2025屆高考物理一輪復(fù)習(xí)課后限時集訓(xùn)34機(jī)械波含解析新人教版

PAGE8-課后限時集訓(xùn)(三十四)(時間：40分鐘)1．(多選)下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是()A．衍射是一切波特有的現(xiàn)象B．對同一列波，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．聲波簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較大E．聲波簡單發(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相比差不多或者比波長更小，但假如孔、縫的寬度或障礙物的尺寸，比波長大得多時，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項正確，C項錯誤；對同一列波，縫、孔的寬度越小，障礙物越小衍射現(xiàn)象越明顯，故B項正確；聲波簡單發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較長，故D項正確，E項錯誤。]2．(多選)一列頻率為40Hz的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，t＝0時刻的波形如圖所示，此時M點恰好起先振動。已知波源的平衡位置在O點，則下列推斷正確的是()A．該波波長為3mB．該波的傳播速度為80m/sC．t＝0時刻，平衡位置在x＝1.8m的質(zhì)點向下振動D．M點的振動方程為y＝0.05sin80πt(m)E．N點起振后總是和O點同時到達(dá)波峰BCD[由圖象可知，該波波長為2m，選項A錯誤；該波的傳播速度為v＝λf＝2×40m/s＝80m/s，選項B正確；由波形圖可知，t＝0時刻，平衡位置在x＝1.8m的質(zhì)點向下振動，選項C正確；因ω＝2πf＝80πrad/s，則M點的振動方程為y＝0.05sin80πt(m)，選項D正確；N點和O點相距19m＝9eq\f(1,2)λ，則當(dāng)O點在波峰時N點到達(dá)波谷，選項E錯誤。]3．(多選)如圖甲所示，沿波的傳播方向上有六個質(zhì)點a、b、c、d、e、f，相鄰兩質(zhì)點之間的距離均為2m，各質(zhì)點均靜止在各自的平衡位置。t＝0時刻振源a起先做簡諧運動，取豎直向上為振動位移的正方向，其振動圖象如圖乙所示，形成的簡諧橫波以2m/s的速度水平向右傳播。則下列說法中正確的是()甲乙A．波傳播到質(zhì)點c時，質(zhì)點c起先振動的方向沿y軸正方向B．0～4s內(nèi)質(zhì)點b運動的路程為12cmC．4～5s內(nèi)質(zhì)點d的加速度正在漸漸減小D．6s時質(zhì)點e第一次回到平衡位置E．各質(zhì)點都振動起來后，a與c的振動方向始終相同ABE[由振動圖象可知，振動周期為T＝2s，波長為λ＝vT＝4m，質(zhì)點a起先起振的方向為y軸正方向，故波傳播到質(zhì)點c時，質(zhì)點c起先振動的方向也沿y軸正方向，選項A正確；振動傳到b點須要的時間為1s，故在剩下的3s內(nèi)，質(zhì)點b通過的路程為s＝6A＝12cm，選項B正確；4s時振動傳到e點，此時d點在平衡位置向下振動，故4～5s內(nèi)質(zhì)點d的加速度先漸漸增大后漸漸減小，選項C錯誤；振動傳到e點需時間4s，故6s時質(zhì)點e正好振動一個周期其次次回到平衡位置，選項D錯誤；因ac之間正好相差一個波長的距離，故各質(zhì)點都振動起來后，a與c4．(多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，圖甲是t＝0時刻的波形圖，圖乙和圖丙分別是x軸上某兩處質(zhì)點的振動圖象。由此可知，這兩質(zhì)點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)點在t＝0時在正向最大位移處，圖丙所示質(zhì)點在t＝0時，y＝－0.05m，運動方向沿y軸負(fù)方向，結(jié)合波形圖找到對應(yīng)的點，如圖所示，若題圖乙所示質(zhì)點為圖中左側(cè)波峰上的點，則兩質(zhì)點平衡位置之間的距離為eq\f(4,3)m，選項D正確；若題圖乙所示質(zhì)點為圖中右側(cè)波峰上的點，則兩質(zhì)點平衡位置之間的距離為eq\f(2,3)m，選項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)驗證得當(dāng)n＝1時，Δx＝eq\f(8,3)m，選項E正確。]5．(多選)(2024·河北石家莊調(diào)研)如圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，圖乙為介質(zhì)中x＝2m處的質(zhì)點P以此時刻為計時起點的振動圖象。下列說法正確的是()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0.15s，質(zhì)點P沿x軸的正方向傳播了3mD．經(jīng)過0.1s，質(zhì)點Q的運動方向沿y軸正方向E．經(jīng)過0.35s，質(zhì)點Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點P距平衡位置的距離ABE[由圖乙可知，質(zhì)點P在t＝0時刻向y軸負(fù)方向運動，再結(jié)合“上坡下振”可知，該波向x軸正方向傳播，A項正確；由圖甲知波長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項正確；質(zhì)點不隨波遷移，只在其平衡位置旁邊振動，C項錯誤；經(jīng)過0.1s，即經(jīng)過半個周期，質(zhì)點Q的運動方向沿y軸負(fù)方向，D項錯誤；經(jīng)過0.35s，即經(jīng)過eq\f(7,4)個周期，質(zhì)點P到達(dá)波峰，而質(zhì)點Q在波谷與平衡位置之間，則此時質(zhì)點Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點P距平衡位置的距離，故E項正確。]6．(2024·全國卷Ⅰ)如圖(a)所示，在xOy平面內(nèi)有兩個沿z方向做簡諧振動的點波源S1(0,4)和S2(0，－2)。兩波源的振動圖線分別如圖(b)和圖(c)所示。兩列波的波速均為1.00m/s。兩列波從波源傳播到點A(8，－2)的路程差為________m，兩列波引起的點B(4,1)處質(zhì)點的振動相互________(選填“加強(qiáng)”或“減弱”)，點C(0,0.5)處質(zhì)點的振動相互________(選填“加強(qiáng)”或“減弱”)。(a)(b)(c)[解析]波長λ＝vT＝2m，兩列波的波長相等。兩波源到A點的路程差Δx＝eq\r(62＋82)m－8m＝2m。兩波源到B點的路程差Δx′＝eq\r(32＋42)m－eq\r(32＋42)m＝0，初相相差π，B點為振動減弱點。兩波源到C點的路程差Δx″＝3.5m－2.5m＝1m＝eq\f(λ,2)，初相相差π，C點為振動加強(qiáng)點。[答案]2減弱加強(qiáng)7．(多選)如圖所示，在x軸上有兩個波源，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)點剛起先振動。質(zhì)點M的平衡位置處于x＝0.5m處，關(guān)于各質(zhì)點運動狀況推斷正確的是()A．質(zhì)點P、Q都首先沿y軸負(fù)方向運動B．t＝0.75s時刻，質(zhì)點P、Q都運動到M點C．t＝1s時刻，質(zhì)點M相對平衡位置的位移為－4cmD．經(jīng)過1s后，M點的振幅為4cmE．經(jīng)過1.5s后，P點的振幅為4cmACD[由題圖可知，兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播，則質(zhì)點P、Q均首先沿y軸負(fù)方向運動，故A正確；質(zhì)點不隨波遷移，所以質(zhì)點P、Q都不會運動到M點，故B錯誤；波長為0.4m，波速為0.4m/s，則由波長與波速關(guān)系可求出，波的周期為T＝1s，當(dāng)t＝1s時刻，兩波的波谷恰好都傳到質(zhì)點M處，所以M點的位移為－4cm，即以后M點的振幅為4cm，故C、D正確；當(dāng)t＝1.5s＝1eq\f(1,2)T，此時Q點振動形式傳到P點，而此時左側(cè)波在P點的振動形式向上，兩列波在P點振動方向向反，疊加后P點的位移始終為0，故E錯誤。]8．(多選)(2024·湖南長沙長郡中學(xué)其次次月考)一列簡諧橫波，在t＝1.2s時刻的圖象如圖甲所示，此時兩質(zhì)點P、Q的位移均為－1cm，波上質(zhì)點A的振動圖象如圖乙所示，則以下說法正確的是()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P通過的路程是3cmD．從t＝1.2s起先，質(zhì)點P比質(zhì)點Q早0.4s回到平衡位置E．若該波在傳播過程中遇到一個尺寸為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時刻質(zhì)點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項正確；由圖甲讀出波長為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項正確；經(jīng)過Δt＝0.5s＝eq\f(5T,12)＝eq\f(T,6)＋eq\f(T,4)，質(zhì)點P剛好回到平衡位置，通過的路程是s＝3cm，C項正確；圖甲所在時刻質(zhì)點P沿y軸負(fù)方向運動，質(zhì)點Q沿y軸正方向運動，所以質(zhì)點Q將比質(zhì)點P早回到平衡位置，將圖甲中曲線與正弦曲線進(jìn)行對比，可知P點的橫坐標(biāo)為xP＝eq\f(20,3)m，Q點的橫坐標(biāo)為xQ＝eq\f(40,3)m，可知質(zhì)點Q比質(zhì)點P早回到平衡位置的時間為t＝eq\f(xQ－xP,v)＝0.4s，D項錯誤；發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物的尺寸比波長小或跟波長差不多，該波的波長為20m，障礙物的尺寸比波長小，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，E項錯誤。]9．(多選)(2024·河南頂尖名校聯(lián)考)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在x＝12m處質(zhì)點的振動圖線如圖甲所示，在x＝18m處質(zhì)點的振動圖線如圖乙所示。下列說法正確的是()甲乙A．該波的周期為12sB．x＝12m處的質(zhì)點在平衡位置向上振動時，x＝18m處的質(zhì)點在波峰C．在0～4s內(nèi)x＝12m處和x＝18m處的質(zhì)點通過的路程均為6cmD．該波的波長可能為8mE．該波的傳播速度可能為2m/sABD[由圖乙可知，該波的周期為12s，A項正確；由圖甲可知，t＝3s時刻，x＝12m處的質(zhì)點在平衡位置要向上振動，由圖乙可知，t＝3s時刻，x＝18m處的質(zhì)點在波峰位置，B項正確；該波的振幅為4cm，角速度ω＝eq\f(2π,T)＝eq\f(π,6)rad/s，由圖甲可知，在t＝0時刻x＝12m處的質(zhì)點在－4cm處，則其振動方程為x12＝－4sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6)t＋\f(π,2)))cm，4s時刻質(zhì)點的位置x12＝－4sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6)×4＋\f(π,2)))cm＝2cm，所以x＝12m處的質(zhì)點在0～4s內(nèi)通過的路程s12＝4cm＋2cm＝6cm，由圖乙知t＝0s時，在x＝18m處的質(zhì)點的位移為0，正通過平衡位置向上運動，其振動方程為x18＝4sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(π,6)t))cm，在t＝4s時刻，在x＝18m處的質(zhì)點的位移為x18＝2eq\r(3)cm，所以在0～4s內(nèi)x＝18m處的質(zhì)點通過的路程為4＋(4－2eq\r(3))cm≈4.54cm<6cm，C項錯誤；由甲、乙兩圖比較可知，x＝12m處比x＝18m處的質(zhì)點可能早振動eq\f(3,4)T，所以兩點之間的距離為Δx＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ(n＝0,1,2,3…)，所以λ＝eq\f(4Δx,4n＋3)(n＝0,1,2,3…)，n＝0時，波長最大，λmax＝eq\f(4×6,3)m＝8m，D項正確；波的速度v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(\f(24,4n＋3),12)m/s＝eq\f(2,4n＋3)m/s(n＝0,1,2,3…)，n＝0時，速度最大，vmax＝eq\f(2,3)m/s<2m/s，E項錯誤。]10．(多選)甲、乙兩列簡諧橫波在同種勻稱介質(zhì)中傳播，如圖所示為t＝0時刻兩列波恰好在坐標(biāo)原點相遇時的波形圖，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)點振幅為20cmC．t＝0.25s時，x＝0處的質(zhì)點處于平衡位置，且向下運動D．兩列波疊加后，x＝2m處為振動加強(qiáng)點CD[甲、乙兩列簡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錯誤；兩列波疊加后，x＝0處的質(zhì)點振動加強(qiáng)，振幅為A0＝A甲＋A乙＝10cm＋20cm＝30cm，故B錯誤；兩波的周期為T＝eq\f(1,f)＝0.5s，t＝0時刻，x＝0處的質(zhì)點處于平衡位置，且向上運動，t＝0.25s＝eq\f(T,2)，所以t＝0.25s時，x＝0處的質(zhì)點處于平衡位置，且向下運動，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，振動加強(qiáng)，故D正確。]11．(2024·全國Ⅰ卷)一振動片以頻率f做簡諧振動時，固定在振動片上的兩根細(xì)桿同步周期性地觸動水面上a、b兩點，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，a、b、c間的距離均為l，如圖所示。已知除c點外，在ac連線上還有其他振幅極大的點，其中距c最近的點到c的距離為eq\f(3,8)l。求：(1)波的波長；(2)波的傳播速度。[解析](1)如圖，設(shè)距c點最近的振幅極大的點為d點，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](