高考物理一輪復(fù)習(xí)課時(shí)練習(xí) 第8章第3練　訓(xùn)練2　機(jī)械波(二)（含詳解）

訓(xùn)練2機(jī)械波(二)1．(多選)(2023·遼寧卷·8)“球鼻艏”是位于遠(yuǎn)洋輪船船頭水面下方的裝置，當(dāng)輪船以設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)速度航行時(shí)，球鼻艏推起的波與船首推起的波如圖所示，兩列波的疊加可以大幅度減小水對(duì)輪船的阻力。下列現(xiàn)象的物理原理與之相同的是()A．插入水中的筷子，看起來折斷了B．陽(yáng)光下的肥皂膜，呈現(xiàn)彩色條紋C．駛近站臺(tái)的火車，汽笛音調(diào)變高D．振動(dòng)音叉的周圍，聲音忽高忽低2．(2023·山東青島市二模)我國(guó)研制的“復(fù)興號(hào)動(dòng)車組”首次實(shí)現(xiàn)了時(shí)速350km/h的自動(dòng)駕駛，此時(shí)多普勒效應(yīng)會(huì)影響無線通信系統(tǒng)穩(wěn)定，這要求通信基站能分析誤差并及時(shí)校正。如圖，一輛行駛的動(dòng)車組發(fā)出一頻率為f0、持續(xù)時(shí)間為Δt0的通信信號(hào)，與動(dòng)車組行駛方向在同一直線上的通信基站A、B接收到信號(hào)的頻率和持續(xù)時(shí)間分別為fA、ΔtA和fB、ΔtB，下列判斷正確的是()A．fA>f0，ΔtA<Δt0 B．fA<f0，ΔtA>Δt0C．fB>f0，ΔtB>Δt0 D．fB<f0，ΔtB<Δt03.(多選)(2023·湖南長(zhǎng)沙市一模)如圖所示，水平面內(nèi)兩個(gè)沿豎直方向振動(dòng)的相干波源S1、S2發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波在同一均勻介質(zhì)中相遇，波長(zhǎng)均為5cm，波源S1的振幅為2cm，S2的振幅為4cm。圖中實(shí)線表示某時(shí)刻波峰，虛線表示該時(shí)刻波谷，a、c、e三點(diǎn)均位于S1、S2連線的中垂線上，其中e點(diǎn)是a、c連線的中點(diǎn)，b、d、f三點(diǎn)為所在兩個(gè)圓弧的交點(diǎn)。下列說法正確的是()A．圖示時(shí)刻ac兩點(diǎn)連線上的任意一點(diǎn)(不含a、c)均向下振動(dòng)B．b點(diǎn)的振幅為2cmC．圖中b、d、f三點(diǎn)位于同一條雙曲線上D．圖中e點(diǎn)的振幅為0，但是它是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)4．(2023·浙江6月選考·11)如圖所示，置于管口T前的聲源發(fā)出一列單一頻率聲波，分成兩列強(qiáng)度不同的聲波分別沿A、B兩管傳播到出口O。先調(diào)節(jié)A、B兩管等長(zhǎng)，O處探測(cè)到聲波強(qiáng)度為400個(gè)單位，然后將A管拉長(zhǎng)d＝15cm，在O處第一次探測(cè)到聲波強(qiáng)度最小，其強(qiáng)度為100個(gè)單位。已知聲波強(qiáng)度與聲波振幅平方成正比，不計(jì)聲波在管道中傳播的能量損失，則()A．聲波的波長(zhǎng)λ＝15cmB．聲波的波長(zhǎng)λ＝30cmC．兩聲波的振幅之比為3∶1D．兩聲波的振幅之比為2∶15．(2023·遼寧大連市二十四中模擬)如圖甲所示，在xOy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)波源S1(－2,0)和S2(4,0)。兩波源的振動(dòng)圖像分別如圖乙和圖丙所示，兩列波的波速均為0.50m/s。0時(shí)刻兩波源產(chǎn)生的波均已到達(dá)質(zhì)點(diǎn)A(－2,8)和B(1,4)處，則()A．質(zhì)點(diǎn)A位于振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)B．質(zhì)點(diǎn)A比質(zhì)點(diǎn)B振動(dòng)得快C．0～4s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)A的最小位移為－2mD．0～4s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)B的最大位移為2m6．(2023·湖南卷·3)如圖(a)，在均勻介質(zhì)中有A、B、C和D四點(diǎn)，其中A、B、C三點(diǎn)位于同一直線上，AC＝BC＝4m，DC＝3m，DC垂直AB。t＝0時(shí)，位于A、B、C處的三個(gè)完全相同的橫波波源同時(shí)開始振動(dòng)，振動(dòng)圖像均如圖(b)所示，振動(dòng)方向與平面ABD垂直，已知波長(zhǎng)為4m。下列說法正確的是()A．這三列波的波速均為2m/sB．t＝2s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)C．t＝4.5s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D．t＝6s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)與平衡位置的距離是6cm7.(多選)(2022·山東卷·9)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，平衡位置位于坐標(biāo)原點(diǎn)O的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像如圖所示。當(dāng)t＝7s時(shí)，簡(jiǎn)諧波的波動(dòng)圖像可能正確的是()8.(2023·山東臨沂市期中)一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線傳播，該直線上平衡位置相距9m的a、b兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖所示，則在A、B、C、D圖中描述該波的圖像不可能出現(xiàn)的是()9．(多選)(2024·浙江臺(tái)州市模擬)如圖甲所示，S為與波源處于同一均勻介質(zhì)中的點(diǎn)，其與兩波源P1、P2的距離分別是7m、9m，P1、P2間距離為10m，波源P1的振動(dòng)圖像如圖乙所示；波源P2振動(dòng)頻率f＝5Hz，其產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波在t＝0.25s時(shí)刻的圖像如圖丙所示(x＝2.5m處為最前端)，已知P1、P2均在t＝0時(shí)刻開始振動(dòng)，則()A．波源P2的起振方向沿y軸負(fù)方向B．質(zhì)點(diǎn)S為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)C．t＝1.1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)S向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D．在t＝0.6s時(shí)，SP1P2所在的平面內(nèi)有2處波峰與波峰相遇10．(2023·全國(guó)甲卷·34(2))分別沿x軸正向和負(fù)向傳播的兩列簡(jiǎn)諧橫波P、Q的振動(dòng)方向相同振幅均為5cm，波長(zhǎng)均為8m，波速均為4m/s。t＝0時(shí)刻，P波剛好傳播到坐標(biāo)原點(diǎn)處，該處的質(zhì)點(diǎn)將自平衡位置向下振動(dòng)；Q波剛好傳到x＝10m處，該處的質(zhì)點(diǎn)將自平衡位置向上振動(dòng)。經(jīng)過一段時(shí)間后，兩列波相遇。(1)在給出的坐標(biāo)圖上分別畫出P、Q兩列波在t＝2.5s時(shí)刻的波形圖(P波用虛線，Q波用實(shí)線)；(2)求出圖示范圍內(nèi)的介質(zhì)中，因兩列波干涉而振動(dòng)振幅最大和振幅最小的平衡位置。11．(2023·湖北卷·7)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，波長(zhǎng)為100cm，振幅為8cm。介質(zhì)中有a和b兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，其平衡位置分別位于x＝－eq\f(40,3)cm和x＝120cm處。某時(shí)刻b質(zhì)點(diǎn)的位移為y＝4cm，且向y軸正方向運(yùn)動(dòng)。從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像為()訓(xùn)練2機(jī)械波(二)1．BD[該現(xiàn)象屬于波的疊加原理；插入水中的筷子看起來折斷了是光的折射造成的，與該問題的物理原理不相符；陽(yáng)光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋，是由于光從薄膜上下表面的反射光疊加造成的干涉現(xiàn)象，與該問題的物理原理相符；駛近站臺(tái)的火車汽笛音調(diào)變高是多普勒現(xiàn)象，與該問題的物理原理不相符；振動(dòng)音叉的周圍聲音忽高忽低，是聲音的疊加造成的干涉現(xiàn)象，與該問題的物理原理相符，故選B、D。]2．A[根據(jù)多普勒效應(yīng)，遠(yuǎn)離波源的接收者接到的頻率變小，靠近波源的接收者接收到的頻率變大，則fA>f0，fB<f0，故TA<T0，TB>T0，所以ΔtA<Δt0，ΔtB>Δt0，故選A。]3．ABC[由題圖可知，a點(diǎn)是波谷與波谷相遇的點(diǎn)，c點(diǎn)是波峰與波峰相遇的點(diǎn)，e是ac連線的中點(diǎn)，而該相干波源波長(zhǎng)相同，能夠形成穩(wěn)定的干涉圖樣，因此e點(diǎn)在平衡位置，而ac連線上的點(diǎn)始終處于振動(dòng)加強(qiáng)的狀態(tài)，當(dāng)兩列波發(fā)生干涉，圖示時(shí)刻ac兩點(diǎn)連線上的任意一點(diǎn)(不含a、c)都是向下振動(dòng)的，故A正確；由題圖可知，b點(diǎn)是波源S1的波峰與波源S2波谷相遇的點(diǎn)，設(shè)波源S1的振幅為A1，波源S2的振幅為A2，則b點(diǎn)的振幅為A＝A2－A1＝4cm－2cm＝2cm，故B正確；由題圖可知b、d、f三點(diǎn)到兩個(gè)波源的距離之差均為半波長(zhǎng)，根據(jù)幾何知識(shí)可得，滿足該條件的曲線為雙曲線，故C正確；雖然圖示時(shí)刻e點(diǎn)既不是波峰與波峰相遇處，也不是波谷與波谷相遇處，圖示時(shí)刻其位移為0，但e點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振幅為6cm，故D錯(cuò)誤。]4．C[分析可知A、B兩管等長(zhǎng)時(shí)，聲波的振動(dòng)加強(qiáng)，將A管拉長(zhǎng)d＝15cm后，兩聲波在O點(diǎn)減弱，根據(jù)題意設(shè)聲波加強(qiáng)時(shí)振幅為20，聲波減弱時(shí)振幅為10，則A1＋A2＝20，A1－A2＝10可得兩聲波的振幅之比，eq\f(A1,A2)＝eq\f(3,1)，故C正確，D錯(cuò)誤；根據(jù)振動(dòng)減弱的條件及由題意可得eq\f(λ,2)＝2d，解得λ＝60cm，故A、B錯(cuò)誤。]5．D[根據(jù)題意可知，兩波傳播到A點(diǎn)的路程差為Δs＝eq\r(62＋82)m－8m＝2m，兩列波的波速均為v＝0.5m/s，由題圖可得T＝4s，所以波長(zhǎng)為λ＝vT＝0.5×4m＝2m，所以Δs＝λ，根據(jù)題圖乙和題圖丙可知，兩列波的起振方向是反向的，所以質(zhì)點(diǎn)A位于振動(dòng)減弱區(qū)，故A錯(cuò)誤；兩波源的振動(dòng)頻率相等，則質(zhì)點(diǎn)A與質(zhì)點(diǎn)B振動(dòng)快慢相同，故B錯(cuò)誤；兩波分別從波源傳播到B點(diǎn)的路程差為0，B點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)，B點(diǎn)的振幅為A＝A2－A1＝4m－2m＝2m，0～4s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)B的最大位移為2m，故D正確；A點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)，0～4s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)A的最小位移為0，故C錯(cuò)誤。]6．C[由題圖(b)的振動(dòng)圖像可知，振動(dòng)的周期為4s，故三列波的波速為v＝eq\f(λ,T)＝1m/s，A錯(cuò)誤；由題圖(a)可知，與D處距離最近的波源是波源C，距離為3m，故開始振動(dòng)后波源C處的橫波傳播到D處所需的時(shí)間為tC＝eq\f(DC,v)＝3s，故t＝2s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)還未開始振動(dòng)，B錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可知AD＝BD＝5m，波源A、B產(chǎn)生的橫波傳播到D處所需的時(shí)間為tAB＝eq\f(AD,v)＝5s，故t＝4.5s時(shí)，僅波源C處的橫波傳播到D處，此時(shí)D處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間為t1＝t－tC＝1.5s，由振動(dòng)圖像可知此時(shí)D處的質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，C正確；t＝6s時(shí)，波源C處的橫波傳播到D處后振動(dòng)時(shí)間為t2＝t－tC＝3s，由振動(dòng)圖像可知此時(shí)D處為波源C處傳播橫波的波谷；t＝6s時(shí)，波源A、B處的橫波傳播到D處后振動(dòng)時(shí)間為t3＝t－tAB＝1s，由振動(dòng)圖像可知此時(shí)D處為波源A、B處傳播橫波的波峰。根據(jù)波的疊加原理可知此時(shí)D處質(zhì)點(diǎn)的位移為y＝2A－A＝2cm，故t＝6s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)與平衡位置的距離是2cm，D錯(cuò)誤。]7．AC[由O點(diǎn)的振動(dòng)圖像可知，周期為T＝12s，振幅A＝20cm，設(shè)原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為y＝Asin(eq\f(2π,T)t＋φ)，將(0,10cm)代入，有10cm＝20sinφ(cm)，解得φ＝eq\f(π,6)。在t＝7s時(shí)刻，y7＝20sin(eq\f(2π,12)×7＋eq\f(π,6))cm＝－10eq\r(3)cm≈－17.3cm因7s＝eq\f(1,2)T＋eq\f(1,12)T由題可知在t＝7s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)在y軸負(fù)半軸向下振動(dòng)，根據(jù)“同側(cè)法”可判斷若波向右傳播，則波形為C所示；若波向左傳播，則波形如A所示，故選A、C。]8．B[t＝0時(shí)刻，a質(zhì)點(diǎn)在波峰，b質(zhì)點(diǎn)在平衡位置，且向下振動(dòng)。若波由a傳到b，則a、b間距s＝(n＋eq\f(3,4))λ＝9m(n＝0,1,2,3，…)，解得λ＝eq\f(36,4n＋3)m(n＝0,1,2,3，…)，當(dāng)n＝0時(shí)λ＝12m，當(dāng)n＝1時(shí)λ＝eq\f(36,7)m，當(dāng)n＝2時(shí)λ＝eq\f(36,11)m，…若波由b傳到a，則a、b間距s＝(n＋eq\f(1,4))λ＝9m(n＝0,1,2,3，…)，解得λ＝eq\f(36,4n＋1)m(n＝0,1,2,3，…)，當(dāng)n＝0時(shí)λ＝36m，當(dāng)n＝1時(shí)λ＝eq\f(36,5)m，當(dāng)n＝2時(shí)λ＝4m，…可知A、C、D可能出現(xiàn)，不符合題意，B不可能出現(xiàn)，符合題意。]9．BD[結(jié)合波源P2在t＝0.25s時(shí)波的圖像可知，此時(shí)剛開始振動(dòng)的x＝2.5m處質(zhì)點(diǎn)的起振方向沿y軸正方向，質(zhì)點(diǎn)與波源的起振方向相同，因此波源P2的起振方向沿y軸正方向，A錯(cuò)誤；根據(jù)波源P1的振動(dòng)圖像可知，波源P1的起振方向向上，又因?yàn)镾點(diǎn)到兩波源的波程差為Δx＝|P1S－P2S|＝2m，S點(diǎn)到兩波源的波程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍，且兩波源的起振方向相同，所以質(zhì)點(diǎn)S為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，故B正確；在同一介質(zhì)中，頻率相同的兩列機(jī)械波，波速相同，波長(zhǎng)相等，由題圖可知λ＝2.0m，T＝0.2s則波速為v＝eq\f(λ,T)＝10m/s則P1波傳到S點(diǎn)的時(shí)間為t1＝eq\f(SP1,v)＝0.7s當(dāng)t＝1.1s，S點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了0.4s，剛好為兩個(gè)周期，因?yàn)镾點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，所以它的振動(dòng)方向與波源P1的相同，所以它此時(shí)向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；在t＝0.6s時(shí)，波傳至距離波源6m處，由起振方向可知，波峰分別位于距離波源5.5m、3.5m和1.5m處，以波源為圓心，波峰到波源的距離為半徑作圓，如圖可知SP1P2所在的平面內(nèi)有2處波峰與波峰相遇，故D正確。]10．(1)見解析圖(2)見解析解析(1)根據(jù)Δx＝vt得Δx＝4×2.5m＝10m可知t＝2.5s時(shí)P波剛好傳播到x＝10m處，Q波剛好傳播到x＝0處，根據(jù)同側(cè)法及兩波的波長(zhǎng)λ＝8m可得波形圖如圖所示。(2)根據(jù)題意可知，P、Q兩波振動(dòng)頻率相同，振動(dòng)方向相反，兩波疊加時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的條件為到兩波源的距離差Δx＝eq\f(2n＋1λ,2)(n＝0,1,2…)，Δx＝|(x－0)－(10m－x)|解得在圖示范圍內(nèi)，振幅最大的平衡位置有x＝3m、x＝7m振動(dòng)減弱的條件為Δx＝nλ(n＝0,1,2…)解得在圖示范圍內(nèi)，振幅最