2023年高考物理一轮复习课时练40《机械波》(含答案详解)

2023年高考物理一轮复习课时练40

《机械波》

一 、选择题

1.关于机械波的形成，下列说法中正确的是(　　)

A.物体做机械振动，一定产生机械波

B.机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，做受迫振动

C.参与振动的质点振动频率各不相同

D.机械波传播过程中，介质中质点随波迁移，振动能量也随波传递

2.利用发波水槽得到的水面波波形如图甲、乙所示，则(　　)

A.图甲、乙均显示了波的干涉现象

B.图甲、乙均显示了波的衍射现象

C.图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象

D.图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象

3.一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，a、b、c为三个质点，a正向上运动。由此可知(　　)

A.该波沿x轴负方向传播

B.c正向上运动

C.该时刻以后，b比c先到达平衡位置

D.该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处

4.一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图所示，质点a与质点b相距1 m，a质点正沿y轴正方向运动；t＝0.02 s时，质点a第一次到达正向最大位移处，由此可知 (　　)

A.此波的传播速度为25 m/s

B.此波沿x轴正方向传播

C.从t＝0时起，经过0.04 s，质点a沿波传播方向迁移了1 m

D.t＝0.04 s时，质点b处在平衡位置，速度沿y轴负方向

5.一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时波形图如图中实线所示，此时波刚好传到P点，t＝0.6 s时恰好传到Q点，波形如图中虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，下列说法正确的是  (　　)

A.t＝0.6 s时，质点a速度沿y轴负方向

B.质点P在t＝0到t＝0.6 s这段时间沿x轴正方向移动了30 m

C.质点c在t＝0到t＝0.6 s这段时间通过的路程为30 cm

D.t＝0.5 s时，质点b、P的位移相同

6.如图甲所示，某均匀介质中各质点的平衡位置在同一条直线上，相邻两点间距离为d。质点1开始振动时速度方向竖直向上，振动由此开始向右传播。经过时间t，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形。关于该波的周期与波长说法正确的为(　　)

A.t　　9d      B.t　　8d    C.　　9d       D.　　8d

7. (多选)下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是(　　)

A.相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强

B.相遇之后，两列波的振动情况与相遇前完全相同

C.在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别在该点引起的位移的矢量和

D.几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰

E.相遇之后，振动加强区域内质点的位移始终最大

8. (多选)如图所示为某时刻的两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图，此时a波上某质点P的运动方向如图所示，则下列说法正确的是(　　)

A.两列波具有相同的波速

B.此时b波上的质点Q正向上运动

C.一个周期内，Q质点沿x轴前进的距离是P质点的1.5倍

D.在P质点完成30次全振动的时间内Q质点可完成20次全振动

E.a波和b波在空间相遇处会产生稳定的干涉图样

9. (多选)一列简谐横波沿着x轴正方向传播，波中A、B两质点的平衡位置间的距离为0.5 m，且小于一个波长，如图甲所示，A、B两质点振动图像如图乙所示。由此可知(　　)

A.波中质点在一个周期内通过的路程为8 cm

B.该机械波的波长为4 m

C.该机械波的波速为0.5 m/s

D.t=1.5 s时A、B两质点的位移相同

E.t=1.5 s时A、B两质点的振动速度相同

10. (多选)如图所示是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，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)；S1的振幅A1＝3 cm，S2的振幅为A2＝2 cm，下列说法正确的是(　　)

A.质点D是振动减弱点

B.质点A、D在该时刻的高度差为10 cm

C.再过半个周期，质点B、C是振动加强点

D.质点C的振幅为1 cm

E.质点C此刻将向下运动

11. (多选)一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端点P、Q同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图所示。对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是(　　)

A.两列波将同时到达中点M

B.两列波波速之比为1∶2

C.中点M的振动总是加强的

D.M点的位移大小在某时刻可能为零

E.绳的两端点P、Q开始振动的方向相同

12. (多选)如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波的部分波形图。若该波波速v＝40 m/s，在t＝0时刻波刚好传播到x＝13 m处，下列关于波在t＝0.45 s时的运动情况分析，其中正确的是(　　)

A.该波x＝9 m处的质点的位移为－5 cm

B.该波x＝11 m处的质点的位移为5 cm

C.该波x＝11 m处的质点速度方向沿y轴负向

D.该波刚好传播到x＝31 m处

E.该波刚好传播到x＝18 m处

三 、计算题

13.如图甲所示，在均匀介质中P、Q两质点相距d=0.4 m，质点P的振动图像如图乙所示，已知t=0时刻，P、Q两质点都在平衡位置，且P、Q之间只有一个波峰。求：

(1)波的传播速度；

(2)质点Q下一次出现在波谷的时间。

14.如图所示，t=0时，位于原点O处的波源，从平衡位置(在x轴上)开始沿y轴正方向做周期T=0.2 s、振幅A=4 cm的简谐振动。该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播，当平衡位置坐标为(9 m,0)的质点P刚开始振动时，波源刚好位于波谷。

(1)质点P在开始振动后的Δt=1.05 s内通过的路程是多少？

(2)该简谐波的最大波速是多少？

(3)若该简谐波的波速为v=12 m/s，质点Q的平衡位置坐标为(12 m,0)(图中未画出)。

请写出以t=1.05 s时刻为新的计时起点的质点Q的振动方程。

15.一列简谐横波正在沿x轴的正方向传播，波速为0.5 m/s，t=0时刻的波形如图甲所示。

(1)求横波中质点振动的周期T；

(2)在图乙中画出t=1 s时刻的波形图(至少画出一个波长)；

(3)在图丙中画出平衡位置为x=0.5 m处质点的振动图像(t=0时刻开始计时，在图中标出横轴的标度，至少画出一个周期)。

0.答案解析

1.答案为：B

解析：有振源没有媒介时不能产生机械波，A错误。机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是在相邻的先振动的质点的作用下做受迫振动，并重复前一质点的振动情况，B正确。参与振动的质点振动频率都相同，C错误。机械波传播过程中，介质中质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移，在振动过程中把能量传递出去，D错误。

2.答案为：D

解析：波绕过障碍物继续向前传播的现象叫波的衍射现象。波的干涉现象是由频率相同的两列波相遇时叠加产生的，并形成干涉图样，干涉图样的特点是振动加强区与振动减弱区各自都能连成线，且相互间隔地分布。因此题图甲显示了波的衍射现象，题图乙显示了波的干涉现象，D正确。

3.答案为：C

解析：由同侧法可知波沿x轴的正方向传播，A错误；在该时刻，c点正向下振动，B错误；由同侧法可知，b质点先到达平衡位置，c质点先到达离平衡位置最远处，C正确，D错误。

4.答案为：A

解析：由题意可知波长λ＝2 m，周期T＝4t＝0.08 s，则v＝＝25 m/s，A正确；由“同侧法”知波沿x轴负方向传播，B错误；波传播时，介质中的质点不随波迁移，C错误；t＝0时，质点b正处在平衡位置，沿y轴负方向运动，从t＝0到t＝0.04 s经过了半个周期，质点b回到平衡位置，沿y轴正方向运动，D错误。

5.答案为：D

解析：波是沿x轴正方向传播的，由微平移法可知，t＝0.6 s时，质点a正沿y轴正方向运动，A错误。波向前传播时，介质中的质点只是在各自的平衡位置上下做简谐运动，并不随波向前传播，B错误。由于t＝0时波尚未传播到c点，t＝0.6 s时波前位于质点c右侧半个波长处，故质点c在t＝0到t＝0.6 s这段时间振动了半个周期，则其通过的路程为s＝2A＝20 cm，C错误。因在0.6 s时间内波向前传播了λ的距离，可知波的周期T＝0.8 s，当t＝0.5 s时，波向前传播λ的距离，故t＝0.5 s时每个质点偏离平衡位置的位移与其左侧相距Δx＝λ＝25 m 处的质点在t＝0时偏离平衡位置的位移相同，由图中实线知质点b、P左侧25 m处两质点在t＝0时恰好位于同一波谷左右两侧对称位置上，偏离平衡位置位移相同，故t＝0.5 s时，b、P两质点的位移也相同，D正确。

6.答案为：D；

解析：根据振动的周期性和波的传播特点可知，质点13此时的振动方向向下，而波源的起振方向向上，所以从质点13算起，需要再经时间振动的方向才能向上，即与波源的起振方向相同，图上还有半个波长的波没有画出，设周期为T，则t=T＋=2T，即T=；相邻波峰(或波谷)间的距离等于波长，由题图知波长为8d，故D正确。

7.答案为：BCD；

解析：两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变，而质点的振动情况由两列波共同作用的结果决定，故A错误，B、C正确；几个人在同一房间内说话，发出的声波在空间中相互叠加后，每列波的振幅和频率并不改变，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故选项D正确；两列波相遇后，振动加强区域内质点的振幅最大，振动的位移仍随时间发生周期性变化，故E错误。

8.答案为：ABD；

解析：两列简谐横波在同一介质中波速相同，故A正确。此时a波上某质点P的运动方向向下，由波形平移法可知，波向左传播，可知此时b波上的质点Q正向上运动，故B正确。在简谐波传播过程中，介质中质点只上下振动，不会沿x轴前进，故C错误。由题图可知，两列波波长之比λa∶λb=2∶3，波速相同，由波速公式v=λf得a、b两波频率之比为fa∶fb=3∶2，所以在P质点完成30次全振动的时间内Q质点可完成20次全振动，故D正确。两列波的频率不同，不能产生稳定的干涉图样，故E错误。

9.答案为：ACE；

解析：由题图可知，该波的振幅为2 cm，波中质点在一个周期内通过的路程为4倍的振幅，即8 cm，故A正确；由题图知，t=0时刻B点通过平衡位置向上运动，A点位于波峰，则有：Δx=x2－x1=λ，n=0,1,2,3…，

由题知λ>Δx=0.5 m，则n只能取0，故λ=2 m，故B错误；

由题图知周期T=4 s，则波速为v== m/s=0.5 m/s，故C正确；在t=1.5 s时刻，A的位移为负，而B的位移为正，故D错误；t=1.5 s时A、B两质点到平衡位置的距离是相等的，所以振动的速度大小相等；又由题图可知，在t=1.5 s时刻二者运动的方向相同，所以它们的振动速度相同，故E正确。

10.答案为：BDE

解析：由题图知质点A、D到两个波源的波程差为零，故质点A、D都是振动加强点，而质点B、C都是波峰与波谷相遇，都是振动减弱点，A错误；图示时刻，质点A的位移为＋3 cm＋2 cm＝＋5 cm，质点D的位移为(－3) cm＋(－2) cm＝－5 cm，故质点A、D在该时刻的高度差为10 cm，B正确；振动的干涉图样是稳定的，质点A、D一直是振动加强点，而质点B、C一直是振动减弱点，故C错误；质点C是振动减弱点，振幅为3 cm－2 cm＝1 cm，D正确；质点C是振动减弱点，此刻在上方最大位移处，故质点C此刻将向下振动，E正确。

11.答案为：ADE

解析：波在同种介质传播时波速相同，由于两端点距M点的距离相同，所以两列波将同时到达M点，A正确，B错误；由于两列波波长不同，因此在M点相遇时，并不总是加强或减弱，C错误；当两列波都刚传到M点时，此时刻M点的位移为零，所以M点的位移大小在某时刻可能为零，D正确；根据波的传播特点可知，各质点的起振方向与波源的起振方向相同，根据波形可知，两波源的起振方向都是向上，E正确。

12.答案为：ACD

解析：根据题中图象可知λ＝8 m。根据λ＝vT可得，波的周期为T＝＝0.2 s，所以在Δt＝0.45 s时间内，已传播了2个周期，据波的周期性特点，将t＝0时的波形图向右平移λ，即可得t＝0.45 s时的波形图，则在t＝0.45 s时，x＝9 m处的质点的位移为－5 cm，x＝11 m 处的质点的位移为0，A正确，B错误。x＝11 m处的质点沿y轴负方向运动，C正确。在t＝0时刻，该波刚传播到x＝13 m处，在Δt＝0.45 s时间内又传播x′＝v·Δt＝18 m，故t＝0.45 s时波刚好传播到31 m处，D正确，E错误。

三 、计算题

13.解：(1)由图乙可得该波的周期T=0.2 s

若P、Q间没有波谷，P、Q间距离等于半个波长，

即λ=0.8 m，波速v==4 m/s

若P、Q间有一个波谷，P、Q间距离等于一个波长，

即λ=0.4 m，波速v==2 m/s

若P、Q间有两个波谷，则λ=0.4 m，即λ= m，

波速v== m/s。

(2)t=0时刻，质点P向下振动，经过0.05 s到波谷处，经过0.15 s到波峰处

若P、Q间距为一个波长，P、Q同时出现在波谷处，

则质点Q下一次出现在波谷的时间是t=0.05 s

若P、Q间距为半波长的1倍或3倍，质点Q在波谷时，质点P在波峰，则质点Q下一次出现在波谷的时间是t=0.15 s。

14.解：(1)由于质点P从平衡位置开始振动，且Δt=1.05 s=5 T，

故在Δt=1.05 s内质点P通过的路程s=21A=84 cm。

(2)设该简谐波的波速为v，两质点O、P间的距离为Δx

由题意可得Δx=λ=9 m　(n=0,1,2，…)

所以v== m/s　(n=0,1,2，…)

当n=0时，该简谐波的波速最大，vm=60 m/s。

(3)简谐波从波源传到(12 m,0)点所用时间t1= s=1 s

再经t2=t－t1=0.05 s，质点Q位于波峰位置，则以此时刻为计时起点，

质点Q的振动方程为y=0.04cos 10πt (m).

15.解：(1)由于波速为0.5 m/s，波长为2 m，

故质点振动的周期T== s=4 s。

(2)当t=1 s时刻，相当于经过了，又因为波沿x轴正方向传播，

故振源向下运动到负的最大位置处，然后依次画出波上各质点即可。如图(a)所示。

(3)x=0.5 m处的质点在t=0时处于波峰的位置，故其振动图像如图(b)所示。