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第2讲 机械波
一、机械波
1.定义:机械振动在______中的传播。
2.形成条件
(1)有发生机械振动的_______。
(2)有传播_______,如空气、水等。
3.特点
(1)传播振动的形式、_____、信息。
(2)质点不随波______。
(3)每个质点起振方向都与波源的起振方向_____。
;4.分类
(1)横波:质点的振动方向与波的传播方向相互_____的波,有波峰和_____。
(2)纵波:质点的振动方向与波的传播方向_____________的波,有疏部和______。
5.描述物理量
(1)波长(λ):在波动中,振动相位总是______的两个______质点间的距离。
①在横波中,两个______波峰(或波谷)间的距离等于______。
②在纵波中,两个_____密部(或疏部)中央间的距离等于______。
(2)周期(T)或频率(f):波的周期或频率等于______振动的周期或频率。
(3)波速(v):波在介质中的传播速度,由______本身的性质决定。
;6.波的图像
(1)坐标轴:横坐标表示沿波传播方向上各个质点的_________,纵坐标表示某时刻各个质点偏离平衡位置的______。
(2)意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开__________的位移。
二、波的干涉和衍射现象 多普勒效应
1.波的干涉和衍射
;2.多普勒效应
;微点判断
(1)横波就是在水平方向传播的波。 ( )
(2)在机械波的传播过程中各质点随波的传播而迁移。 ( )
(3)通过波的图像可以找出任一质点在某时刻的位移。 ( )
(4)机械波在传播过程中,各质点的起振方向都相同。 ( )
(5)机械波在一个周期内传播的距离就是振幅的4倍。 ( )
(6)波速表示介质中质点振动的快慢。 ( )
(7)两列波在介质中叠加,一定产生干涉现象。 ( )
(8)一切波都能发生衍射现象。 ( )
(9)多普勒效应说明波源的频率发生变化。 ( )
;[例1] (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(t10),质点A位于波峰。求:
(1)从t1时刻开??,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。;[答案] (1)0.8 s (2)-0.5 cm;[针对训练]
1.(2022·青岛模拟) 青岛濒临黄海,是国内著名的滨海旅游城市,
长达800多公里的海岸线,拥有众多优良海水浴场。在石老人
海水浴场,某同学漂浮在海面上,水波以3 m/s的速率向着海
滩传播,该同学记录了第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间为18 s。下列说法正确的是 ( )
A.该同学很快就会漂流到沙滩上
B.该水波的周期为1.8 s
C.该水波的波长为6 m
D.该水波可以绕过石老人继续传播属于波的干涉现象
;答案:C;2.如图所示为海洋生态自动监测浮标,可用于监测水质和气象等
参数。一列水波(视为横波)沿海面传播,在波的传播方向上相
距4.5 m的两处分别有甲、乙两浮标,两浮标随波上下运动。
当甲运动到波峰时,乙恰好运动到波谷,此时甲、乙之间只有一个波峰。观察到甲从第1次到达波峰与第11次到达波峰的时间间隔为20 s,则该水波( )
A.振幅为4.5 m B.波长为3 m
C.频率为2 Hz D.波速为2.25 m/s
;答案:B ;2.根据波的图像、传播方向判定振动方向;[答案] C;[针对训练]
3. (2021·北京等级考)一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后
K质点比L质点先回到平衡位置。下列判断正确的是 ( )
A.该简谐横波沿x轴负方向传播
B.此时K质点沿y轴正方向运动
C.此时K质点的速度比L质点的小
D.此时K质点的加速度比L质点的小
;解析:由题知K质点比L质点先回到平衡位置,则此时K质点应沿y轴负方向运动,再根据“上、下坡”法可知,该波应沿x轴正方向传播,A、B错误;L质点在波谷处,则L质点的速度为0,故此时K质点的速度比L质点的大,C错误;由于质点在竖直方向做机械振动,根据F=-ky=ma,结合波动图像可看出yL>yK,则此时K质点的加速度比L质点的小,D正确。
答案:D
;[例3] (2021·湖北高考)(多
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