1、机械波(建议用时40分钟)1.(多选)如图为波源O传出的一列水波，相邻实线间的距离等于一个波长，下列说法正确的是()A波通过孔A，发生明显的衍射现象B波通过孔B，不发生衍射现象C波遇到障碍物C，发生明显的衍射现象D波遇到障碍物D，发生明显的衍射现象【解析】选A、D。观察题图，孔B和障碍物C尺寸明显大于波长，不会发生明显衍射现象，但仍然有衍射现象，只是不明显，不易观察；孔A和障碍物D尺寸小于和接近波长，会发生明显衍射现象。故A、D正确，B、C错误。2(多选)如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是()A女同学从A向B运动过程中，她
2、感觉哨声音调变高B女同学从C向左运动时，她感觉哨声音调变低C女同学从C向右运动时，她感觉哨声音调不变D女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高【解析】选A、B。女同学从A向B运动过程中，靠近声源，根据多普勒效应，她感觉到哨声音调变高，A正确；女同学从C向左运动时，远离声源，她感觉到音调变低，B正确；女同学从C向右运动时，靠近声源，根据多普勒效应，她感觉到哨声音调变高，C错误；女同学从E向D运动过程中，远离声源，她感觉到音调变低，D错误。3(多选)(2019全国卷)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水
3、面上相遇。在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是()A不同质点的振幅都相同B不同质点振动的频率都相同C不同质点振动的相位都相同D不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E同一质点处，两列波的相位差不随时间变化【解析】选B、D、E。两列波叠加形成稳定的干涉现象的条件是两列波的频率相同，故B正确；任何质点都在按照相同的频率在振动，不同区域的质点振幅和相位不一定相同，故A、C错误；各质点振动的频率与波源频率相同，波源振动频率又与振动片的振动频率相同，同一质点处，两列波的相位差由两列波的初相位及周期决定，而两列波的初相位及周期是不随时间变化的，因此，两
4、列波的相位差也是不随时间变化的，故D、E均正确。4.(创新题)如图，S1、S2是振幅均为A的两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示。则()A两列波在相遇区域发生干涉Ba处质点振动始终减弱，b、c处质点振动始终加强C此时a、b、c处各质点的位移是：xa0，xb2A，xc2ADa、b、c处各质点随着水波飘向远处【解析】选C。题图中两列波的波长不同；波速由介质决定，是相同的；根据vf，频率不同，两列波不会发生干涉，只是叠加，A错误；两列波不能产生稳定的干涉，所以振动不是始终加强或减弱的，B错误；波叠加时，各个质点的位移等于各个波单独传播时引起位移的矢量和，故xaAA0，xbAA
5、2A，xcAA2A，C正确；波传播时，各个质点只是在平衡位置附近做振动，D错误。52019年6月17日，四川省长宁县发生地震，成都提前61秒收到预警，成都高新减灾研究所通过社区喇叭、手机短信、电视等途径向社区居民发布预警信息，如图所示是电视中正在播放的体育频道插播了从61秒到45秒倒计时时刻的画面。已知：地震发生时主要发出纵波和横波，纵波振动方向与波传播方向一致，而横波振动方向与波传播方向垂直，纵波传播速度约为8 km/s，横波传播速度约为4 km/s，一般来说纵波的振幅比横波小。根据以上信息，下列说法正确的是()A一般来说，纵波造成的危害比横波大B在震源中心地区的人们先感受到上下震动过一小会
6、儿再感受到水平晃动C根据以上信息可以推断长宁县距离成都市不足200 kmD该新闻说明人类已经掌握了在地震发生前提前“预测地震”的技术了【解析】选B。地震波分为纵波和横波，纵波传播快，破坏性弱；横波传播慢，破坏性强，故A错误；地震波从深处传到地表，纵波传播速度快，在震源中心地区的人们先感受到上下震动，故B正确；根据svt4 km/s61 s244 km，故C错误；监测到地震时地震已经发生，说明不可预测，故D错误。6.振源A带动细绳上下振动，某时刻波形在绳上形成的横波波形如图所示，规定绳上各质点向上运动的方向为x轴的正方向，从波传播到细绳上的P质点开始计时，下列四个图形中能表示P质点振动图象的是(
7、)【解析】选A。由波形得知，波向右传播，开始计时时，P点在平衡位置且振动方向向下。A图中t0时刻，P质点的振动方向在平衡位置且振动方向向下，与波动情况一致，故A正确。B图中t0时刻，P质点在正向最大位移处，与波动情况不一致，故B错误。C图中t0时刻，P质点在平衡位置且振动方向向上，与波动情况不一致，故C错误。D图中t0时刻，P质点在负向最大位移处，与波动情况不一致，故D错误。7(多选)(2020南昌模拟)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s。下列说法正确的是()A水面波是一
8、种机械波B该水面波的频率为6 HzC该水面波的波长为3 mD水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移【解析】选A、C、E。水面波是机械振动在介质中传播形成的，故A正确；由题意可知T s s，则频率f0.6 Hz，波长vT3 m，故B错误、C正确；波传播时将振源能量向外传播，而振动的质点并不随波迁移，故D错误、E正确。8(多选)(2021桂林模拟)在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v200 m/s，已知t0时刻，波刚好传播到x40 m处，如图所示，在x400 m处有一接收器(图中未画出)，则
9、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0.15 s，x40 m处的质点运动的路程为0.6 mC接收器在t2 s时才能接收到此波D若波源向x轴正方向运动，接收器接收到波的频率可能为9 HzE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【解析】选A、B、E。根据波向右传播，由题图可知：波前x40 m处质点向下振动，故波源起振方向向下，故A正确；t0时刻，x40 m处质点开始振动，由题图可知：波长20 m，故周期T0.1 s，故质点振动时间t0.15 s1T，运动路程s6A60 cm0.6 m，故B正确；由波速可得：波传播到接收器处
10、的时间t1.8 s，故C错误；波源向接收器运动，由开普勒效应可知：接收到的波的频率增大，即接收到的频率f10 Hz，故D错误；两列波的频率不同，故不能产生稳定的干涉图样，故E正确。9(多选)(2020浙江7月选考)如图所示，x轴上2 m、12 m处有两个振动周期均为4 s、振幅均为1 cm的相同的波源S1、S2，t0时刻同时开始竖直向下振动，产生波长均为4 m沿x轴传播的简谐横波。P、M、Q分别是x轴上2 m、5 m和8.5 m的三个点，下列说法正确的是()A.6.0 s时P、M、Q三点均已振动B8.0 s后M点的位移始终是2 cmC10.0 s后P点的位移始终是0D10.5 s时Q点的振动方
11、向竖直向下【解析】选C、D。波速为v m/s1 m/s，在6 s内两列波传播了6 m，则此时P、Q两质点已振动，但是M点还未振动，A错误；因M点到两个振源的距离相等，则M是振动加强点，振幅为2 cm，但不是位移始终为2 cm，B错误；P点到两振源的距离之差为6 cm，为半波长的3倍，则该点为振动减弱点，振幅为零，即10.0 s后P点的位移始终为零，C正确；S1波源的振动传到Q点的时间为 s10.5 s，则10.5 s时Q点由S1引起的振动方向竖直向下；S2波源的振动传到Q点的时间为 s3.5 s，则10.5 s时Q点由S2引起的振动已经振动了7 s，此时在最高点，速度为零，则10.5 s时刻Q
12、点的振动方向竖直向下，D正确。10.(多选)如图所示，有两列相干简谐横波在同一媒介中相向传播，两列波在介质中的传播速度均为v4 m/s，在t0时刚好分别传到A、B两点。P点为振动减弱点。已知AB间距20 m，AP5 m，PB15 m，则下列说法正确的是()A两波源的起振方向均向上B两列波的周期一定为1 sC两列波的周期可能为5 sD两列波的波长可能为4 m【解析】选C、D。由微平移法可知两列波的起振方向均向下，故A错误。由于起振方向均向下，且P点为振动减弱点，说明两列波传播到P点时相差的时间为半周期的奇数倍，(2n1)，其中n为自然数，解得周期的可能值有：5 s； s；1 s ，故B错误，C正
13、确。由于起振方向均向下，且P点为振动减弱点，说明两列波传播到P点时相差的位移为半波长的奇数倍，15 m5 m(2n1)，其中n为自然数，解得波长的可能值有20 m； m；4 m ，故D正确。11.(创新题)(多选)健身市场上有一种时尚的运动器材“战绳”，健身者把两根绳子一端固定在P点上，用双手各自将绳子的另一端分别握住，然后根据锻炼的需要以不同的频率、不同的幅度上下抖动绳子，使绳子振动起来，从而达到健身的目的。某时刻，绳子形成的波形如图所示(还未传到P点)，其中a、b是右手绳子上的两个点，下列说法正确的是()A健身者右手刚抖动时方向是向上的B无论右手如何抖动绳子，a、b两点的振动步调都不可能相
14、反C如果增大抖动的频率，绳子上波形传播到P点的时间变短D如果增大抖动的频率，a、b两点间可能出现两个完整波形E无论如何改变抖动的幅度，绳子上的波形传播到P点的时间不变【解析】选A、D、E。由上下坡法可知健身者右手刚抖动时方向是向上的，故A正确；由题图可知a、b两点间相差半个周期，a、b两点的振动步调相反，故B错误；波的传播速度由介质决定，介质不变，波速不变，绳子上的波形传播到P点的时间不变，故C错误；如果增大抖动的频率，质点振动的周期变短，a、b两点间可能相差两个周期，a、b两点间可能出现两个完整波形，故D正确；波的传播速度由介质决定，介质不变，波速不变，绳子上的波形传播到P点的时间不变，故E
15、正确。12(多选)一列简谐横波，在t1 s时刻的波形如图甲所示，图乙为波中质点P1的振动图象，则根据甲、乙两图可以判断()A该波沿x轴正方向传播B该波的传播速度为6 m/sC从t0时刻起经过时间t3 s，质点P1通过路程为6 mD在振动过程中P1、P2的位移总是相同E质点P2做简谐运动的表达式为y2sin (t)m【解析】选B、C、E。由题图乙可知，在t1 s时刻质点P1向y轴负方向振动，则根据质点振动方向与波的传播方向可知，该波沿x轴负方向传播，故A错误；由图甲可知波长为24 m，由题图乙可知周期为T4 s，则波速为vm/s6 m/s，故B正确；由于t3 sT，则质点P1通过路程为s4A42
16、 m6 m，故C正确；由于P1、P2之间的距离为，在振动过程中P1、P2的位移不一定总是相同，故D错误；由于T4 s，则，则由题图乙可知质点P2做简谐运动的表达式为：y2sin m，故E正确。13(2020全国卷)一振动片以频率f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示。已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为l。求：(1)波的波长；(2)波的传播速度。【解析】 (1)如图，设距c点最近的振幅极大的点为d点，a与d的距离为r1，b与d
17、的距离为r2，d与c的距离为s，波长为。则r2r1 由几何关系有r1ls r(r1sin 60)2(lr1cos 60)2 联立式并代入题给数据得l (2)波的频率为f，设波的传播速度为v，有vf 联立式得v 答案：(1)l(2)14一质点A做简谐运动，某时刻开始计时，其位移和时间关系如图甲所示。由于A质点振动形成的简谐横波沿x轴正方向传播，在波的传播方向所在的直线上有一质点B，它距A的距离为0.5 m，如图乙所示。在振动过程中，开始计时时B质点正经过平衡位置向上运动，求： (1)从开始计时到t0.75102 s时间内质点A的位移大小；(2)在t0到t9102 s时间内，质点A通过的路程；(3)该简谐横波传播的速度。【解析】(1)由题图可知A2 cm，T2102 s，振动方程为x2cos 100t(cm)，当t0.75102 s时x cm；即位移大小为 cm。(2)在t0至t9.0102 s时间内有4.5个周期，质点的路程s18A36 cm；(3)振动方向从A到B，开始计时时B质点正经过平衡位置向上运动，根据图象知，这时A点在波谷的位置。则A、B间有n个完整的波长加上波长，再由v，即可求出可能的波速，即(n)0.5 m，解得，所以v m/s(n0，1，2，3)。答案：(1) cm(2)36 cm(3)m/s(n0，1，2，3)