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高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波本章复习与测试授课ppt课件
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这是一份高中物理粤教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波本章复习与测试授课ppt课件，共59页。PPT课件主要包含了构建知识网络，机械波，归纳专题小结，答案B，典练素养提升等内容，欢迎下载使用。
1．上下坡法沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡上”．如图甲所示．
专题1 由波的传播方向确定质点振动方向的方法
2．微平移法原理：波向前传播，波形也向前平移．方法：作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了．如图乙所示．
3．同侧法在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方向，并在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧，如图丙所示．若波向右传播，则P向下运动．
4．带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动质点．方法：在图像上靠近P点另找先振动的一点P′，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动．如图丁所示．
例1 在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s，已知t＝0时，波刚好传播到x＝40 m处，如图所示．在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是( )A．波源开始振动时方向沿y轴正方向B．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m的质点运动的路程为0.6 mC．接收器在t＝2 s时才能接收到此波D．若波源向x轴正方向运动，接收器接收到波的频率可能是9 Hz
1．由波的图像确定振动图像给出波的图像，附加波的传播方向便可粗略画出任一质点的振动图像(周期T未知)．如果能再给出波速便可准确确定出任一质点的振动图像．2．由振动图像确定波的图像给出振动图像和波的传播方向，便可画出任一时刻的波形图；或是给出两个质点的振动图像，加上两质点平衡位置的间距和波源方位，便可画出多种情况下的波形图．
专题2 振动图像与波的图像问题
例2 如图所示是一列横波上A、B两质点的振动图像，该波由A向B传播，两质点沿波的传播方向上的距离Δx＝4.0 m，波长大于3.0 m，求这列波的波速．
答案：40 m/s或8.0 m/s
1．波的衍射条件理解波的衍射现象中要明确“障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多”是发生明显衍射的条件，不是衍射能否发生的条件．衍射是无条件发生的，不过在不满足以上条件时衍射现象不明显．
专题3 波的衍射、干涉问题的分析
2．波的干涉的实质(1)在稳定的干涉现象中，振动加强区和振动减弱区的空间位置是固定不变的．振动加强区内质点的振幅等于两列波的振幅之和，振动减弱区内的质点的振幅等于两列波的振幅之差．振动加强区和振动减弱区是交替出现的．(2)振动加强和减弱指的是质点振动剧烈程度的差异也就是振幅大小的区别，振动加强点的振幅大，振动减弱点的振幅小(特殊情况下振幅可以为零，即质点不振动)．但它们的位移都随时间变化，某一时刻振动加强点的位移不一定大于振动减弱点的位移．
(3)现象判断法．若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，则该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．
例3 如图所示，在水平面上有两个完全相同的振源S1和S2，在S1和S2连线的中垂线上有a、b、c三点．已知在某一时刻两列波的波峰在a点相遇，波谷在c点相遇，b为a、c连线的中点，如图所示，下列结论中正确的是( )A．a、c两点是振动加强点，b点是振动减弱点B．a点是振动加强点，c点是振动减弱点，b点振动情况不确定C．a、b、c三点的振幅都为零D．a、c连线上所有点都为振动加强点
解析：两个完全相同的振源S1和S2，a、b、c三点在连线的中垂线上，则a、b、c到两个波源的距离都相等，路程差都为零，三点的振动都加强，但振动加强点也仍在周期性振动，故振幅并非都为零．故A、B、C错误，故D正确．答案：D
1．[物理观念]如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射．下列措施可能使波发生较为明显衍射的是( )A．增大波源的振动频率B．减小波源的振动频率C．增大障碍物的长度D．波源靠近障碍物运动
2．[物理观念]两列频率相同的简谐横波振幅分别为A1＝4 cm、A2＝3 cm，它们在某时刻的干涉图样如图所示，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，下列说法正确的是( )A．质点A的振幅是1 cmB．质点C是振动减弱点C．质点B此刻振动的速度为0D．再过半个周期，质点D是振动加强点
【答案】C【解析】两列频率相同的相干水波相遇时发生稳定的干涉，A是波峰与波峰相遇点，是振动加强的，所以A点的振幅为A＝A1＋A2＝4 cm＋3 cm＝7 cm，故A错误；两列频率相同的相干水波相遇时发生稳定的干涉，C点是波谷与波谷相遇点，是振动加强点，故B错误；B点是波峰与波谷相遇点，所以质点B此刻振动的速度为0，故C正确；质点D是振动减弱点，再过半个周期，仍是减弱点，故D错误．
3．[科学思维]一列简谐横波某时刻的波形如图，比较介质中的三个质点a、b、c，则( )A．此刻a的加速度最大B．此刻b的速度最小C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴负方向运动D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置
【答案】A【解析】由波动图像可知，此时质点a位于波峰处，根据质点振动特点可知，质点a的加速度最大，A正确；此时质点b位于平衡位置，所以速度为最大，B错误；若波沿x轴正方向传播，由“同侧法”可知，质点b向y轴正方向运动，C错误；若波沿x轴负方向传播，由“同侧法”可知，a质点沿y轴负方向运动，c质点沿y轴正方向运动，所以质点c比质点a先回到平衡位置，D错误．
4．[科学思维](多选)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像．从该时刻起( )
A．经过0.1 s时，质点Q的运动方向沿y轴负方向B．经过0.15 s，质点P沿x轴的正方向前进了3 mC．经过0.25 s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度D．经过0.35 s时，质点Q运动的路程大于质点P运动的路程【答案】AD
5．[科学思维](多选)一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图中实线所示，从此刻起，经0.2 s波形图如图中虚线所示，波传播的速度为5 m/s，下列说法正确的是( )
A．这列波沿x轴正方向传播B．t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动C．若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则该波所遇到的简谐横波频率为1.25 HzD．x＝2 m处的质点的位移表达式为y＝0.4sin(2.5πt＋π) m【答案】CD
6．[科学思维]两列简谐波沿x轴相向而行，波速均为v＝0.4 m/s，振幅均为A＝2 cm.两波源分别位于A、B处，t＝0时的波形如图所示．M、N两质点的横坐标分别为x1＝0.40 m和x2＝0.45 m，在t＝3.25 s时，质点M、N的位移分别为多少？
7．[科学思维]图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，Q为平衡位置为x1＝10 cm的质点，P为平衡位置为x2＝17.5 cm的质点，图乙为Q质点从该时刻起的振动图像．(1)判断波的传播方向；(2)从该时刻起，在哪些时刻质点Q会出现在波峰？(3)从该时刻起，P点第二次回到平衡位置通过的路程是多少？(结果保留三位有效数字)
【答案】(1)向右 (2)t＝(0.8n＋0.6) s (n＝0,1,2,3，…)(3)13.2 cm
8．[科学思维]一列沿－x方向传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为10 cm.P、Q两点的坐标分别为(－1，0)和(－9,0)，已知t＝0.7 s时，P点第二次出现波峰．(1)这列波的传播速度多大？(2)从t＝0时刻起，经过多长时间Q点第一次出现波峰？(3)当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程为多少？
【答案】(1)10 m/s (2)1.1 s (3)0.9 m
9．[科学思维]如图所示，一列水平向右沿x轴正方向传播的简谐横波，波速大小为v＝0.6 m/s，P质点的平衡位置坐标为x＝0.96 m．从图中状态开始计时(此时该波刚好传到距O点0.24 m的位置)．求：(1)经过多长时间，P质点第二次到达波峰？(2)当P质点第二次到达波峰时，P质点通过的路程及该时刻P质点的位移．
【答案】(1)1.9 s (2)0.35 m 0.05 m
10．[物理观念]如图甲所示，介质中振源O的振动图像如图乙所示，与O点在同一直线上有P、Q两个质点，P质点距离O点l1＝8 m，Q质点距O点l2＝5 m，振源振动所形成的机械波在传播过程中两相邻波谷之间的距离为d＝0.8 m．求：
(1)振源的振动方程yt；(2)从振源振动开始计时，P质点第一次到达波谷时所需要的时间t；(3)P质点第一次经过平衡位置向下运动时Q质点的位置．【答案】(1)yt＝0.4 sin(5πt) m (2)4.3 s (3)Q点在正向的最大位移处
11．[科学思维]有两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正、负方向传播，振幅均为0.1 m，速度均为v＝5 m/s，在t＝0时，两列波的波峰正好在x＝2.5 m处重合，如图所示．求：(1)t＝0时，两列波的波峰重合处的位置；(2)从t＝0开始计时，至少经过多长时间介质中出现位移为－0.2 m的质点．
【答案】(1)x＝(2.5±20n) m，(n＝0,1,2，…) (2)0.025 s
12．[物理观念]一简谐横波沿水平绳沿x轴负方向以v＝20 m/s的波速传播．已知t＝0时的波形如图所示，波上两质点M、N的平衡位置分别是xM＝5 m、xN＝35 m．从该时刻开始计时，求：(1)质点N第一次回到平衡位置的时间t；(2)平衡位置在x＝20 m的质点，其振动的位移随时间变化的表达式(用余弦函数表示)；(3)经过多长时间，质点M、N振动的速度相同．
【答案】(1)0.75 s (2)y＝2cs(πt＋π) m或y＝－2cs(πt) m(3)t′＝(n＋0.5) s(n＝0,1,2，…)
13．[科学思维]如图中实线是一列简谐横波在t1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t2＝0.5 s时刻的波形．(1)若这列波的周期T符合3T
1．上下坡法沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡上”．如图甲所示．
专题1 由波的传播方向确定质点振动方向的方法
2．微平移法原理：波向前传播，波形也向前平移．方法：作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了．如图乙所示．
3．同侧法在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方向，并在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧，如图丙所示．若波向右传播，则P向下运动．
4．带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动质点．方法：在图像上靠近P点另找先振动的一点P′，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动．如图丁所示．
例1 在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s，已知t＝0时，波刚好传播到x＝40 m处，如图所示．在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是( )A．波源开始振动时方向沿y轴正方向B．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m的质点运动的路程为0.6 mC．接收器在t＝2 s时才能接收到此波D．若波源向x轴正方向运动，接收器接收到波的频率可能是9 Hz
1．由波的图像确定振动图像给出波的图像，附加波的传播方向便可粗略画出任一质点的振动图像(周期T未知)．如果能再给出波速便可准确确定出任一质点的振动图像．2．由振动图像确定波的图像给出振动图像和波的传播方向，便可画出任一时刻的波形图；或是给出两个质点的振动图像，加上两质点平衡位置的间距和波源方位，便可画出多种情况下的波形图．
专题2 振动图像与波的图像问题
例2 如图所示是一列横波上A、B两质点的振动图像，该波由A向B传播，两质点沿波的传播方向上的距离Δx＝4.0 m，波长大于3.0 m，求这列波的波速．
答案：40 m/s或8.0 m/s
1．波的衍射条件理解波的衍射现象中要明确“障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多”是发生明显衍射的条件，不是衍射能否发生的条件．衍射是无条件发生的，不过在不满足以上条件时衍射现象不明显．
专题3 波的衍射、干涉问题的分析
2．波的干涉的实质(1)在稳定的干涉现象中，振动加强区和振动减弱区的空间位置是固定不变的．振动加强区内质点的振幅等于两列波的振幅之和，振动减弱区内的质点的振幅等于两列波的振幅之差．振动加强区和振动减弱区是交替出现的．(2)振动加强和减弱指的是质点振动剧烈程度的差异也就是振幅大小的区别，振动加强点的振幅大，振动减弱点的振幅小(特殊情况下振幅可以为零，即质点不振动)．但它们的位移都随时间变化，某一时刻振动加强点的位移不一定大于振动减弱点的位移．
(3)现象判断法．若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，则该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．
例3 如图所示，在水平面上有两个完全相同的振源S1和S2，在S1和S2连线的中垂线上有a、b、c三点．已知在某一时刻两列波的波峰在a点相遇，波谷在c点相遇，b为a、c连线的中点，如图所示，下列结论中正确的是( )A．a、c两点是振动加强点，b点是振动减弱点B．a点是振动加强点，c点是振动减弱点，b点振动情况不确定C．a、b、c三点的振幅都为零D．a、c连线上所有点都为振动加强点
解析：两个完全相同的振源S1和S2，a、b、c三点在连线的中垂线上，则a、b、c到两个波源的距离都相等，路程差都为零，三点的振动都加强，但振动加强点也仍在周期性振动，故振幅并非都为零．故A、B、C错误，故D正确．答案：D
1．[物理观念]如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射．下列措施可能使波发生较为明显衍射的是( )A．增大波源的振动频率B．减小波源的振动频率C．增大障碍物的长度D．波源靠近障碍物运动
2．[物理观念]两列频率相同的简谐横波振幅分别为A1＝4 cm、A2＝3 cm，它们在某时刻的干涉图样如图所示，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，下列说法正确的是( )A．质点A的振幅是1 cmB．质点C是振动减弱点C．质点B此刻振动的速度为0D．再过半个周期，质点D是振动加强点
【答案】C【解析】两列频率相同的相干水波相遇时发生稳定的干涉，A是波峰与波峰相遇点，是振动加强的，所以A点的振幅为A＝A1＋A2＝4 cm＋3 cm＝7 cm，故A错误；两列频率相同的相干水波相遇时发生稳定的干涉，C点是波谷与波谷相遇点，是振动加强点，故B错误；B点是波峰与波谷相遇点，所以质点B此刻振动的速度为0，故C正确；质点D是振动减弱点，再过半个周期，仍是减弱点，故D错误．
3．[科学思维]一列简谐横波某时刻的波形如图，比较介质中的三个质点a、b、c，则( )A．此刻a的加速度最大B．此刻b的速度最小C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴负方向运动D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置
【答案】A【解析】由波动图像可知，此时质点a位于波峰处，根据质点振动特点可知，质点a的加速度最大，A正确；此时质点b位于平衡位置，所以速度为最大，B错误；若波沿x轴正方向传播，由“同侧法”可知，质点b向y轴正方向运动，C错误；若波沿x轴负方向传播，由“同侧法”可知，a质点沿y轴负方向运动，c质点沿y轴正方向运动，所以质点c比质点a先回到平衡位置，D错误．
4．[科学思维](多选)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像．从该时刻起( )
A．经过0.1 s时，质点Q的运动方向沿y轴负方向B．经过0.15 s，质点P沿x轴的正方向前进了3 mC．经过0.25 s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度D．经过0.35 s时，质点Q运动的路程大于质点P运动的路程【答案】AD
5．[科学思维](多选)一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图中实线所示，从此刻起，经0.2 s波形图如图中虚线所示，波传播的速度为5 m/s，下列说法正确的是( )
A．这列波沿x轴正方向传播B．t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动C．若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则该波所遇到的简谐横波频率为1.25 HzD．x＝2 m处的质点的位移表达式为y＝0.4sin(2.5πt＋π) m【答案】CD
6．[科学思维]两列简谐波沿x轴相向而行，波速均为v＝0.4 m/s，振幅均为A＝2 cm.两波源分别位于A、B处，t＝0时的波形如图所示．M、N两质点的横坐标分别为x1＝0.40 m和x2＝0.45 m，在t＝3.25 s时，质点M、N的位移分别为多少？
7．[科学思维]图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的波形图，Q为平衡位置为x1＝10 cm的质点，P为平衡位置为x2＝17.5 cm的质点，图乙为Q质点从该时刻起的振动图像．(1)判断波的传播方向；(2)从该时刻起，在哪些时刻质点Q会出现在波峰？(3)从该时刻起，P点第二次回到平衡位置通过的路程是多少？(结果保留三位有效数字)
【答案】(1)向右 (2)t＝(0.8n＋0.6) s (n＝0,1,2,3，…)(3)13.2 cm
8．[科学思维]一列沿－x方向传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为10 cm.P、Q两点的坐标分别为(－1，0)和(－9,0)，已知t＝0.7 s时，P点第二次出现波峰．(1)这列波的传播速度多大？(2)从t＝0时刻起，经过多长时间Q点第一次出现波峰？(3)当Q点第一次出现波峰时，P点通过的路程为多少？
【答案】(1)10 m/s (2)1.1 s (3)0.9 m
9．[科学思维]如图所示，一列水平向右沿x轴正方向传播的简谐横波，波速大小为v＝0.6 m/s，P质点的平衡位置坐标为x＝0.96 m．从图中状态开始计时(此时该波刚好传到距O点0.24 m的位置)．求：(1)经过多长时间，P质点第二次到达波峰？(2)当P质点第二次到达波峰时，P质点通过的路程及该时刻P质点的位移．
【答案】(1)1.9 s (2)0.35 m 0.05 m
10．[物理观念]如图甲所示，介质中振源O的振动图像如图乙所示，与O点在同一直线上有P、Q两个质点，P质点距离O点l1＝8 m，Q质点距O点l2＝5 m，振源振动所形成的机械波在传播过程中两相邻波谷之间的距离为d＝0.8 m．求：
(1)振源的振动方程yt；(2)从振源振动开始计时，P质点第一次到达波谷时所需要的时间t；(3)P质点第一次经过平衡位置向下运动时Q质点的位置．【答案】(1)yt＝0.4 sin(5πt) m (2)4.3 s (3)Q点在正向的最大位移处
11．[科学思维]有两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正、负方向传播，振幅均为0.1 m，速度均为v＝5 m/s，在t＝0时，两列波的波峰正好在x＝2.5 m处重合，如图所示．求：(1)t＝0时，两列波的波峰重合处的位置；(2)从t＝0开始计时，至少经过多长时间介质中出现位移为－0.2 m的质点．
【答案】(1)x＝(2.5±20n) m，(n＝0,1,2，…) (2)0.025 s
12．[物理观念]一简谐横波沿水平绳沿x轴负方向以v＝20 m/s的波速传播．已知t＝0时的波形如图所示，波上两质点M、N的平衡位置分别是xM＝5 m、xN＝35 m．从该时刻开始计时，求：(1)质点N第一次回到平衡位置的时间t；(2)平衡位置在x＝20 m的质点，其振动的位移随时间变化的表达式(用余弦函数表示)；(3)经过多长时间，质点M、N振动的速度相同．
【答案】(1)0.75 s (2)y＝2cs(πt＋π) m或y＝－2cs(πt) m(3)t′＝(n＋0.5) s(n＝0,1,2，…)
13．[科学思维]如图中实线是一列简谐横波在t1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t2＝0.5 s时刻的波形．(1)若这列波的周期T符合3T
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