1、二十五机械波(建议用时：40分钟)1(2020全国卷)(多选)下列现象可以用多普勒效应解释的有()A超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化B观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低C同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同D天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星)光谱随时间做周期性变化ABD解析：超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时，由于血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化，A正确；列车和人的相对位置发生变化，所以人听到的声音频率发生了变化，B正确；波的传播速度不一样是由于波长不一样导致的，C错误；双星在周期性运动时，会使其到
2、地球的距离发生周期性变化，故接收到的光频率会发生周期性变化，D正确。2如图甲所示，两列振幅和波长都相同而传播方向相反的波，在如图乙所示的某一时刻，两列波“消失”，此时介质中x、y两质点的运动方向是() 甲 乙Ax向下，y向上B x向上，y向下C x、y都向上D x、y都静止A解析：由题图可知，两列波的波峰与波谷叠加，振动减弱，两列波的振幅相等，所以如题图乙所示的时刻两列波“消失”。根据波形平移法判断可知，向右传播的波单独引起x质点的振动方向向下，y质点的振动方向向上，向左传播的波单独引起x质点的振动方向向下，y质点的振动方向向上，根据叠加原理可知，此时x质点的振动方向是向下，y质点的振动方向是
3、向上，故A正确，B、C、D错误。3(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，下列关于女同学的感受的说法正确的是()A女同学从A点向B点运动过程中，她感觉哨声音调变高B女同学从E点向D点运动过程中，她感觉哨声音调变高C女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低AD解析：女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她就有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她就会感觉哨声音调变高；反之，女同学向左运动时，她就会感觉音调变低。选项A、D正确，B、C错误。4(2019北京高考)一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b
4、、c，则()A此刻a的加速度最小B此刻b的速度最小C若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动D若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置C解析：此刻a的位移最大，由加速度a 知，此刻a的加速度最大，A错误；此刻b位于平衡位置，其速度最大，B错误；若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动，C正确；若波沿x轴负方向传播，此刻c向y轴正方向运动，故c比a先回到平衡位置，D错误。5如图所示是水平面上两列频率相同的简谐波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰，虚线为波谷。已知两列波的振幅均为2 cm，波速为2 m/s，波长为8 cm，E点是B、D两点和A、C两点连线的交点。下列说法正确的是()AA、
5、C两处的质点是振动加强的点BB、D两处的质点在该时刻的竖直高度差是4 cmCE处的质点是振动减弱的点D经0.02 s，B处质点通过的路程是8 cmD解析：由题图可知，A、C两处的质点是两列波波峰与波谷叠加的地方，是振动减弱的点，A错误；B、D两处的质点是振动加强的点，振幅都是 4 cm，此时D处的质点处于波峰，B处的质点处于波谷，则B、D两处的质点在该时刻的竖直高度差是8 cm，B错误；B、D两处的质点都是振动加强的点，它们连线上的各质点的振动也加强，所以E处的质点是振动加强的点，C错误；由T s0.04 s，0.02 s 为半个周期，则B处质点通过的路程是s2A24 cm8 cm，D正确。6
6、(多选)如图所示，O、M为一根弹性绳上的两个点，O、M两点间的距离为 5.0 m。当O点上下振动时，会形成以O点为波源向左传播的简谐横波。t0 时刻O点开始从平衡位置向下振动，振幅为20 cm。观察发现6 s末M点第一次到达波谷，此时O点正通过平衡位置向上运动，O、M两点间还有一个波谷。则()AM点的振动周期为4 sB该横波的波长为 mCt3 s时，M点恰好处于波峰D在06 s内，M点经过的路程为20 cmAD解析：因为6 s末M点第一次到达波谷，此时O点正通过平衡位置向上运动，O、M两点间还有一个波谷，可知xMO5 m，则4 m，1.5T6 s，则T4 s，选项A正确，B错误；波速为v1 m
7、/s，则波传播到M点的时间为5 s，则t3 s时，M点还未振动，故C错误；t6 s 时质点M振动了1 sT，则此时M点经过的路程为 A20 cm，D正确。7(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t0时刻的波形如图所示，波速大小为v0.6 m/s，此时波刚好传到0.24 m的位置，P为0.60 m处的质点。下列说法正确的是()A波经过0.6 s传播到P点B波刚传播到P点时，P点由平衡位置向上振动C从t0时刻到波刚传播到P点的过程中，x0处的质点经过的路程为30 cmD0.18 m处的质点的振动方程为y5sin cmAC解析：简谐横波传播到P点的时间为t s0.6 s，故选项A正确；根据同侧原理
8、可知，t0时刻，0.24 m 位置的质点由平衡位置向下振动，波源开始振动的方向是向下的，所以波刚传播到P点时，P点由平衡位置向下振动，故选项B错误；由题图可知波长为0.24 m，简谐横波的周期T0.4 s，所以有t0.6 sT，从t0时刻到波刚传播到P点的过程中，O点经过的路程为s4A30 cm，故选项C正确；由题图可知振幅为A5 cm，圆频率为 5 rad/s，t0时刻，0.18 m处的质点的位移为5 cm，所以 0.18 m 处的质点的振动方程为y5sin cm，故选项D错误。8一列简谐横波沿x轴传播，图甲是t0时刻的波形图，图乙是x1.0 m处质点的振动图像，下列说法正确的是()甲乙A该
9、波的波长为2.0 m B该波的周期为1 sC该波向x轴正方向传播 D该波的波速为2.0 m/sD解析：由题图甲知，该波的波长4 m，故A错误；由题图乙知，该波的周期T2 s，故B错误；由题图乙知，x1.0 m处的质点在t0时刻向下振动，在题图甲中，根据“上下坡法”知，该波沿x轴负方向传播，故C错误；该波的波速为v m/s2.0 m/s，故D正确。9(2020山东高考)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播，已知x处质点的振动方程为yAcos ，则tT时刻的波形图正确的是() A B C DD解析：根据题意可知，tT时，在x处的质点的位移yAcos Acos Acos 0，则此时该质点位于平衡
10、位置；下一时刻，该质点向上运动，远离平衡位置，根据题意，横波沿x轴负方向传播，根据同侧法判断可知，A、B、C错误，D正确。10(2020全国卷)如图所示，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t0和 t0.1 s 时的波形图。已知平衡位置在 x6 m 处的质点，在00.1 s时间内运动方向不变。这列简谐横波的周期为_s，波速为_m/s，传播方向沿x轴_(选填“正方向”或“负方向”)。解析：因为x6 m处的质点在00.1 s时间内的运动方向不变，所以该处质点从正向位移最大处经过 个周期向下运动至平衡位置处，即 T0.1 s，解得周期为T0.4 s，所以波速为v10 m/s ，在虚线上
11、，x6 m处的质点向下运动，根据同侧法可知波沿x轴负方向传播。答案：0.410负方向11一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，t0时刻的波形图像如图甲所示，其中处于x15 m处的质点A的振动图像如图乙所示，此时振动恰好传播到x27 m处的质点，A、B两质点均在x轴上，两者相距xAB25 m，求：(1)这列波的传播速度；(2)从t0时刻开始10 s时间内，质点B运动的路程和位移。 甲 乙解析：(1)由题图甲可知，该波的波长为4 m由题图乙可知，该波的周期T0.4 s所以该波的传播速度v10 m/s。(2)波从t0时刻传播到质点B所需时间t1，其中x23 m代入数据可得t12.3 s所以10 s时间
12、内质点B振动的时间t210 s2.3 s7.7 s由题意可得，质点B开始振动时是从平衡位置向下运动，质点B的全振动次数n19则质点B运动的路程s4An7.7 mt10 s时刻，质点B处在负的最大位移处，所以位移xB10 cm。答案：(1)10 m/s(2)7.7 m10 cm12如图所示，实线是一列简谐横波在t10时刻的波形图，虚线是这列波在t20.5 s时刻的波形图。(1)写出这列波的波速表达式；(2)若波速大小为74 m/s，波的传播方向如何？解析：(1)由题图可知8 m当波向右传播时，波传播的距离为sn(8n3) m(n0,1,2，)波速为v m/s(16n6) m/s(n0,1,2，)当波向左传播时，波传播的距离为sn(8n5) m(n0,1,2，)波速为v m/s(16n10) m/s(n0,1,2，)。(2)若波速大小为74 m/s，在tt2t1时间内波传播的距离为svt740.5 m37 m因为37 m4，所以波向左传播。答案：(1)见解析(2)向左传播