1、第2讲机械波时间：50分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中14题为单选，510题为多选)1关于机械波的形成，下列说法中正确的是()A物体做机械振动，一定产生机械波B机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，做受迫振动C参与振动的质点振动频率各不相同D机械波传播过程中，介质中质点随波迁移，振动能量也随波传递答案B解析有振源没有媒介时不能产生机械波，A错误。机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是在相邻的先振动的质点的作用下做受迫振动，并重复前一质点的振动，B正确。参与振动的质点振动频率都相同，C错误。机械波传播过程中，介质中
2、质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移，在振动过程中把能量传递出去，D错误。2利用发波水槽得到的水面波波形如图甲、乙所示，则()A图甲、乙均显示了波的干涉现象B图甲、乙均显示了波的衍射现象C图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象D图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象答案D解析波绕过障碍物继续向前传播的现象叫波的衍射现象。波的干涉现象是由频率相同的两列波相遇时叠加产生的，并形成干涉图样，干涉图样的特点是振动加强区与振动减弱区各自都能连成线，且相互间隔地分布。因此题图甲显示了波的衍射现象，题图乙显示了波的干涉现象，D正确。3下列选项中没利用多普勒效应的是()A利用地球上接收
3、到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理C铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况D有经验的战士利用炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去答案C解析凡是波都能发生多普勒效应。利用地球上接收到的遥远天体某些元素发出的光波的频率相对于地球上这些元素静止时发出的光波频率的变化，可以判断遥远天体相对于地球的运动速度，利用的是光波的多普勒效应，A不符合题意；被反射的电磁波，相当于运动的汽车发出的电磁波，根据接收到的频率发生的变化得知汽车的速
4、度，利用的是电磁波的多普勒效应，B不符合题意；铁路工人趴在铁轨上听火车运动情况，属于利用固体传声较快的特点，不是利用多普勒效应，C符合题意；炮弹飞行时与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，利用人耳接收到的炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去，利用的是声波的多普勒效应，D不符合题意；故选C。4(2019河北唐山一模改编)如图所示，一列简谐横波正沿直线由左向右传播，传播方向上P、Q两质点相距12 m，当P质点完成100次全振动时，Q质点刚好完成98次。若以P点开始振动为零时刻，竖直向上为正方向，P质点振动方程为y4sin(10t) cm，则()A这列波的波长为4 mB
5、Q质点开始振动方向竖直向上C这列简谐横波的速度为20 m/sDQ质点开始振动时，其左侧5 m处质点正在减速运动答案B解析由题可知P、Q之间相差两次全振动，即二者之间的距离为两个波长的距离，则212 m，则6 m，故A错误；由于后面的质点都是重复前面质点的运动情况，故Q质点开始振动方向与P质点开始振动方向相同，即竖直向上，故B正确；由P质点振动方程y4sin(10t) cm可知：10 rad/s，则周期为：T s0.2 s，则波速为：v m/s30 m/s，故C错误；由于波长6 m，Q质点开始振动时，其左侧5 m处质点正在向平衡位置运动，即正在加速运动，故D错误。5(2019福建南平二模改编)一
6、简谐横波在介质中沿x轴正方向传播，t0时刻的波形如图甲所示，此时x4 m处的质点刚开始振动，P、Q是波上的两个质点，图乙是波上某一质点的振动图象，下列说法正确的是()A图乙表示质点P的振动图象B经过，质点Q通过的路程为100 cmCt0.5 s时，x11 m处的质点第一次到达波谷Dt0.125 s时，x2.5 m处的质点处在平衡位置答案ACD解析由波沿x轴正方向传播知，t0时刻P点在平衡位置向下振动，可知图乙表示质点P的振动图象，A正确；t0时刻Q点的位置不在平衡位置或者波峰、波谷位置，则经过，质点Q通过的路程不等于5A100 cm，B错误；由图甲知4 m，由图乙知T0.2 s，波速v m/s
7、20 m/s，可知x11 m处的质点第一次到达波谷需要的时间为：t s0.5 s，C正确；t0.125 s时，波向x轴正向传播svt200.125 m2.5 m，即t0时刻O点的振动在t0.125 s时，传到x2.5 m处，则此时该质点处在平衡位置，D正确。6(2019辽宁葫芦岛一模改编)如图所示，两列简谐横波的振幅都是20 cm，传播速度大小相同。实线波的频率为2 Hz，沿x轴正方向传播；虚线波沿x轴负方向传播。某时刻两列波在如图所示区域相遇，则()A在相遇区域会发生干涉现象B虚线波的传播速度为8 m/sC平衡位置为x6 m处的质点此时刻速度为零D平衡位置为x8.5 m处的质点此时刻位移y2
8、0 cm答案BD解析实线波的波长14 m，频率为f12 Hz，那么波速v1f18 m/s，两列波在同一介质中传播速度相同，则虚线波的传播速度为8 m/s，故B正确；由图知，虚线波的波长为26 m，可得频率f2 Hz，实线波和虚线波的频率不同，在相遇区域不会发生干涉现象，故A错误；实线波上平衡位置为x6 m处的质点向上振动，虚线波上平衡位置为x6 m处的质点也向上振动，故两振动叠加后质点仍往上振动，速度不为零，故C错误；平衡位置为x8.5 m处的质点此时刻由实线波引起的位移为Asin20 cm10 cm，由虚线波引起的位移为Asin20 cm10 cm，则总位移y20 cm，故D正确。7(201
9、9江西南昌二模改编)一列简谐横波，在t0.6 s时刻的图象如图甲所示，此时，P、Q两质点的位移均为1 cm，波上A质点的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是()A这列波沿x轴正方向传播B从t0.6 s开始，紧接着的t0.6 s时间内，A质点通过的路程是10 mC从t0.6 s开始，质点P比质点Q早0.4 s回到平衡位置D若该波在传播过程中遇到一个尺寸为10 m的障碍物，不能发生明显衍射现象答案AC解析由乙图读出t0.6 s时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向，由图甲判断出波的传播方向为沿x轴正方向，故A正确；t0.6 s0.5T，在一个周期内质点A通过的路程为4倍振幅，则经过t0.6 s，A质
10、点通过的路程是：s2A4 cm，故B错误；图示时刻质点P沿y轴正方向运动，质点Q沿y轴负方向运动，所以质点P将比质点Q早回到平衡位置，设P、Q在x轴上的坐标分别为xP、xQ，则Asin2Asin2 ，结合图甲可解得，P点的横坐标为xP m，Q点的横坐标xP m，由图甲读出波长为20 m，由图乙知周期T1.2 s，波速为v m/s m/s，根据波形的平移法可知质点P比质点Q早回到平衡位置的时间为：t0.4 s，故C正确；发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多，该波的波长为20 m，故D错误。8(2019湖北七市州教研协作体高三联合模拟改编)在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向
11、传播的简谐横波，已知波速v200 m/s，且t0时刻，波刚好传播到x40 m处，该处质点的振动图象如图所示，另在x400 m处有一接收器，则下列说法正确的是()A波源开始振动时方向沿y轴负方向B从t0开始经0.4 s，x40 m处的质点运动的路程为0.4 mC若波源向x轴正方向运动，接收器接收到波的频率可能为2 HzD若该波与另一列频率为5 Hz沿x轴负方向传播的简谐横波相遇，不能产生稳定的干涉图样答案BD解析介质中所有质点的起振方向与波源的起振方向相同，由图可知x40 m处的质点的起振方向沿y轴正向，则波源的起振方向沿y轴的正方向，则A错误；由图可知质点振动周期为T0.4 s,0.4 s内x
12、40 m处的质点振动一个周期，路程为4个振幅，即0.4 m，则B正确；波的频率为f2.5 Hz，若波源向x轴正方向运动，由多普勒效应可知接收器接收到波的频率增大，则C错误；要产生稳定的干涉图样，需要频率相同，则D正确。9(2019云南二模改编)如图所示，实线是一列简谐横波在t1时刻的波形图，M是平衡位置距O点5 m的质点，虚线是t2(t10.2) s时刻的波形图。下列说法中，正确的是()A该波遇到长度为3 m的障碍物时将会发生明显衍射现象B波速可能为20 m/sC该波的周期可能为0.6 sD若波速为15 m/s，从t1到t2时刻，质点M运动的路程为60 cm答案AD解析因该波的波长为4 m，则
13、该波遇到长度为3 m的障碍物时将会发生明显衍射现象，A正确；若波向右传播，则v m/s(20n5) m/s，T s(n0、1、2、3、)；若波向左传播，则v m/s(20n15) m/s，T s(n0、1、2、3、)；可知波速不可能为20 m/s，周期不可能为0.6 s，B、C错误；若波速为15 m/s，则波向左传播，此时T s，则从t1到t2时刻，即经过t0.2 sT，质点M运动的路程为3A60 cm，D正确。10(2016全国卷节选)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置
14、在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m。P、Q开始振动后，下列判断正确的是()AP、Q两质点运动的方向始终相同B当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置C当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰D当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰答案CD解析由波速公式vf得0.8 m，LSP19，LSQ18，由波动的周期性，采用“去整留零”的方法，可在波形图上标出S、P、Q三点的位置，如图所示，由图可知，P、Q两点的运动方向始终相反，A项错误；S在平衡位置时，P、Q一个在波峰，一个在波谷，B项错误；当S恰通过平衡位置向上运动时，P在波峰，Q在波
15、谷，反之则相反，故C、D两项正确。二、非选择题(本题共2小题，共30分)11(15分)(2019黑龙江哈尔滨三中三模)如图所示实线是一列简谐横波在t10时刻的波形，虚线是这列波在t20.5 s时刻的波形，这列波的周期T符合：3Tt2t14T，求：(1)若波速向右，则波速大小为多少？(2)若波速大小为74 m/s，波速方向如何？答案(1)54 m/s(2)向左解析(1)由波形图知8 m波向右传播时，从实线位置到虚线位置，传播距离x满足xk(k0,1,2,3)由t知，传播时间满足tt2t1kTT(k0,1,2,3)由于3Tt2t14T因此k3故t3TT0.5 s波速v解得v54 m/s。(2)波速
16、大小为74 m/s时，波在t时间内传播的距离为xvt740.5 m37 m4，所以波向左传播，波速方向向左。12(15分)(2019河南郑州三模)如图甲所示，一个不计重力的弹性绳水平放置，O、b、c是弹性绳上的三个质点。现让质点O从t0时刻开始，在竖直面内做简谐运动，其位移随时间变化的振动方程为y20sin5t(cm)，形成的简谐波同时沿该直线向Ob和Oc方向传播，在t10.5 s时，质点b恰好第一次到达正向最大位移处，O、b两质点平衡位置间的距离L10.8 m，O、c两质点平衡位置间的距离L20.6 m。求：(1)此横波的波长和波速；(2)计算01.0 s的时间内质点c运动的总路程。并在图乙
17、中画出t1.0 s时刻向两方向传播的大致波形图。(画波形图时不要求解题过程)答案(1)0.8 m2 m/s(2)1.4 m波形图见解析解析(1)由质点O位移随时间变化的振动方程可知：T0.4 s设质点O振动产生的机械波的波长为，波速为v，由题意可得：t1可得：v2 m/s据波长、波速和周期的关系，可得该波的波长vT解得：0.8 m。(2)设波由O点传播到c点所用时间为t2，t2之前质点c处于静止状态。t20.3 s，从t0开始经过：t20.3 s后，质点c即将向上振动，其振幅为A20 cm，振动周期和振源a的周期相等，为T0.4 s，则振动时间为：t(1.00.3) sTT走过的路程为：s4A3A7A1.4 mt1.0 s时，质点O振动了2.5个周期，正处在平衡位置向下运动，再结合波长0.8 m及波的传播方向，可画出波形图如下图所示：