第3章 机械波 高考强化-【高中必刷题】2024-2025学年新教材高中物理选择性必修第一册同步课件（教科版2019）

物理 选择性必修 第一册 JK 1 3 第三章高考强化 刷真题 2 1.[全国新课标2023·14] 船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声.声波在空气中和在水 中传播时的( ) A A.波速和波长均不同 B.频率和波速均不同 C.波长和周期均不同 D.周期和频率均不同 考点1 波长、波速、周期的计算 3 解析 机械波在介质中的传播速度由介质决定，所以声波在空气中和水中传播时的波速不同；各 个质点的振动周期和频率由波源决定，等于波源的振动周期和频率，同一波源产生的波的周期和 频率相同；根据公式 可知波长不同，A正确. 考点1 波长、波速、周期的计算 4 【关键点拨】解答本题的关键是知道同一波源产生的波的周期和频率相同，该波源指的是听见的 轮船某一时刻的鸣笛声. 考点1 波长、波速、周期的计算 5 2.[北京2022·6] 在如图所示的坐标系中，一条弹性绳沿 轴放置， 图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为时， 处的 质点开始沿轴做周期为、振幅为的简谐运动. 时的波形如 图所示.下列说法正确的是( ) D A.时，质点沿轴负方向运动 B.时，质点 的速度最大 C.时，质点和相位相同 D.该列绳波的波速为 考点1 波长、波速、周期的计算 6 解析 时的波形图如题图所示，绳波向右传播，根据微平移法可知，弹性绳上质点一开始 的起振方向沿轴正方向，则时，质点沿轴正方向运动，A错误；时，质点 位于 波峰位置，加速度最大，速度最小，B错误；时，质点的相位，质点 的相位，C错误；由波速公式可知 ，D正确. 考点1 波长、波速、周期的计算 7 3.[全国甲2021·34（2）] 均匀介质中质点、的平衡位置位于轴上，坐标分别为 和 .某简谐横波沿轴正方向传播，波速为，波长大于 ，振幅为，且传播 时无衰减.时刻、 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 两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同.已知在时刻，质点 位于波峰.求： 考点1 波长、波速、周期的计算 8 （ⅰ）从时刻开始，质点 最少要经过多长时间位于波峰； [答案] 解析 时刻质点位于波峰，波长， ，则时刻后质点 第一次到达波峰时， 波传播的距离为 ， 经历的时间 , 解得 . 考点1 波长、波速、周期的计算 9 （ⅱ）时刻质点 偏离平衡位置的位移. [答案] 解析 由题意知，该波的传播周期 ， 则波长 ， 可得 ， 质点位于 处， 时刻的波形图如图所示， 则处， . 考点1 波长、波速、周期的计算 10 4.[辽宁2022·3] 一列简谐横波沿轴正方向传播，某时刻的波形如图所示.关于质点 的说法正确 的是( ) A A.该时刻速度沿轴正方向 B.该时刻加速度沿 轴正方向 C.此后周期内通过的路程为 D.此后周期内沿轴正方向迁移 考点2 振动与波的关系 11 解析 根据同侧法可知该时刻质点向上振动，即此时速度方向沿 轴正方 向，故A正确；波上各质点的回复力方向始终指向平衡位置，即此时质点 的回复力方向沿轴负方向，加速度方向沿 轴负方向，故B错误；由于质点 不在波峰、波谷和平衡位置，故经过 周期通过的路程不是A，故C错误；质点只在平衡位置附 近沿 轴方向振动，并不会随波迁移，故D错误. 考点2 振动与波的关系 12 5.[北京2023·4] 位于坐标原点处的波源发出一列沿轴正方向传播的简谐横波. 时波源开始 振动，其位移随时间变化的关系式为，则 时的波形图为( ) D A. B. C. D. 考点2 振动与波的关系 13 解析 当时，波向 轴正方向传播了一个波长，所以坐标原点处 的质点在平衡位置，A、B错误；波沿 轴正方向传播，作出C、D选 项中坐标原点处质点的振动方向和波的传播方向图示如图甲、乙所示， 由波源起振方向沿轴正方向可知，坐标原点处质点的振动方向沿 轴 正方向，D正确，C错误. 考点2 振动与波的关系 14 6.[海南2023·4] 如图所示分别是一列机械波在传播方向上相距的两个质点、 的振动图像， 下列说法正确的是( ) C A.该波的周期是 B.该波的波速是 C.时质点向上振动 D.时 质点向上振动 考点2 振动与波的关系 15 解析 质点振动周期与波的传播周期相同，由题图可知 ，A错误；由题图可知，在任意相 同时刻、 两质点的振动始终相反，则两质点间距离为半波长的奇数倍，即 ，波速为，当 时， ，仅仅是其一个可能的值，B错误；由题图可知时质点向上振动， 质点向下振动， C正确，D错误. 考点2 振动与波的关系 16 7.[全国乙2023·34（1）] （多选）一列简谐横波沿轴传播，图（a）是时刻的波形图； 是介质中位于 处的质点，其振动图像如图（b）所示.下列说法正确的是( ) ABE 图（a） 图（b） A.波速为 B.波向左传播 C.波的振幅是 D.处的质点在 时位于平衡位置 E.质点在时间内运动的路程为 考点2 振动与波的关系 17 解析 由波形图可知该波的波长为，由振动图像可知周期为，则波速为 ，A 正确；由振动图像可知，时刻质点沿轴负方向振动，结合波形图可知，波沿 轴向左传播， B正确；由波的图像可知振幅为，C错误；时刻 处质点位于波谷位置，经过 ，该质点位于波峰位置，D错误；质点在 内运动的路程为 ， 正确. 考点2 振动与波的关系 18 8.[湖北2023·7] 一列简谐横波沿轴正向传播，波长为，振幅为.介质中有和 两个 质点，其平衡位置分别位于和处.某时刻质点的位移为，且向 轴正方向运动.从该时刻开始计时， 质点的振动图像为( ) A A. B. C. D. 考点2 振动与波的关系 19 解析 质点、平衡位置之间的距离为，观察 点左边平 衡位置与点的平衡位置相距 的点，点与点振动形式一致，画出点和 点在计时时刻的位置关系如图所示，根据波形图判断出 处质点此时位移为 ，向 轴负方向运动，A正确. 考点2 振动与波的关系 20 9.[山东2022·9] （多选）一列简谐横波沿 轴传播，平衡位置位于坐标 原点的质点振动图像如图所示.当 时，简谐波的波动图像可能正确 的是( ) AC A. B. C. D. 考点2 振动与波的关系 21 解析 设原点处质点的振动方程为,由振动图像可知， 时刻该质 点沿轴正方向振动，且，解得.当 时， ，B、D错误，A、C正确. 考点2 振动与波的关系 22 10.[广东2023·4] 渔船常用回声探测器发射的声波探测水下鱼群与障碍物.声波在水中传播速度 为，若探测器发出频率为 的声波，下列说法正确的是( ) B A.两列声波相遇时一定会发生干涉 B.声波由水中传播到空气中，波长会改变 C.该声波遇到尺寸约为 的被探测物时会发生明显衍射 D.探测器接收到的回声频率与被探测物相对探测器运动的速度无关 考点3 波的干涉 23 解析 两列波发生干涉的条件是：①频率相同，②具有恒定的相位差，③振动方向平行.被反射回 来的波的振动方向可能与发出的波振动方向不平行，不一定能发生干涉现象，A错误.波由一种介 质传播到另一种介质中时，频率不变，传播速度会发生变化，根据 可知波长会发生变化， B正确.波发生明显衍射现象的条件是：障碍物或小孔尺寸比波的波长小，或者是和波长接近.由题 中数据结合，得出波长为，被探测物尺寸为 ，被探测物尺寸远大于波长，不能 发生明显的衍射现象，C错误.根据多普勒效应可知，观察者和波源之间有相对速度，则接收到的 波的频率会发生变化，D错误. 考点3 波的干涉 24 11.[浙江2023年6月·11] 如图所示，置于管口 前的声源发 出一列单一频率声波，分成两列强度不同的声波分别沿 、 两管传播到出口.先调节、两管等长， 处探测到声波 强度为400个单位，然后将管拉长，在 处第一 次探测到声波强度最小，其强度为100个单位.已知声波强度 C A.声波的波长 B.声波的波长 C.两声波的振幅之比为 D.两声波的振幅之比为 与声波振幅平方成正比，不计声波在管道中传播的能量损失，则( ) 考点3 波的干涉 25 解析 设声波在A、B管中的振幅分别为、 . A、B管等长：声波从A管和B管到 点的波程差为0. A管拉长：声波到点第一次探测到声波强度最小，则此时的波程差为 . 根据题意可知，解得 ，A、B错误；根据题中声波强度的关系有 ，解得 ，C正确，D错误. 考点3 波的干涉 26 12.[湖南2023·3] 如图（a）, 在均匀介质中有、、和四点，其中、、 三点位于同一 直线上，,,垂直时，位于、、 处的三个完全相同的横波 波源同时开始振动，振动图像均如图（b）所示，振动方向与平面垂直，已知波长为 .下 列说法正确的是( ) C 图（a） 图（b） A.这三列波的波速均为 B.时， 处的质点开始振动 C.时，处的质点向 轴负方向运动 D.时，处的质点与平衡位置的距离是 考点3 波的干涉 27 解析 由题图（b）可知，这三列波的振动周期均为，由 ，可得这三列波的波速均为 ，A错误；离D点最近的波源是C处的波源，该波源的振动形式从C处传播到D处所需时 间，所以 时，D处的质点还未开始振动，B错误；由几何知识可知 ，波从A、B处传播到D处所需时间，所以 时，只有C处波 源的振动形式传到D处，D处的质点振动了 ，结合题图（b）可知，在 时，D处的质点向轴负方向运动，C正确； 时，A、B处波源的振动形式传到D处， 使D处的质点振动了 ，由题图（b）可知，效果是D处的质点处于波峰处， 时，C处波源的振动形式传到D处，使D处的质点振动了 ，由题图（b） 可知，效果是D处的质点处于波谷，根据波的叠加原理可得，D处的质点与平衡位置的距离为 ，D错误. 考点3 波的干涉 28 【关键点拨】解答D项的关键是掌握某点处的质点的位移是各个波单独传到该点处使该点产生的 位移的矢量和. 考点3 波的干涉 29 13.[全国甲2023 · 34（2）] 分别沿轴正向和负向传播的两列简谐横波、 的振动方向相同， 振幅均为,波长均为,波速均为.时刻， 波刚好传播到坐标原点， 该处的质点将自平衡位置向下振动；波刚好传到 处，该处的质点将自平衡位置向上振 动.经过一段时间后，两列波相遇. 考点3 波的干涉 30 （ⅰ）在给出的坐标图上分别画出、两列波在时刻的波形图（P波用虚线， 波用实线）; [答案] 见解析 解析 波传播的周期为，时刻， 波刚好传播到坐标原点，该处的质点将自平衡 位置向下振动，波刚好传到处，该处质点将自平衡位置向上振动， ， 则该时刻的波形图如图所示. 考点3 波的干涉 31 （ⅱ）求出图示范围内的介质中，因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的质点的平衡位置. [答案] 振幅最大时、；振幅最小时、、 解析 两列波的起振方向相反，振幅最大时，有, ,1,2, ， 解得、 ， 振幅最小时，有,,1,2, ， 解得、、 . 考点3 波的干涉 32 3 第三章高考强化 刷原创 33 1.（多选）一列简谐横波沿轴传播，波源的振动频率为 ，某时 刻波形图如图所示，中间有一部分被遮挡，则该波的波速大小可能 为( ) AB A. B. C. D. 34 解析 根据波形图可知，，， ，则 ，综上可得，故波速，当 时，；当时， ，故A、B正确. 35 2.如图所示，相距的、 两个相干波源同时开始振动，其振动方程分别为 ，，波速均为，其中为 、 中点，为以为圆心的四分之一圆弧， 水平，则空间中各点稳定振动后在 上振幅为 的点的个数为( ) C A.12 B.10 C.8 D.6 36 解析 由振动方程可知两波源的振动步调相反，所以振幅为 的点到A、B两点的距离差等于波 长的整数倍，由题意可得， ，D点到两波源的波程差为 ，所以上到A、B两点的波程差分别为、、 的三 个点为振动减弱点，B、C圆弧上到A、B两点的波程差分别为0、、、、 的五个点 为振动减弱点，则上振幅为 的点的个数为8个，C正确. 37 $$