江蘇版2023版高三一輪總復習物理課時分層作業(yè)36機械波

課時分層作業(yè)(三十六)機械波題組一波的形成與傳播與波的圖像1．如圖所示，水平放置的彈性長繩上有一系列均勻分布的質(zhì)點1、2、3……，現(xiàn)使質(zhì)點1沿豎直方向做簡諧運動，振動將沿繩向右傳播，質(zhì)點1的起始振動方向向上，當振動傳播到質(zhì)點13時，質(zhì)點1恰好完成一次全振動，此時質(zhì)點9的運動情況是()A．加速度方向豎直向上B．在平衡位置C．速度方向豎直向上D．速度方向豎直向下D[由題可知，質(zhì)點1的起振方向向上，介質(zhì)中各質(zhì)點起振方向均向上，波向右傳播，畫出1～13個質(zhì)點間的波形如圖所示：由圖可以看出，質(zhì)點9正在向下運動，速度方向向下，位移減小，加速度也正在減小，且方向豎直向下，故D正確，A、B、C錯誤。]2．如圖甲所示，波源S從平衡位置開始上、下振動，沿y軸方向，向上為y軸正方向，產(chǎn)生的簡諧橫波向右傳播，經(jīng)過0.1s后，沿波的傳播方向上距S為2m的P點開始振動。若以P點開始振動的時刻作為計時的起點，P點的振動圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是()甲乙A．波源S最初是向上振動的B．t＝0.2s時P點向上振動C．0～0.1s時間內(nèi)P點運動的路程為2mD．t＝0.6s時P點處于波峰B[根據(jù)題中P點的振動圖像可知P點的起振方向向下，則波源開始振動的方向也向下，選項A錯誤；根據(jù)振動圖像可知，t＝0.2s時P點處于平衡位置向上振動，選項B正確；質(zhì)點上下振動，0～0.1s時間內(nèi)P點運動的路程為一個振幅，大小未知，選項C錯誤；根據(jù)P點的振動圖像可知t＝0.6s時P點處于平衡位置，選項D錯誤。]題組二波動圖像和振動圖像的理解及應用3．振源A帶動細繩振動，某時刻形成的橫波波形如圖所示，在波傳播到細繩上一點P時開始計時，則下列選項中能表示P點振動圖像的是()ABCDC[由波的傳播特點，前邊的質(zhì)點帶動后面的質(zhì)點，后面的質(zhì)點重復前面的質(zhì)點振動，由題圖可知振源A初始是從平衡位置向下振動的，所以t＝0時刻，質(zhì)點P應由平衡位置開始向下運動，選項C正確。]4．圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，a、b兩質(zhì)點的橫坐標分別為xa＝2m和xb＝6m，圖乙為質(zhì)點b從該時刻開始計時的振動圖像。下列說法正確的是()甲乙A．該波沿＋x方向傳播，波速為1m/sB．質(zhì)點b經(jīng)8s振動的路程為2mC．此時刻質(zhì)點a的速度沿＋y方向D．質(zhì)點a在t＝2s時速度最大B[由圖乙可知，質(zhì)點b在平衡位置向上振動，由圖甲可知，波沿x軸負方向傳播，故A錯誤；由圖乙可知，周期T＝8s，振幅A＝0.5m，故質(zhì)點b經(jīng)8s＝T振動的路程為4A＝2m，故B正確；波沿x軸負方向傳播，故圖甲所示時刻質(zhì)點a沿－y方向向下振動，故C錯誤；圖甲所示零時刻質(zhì)點a在平衡位置，t＝2s＝eq\f(1,4)T時刻質(zhì)點a到達最低點，速度為零，故D錯誤。]題組三波的多解性5．在圖中所示為一簡諧橫波在某一時刻的波形圖，已知此時質(zhì)點A正向上運動，如圖中箭頭所示，由此可判斷此橫波()A．向右傳播，且此時質(zhì)點B正減速運動B．向右傳播，且此時質(zhì)點C位移正增大C．向左傳播，且此時質(zhì)點D加速度正減小D．向左傳播，且此時質(zhì)點E勢能正減小C[由題意，此時質(zhì)點A正向上運動，波形將向左平移，所以此橫波向左傳播。此時質(zhì)點B、C的振動方向向下，D、E方向向上，B向平衡位置運動，速度增大，C向波谷運動，位移增大，D向平衡位置運動，加速度減小，E向波峰運動，位移增大，勢能增大，故C正確，A、B、D錯誤。]6．如圖甲所示，S為振源，P質(zhì)點距S的距離為r，t＝0時刻S由平衡位置開始振動，產(chǎn)生沿直線向右傳播的簡諧橫波，圖乙為P質(zhì)點從t1時刻開始振動的振動圖像，則下列說法正確的是()甲乙A．t＝0時刻振源S的振動方向沿y軸正方向B．t2時刻P質(zhì)點振動速度最大，方向沿y軸負方向C．t2時刻振源S處于平衡位置向y軸正方向振動D．若波源停止振動，則P質(zhì)點也馬上停止振動A[當機械波在t1時刻剛傳到P質(zhì)點時，P質(zhì)點的起振方向沿y軸正方向，說明這列波的起振方向沿y軸正方向，則t＝0時，振源的振動方向沿y軸正方向，選項A正確；根據(jù)題圖乙可知，t2時刻P質(zhì)點處于平衡位置向y軸正方向振動，即此時P質(zhì)點具有正向的最大速度，選項B錯誤；根據(jù)題圖乙無法確定t2時刻振源S的位置，選項C錯誤；如果波源停止振動，則P質(zhì)點需要經(jīng)過t1時間才會停止振動，選項D錯誤。]題組四波的干涉、衍射和多普勒效應7．如圖所示，實線和虛線分別表示振幅和頻率均相同的兩列簡諧橫波的波峰和波谷，此時M點是波峰與波峰的相遇點。設(shè)兩列波的振幅均為A，則()A．再過四分之一周期，Q點為振動減弱點B．圖中位于P、N兩處的質(zhì)點正處于平衡位置C．M點為振動加強點，位移始終為2D．從此刻起，經(jīng)過半個周期，M點的位移為零B[由圖知Q點是波谷和波谷疊加，是振動加強點，波源不變，振動加強點位置不變，故A錯誤；P、N兩點是波谷和波峰疊加，位移始終為零，即處于平衡位置，故B正確；由圖可知M點為波峰與波峰相遇，是振動加強點，但并不是位移始終為2A，故C錯誤；M點為波峰與波峰相遇，半個周期后為波谷與波谷相遇，M點處于波谷，位移為－28．下列選項與多普勒效應有關(guān)的是()A．科學家用激光測量月球與地球間的距離B．外科醫(yī)生對結(jié)石病人的超聲排石C．技術(shù)人員用超聲波探測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡D．交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進的速度D[選項A科學家用激光測量月球與地球間的距離是利用了波的反射原理，故選項A錯誤；選項B是利用超聲波能傳遞能量，故選項B錯誤；選項D利用了超聲波的多普勒效應，故選項D正確；選項C利用了超聲波波長短，穿透能力強的特點，故選項C錯誤。]9．近年來我國的航空事業(yè)迅速發(fā)展，戰(zhàn)機的超音速飛行已十分普遍。當戰(zhàn)機在法定上空返航時，地面上的人經(jīng)常會聽到一聲雷鳴般的巨響，引起房屋門窗的劇烈顫動。這是因為飛機返航加速過程中，當飛機速度接近聲速時會使發(fā)動機發(fā)出的聲波波面在飛機的前方堆積形成音障，當飛機加速沖破音障時而發(fā)出的巨大響聲，稱為音爆。關(guān)于音障的形成與下列哪種現(xiàn)象的形成原理最為相近()A．音叉周圍有些區(qū)域聲音較強，有些區(qū)域聲音較弱B．敲響一只音叉，不遠處的另一只音叉也發(fā)出聲音C．火車進站時鳴笛的音調(diào)會變高，出站時會變低D．在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話C[音叉周圍有些區(qū)域聲音較強，有些區(qū)域聲音較弱，這是聲音的干涉現(xiàn)象，故A錯誤；敲響一只音叉，不遠處的另一只音叉也發(fā)出聲音，這是聲音的共振現(xiàn)象，故B錯誤；火車進站時鳴笛的音調(diào)會變高，出站時會變低，音調(diào)會變低表示遠離，音調(diào)會變高表示靠近，該現(xiàn)象與音障的形成類似，故C正確；在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話，這是聲音的衍射現(xiàn)象，故D錯誤。]10．某橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播，左圖為t＝0.25s時的波形圖，右圖為P點(x＝1.5m處的質(zhì)點)的振動圖像，那么下列說法不正確的是()A．該波向右傳播，波速為2m/sB．質(zhì)點L與質(zhì)點N的運動方向總相反C．t＝0.75s時，質(zhì)點M處于平衡位置，并正在往正方向運動D．t＝1.25s時，質(zhì)點K向右運動了2mD[從振動圖像可知，在t＝0.25s時，P點振動方向向上，所以波向右傳播。由圖知，λ＝4m，T＝2s，則波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,2)m/s＝2m/s，故A正確；由波動圖像可知，質(zhì)點L與質(zhì)點N平衡間距為半個波長，因此振動情況總是相反，則運動方向總是相反，故B正確；左圖為t＝0.25s時的波形圖，再經(jīng)過t′＝eq\f(0.5,2)＝eq\f(1,4)T，即當t＝0.75s時，質(zhì)點M處于平衡位置，并正在往正方向運動，故C正確；質(zhì)點K在平衡位置來回振動，并不隨著波遷移，故D錯誤。本題選不正確的，故選D。]11．一列波長大于1m的橫波沿著x軸正方向傳播，處在x1＝1m和x2＝2m的兩質(zhì)點A、B的振動圖像如圖所示。由此可知()A．波長為eq\f(4,3)mB．波速為1m/sC．3s末A、B兩質(zhì)點的位移相同D．1s末A質(zhì)點的振動速度大于B質(zhì)點的振動速度A[波從A向B傳播，AB間的距離Δx＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ，n＝0,1,2，…由題，波長大于1m，則n只能取0，即有Δx＝eq\f(3,4)λ，波長λ＝eq\f(4,3)m，波速為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(1,3)m/s，故A正確，B錯誤；3s末A、B兩質(zhì)點的位移分別為yA＝－2cm，yB＝0，位移不同，故C錯誤；由振動圖像讀出，1s末A質(zhì)點的位移yA＝2cm，處于波峰，速度最小，B質(zhì)點的位移yB＝0，處于平衡位置，速度最大，所以1s末A質(zhì)點的速度小于B質(zhì)點的速度，故D錯誤。]12．如圖所示，一列簡諧波在x軸上傳播，實線和虛線分別表示前后間隔1s的兩個時刻的波形圖，則這列簡諧波的波速可能是()A．0.60m/sB．0.75m/sC．0.95m/sD．1.15m/sB[由圖可知波長為：λ＝60cm。若波沿x軸正方向，傳播的距離為：x1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ(n＝0,1,2，…)，波速為：v1＝eq\f(x1,t)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ,1)m/s＝(0.6n＋0.15)m/s(n＝0,1,2，…)，當n＝1時，v1＝0.75m/s，故B正確；若波沿x軸負方向，傳播的距離為：x2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ(n＝0,1,2，…)，波速為：v2＝eq\f(x2,t)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ,1)m/s＝(0.6n＋0.45)m/s(n＝0,1,2，…)，當n＝1時，v2＝1.05m/s，故C錯誤。]13．湖面上停放甲、乙兩條船，它們相距30m，一列水波正在湖面上沿兩船連線方向傳播，觀察到甲船從開始振動的1min內(nèi)上下震蕩30次，而乙船在這個時間內(nèi)上下震蕩28次。求：(1)這列波的周期；(2)水波在水面上傳播的速度。[解析](1)甲船從開始振動的1min內(nèi)上下震蕩30次，則甲船的振動周期為：T＝eq\f(t,n)＝eq\f(60,30)s＝2s這列波的周期等于船的振動周期，也為2s。(2)波從甲船傳到乙船，1min內(nèi)，甲船比乙船多震蕩2次，說明兩船間的距離是兩個波長，由題意得2λ＝30m得：λ＝15m，則：v＝eq\f(λ,T)＝7.5m/s。[答案](1)2s(2)7.5m/s14．一列簡諧橫波的波形如圖所示，實線表示t1＝0時刻的波形圖，虛線表示t2＝0.05s時刻的波形圖，求：(1)該簡諧橫波的振幅與波長各為多少？(2)若2T＞t2－t1＞T，波速可能為多大？(T為周期)[解析](1)根據(jù)振動圖像可以求出：振幅A＝5cm；波長為λ＝8m。(2)若波向右傳播，從t1＝0到t2＝0.05s，傳播了(2＋nλ)m，即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)＋n))λ，所以t2－t1＝eq\f(1,4)T＋nT，解得周期：T＝eq\f(1,20n＋5)，因2T＞t2－t1＞T，所以n＝1，T＝eq\f(1,20＋5)s＝0.04s波速v＝eq\f(λ,T)＝200m/s；若波向負向傳播，從t1＝0到t2＝0.05s，傳播了(6＋nλ)m，即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)＋n))λ，所以t2－t1＝eq\f(3,4)T＋nT，解得周期：T＝eq\f(1,20n＋15)，因為2T＞t2－t1＞T，所以n＝1，T＝eq\f(1,20＋15)s＝eq\f(1,35)s波速：v＝eq\f(λ,T)＝280m/s。[答案](1)5cm8m(2)見解析15．如圖所示，實線是某時刻的波形圖線，虛線是0.2s后的波形圖線。(1)若波向左傳播，求它傳播的距離及最小距離；(2)若波向右傳播，求它的周期及最大周期；(3)若波速為35m/s，求波的傳播方向。[解析](1)由題圖知，λ＝4m若波向左傳播，傳播的距離的可能值為Δx＝nλ＋eq\f(3,4)λ＝(4n＋3)m(n＝0,1,2，…)最小距離為當n＝0，此時Δxmi