為3mC．波源S1產(chǎn)生的波的波速為15m/sD．0～s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)B通過(guò)的路程為40cm波的衍射波的衍射現(xiàn)象是指波能繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象,產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不大或者小于波長(zhǎng)。【例7】發(fā)波水槽中，M、N是兩塊擋板，兩板中間有一狹縫，M板固定，N板可左右移動(dòng)。波源S激發(fā)的水波在水面上傳播，如圖，若此時(shí)觀察到A處水面不振動(dòng)，為了使A處能發(fā)生明顯振動(dòng)，可采用的方法是（）A．適當(dāng)增大波源的頻率 B．適當(dāng)增大波源的振幅C．將波源S適當(dāng)向左移 D．將N板適當(dāng)向左移多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)的成因分析：1.接收頻率:觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)。當(dāng)波以速度v通過(guò)觀察者時(shí),時(shí)間t內(nèi)通過(guò)的完全波的個(gè)數(shù)為N=vtλ2.當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí),觀察者接收到的頻率變大;當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí),觀察者接收到的頻率變小?！纠?】固定在振動(dòng)片上的金屬絲周期性觸動(dòng)水面可以形成水波。當(dāng)振動(dòng)片在水面上沿MN直線上移動(dòng)時(shí)拍得一幅如圖照片，顯示出此時(shí)波的圖樣。由照片可知。下列說(shuō)法正確的是（）A．振動(dòng)片正在向圖中M一側(cè)移動(dòng)B．相同時(shí)間內(nèi)接收到完全波的個(gè)數(shù)，M一側(cè)比N一側(cè)多C．圖中振動(dòng)片右側(cè)的水波頻率更高D．圖中振動(dòng)片左側(cè)的水波傳播速度更快【綜合提升專練】1．如圖所示是某水域的剖面圖，A、B兩區(qū)域最大水深分別為、，點(diǎn)O處于兩部分水面分界線上，M和N分別是處在A、B兩區(qū)域水面上的兩點(diǎn)。若t＝0時(shí)刻O(píng)點(diǎn)從平衡位置向上振動(dòng)，形成以O(shè)點(diǎn)為波源向左和向右傳播的水波（可看作簡(jiǎn)諧橫波），其波速跟水深關(guān)系為，式中h為兩區(qū)域水的最大深度，g為重力加速度。當(dāng)t＝1.25s時(shí)，M點(diǎn)第一次到達(dá)波峰，此時(shí)O點(diǎn)恰好第二次到達(dá)波峰。已知B區(qū)域水波的振幅為A＝6cm，＝0.90m，O、M間距離為2.0m，O、N間距離為4.5m。下列說(shuō)法正確的是（）A． B．A、B兩區(qū)域水波的波長(zhǎng)之比為3∶2C．t＝1.5s時(shí)，M點(diǎn)經(jīng)平衡位置向上振動(dòng) D．t＝4s時(shí)，N點(diǎn)通過(guò)的路程為60cm2．如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿軸正方向傳播，時(shí)刻波傳播到處的點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)，質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰，質(zhì)點(diǎn)在處，下列說(shuō)法不正確的是（）A．這列波傳播的速度大小為B．時(shí)刻，點(diǎn)第一次到達(dá)波谷C．這列波與頻率為的波相遇可以發(fā)生干涉D．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為時(shí)，質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為3．如圖（a），在均勻介質(zhì)中有A、B、C和D四點(diǎn)，其中A、B、C三點(diǎn)位于同一直線上，，，DC垂直AB。時(shí)，位于A、B、C處的三個(gè)完全相同的橫波波源同時(shí)開(kāi)始振動(dòng)，振動(dòng)圖像均如圖（b）所示，振動(dòng)方向與平面ABD垂直，已知波長(zhǎng)為4m。下列說(shuō)法正確的是（）A．這三列波的波速均為2m/s B．時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)C．時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)位移大小為2cm D．A、B兩列波不能發(fā)生干涉現(xiàn)象4．位于的波源P從時(shí)刻開(kāi)始振動(dòng)，形成的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正負(fù)方向傳播，在時(shí)波源停止振動(dòng)，時(shí)的部分波形如圖所示，其中質(zhì)點(diǎn)a的平衡位置，質(zhì)點(diǎn)b的平衡位置。下列說(shuō)法正確的是（

）A．時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a在處B．波源沿y軸正方向起振C．時(shí)，質(zhì)點(diǎn)b沿y軸負(fù)方向振動(dòng)D．在0~2s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動(dòng)總路程是3m5．如圖所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿軸傳播，實(shí)線為時(shí)的波形圖，虛線為時(shí)的波形圖。已知該簡(jiǎn)諧波的傳播速度v滿足，下列關(guān)于平衡位置在處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，可能正確的是（）A．

B．C．

D．6．我國(guó)古代春秋時(shí)期的管仲提出了系統(tǒng)的音樂(lè)理論“五度相生律”，把一組音按音調(diào)高低的次序排列起來(lái)就成為音階，分別稱作宮、商、角、徵、羽，若以頻率X為基準(zhǔn)音，下表列出了此時(shí)音階中各音的頻率，假設(shè)一架古琴同時(shí)彈出音階中的“商”與“徵”，則（）音階名稱宮商角徵羽頻率A．頻率之比為5：3 B．在空中傳播的波長(zhǎng)之比為2：3C．在空中傳播的速度不同 D．兩個(gè)音可以在空中形成干涉7．如圖（a）所示，P、Q為一列簡(jiǎn)諧橫波上平衡位置之間相距的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖（b）所示，實(shí)線為P質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像，虛線為Q質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。已知P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置之間的距離小于一個(gè)波長(zhǎng)。關(guān)于該簡(jiǎn)諧波的傳播方向及波速可能的是（）A．沿x軸正方向傳播，波速為 B．沿x軸負(fù)方向傳播，波速為C．沿x軸正方向傳播，波速為 D．沿x軸負(fù)方向傳播，波速為8．一列沿著軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，在時(shí)的部分波形如圖中的實(shí)線所示，在時(shí)的部分波形如圖中的虛線所示，下列說(shuō)法正確的是（

）A．此列波的波長(zhǎng)為B．波速的表達(dá)式為C．波動(dòng)周期的表達(dá)式為D．若波速為，則坐標(biāo)原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)從開(kāi)始再經(jīng)過(guò)運(yùn)動(dòng)的路程為9．戰(zhàn)繩訓(xùn)練是當(dāng)下一種火熱的健身方式，運(yùn)動(dòng)員晃動(dòng)戰(zhàn)繩一端，使戰(zhàn)繩上下振動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可視為簡(jiǎn)諧振動(dòng)。戰(zhàn)繩上有相距L＝6m的P、Q兩質(zhì)點(diǎn)，一列簡(jiǎn)諧橫波沿PQ方向傳播，當(dāng)P質(zhì)點(diǎn)在波峰時(shí)，Q質(zhì)點(diǎn)剛好通過(guò)平衡位置且向上運(yùn)動(dòng)。已知該簡(jiǎn)諧波波長(zhǎng)大于3m。則該簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)可能為（）A．m B．6mC．8m D．24m10．如圖所示，靜止軌道衛(wèi)星Q在軌道上穩(wěn)定運(yùn)行，P為赤道平面上的監(jiān)測(cè)站，為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)衛(wèi)星運(yùn)行狀況，衛(wèi)星Q持續(xù)向監(jiān)測(cè)站P發(fā)射頻率為f的電磁波，則衛(wèi)星Q從A運(yùn)行到B的過(guò)程中，關(guān)于監(jiān)測(cè)站P接收的電磁波頻率，下列說(shuō)法正確的是（）A．監(jiān)測(cè)站P接收的電磁波頻率先減小后增大B．監(jiān)測(cè)站P接收的電磁波頻率先增大后減小C．監(jiān)測(cè)站P接收的電磁波頻率一直保持不變D．監(jiān)測(cè)站P接收的電磁波頻率一直減小11．一水平長(zhǎng)繩上系著一個(gè)彈簧和小球組成的振動(dòng)系統(tǒng)，小球振動(dòng)的固有頻率為2Hz，現(xiàn)在長(zhǎng)繩兩端分別有一振源P、Q同時(shí)開(kāi)始以相同振幅A上下振動(dòng)了一段時(shí)間，某時(shí)刻兩個(gè)振源在長(zhǎng)繩上形成的波形如圖所示，兩列波先后間隔一段時(shí)間經(jīng)過(guò)彈簧振子所在位置，觀察到小球先后出現(xiàn)了兩次振動(dòng)，小球第一次振動(dòng)時(shí)起振方向向上，且振動(dòng)并不顯著，而小球第二次發(fā)生了共振現(xiàn)象，則（