2025版高考物理一輪復(fù)習(xí)課后集訓(xùn)34機(jī)械波含解析

PAGE7-課后限時(shí)集訓(xùn)(三十四)(時(shí)間：40分鐘)1．(多選)下列關(guān)于波的衍射的說(shuō)法正確的是()A．衍射是一切波特有的現(xiàn)象B．對(duì)同一列波，縫、孔或障礙物越小衍射現(xiàn)象越明顯C．只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D．聲波簡(jiǎn)單發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長(zhǎng)較大E．聲波簡(jiǎn)單發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波速較大ABD[波發(fā)生明顯衍射的條件是：孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相比差不多或者比波長(zhǎng)更小，但假如孔、縫的寬度或障礙物的尺寸，比波長(zhǎng)大得多時(shí)，就不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。衍射是一切波的特有的現(xiàn)象，不僅僅是機(jī)械波，故A項(xiàng)正確，C項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)同一列波，縫、孔的寬度越小，障礙物越小衍射現(xiàn)象越明顯，故B項(xiàng)正確；聲波簡(jiǎn)單發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，故D項(xiàng)正確，E項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．(多選)一列頻率為40Hz的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)M點(diǎn)恰好起先振動(dòng)。已知波源的平衡位置在O點(diǎn)，則下列推斷正確的是()A．該波波長(zhǎng)為3mB．該波的傳播速度為80m/sC．t＝0時(shí)刻，平衡位置在x＝1.8m的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)D．M點(diǎn)的振動(dòng)方程為y＝0.05sin80πt(m)E．N點(diǎn)起振后總是和O點(diǎn)同時(shí)到達(dá)波峰BCD[由圖象可知，該波波長(zhǎng)為2m，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；該波的傳播速度為v＝λf＝2×40m/s＝80m/s，選項(xiàng)B正確；由波形圖可知，t＝0時(shí)刻，平衡位置在x＝1.8m的質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，選項(xiàng)C正確；因ω＝2πf＝80πrad/s，則M點(diǎn)的振動(dòng)方程為y＝0.05sin80πt(m)，選項(xiàng)D正確；N點(diǎn)和O點(diǎn)相距19m＝9eq\f(1,2)λ，則當(dāng)O點(diǎn)在波峰時(shí)N點(diǎn)到達(dá)波谷，選項(xiàng)E錯(cuò)誤。]3．(2024·江蘇新高考適應(yīng)性考試)漁船上的聲吶利用超聲波來(lái)探測(cè)遠(yuǎn)方魚(yú)群的方位。某漁船發(fā)出的一列超聲波在t＝0時(shí)的波動(dòng)圖像如圖(1)所示，圖(2)為質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像，則()圖(1)圖(2)A．該波的波速為1.5m/sB．該波沿x軸負(fù)方向傳播C．0～1s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P沿x軸運(yùn)動(dòng)了1.5mD．0～1s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為2mD[波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(1.5×10－2,10－5)＝1500m/s，故A錯(cuò)誤；由題意可知，P點(diǎn)在t＝0時(shí)刻時(shí)速度方向?yàn)閥軸正方向，故波沿x軸正方向傳播，故B錯(cuò)誤；P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閥方向，路程S＝4Aeq\f(t,T)＝4×5×10－6×eq\f(1,10－5)＝2m，故C錯(cuò)誤，D正確。故選D。]4．(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，圖甲是t＝0時(shí)刻的波形圖，圖乙和圖丙分別是x軸上某兩處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象。由此可知，這兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置之間的距離可能是()甲乙丙A．eq\f(1,3)mB．eq\f(2,3)mC．1mD．eq\f(4,3)mE.eq\f(8,3)mBDE[題圖乙所示質(zhì)點(diǎn)在t＝0時(shí)在正向最大位移處，圖丙所示質(zhì)點(diǎn)在t＝0時(shí)，y＝－0.05m，運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，結(jié)合波形圖找到對(duì)應(yīng)的點(diǎn)，如圖所示，若題圖乙所示質(zhì)點(diǎn)為圖中左側(cè)波峰上的點(diǎn)，則兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置之間的距離為eq\f(4,3)m，選項(xiàng)D正確；若題圖乙所示質(zhì)點(diǎn)為圖中右側(cè)波峰上的點(diǎn)，則兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置之間的距離為eq\f(2,3)m，選項(xiàng)B正確；考慮到周期性，則Δx＝nλ＋eq\f(4,3)m或Δx＝nλ＋eq\f(2,3)m(n＝0,1,2，…)，代入數(shù)據(jù)驗(yàn)證得當(dāng)n＝1時(shí)，Δx＝eq\f(8,3)m，選項(xiàng)E正確。]5．(多選)(2024·河北石家莊調(diào)研)如圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖乙為介質(zhì)中x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象。下列說(shuō)法正確的是()甲乙A．這列波的傳播方向沿x軸正方向B．這列波的傳播速度是20m/sC．經(jīng)過(guò)0.15s，質(zhì)點(diǎn)P沿x軸的正方向傳播了3mD．經(jīng)過(guò)0.1s，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向E．經(jīng)過(guò)0.35s，質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離ABE[由圖乙可知，質(zhì)點(diǎn)P在t＝0時(shí)刻向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，再結(jié)合“上坡下振”可知，該波向x軸正方向傳播，A項(xiàng)正確；由圖甲知波長(zhǎng)λ＝4m，由圖乙知周期T＝0.2s，則波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,0.2)m/s＝20m/s，B項(xiàng)正確；質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，只在其平衡位置旁邊振動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)0.1s，即經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，D項(xiàng)錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)0.35s，即經(jīng)過(guò)eq\f(7,4)個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)波峰，而質(zhì)點(diǎn)Q在波谷與平衡位置之間，則此時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離，故E項(xiàng)正確。]6．(2024·廣東卓越聯(lián)盟第一次調(diào)研)一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸方向傳播，在t＝1s時(shí)刻的波形如圖甲所示，M、N分別為平衡位置在xM＝0.5m、xN＝2m處的質(zhì)點(diǎn)，圖乙為質(zhì)點(diǎn)N的振動(dòng)圖象。該波沿x軸________(選填“正”或“負(fù)”)方向傳播；該波的波速為_(kāi)_______m/s；從t＝1s時(shí)刻起，質(zhì)點(diǎn)M回到平衡位置所用的最短時(shí)間為_(kāi)_______s。甲乙[解析]由振動(dòng)圖象結(jié)合波動(dòng)圖象可推斷波沿x軸正方向傳播，周期T＝2s，波長(zhǎng)λ＝4m，波速v＝eq\f(λ,T)＝2m/s，依據(jù)波的平移法，從t＝1s時(shí)刻起，質(zhì)點(diǎn)M回到平衡位置所用的最短時(shí)間為t＝eq\f(x,v)＝eq\f(0.5,2)s＝0.25s。[答案]正20.257．(多選)如圖所示，在x軸上有兩個(gè)波源，分別位于x＝－0.2m和x＝1.2m處，振幅均為A＝2cm，由它們產(chǎn)生的兩列簡(jiǎn)諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播，波速均為v＝0.4m/s，圖示為t＝0時(shí)刻兩列波的圖象(傳播方向如圖所示)，此刻平衡位置處于x＝0.2m和x＝0.8m的P、Q兩質(zhì)點(diǎn)剛起先振動(dòng)。質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于x＝0.5m處，關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀況推斷正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)P、Q都首先沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)B．t＝0.75s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P、Q都運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)C．t＝1s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M相對(duì)平衡位置的位移為－4cmD．經(jīng)過(guò)1s后，M點(diǎn)的振幅為4cmE．經(jīng)過(guò)1.5s后，P點(diǎn)的振幅為4cmACD[由題圖可知，兩列簡(jiǎn)諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播，則質(zhì)點(diǎn)P、Q均首先沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，故A正確；質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，所以質(zhì)點(diǎn)P、Q都不會(huì)運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)，故B錯(cuò)誤；波長(zhǎng)為0.4m，波速為0.4m/s，則由波長(zhǎng)與波速關(guān)系可求出，波的周期為T(mén)＝1s，當(dāng)t＝1s時(shí)刻，兩波的波谷恰好都傳到質(zhì)點(diǎn)M處，所以M點(diǎn)的位移為－4cm，即以后M點(diǎn)的振幅為4cm，故C、D正確；當(dāng)t＝1.5s＝1eq\f(1,2)T，此時(shí)Q點(diǎn)振動(dòng)形式傳到P點(diǎn)，而此時(shí)左側(cè)波在P點(diǎn)的振動(dòng)形式向上，兩列波在P點(diǎn)振動(dòng)方向向反，疊加后P點(diǎn)的位移始終為0，故E錯(cuò)誤。]8．(多選)(2024·湖南長(zhǎng)沙長(zhǎng)郡中學(xué)其次次月考)一列簡(jiǎn)諧橫波，在t＝1.2s時(shí)刻的圖象如圖甲所示，此時(shí)兩質(zhì)點(diǎn)P、Q的位移均為－1cm，波上質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖象如圖乙所示，則以下說(shuō)法正確的是()甲乙A．這列波沿x軸負(fù)方向傳播B．這列波的波速是eq\f(50,3)m/sC．從t＝1.2s起先，再經(jīng)Δt＝0.5s，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程是3cmD．從t＝1.2s起先，質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q早0.4s回到平衡位置E．若該波在傳播過(guò)程中遇到一個(gè)尺寸為15m的障礙物，則不能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象ABC[由圖乙讀出t＝1.2s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A的速度方向沿y軸正方向，結(jié)合圖甲推斷出波的傳播方向沿x軸負(fù)方向，A項(xiàng)正確；由圖甲讀出波長(zhǎng)為λ＝20m，由圖乙讀出周期T＝1.2s，則波速為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(20,1.2)m/s＝eq\f(50,3)m/s，B項(xiàng)正確；經(jīng)過(guò)Δt＝0.5s＝eq\f(5T,12)＝eq\f(T,6)＋eq\f(T,4)，質(zhì)點(diǎn)P剛好回到平衡位置，通過(guò)的路程是s＝3cm，C項(xiàng)正確；圖甲所在時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，所以質(zhì)點(diǎn)Q將比質(zhì)點(diǎn)P早回到平衡位置，將圖甲中曲線與正弦曲線進(jìn)行對(duì)比，可知P點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xP＝eq\f(20,3)m，Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xQ＝eq\f(40,3)m，可知質(zhì)點(diǎn)Q比質(zhì)點(diǎn)P早回到平衡位置的時(shí)間為t＝eq\f(xQ－xP,v)＝0.4s，D項(xiàng)錯(cuò)誤；發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)差不多，該波的波長(zhǎng)為20m，障礙物的尺寸比波長(zhǎng)小，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，E項(xiàng)錯(cuò)誤。]9．(2024·湖北新高考適應(yīng)性考試)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，其波速為10m/s，t＝0時(shí)刻的波形如圖所示，下列說(shuō)法正確的是()A．0～0.6s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為18cmB．t＝0.6s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P相對(duì)平衡位置的位移是6cmC．t＝1.2s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)Q加速度最大D．t＝1.4s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)A[機(jī)械波的周期為T(mén)＝eq\f(λ,v)＝0.8s,0～0.6s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程為3A＝18cm，選項(xiàng)A正確；t＝0.6s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P到達(dá)平衡位置，則此時(shí)相對(duì)平衡位置的位移是0，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；因?yàn)閠＝1.2s＝1eq\f(1,2)T時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)Q在平衡位置，則此時(shí)加速度為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)1.4s波向前傳播x＝vt＝14m＝1eq\f(3,4)λ，則此時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M在平衡位置以下沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。故選A。]10．(多選)甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同種勻稱介質(zhì)中傳播，如圖所示為t＝0時(shí)刻兩列波恰好在坐標(biāo)原點(diǎn)相遇時(shí)的波形圖，甲波的頻率為2Hz，沿x軸正方向傳播，乙波沿x軸負(fù)方向傳播，則()A．甲、乙兩波的頻率之比為2∶1B．兩列波疊加后，x＝0處的質(zhì)點(diǎn)振幅為20cmC．t＝0.25s時(shí)，x＝0處的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置，且向下運(yùn)動(dòng)D．兩列波疊加后，x＝2m處為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)CD[甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波在同種勻稱介質(zhì)中傳播，波速相等，由題圖知，λ甲＝2m，λ乙＝2m，由v＝λf知甲、乙兩波的頻率之比為1∶1，故A錯(cuò)誤；兩列波疊加后，x＝0處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，振幅為A0＝A甲＋A乙＝10cm＋20cm＝30cm，故B錯(cuò)誤；兩波的周期為T(mén)＝eq\f(1,f)＝0.5s，t＝0時(shí)刻，x＝0處的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置，且向上運(yùn)動(dòng)，t＝0.25s＝eq\f(T,2)，所以t＝0.25s時(shí)，x＝0處的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置，且向下運(yùn)動(dòng)，故C正確；兩列波疊加后，在x＝2m處兩波的波峰與波峰或波谷與波谷相遇，振動(dòng)加強(qiáng)，故D正確。]11．(2024·全國(guó)Ⅰ卷)一振動(dòng)片以頻率f做簡(jiǎn)諧振動(dòng)時(shí)，固定在振動(dòng)片上的兩根細(xì)桿同步周期性地觸動(dòng)水面上a、b兩點(diǎn)，兩波源發(fā)出的波在水面上形成穩(wěn)定的干涉圖樣。c是水面上的一點(diǎn)，a、b、c間的距離均為l，如圖所示。已知除c點(diǎn)外，在ac連線上還有其他振幅極大的點(diǎn)，其中距c最近的點(diǎn)到c的距離為eq\f(3,8)l。求：(1)波的波長(zhǎng)；(2)波的傳播速度。[解析](1)如圖，設(shè)距c點(diǎn)最近的振幅極大的點(diǎn)為d點(diǎn)，a與d的距離為r1，b與d的距離為r2，d與c的距離為s，波長(zhǎng)為λ。則r2－r1＝λ ①由幾何關(guān)系有r1＝l－s ②req\o\al(2,2)＝(r1sin60°)2＋(l－r1cos60°)2 ③聯(lián)立①②③式并代入題給數(shù)據(jù)得λ＝eq\f(1,4)l。 ④(2)波的頻率為f，設(shè)波的傳播速度為v，有v＝fλ ⑤聯(lián)立④⑤式得v＝eq\f(fl,4)。 ⑥[答案](1)eq\f(1,4)l(2)eq\f(fl,4)12．(2024·山東煙臺(tái)一中第一次月考)如圖所示為某列簡(jiǎn)諧橫波在t＝1s時(shí)的波動(dòng)圖象，介質(zhì)中平衡位置為x＝eq\f(5,2)m的質(zhì)點(diǎn)N做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝8coseq\f(π,2)t(cm)。求：(1)這列波的周期和波速大??；(2)從t＝1s起先圖中質(zhì)點(diǎn)M回到平衡位置所用的最短時(shí)間。[解析](1)由y＝8coseq\f(π,2)t(cm)知ω＝eq\f(π,2)rad/s波的周期T＝eq\f(2π,ω)＝4s由波的圖象知波長(zhǎng)λ＝2×3m＝6m波速v＝eq\f(λ,T)＝1.5m/s。(2)在t＝1s時(shí)，y1＝0當(dāng)t＝1s＋Δt時(shí)，y2＝8coseq\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(\f(π,2)1s＋Δt))