1、第十六单元 机械波（B卷）综合能力提升卷一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1（2021天津）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，传播速度，时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，下列图形中哪个是时的波形（）ABCD2（2021辽宁高考真题）一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t=2s时的波形如图（a）所示，x=2m处质点的振动图像如图（b）所示，则波速可能是（）Am/sBm/sCm/sDm/s3（2017天津高考真题）手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图，绳上
2、有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L，t=0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是（）A该简谐波是纵波B该简谐波的最大波长为2LC时，P在平衡位置上方D时，P的速度方向竖直向上4（2020北京高考真题）一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（）A该横波沿轴负方向传播B质点N该时刻向y轴负方向运动C质点L经半个周期将沿轴正方向移动D该时刻质点K与M的速度、加速度都相同5（2021浙江高考真题）两列频率、振幅均相同的简谐波和分别从绳子的两端持续相向传播，在相遇区域发生了干涉，在相距0.48m的A、B间用频
3、闪相机连续拍摄，依次获得1、2、3、4、5五个波形，如图所示，且1和5是同一振动周期内绳上各点位移都达到最大值时拍摄的波形。已知频闪时间间隔为0.12s，下列说法正确的是（）A简谐波和的波长均为0.24mB简谐波和的周期均为0.48sC绳上各点均做振幅相同的简谐运动D两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是0.48m6（2021浙江高考真题）将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时用相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和乙所示
4、的波形。下列说法正确的是（）A甲图中两手开始振动时的方向并不相同B甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置C乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形D乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形7（2021北京高考真题）一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质点比L质点先回到平衡位置。下列判断正确的是（ ）A该简谐横波沿x轴负方向传播B此时K质点沿y轴正方向运动C此时K质点的速度比L质点的小D此时K质点的加速度比L质点的小二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8（2018全国高考真题）
5、一列简谐横波沿轴正方向传播，在和时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期。下列说法正确的是_。A波速为B波长为C的质点在时位于波谷D的质点在时位于波谷E.若此波传入另一介质中其波速变为，则它在该介质中的波长为9（2021湖南高考真题）均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。t= 0时刻，波面分布如图（a）所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处质点的振动图像如图（b）所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是（ ）A该波从A点传播到B点，所需时间为B时，处质点位于波峰C时，处质点振动速度方向竖直向上D时，处质点所受回复力方向竖直向上E.处质点起振后，内
6、经过的路程为10（2021湖北高考真题）一列简谐横波沿 x轴传播，在t=0时刻和t=1 s时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知x=0处的质点在01 s内运动的路程为4.5 cm。下列说法正确的是（）A波沿x轴正方向传播B波源振动周期为1.1 sC波的传播速度大小为13 m/sDt=1 s时，x=6 m处的质点沿y轴负方向运动三、非选择题：共6小题，共54分，考生根据要求作答。11（2021全国高考真题）图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过后，其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于，若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为_，周期为_s，若波是沿x轴负方向传播的，该波
7、的周期为_s。12（2018江苏高考真题）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x=0 和x=0.6 m处的两个质点A、B的振动图象如图所示。已知该波的波长大于0.6 m，求其波速和波长。13（2020全国高考真题）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。求：（i）波的波长；（ii）波的传播速度。14一列简谐横波在一均匀介质中传播的速度，P，Q是该波传播过程中的两个质点，它们的平衡
8、位置相距，这列波的波长大于而小于。表示在波的传播过程中P、Q两质点的振动图象。求：(1)波的能量在P和Q间传播所需要的时间；(2)该波的振动周期T。15平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向水平传播，P、Q为x轴上的两个点（均位于x轴正向），P与O的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动，周期T=1s，振幅A=5cm。当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置。求：(1)该波的波长；(2)P、Q间的距离。16（2021全国高考真题）均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴
9、上，坐标分别为0和xB=16cm。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v=20cm/s，波长大于20cm，振幅为y=1cm，且传播时无衰减。t=0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔t=0.6s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻（t10），质点A位于波峰。求（i）从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；（ii）t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。第十六单元 机械波（B卷）综合能力提升卷一、单项选择题：本题共7小题，每小题4分，共28分在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。1（2021天津）一列沿x轴正方向传播的简谐横波
10、，传播速度，时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，下列图形中哪个是时的波形（）ABCD【答案】B【解析】由图中可以看出该波的波长为，根据可知该列波的周期为又因为时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，当时经历了1.5T，所以此时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴负方向运动，结合图像可知B选项正确。故选B。2（2021辽宁高考真题）一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t=2s时的波形如图（a）所示，x=2m处质点的振动图像如图（b）所示，则波速可能是（）Am/sBm/sCm/sDm/s【答案】A【解析】根据图b可知t=2s时x=2m处的质点正经过平衡位置向下振动；又因为该波向负方向
11、传播，结合图a，利用“上下坡”法可知x=2m为半波长的奇数倍，即有 （n=1，2，3 ）而由图b可知该波的周期为T=4s；所以该波的波速为（n=1，2，3 ）当n=3时可得波的速率为故选A。3（2017天津高考真题）手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图，绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L，t=0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是（）A该简谐波是纵波B该简谐波的最大波长为2LC时，P在平衡位置上方D时，P的速度方向竖直向上【答案】C【解析】A绳波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，属
12、于横波，纵波的传播方向和质点的振动方向在同一直线上，故A错误；B根据波形图和波的传播方向可知，位移恰好为零且速度方向竖直向上的质点与O点的距离应为，其中n=0、1、2波长为可知当n=0时有波长的最大值，为故B错误；CD0内P由平衡位置振动到波峰，内P由波峰回动到平衡位置，可知时P在平衡位置上方向上振动，时P在平衡位置上方向下振动，故C正确，D错误。故选C。4（2020北京高考真题）一列简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点L的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（）A该横波沿轴负方向传播B质点N该时刻向y轴负方向运动C质点L经半个周期将沿轴正方向移动D该时刻质点K与M的速度、加速
13、度都相同【答案】B【解析】AB由图可知乙质点L的振动情况，该时刻质点L向y轴正方向振动。根据上下坡法或者平移法可知，该横波沿x轴正方向传播，质点N该时刻向y轴负方向运动，故A错误，故B正确；C质点L只在平衡位置附近y轴方向上下振动，波传播时，质点不会沿x轴正方向移动，故C错误；D该时刻质点K与M的速度为零，质点K加速度为-y方向，质点M加速度为+y方向，故D错误。故选B。5（2021浙江高考真题）两列频率、振幅均相同的简谐波和分别从绳子的两端持续相向传播，在相遇区域发生了干涉，在相距0.48m的A、B间用频闪相机连续拍摄，依次获得1、2、3、4、5五个波形，如图所示，且1和5是同一振动周期内绳
14、上各点位移都达到最大值时拍摄的波形。已知频闪时间间隔为0.12s，下列说法正确的是（）A简谐波和的波长均为0.24mB简谐波和的周期均为0.48sC绳上各点均做振幅相同的简谐运动D两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是0.48m【答案】D【解析】A简谐波和的波长均为0.48m，选项A错误； B从波形1到波形5经历的时间为，则可得简谐波和的周期均为T=0.96s选项B错误；C绳上各点中加强点和减弱点振幅不相同，选项C错误； DAC两点均为振动减弱点，则两波源到两点的距离只差分别为和，则 两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是选项D正确。故选D。6（2021浙江高考真题）将一端固定在墙上的轻质
15、绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时用相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是（）A甲图中两手开始振动时的方向并不相同B甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置C乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形D乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形【答案】C【解析】AB甲图中两手开始振动时的方向相同，则甲图中分叉点是振动加强的位置，所以AB错误；CD乙图中两手开始振动时的方向恰好相反，则乙图中分叉点是振动减弱的位置，则在分叉
16、点的右侧终见不到明显的波形，所以C正确；D错误；故选C。7（2021北京高考真题）一列简谐横波某时刻的波形图如图所示。此后K质点比L质点先回到平衡位置。下列判断正确的是（ ）A该简谐横波沿x轴负方向传播B此时K质点沿y轴正方向运动C此时K质点的速度比L质点的小D此时K质点的加速度比L质点的小【答案】D【解析】AB由题知K质点比L质点先回到平衡位置，则K质点应向下振，再根据“上坡、下坡”法可知，该波应沿x轴正方向传播，A、B错误；C由AB选项可知K质点应向下振，而L质点在波谷处，则L质点的速度为0，故此时K质点的速度比L质点的大，C错误；D由于质点在竖直方向做机械振动，根据F= - kyF=ma
17、结合波图像可看出yLyK则，此时K质点的加速度比L质点的小，D正确。故选D。二、多项选择题：本题共3小题，每小题6分，共18分。在每小题给出的四个选项中，有多项符合题目要求。全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。8（2018全国高考真题）一列简谐横波沿轴正方向传播，在和时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期。下列说法正确的是_。A波速为B波长为C的质点在时位于波谷D的质点在时位于波谷E.若此波传入另一介质中其波速变为，则它在该介质中的波长为【答案】ACE【解析】AB波沿轴正方向传播，根据波形图可知该波的周期，只能等于0，故；由图可知波长故波速为A正确，B错误；C质点在
18、时位于平衡位置向上振动，经过时所以时处的质点位于波谷，故C正确；D质点在时位于平衡位置向上振动，经过时即即所以时处的质点位于平衡位置上边，正向下振动，D错误；E若此波传入另一介质中，频率不变，则周期不变，其波速变为，则它在该介质中的波长为E正确。故选ACE。9（2021湖南高考真题）均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波面为圆。t= 0时刻，波面分布如图（a）所示，其中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷。A处质点的振动图像如图（b）所示，z轴正方向竖直向上。下列说法正确的是（ ）A该波从A点传播到B点，所需时间为B时，处质点位于波峰C时，处质点振动速度方向竖直向上D时，处质点
19、所受回复力方向竖直向上E.处质点起振后，内经过的路程为【答案】ACE【解析】A由图a、b可看出，该波的波长、周期分别为= 10m，T= 4s则根据波速公式v= 2.5m/s则该波从A点传播到B点，所需时间为t=s = 4sA正确；B由选项A可知，则该波从A点传播到B点，所需时间为4s，则在t= 6s时，B点运动了2s，即，则B处质点位于波谷，B错误；C波从AE波面传播到C的距离为x =(10 - 10)m则波从AE波面传播到C的时间为t = 则t= 8s时，C处质点动了3.1s，则此时质点速度方向向上，C正确；D波从AE波面传播到D的距离为则波从AE波面传播到C的时间为t=则t= 10s时，C
20、处质点动了8.3s，则此时质点位于z轴上方，回复力方向向下，D错误；E由选项A知T = 4s，12s = 3T一个周期质点运动的路程为4cm，则3T质点运动的路程为12cm，E正确。故选ACE。10（2021湖北高考真题）一列简谐横波沿 x轴传播，在t=0时刻和t=1 s时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知x=0处的质点在01 s内运动的路程为4.5 cm。下列说法正确的是（）A波沿x轴正方向传播B波源振动周期为1.1 sC波的传播速度大小为13 m/sDt=1 s时，x=6 m处的质点沿y轴负方向运动【答案】AC【解析】A由题意，x =0处的质点在01 s的时间内通过的路程为4.5 cm
21、，则结合图可知t =0时刻x =0处的质点沿y轴的负方向运动，则由质点的振动和波的传播方向关系可知，该波的传播方向沿x轴的正方向，故A正确；BC由题意可知，t=1s为，解得由图可知则故C正确，B错误；D由同侧法可知t=1 s时，x=6 m处的质点沿y轴正方向运动，故D错误。故选AC。三、非选择题：共6小题，共54分，考生根据要求作答。11（2021全国高考真题）图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经过后，其波形曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于，若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为_，周期为_s，若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为_s。【答案】0.5 0.4 1.2
22、【解析】（1）若波是沿x轴正方向传播的，波形移动了15cm，由此可求出波速和周期：（2）若波是沿x轴负方向传播的，波形移动了5cm，由此可求出波速和周期：12（2018江苏高考真题）一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x=0 和x=0.6 m处的两个质点A、B的振动图象如图所示。已知该波的波长大于0.6 m，求其波速和波长。【答案】v=2m/s；=0.8 m【解析】由图象可知，周期T=0.4s，由于波长大于0.6m；波从A到B的传播时间t=0.3s则波速代入数据得v=2m/s则波长=vT代入数据得=0.8m13（2020全国高考真题）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
23、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。求：（i）波的波长；（ii）波的传播速度。【答案】（i）；（ii）【解析】（i）设与c点最近的振幅极大点为d，则根据干涉加强点距离差的关系：所以波长为（ii）由于受迫振动的频率取决于受迫源的频率由知，14一列简谐横波在一均匀介质中传播的速度，P，Q是该波传播过程中的两个质点，它们的平衡位置相距，这列波的波长大于而小于。表示在波的传播过程中P、Q两质点的振动图象。求：(1)波的能量在P和Q间传播所需要
24、的时间；(2)该波的振动周期T。【答案】(1)0.4s；(2)1.6s或0.32s，或【解析】(1)机械波在同一种均匀介质中传播，解得(2)若波从P向Q传播，(n=0，1，2，3)由公式得，(n=0，1，2，3)因为，所以n只能取0和1，故周期为或同理，若波从Q向P传播，(n=0，1，2，3)则，(n=0，1，2，3)因为，所以n只能取0，1，故周期为或15平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向水平传播，P、Q为x轴上的两个点（均位于x轴正向），P与O的距离为35cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间。已知波源自t=0时由平衡位置开始向上振动，周期T=1s，振幅A=5c
25、m。当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置。求：(1)该波的波长；(2)P、Q间的距离。【答案】(1)；(2)【解析】(1)由题意得下图所示由此可知，P、O两点间的距离与波长之间满足由此解得(2)由题意可得波速为在的时间内，波传播的路程为由上图可得解得16（2021全国高考真题）均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为0和xB=16cm。某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v=20cm/s，波长大于20cm，振幅为y=1cm，且传播时无衰减。t=0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔t=0.6s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t1时刻（t10），质点A位于波峰。求（i）从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰；（ii）t1时刻质点B偏离平衡位置的位移。【答案】（i）0.8s；（ii）-0.5cm【解析】（i）因为波长大于20cm，所以波的周期由题可知，波的周期是波的波长在t1时刻（t10），质点A位于波峰。因为AB距离小于一个波长，B到波峰最快也是A的波峰传过去，所以 从t1时刻开始，质点B运动到波峰所需要的最少时间（ii）在t1时刻（t10），由题意可知，此时图象的函数是t1时刻质点B偏离平衡位置的位移
