2021学年第三章 机械波综合与测试学案

这是一份2021学年第三章 机械波综合与测试学案，共12页。学案主要包含了复习回顾，重点探究，巩固训练，总结感悟等内容，欢迎下载使用。
课题
机械波复习课
年级
高二
知识点来源
高中物理 > 教材同步 > 人教版（2019） > 选择性必修 第一册 > 第三章 机械波 > 本章复习与测试
学习目标
1.理解机械波的概念.
2.理解振动图象和波动图象的区别．
3.理解波的特有现象．
学习重难点
能熟练掌握波的传播方向的双向性形成多解．
【复习回顾】
一、构建本章知识网络（思维导图）

【重点探究】
二、对波的图象的理解
1.图象的物理意义

2．从波的图象可以获取的哪些信息？

3．波的图象与振动图象的联系
【典例1】一列简谐横波沿＋x方向传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，A、B、P和Q是介质中的四个质点，t＝0时刻波刚好传播到B点，质点A的振动图象如图乙所示，则：
(1)该波的传播速度是多大？
(2)从t＝0到t＝1.6 s，质点P通过的路程为多少？
(3)经过多长时间质点Q第二次到达波谷？
三、波动问题的周期性及多解性
1．波动图象的周期性形成多解
2．波的传播方向的双向性形成多解
3．波形的隐含性形成多解
【典例2】(多选)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的a、b两质点的振动图象如图所示，下列描述该波的图象可能正确的是( )
四、波的特有现象
【典例3】 (多选)关于下列图片中的物理现象，描述正确的是( )
A．甲图，水波由深水区传播至浅水区，波速方向改变，属于波的反射现象
B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象
C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象
D．丁图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应
【巩固训练】一列简谐横波在t＝eq \f(1,3) s时的波形图如图a所示，P、Q是介质中的两个质点。图b是质点Q的振动图象。求：
(1)波速及波的传播方向；
(2)质点Q的平衡位置的x坐标。
a
b
【总结感悟】
12章《机械波复习课》课后巩固练习
1．以下对机械波的认识正确的是( )
A．形成机械波一定要有波源和介质
B．波源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同
C．横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移
D．机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动
2．(多选)下图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(图A、B)或障碍物(图C、D)，其中能发生明显衍射现象的有( )
3．下列关于机械波的说法中，正确的是( )
A．发生干涉现象时，介质中振动加强点，振动的振幅最大，减弱点振幅可能为零
B．产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化
C．在一个周期内，介质的质点所通过的路程等于波长
D．某一频率的声波，从空气进入水中时，波长和频率均增大
4．近年来我国的航空事业迅速发展，战机的超音速飞行已十分普遍．当战机在上空返航时，地面上的人经常会听到一声雷鸣般的巨响，引起房屋门窗的剧烈颤动．这是因为飞机返航加速过程中，当飞机速度接近声速时会使发动机发出的声波波面在飞机的前方堆积形成音障，当飞机加速冲破音障时发出的巨大响声，称为音爆．音障的形成与下列哪种现象的形成原理最为相近( )
A．音叉周围有些区域声音较强，有些区域声音较弱
B．敲响一只音叉，不远处的另一只音叉也发出声音
C．火车进站时鸣笛的音调会变高，出站时会变低
D．在屋外看不见屋内的人，却能听见屋内人说话
5．手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意图如图1.绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L.t＝0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是( )
图1
A．该简谐波是纵波 B．该简谐波的最大波长为2L
C．t＝eq \f(T,8)时，P在平衡位置上方 D．t＝eq \f(3T,8)时，P的速度方向竖直向上
6．(多选)一列波沿直线传播，在某一时刻的波形图如图2所示，坐标原点处质点位于波峰，质点A的位置与坐标原点相距0.5m，此时质点A沿y轴正方向运动，再经过0.02s将第一次到达波峰，由此可见( )
图2
A．这列波的波长是2m B．这列波的频率是50Hz
C．这列波的波速是25m/s D．这列波的传播方向是沿x轴的负方向
7．质点以坐标原点O为中心位置在y轴上做简谐运动，其振动图象如图3所示，振动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播，波速为1.后，此质点立即停止运动，再经过0.1s后的波形图为( )
图3
8．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻波形图如图4实线所示，此时波刚好传到P点，t＋0.6s时刻的波形如图中虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，则下列说法正确的是( )
图4
A．这列波的波速可能是50m/s
B．质点a在这段时间内通过的路程一定小于30cm
C．质点c在这段时间内通过的路程可能为60cm
D．若周期T＝0.8s，则在t＋0.8s时刻，质点Q速度最大
9．(多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s．下列说法正确的是( )
A．水面波是一种机械波 B．该水面波的频率为6Hz
C．该水面波的波长为3m
D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去
E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移
10．(多选)两列简谐横波的振幅都是20cm，传播速度大小相同．实线波的频率为2Hz，沿x轴正方向传播，虚线波沿x轴负方向传播．某时刻两列波在如图5所示区域相遇．则( )
图5
A．在相遇区域会发生干涉现象
B．实线波和虚线波的频率之比为3∶2
C．平衡位置为x＝6m处的质点此刻速度为零
D．平衡位置为x＝8.5m处的质点此刻位移y>20cm
E．从图示时刻起再经过0.25s，平衡位置为x＝5m处的质点的位移y20 cm，D项正确；v实＝v虚＝λ实f实＝8 m/s，经0.25 s波传播的距离s＝8×0.25 m＝2m，再结合题图分析可知，E项正确．
11.答案 BDE
解析 根据题意可得T＝eq \f(1,20) s＝0.05 s，波速v＝16 m/s，故波长为λ＝vT＝0.8 m，找P点关于S点的对称点P′，根据对称性可知P′和P的振动情况完全相同，P′、Q两点相距Δx＝(eq \f(15.8,0.8)－eq \f(14.6,0.8))λ＝eq \f(3,2)λ，为半波长的整数倍，P′、Q两点振动方向始终相反，即P、Q两点振动方向始终相反，A错误，B正确；P点距离S点x＝19eq \f(3,4)λ，当S恰好通过平衡位置向上运动时，P点在波峰，同理Q点相距S点x′＝18eq \f(1,4)λ，当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q点在波峰，D、E正确，C错误．
12.答案 ADE
解析 因t＝0时刻M点在平衡位置向上振动，可知波传播方向沿x轴负方向，选项A正确；该波周期T＝0.8s，波的频率f＝eq \f(1,T)＝1.25Hz，若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象，则该波所遇到的波的频率为1.25 Hz，选项B错误；该波波长λ＝20 m，则若该波能发生明显的衍射现象，则该波所遇到的障碍物尺寸约为20 m或小于20 m，选项C错误；0.4 s＝eq \f(1,2)T，从该时刻起，再经过0.4s质点Q通过的路程为2A＝4m，选项D正确；该时刻Q点在最低点向上振动，而P点在题图所示位置向下振动，则从该时刻起，质点Q将比质点P先回到平衡位置，选项E正确．
13.答案 负 8
解析 题图甲所示的波形为波刚传到M点的波形，由题图甲可知，此时质点M的振动方向向下，故Q点开始振动的方向沿y轴负方向．由题图甲可以看出波长λ＝4m，由题图乙可以看出周期T＝4s，所以波速v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(4,4)m/s＝1 m/s.由题图甲还可以看出，最前面的波峰距Q点的距离Δx＝8m，故最前面的波峰传播到Q点，也就是Q点第一次到达波峰的时间，则t＝eq \f(Δx,v)＝eq \f(8,1)s＝8s.
14.答案 x轴正方向 c c 100
15．答案 (1)133cm (2)125cm
解析 (1)由题意，O、P两点间的距离与波长λ之间满足OP＝eq \f(5,4)λ＝35cm
解得λ＝28cm
波速为v＝eq \f(λ,T)＝0.28m/s
在5s的时间间隔内，波传播的距离为x＝vt＝1.4m＝140cm
由题意有x＝PQ＋eq \f(λ,4)
解得PQ＝133cm
(2)Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源振动的时间为
t1＝eq \f(OQ,v)＋eq \f(1,4)T＝6T＋eq \f(T,4)
波源从平衡位置开始运动，每经过eq \f(T,4)，波源振动的路程为A，
故t1时间内，波源振动的路程为s＝25A＝125cm.
16.答案 (1)沿x轴正向传播 5m/s (2)见解析图 位移为10cm 路程为2.3m
解析 (1)根据题图振动图象可以判断：P质点在t＝t0时刻在平衡位置且向负方向运动，由此可确定波沿x轴正向传播．
由题图甲知该波波长λ＝2m，由题图乙知T＝0.4s，
则v＝eq \f(λ,T)＝eq \f(2,0.4)m/s＝5 m/s.
(2)由于T＝0.4s，所以2.3s＝5eq \f(3,4)T，
波形重复5次再沿x轴前进eq \f(3,4)个波长，故经过2.3s后的波的图象如图所示，
P质点的位移为x＝0.1m＝10cm，路程s＝4A×5＋3A＝23A＝2.3m．
17.答案 见解析
解析 (1)a质点一个周期内运动的路程s0＝4A＝0.16m
1s内的周期数是n＝eq \f(1,T)＝25,1s内运动的路程s＝ns0＝4m
(2)若波由a传向b，sab＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n＋\f(3,4)))λ，v＝λf＝eq \f(600,4n＋3)m/s(n＝1,2,3，…)；
若波由b传向a，sab＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n＋\f(1,4)))λ，v＝λf＝eq \f(600,4n＋1)m/s(n＝1,2,3，