统考版高考物理一轮复习课时分层作业（四十）机械波含答案

这是一份统考版高考物理一轮复习课时分层作业（四十）机械波含答案，共10页。
1．(多选)如图甲所示，一位男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是( )
A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高
B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高
C．女同学在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变
D．女同学在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低
E．女同学从B向D运动过程中，她感觉哨声音调变高
2．(多选)在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的13个质点，相邻两质点的距离均为0.1 m，如图甲所示．在此均匀介质中一列横波沿直线向右传播，在t＝0时刻到达质点1，且质点1开始时是向上运动的，经过一段时间，在t＝0.6 s时刻第一次出现如图乙所示的波形．则该波的( )
A．周期是0.3 s，波长是0.8 m
B．周期是0.4 s，波长是0.8 m
C．频率是2.5 Hz，波速是2 m/s
D．频率是 eq \f(10,3) Hz，波速是 eq \f(8,3) m/s
E．在t＝0.6 s时刻，质点13正在向下运动
3．(多选)一简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝ eq \f(T,2) 时刻，该波的波形图如图(a)所示，P、Q是介质中的两个质点．图(b)表示介质中某质点的振动图象．下列说法正确的是( )
A．质点Q的振动图象与图(b)相同
B．在t＝0时刻，质点P的速率比质点Q的大
C．在t＝0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大
D．平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图(b)所示
E．在t＝0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大
4．(多选)如图所示，有一列减幅传播的简谐横波，x＝0与x＝75 m处的A、B两个质点的振动图象分别如图中实线与虚线所示．则这列波的( )
A．A点处波长是10 cm，B点处波长是5 cm
B．周期一定都是2×10－2 s
C．t＝0.0125 s时刻，两质点的振动速度方向相反
D．传播速度一定是600 m/s
E．A质点的振幅是B质点的振幅的2倍
5．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图所示，此时x＝3 m处的质点正在向上运动，则x＝2.5 m处的质点向________(选填“上”或“下”)运动．当x＝3 m处的质点在波峰时，x＝5 m处的质点恰好在________(选填“波峰”“波谷”或“平衡位置”).
6．利用发波水槽可以观察波的干涉现象．如图所示，S1、S2是两个振动情况完全相同的波源，它们发出两列波长均为λ、周期均为T的简谐横波，图中虚线和实线分别代表某时刻这两列波的波谷和波峰．
(1)表中最后一格应是________．
(2)图中A、B、P、N、Q这几个点中，始终为振动减弱点的是______点，在同一条振动加强线上的点是______点．
7．声波在空气中的传播速度为340 m/s，在钢铁中的传播速度为4 900 m/s.一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击铁桥的一端而发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00 s．桥的长度为________ m，若该波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中波长为λ的________倍．
8．在某介质中形成一列简谐波，t＝0时刻的波形如图中的实线所示．若波向右传播，t＝0时刻刚好传到A点，且再经过0.6 s，P点也开始起振，求：
(1)该列波的周期T为多少？
(2)从t＝0时起到P点第一次达到波峰时止，O点相对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少？
综合题组
9．[2021·湖南卷，节选](多选)均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆．t＝0时刻，波面分布如图(a)所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷．A处质点的振动图象如图(b)所示，z轴正方向竖直向上．下列说法正确的是________．(填正确答案标号．)
A．该波从A点传播到B点，所需时间为4 s
B．t＝6 s时，B处质点位于波峰
C．t＝8 s时，C处质点振动速度方向竖直向上
D．t＝10 s时，D处质点所受回复力方向竖直向上
E．E处质点起振后，12 s内经过的路程为12 cm
10．[2022·河北保定调研]如图甲所示，在操场的P、Q两个位置放两个扬声器，P、Q之间的距离为d＝10 m，其中A在P、Q连线的中垂线上，B在P、Q的连线上，且PB＝3.3 m.P、Q两个扬声器发声时振动的位移—时间图象均如图乙所示，已知声波在空气中的传播速度为340 m/s，则扬声器发出声波的波长为________ m．一个同学站在位置A时听到的声音比站在位置B时听到的声音________(填“大”“小”或“相同”)，如果该同学从P点走到Q点，他可以________次听到声音明显变大．
11．[2022·贵州兴义市一模]一简谐横波从波源O沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形图如图甲所示，波刚好传到质点b.图乙表示x＝2 m处的质点a的振动图象．求：
(1)质点a在0.35 s时到平衡位置的距离及0～0.35 s时间内路程(计算结果保留两位有效数字)；
(2)从t＝0时刻开始再经多长时间甲图中x＝7.5 m处的质点c(图中未标出)运动路程达到0.4 m．
课时分层作业（四十） 机械波
1．解析：根据多普勒效应，女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，即靠近声源，她都会感到哨声音调变高；反之，女同学向左运动时，她感到音调变低．选项A、D、E正确，B、C错误．
答案：ADE
2．解析：由乙图得到波长λ＝0.8 m，由题意，质点1开始振动方向向上，而乙图上质点13振动方向向下，质点1在平衡位置，则可知，波的前峰并不是质点13，而在质点13右侧半个波长处，即形成两个波长的波形．则t＝2T，得到T＝0.3 s，选项A、E正确，B错误；波速v＝ eq \f(λ,T) ＝ eq \f(0.8,0.3) m/s＝ eq \f(8,3) m/s，频率f＝ eq \f(1,T) ＝ eq \f(10,3) Hz，选项C错误，D正确．
答案：ADE
3．解析：由图（b）可知，在 eq \f(T,2) 时刻，该质点处于平衡位置且向y轴负方向运动，再从图（a）中利用“上下坡法”，结合波沿x轴正方向传播可知，在 eq \f(T,2) 时刻，质点Q在平衡位置且向y轴正方向运动，平衡位置在原点处的质点在平衡位置且向y轴负方向运动，所以A选项错误，D选项正确. 分析可知，在t＝0时刻，质点P位于波谷，此时质点P的速率为0，加速度最大，位移大小最大，但质点Q在平衡位置，速率最大，加速度为0，位移为0，所以B选项错误，C和E选项均正确．
答案：CDE
4．解析：由A、B两质点的振动图象可知两质点的周期均为2×10－2 s，所以B项正确；再由振动图象知t＝0时，质点A在平衡位置且向上振动，B处在波峰，则有75 m＝ eq \f(3,4) λ＋nλ（n＝0、1、2、3…），解得λ＝ eq \f(300,4n＋3) m（n＝0、1、2、3…），所以A项错；在t＝0.012 5 s＝ eq \f(5,8) T时，质点A向下振动，B向上振动，所以C项正确；波的传播速度v＝ eq \f(λ,T) ＝ eq \f(15 000,4n＋3) m/s（n＝0、1、2、3…），有多种可能，D项错；由图可知质点A的振幅为10 cm，质点B的振幅为5 cm，所以E项正确．
答案：BCE
5．解析：t＝0时刻，x＝3 m处的质点正向上振动，由波形的平移法得知该波向左传播，即波沿x轴负方向传播，则x＝2.5 m处的质点向上运动．由波沿x轴负方向传播可知，当x＝3 m处的质点在波峰时，x＝5 m处的质点恰好在波谷．
答案：上 波谷
6．解析：（1）根据题意可知，此时N到S2的距离为1.5λ.
（2）波峰和波峰相遇、波谷和波谷相遇都是振动加强点，波峰和波谷相遇是振动减弱点，可知，始终为振动减弱点的是A、B；在同一条振动加强线上的点是N、Q.
答案：（1）1.5λ （2）A、B N、Q
7．解析：设桥的长度为s，则声音在钢铁中传播的时间t＝ eq \f(s,v) ＝ eq \f(s,4 900 m/s) ，
声音在空气中的传播时间为t′＝ eq \f(s,v′) ＝ eq \f(s,340 m/s) ，
根据题意Δt＝t′－t＝ eq \f(s,340 m/s) － eq \f(s,4 900 m/s) ＝1 s，
解得：s＝365 m.
声音在不同介质中的频率是不会改变的，
由公式λ＝ eq \f(v,f) 可知 eq \f(λ钢,λ空) ＝ eq \f(v,v′) ，
解得λ钢＝ eq \f(v,v′) λ空＝ eq \f(4 900,340) λ＝ eq \f(245,17) λ.
答案：365 eq \f(245,17)
8．解析：（1）波速v＝ eq \f(x,Δt1) ＝ eq \f(6,0.6) m/s＝10 m/s，
由v＝ eq \f(λ,T)
得T＝ eq \f(λ,v) ＝0.2 s.
（2）由t＝0至P点第一次到达波峰，
经历的时间Δt2＝Δt1＋ eq \f(3,4) T＝0.75 s＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3＋\f(3,4))) T
而t＝0时O点的振动方向沿y轴正方向，
故经时间Δt2，O点振动到波谷，即y0＝－2 cm＝－0.02 m，s0＝ eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(3＋\f(3,4))) ×4A＝0.3 m.
答案：（1）0.2 s （2）－0.02 m 0.3 m
9．解析：由题图（b）可知该波的振动周期T＝4 s，由题意结合题图（a）知波长λ＝10 m，故波速v＝ eq \f(λ,T) ＝ eq \f(10,4) m/s＝2.5 m/s，所以波从A点传播到B点，所需时间t＝ eq \f(10,2.5) s＝4 s，A正确；t＝0时，A处质点处于波峰，经过4 s，B处质点处于波峰，再过2 s，B处质点处于波谷，B错误；波面分布如图所示，t＝8 s时，实线表示波峰，虚线表示波谷，C处质点在波峰与波谷之间，之后要重复前面质点的运动，故C处质点向正向最大位移处运动，所以C处质点振动速度方向竖直向上，C正确；t＝10 s时，实线表示波谷，虚线表示波峰，D处质点距离波峰更近，所以D处质点在平衡位置上方，所受回复力方向竖直向下，D错误；E处质点起振后12 s内经过3个周期，所以这12 s内经过的路程s＝3×4A＝12 cm，E正确．
答案：ACE
10．解析：本题考查声波的干涉问题．由题图乙可知声音的周期为T＝2×10－2 s，根据波速公式v＝ eq \f(λ,T) ，知声波的波长为λ＝vT＝340×2×10－2 m＝6.8 m．因AP＝AQ，所以在A位置时声音加强，又因为BQ－BP＝6.7 m－3.3 m＝3.4 m＝ eq \f(λ,2) ，所以在B位置时声音减弱，故该同学站在位置A时听到的声音比站在位置B时听到的声音大．设该同学从P点走到P、Q连线中点的过程中，走到位置C时，声音加强，则CQ－CP＝λ，又因为CQ＋CP＝10 m，解得CP＝1.6 m，CQ＝8.4 m，他走到P、Q连线的中点时声音加强，由对称性可知，他可以3次听到声音明显变大．
答案：6.8 大 3
11．解析：（1）由波形图和质点a的振动图象可得a点的振动方程为
y＝0.2 sin （ωt＋φ）
ω＝ eq \f(2π,T) ＝ eq \f(2π,0.4) rad/s＝5π rad/s
φ＝π
根据振动方程可得0.35 s时，y≈0.14 m
在0～0.35 s时间内质点a振动了 eq \f(3,4) T＋ eq \f(1,8) T，则a点通过的路程为4A－y＝0.66 m.
（2）此波传播速度为v＝ eq \f(λ,T) ＝ eq \f(4,0.4) m/s＝10 m/s
从t＝0时刻开始波传播到甲图中x＝7.5 m处的c点所用的时间t1＝ eq \f(L,v) ＝ eq \f(7.5－4,10) s＝0.35 s，
c点通过的路程为0.4 m＝2A，所用时间应为
t2＝ eq \f(T,2) ＝0.2 s
则经过时间为t＝t1＋t2＝0.55 s.
答案：（1）0.14 m 0.66 m （2）0.55 s质点
P
Q
M
N
到S1的距离
3λ
3.5λ
2λ
2.5λ
到S2的距离
4λ
2.5λ
2λ