2025高考物理一轮考点突破训练第8章机械振动机械波第21讲机械波考点1机械波的传播与图像

这是一份2025高考物理一轮考点突破训练第8章机械振动机械波第21讲机械波考点1机械波的传播与图像，共4页。试卷主要包含了波在传播过程中的特点，波的图像特点等内容，欢迎下载使用。

1．波在传播过程中的特点
(1)介质中各质点并不随波迁移，只是传递振动形式，并伴随着能量和信息的传播。
(2)波从一种介质进入另一种介质，频率不变，波速和波长改变。
(3)振源经过一个周期T完成一次全振动，波恰好向前传播一个波长的距离，所以有v＝eq \f(λ,T)＝λf。
(4)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。
(5)后面质点的振动状态落后于先振动的质点，每隔一个波长，振动落后一个周期。
2．波的图像特点
(1)质点振动nT(波传播nλ)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时(n＝1,2,3…)，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)eq \f(λ,2)(n＝0,1,2,3…)时，它们的振动步调总相反。
3．波的传播方向与质点的振动方向的判断方法
►考向1 机械波的形成与传播规律
(2021·全国甲卷)均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB＝16 cm。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v＝20 cm/s，波长大于20 cm，振幅为y＝1 cm，且传播时无衰减。t＝0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔Δt＝0.6 s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻(t1>0)，质点A位于波峰。求：
(1)从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；
(2)t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。
[解析] (1)t1时刻质点A位于波峰，波长λ>20 cm，xAB<λ，则t1时刻后质点B第一次到达波峰时，波传播的距离为xAB＝16 cm，
经历的时间t＝eq \f(xAB,v)，
解得t＝0.8 s。
(2)由题意知，该波的传播周期T＝2Δt＝1.2 s，
则波长λ＝vT，
可得λ＝24 cm，
质点B位于x＝16 cm处，
t1时刻的波形图如图所示，
则x＝16 cm处，
y＝Acs eq \f(4π,3)＝－0.5 cm。
[答案] (1)0.8 s (2)－0.5 cm
►考向2 波动图像
(多选)(2023·天津卷)一列机械波的波源是坐标轴原点，从t＝0时波源开始振动，t＝0.5 s时波形如图，则下列说法正确的有( BC )
A．在这种介质中波速v＝4 m/s
B．x＝1 m处质点在t＝0.3 s时位于波谷
C．波源振动方程y＝0.02sin(5πt＋π)m
D．x＝－1 m处质点半个周期内向左平移半个波长
[解析] 由图中可知t＝0.5 s时，波传播的距离为x＝2.5 m，故波的速度为v＝eq \f(x,t)＝eq \f(2.5,0.5) m/s＝5 m/s，故A错误；由图可知该波的波长为λ＝2 m，所以波的周期为T＝eq \f(λ,v)＝eq \f(2,5) s＝0.4 s，波传播到x＝1 m需要的时间t1＝eq \f(x1,v)＝eq \f(1,5) s＝0.2 s，由图可知该波的起振方向向下，t＝0.3 s该波振动了0.1 s，即eq \f(1,4)T，所以位于波谷，故B正确；根据图像可知该波的振动方程为y＝Asineq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(2π,T)t＋φ))＝－0.02sin(5πt)m＝0.02sin(5πt＋π)m，故C正确；质点只是上下振动，不随波左右移动，故D错误。故选BC。
【跟踪训练】
(波的图像)(多选)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，t＝0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107 Hz，下列说法正确的是( ACD )
A．0～1.25×10－7 s内质点M运动的路程为2 mm
B．质点M第一次位移为0.2 mm的时刻是eq \f(7,6)×10－7 s
C．超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/s
D．t＝1.5×10－7 s时质点N恰好处于波谷
[解析] 波的周期为T＝eq \f(1,f)＝1×10－7 s，易知1.25×10－7 s＝1.25 T，则质点M运动的路程为s＝1.25×4A＝2 mm，A正确；由波形图及波的传播方向为x轴正方向，可知质点M开始振动的方向沿y轴负方向，则质点M的振动方程为y＝－0.4sin (2π×107t)(mm)，则当质点M第一次位移为0.2 mm时，t＝eq \f(7,12)×10－7 s，B错误；根据图像读出波长为λ＝14×10－2 mm＝1.4×10－4 m，由v＝λf，解得v＝1.4×103 m/s，C正确；由图可知，M左侧的波谷与N之间的距离为x＝(35－14)×10－2 mm＝21×10－2 mm＝2.1×10－4 m，则传播到N点的时间t＝eq \f(x,v)＝1.5×10－7s，可知在1.5×10－7 s时质点N恰好处于波谷，D正确。
(波的传播)(多选)如图所示，波源O从平衡位置开始竖直向上振动，产生的简谐波向左、右两个方向传播，波速均为v＝50 m/s。经过一段时间后，A、B两点开始振动，已知OA＝1.5 m，OB＝3.25 m，波的振动频率为f＝50 Hz，则下列说法正确的是( BC )
A.波的周期为0.01 s
B．波的波长为1 m
C．A、B两点的起振方向均竖直向上
D．当质点B开始振动时，质点A已振动了2个周期
[解析] 波的周期为T＝eq \f(1,f)＝eq \f(1,50) s＝0.02 s，A项错误；波的波长为λ＝vT＝50×0.02 m＝1 m，B项正确；由于波源O的起振方向竖直向上，故A、B两点的起振方向均竖直向上，C项正确；从O传到B的时间为tB＝eq \f(OB,v)＝eq \f(3.25,50) s＝0.065 s，从O传到A的时间为tA＝eq \f(OA,v)＝eq \f(1.5,50) s＝0.03 s，则有Δt＝tB－tA＝0.035 s＝1eq \f(3,4)T，当质点B开始振动时，质点A已振动了1eq \f(3,4)个周期，D项错误。故选BC项。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
将波形图沿传播方向进行微小平移，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定