《2023届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练》专题42 机械波（解析版）

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2023 届高三物理一轮复习多维度导学与分层专练
专题 42 机械波
导练目标 导练内容
目标 1机械波的传播和波的图像
目标 2波的图像与振动图像
目标 3波的多解问题
目标 4波的干涉
目标 5波的衍射
目标 6多普勒效应
【知识导学与典例导练】
一、机械波的传播和波的图像
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。
3．波的图像的特点
(1)时间间隔 Δt＝nT(波传播 nλ，n＝0,1,2,3，…)时，波形不变。
(2)在波的传播方向上：①当两质点平衡位置间的距离 Δx＝nλ (n＝1,2,3，…)时，它们的振动步调总相同，
在波形图上的对应位移一定相同；②当两质点平衡位置间的距离 Δx＝(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)时，它们的振
动步调总相反，在波形图上的对应位移一定等值反向。
(3)波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向，各质点的起振方向与波源的起振方向相同。
4．根据波的图像、波的传播方向判定质点的振动方向的方法
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
注意：波的图像、波的传播方向与质点振动方向三者之间可以互相判定。
【例 1】战绳训练是当下流行的一种健身方式，健身者通过晃动战绳的一端使其上下振动从而让手臂和肩
部的肌肉得到良好的锻炼。下图左侧的照片和右侧的简图相对应，不妨假设健身者左右手抓住的绳子是完
全相同的，两手的振动能持续保持相同的频率和振幅。下列说法正确的是（　　）
A．健身者左右手开始抖动时的方向是相同的。
B．如果增加左右手上下振动的幅度，可以增大绳波的波长
C．右手绳子上的 a、b两点将同时到达波峰
D．当左右两列绳波传到 P点时振动将得到加强
【答案】C
【详解】A．由波形图可知，健身者左右手开始抖动时的方向是相反的，选项 A错误。
B．如果增加左右手上下振动的幅度，只是增加振幅，但是周期和波速不变，则波长不变，选项 B错误；
C．右手绳子上的 a、b两点相差一个波长的距离，则将同时到达波峰，选项 C正确；
D．左右两手起振方向相反，则当左右两列绳波传到 P点时振动将得到减弱，选项 D错误。故选 C。
【例 2】一列简谐横波沿 x轴正方向传播，周期为T，t=0 时的波形如图所示。t=时（　　）
A．质点 b振动的速度方向沿 y轴负方向，速度最大
B．质点 a沿x轴正方向迁移了 1m
C．质点 c的加速度为零
D．在 t=时间内，质点 d经过的路程为 5cm
【答案】CD
【详解】A．t=时，此列简谐横波的波形如图所示
质点 b正在经过最低点位置，振动速度为零，故 A错误；
B．波传播过程中，质点只能在平衡位置附近振动，不会随波迁移，故 B错误；
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