第7章 第2讲 机械波-【创新教程】2025年高考物理总复习大一轮课时作业word（人教版）

课时冲关25　机械波 1．(多普勒效应)(多选)下列选项利用了多普勒效应的是(　　 ) A．利用地球上接收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：ABD 2．(波的干涉)主动降噪耳机内置麦克风，麦克风收集周围外境中的噪声信号，耳机的处理器预测下一噪声的情况，并产生相应的抵消声波实现降噪．下列说法正确的是(　　) A．主动降噪耳机是根据多普勒效应制成的 B．降噪过程应用了声波的衍射原理 C．抵消声波的频率应与噪声的频率相等 D．抵消声波的振幅应大于噪声声波的振幅 解析：C　[主动降噪耳机是根据波的干涉原理制成的，根据波的干涉条件，抵消声波与噪声的振幅、频率相同，相位相反，叠加后才能相互抵消，故C正确，A、B、D错误．] 3. (波的特性)青岛濒临黄海，是国内著名的滨海旅游城市，拥有长达800多公里的海岸线和众多优良海水浴场．在某海水浴场，某同学漂浮在海面上，水波以3 m/s的速率向着海滩传播，该同学记录了第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间为18 s．下列说法正确的是(　　) A．该同学很快就会漂流到沙滩上 B．该水波的周期为1.8 s C．该水波的波长为6 m D．该水波可以绕过障碍物继续传播属于波的干涉现象 解析：C　[该同学只会在平衡位置附近振动，不会随波迁移；该水波的周期为T＝ ＝2 s；根据波长公式得λ＝vT＝6 m；该水波可以绕过障碍物继续传播属于波的衍射现象．D错误．] 4．(波的干涉)汽车排放尾气时，常发出较大的噪音．在汽车中安装干涉消音器能够有效消除这类噪音．消音器的概念设计如图，当声波抵达甲点时分别沿着上方虚线和下方点线传播，最终在乙点汇合．假设尾气噪音的主频率为f，声音传播速度为v，下列选项为两条路径的长度差，其中降噪效果最佳的是(　　) A．fv　　 B.　　 C.　　 D. 解析：D　[波的波长为λ＝，根据波的叠加原理，振动相消是降噪效果最好，即波程差为半波长的奇数倍，有Δs＝s1－s2＝(2n－1)(n＝1,2,3……) 可知当n＝1时，即Δs＝，此时降噪效果较好．故选D.] 5．(机械波的传播)一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图所示，波沿x轴负方向传播，传播速度v＝1 m/s，则下列说法正确的是(　　) A．此时x＝1.25 m处的质点正在做加速度增大的减速运动 B．x＝0.4 m处的质点比x＝0.6 m处的质点先回到平衡位置 C．x＝4 m处的质点再经过1 s可运动到波峰位置 D．x＝2 m处的质点在做简谐运动，其振动方程为y＝0.4sinπt(m) 解析：A　[波沿x轴负方向传播，故此时x＝1.25 m处的质点向上运动，质点纵坐标大于零，故由质点运动远离平衡位置可得，质点做加速度增大的减速运动，A项正确；由波沿x轴负方向传播可得，x＝0.6 m处的质点向平衡位置运动，而x＝0.4 m处的质点先运动到最低点，再回到平衡位置，故x＝0.6 m处的质点比x＝0.4 m处的质点先回到平衡位置，B项错误；由波沿x轴负方向传播可得，x＝4 m处的质点由平衡位置向下振动，故x＝4 m处的质点再经过 T可运动到波峰位置，又有波长λ＝2 m，波速v＝1 m/s，可知周期T＝2 s，那么，x＝4 m处的质点再经过1.5 s可运动到波峰位置，C项错误；因波的振动周期T＝2 s，又有振幅A＝0.4 m，t＝0时，x＝2 m处的质点位移为零，根据波沿x轴负方向传播可知质点向下振动，故可得x＝2 m处的质点的振动方程为y＝－0.4sin πt(m)，D项错误．] 6．(波动图像与振动图像)(多选)一列简谐横波，在t＝0.6 s时刻的图像如图甲所示，波上A质点的振动图像如图乙所示，则以下说法正确的是(　　) A．这列波沿x轴正方向传播 B．这列波的波速是 m/s C．从t＝0.6 s开始，紧接着的Δt＝0.6 s时间内，A质点通过的路程是10 m D．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为22 m的障碍物，则不能发生明显衍射现象 解析：AB　[由题图乙读出t＝0.6 s时质点A的速度方向沿y轴负方向，结合题图甲判断出波的传播方向沿x轴正向，故A正确；由题图甲得出该波的波长为λ＝20 m，由题图乙得出周期为T＝1.2 s，则波速为v＝＝ m/s＝ m/s，故B正确；质点做简谐运动时在半个周期内通过的路程是2倍振幅，则经过Δt＝0.6 s＝T时，A质点通过的路程s＝2A＝2×2 cm＝4 cm，故C错误；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，根据这个条件可知该波在传播过程中遇到一个尺寸为22 m的障碍物，能发生明显衍射现象，故D错误．] [能力综合练] 7. (多选)如图所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共形成了5个振动加强的区域，如图中实线所示．P是振动加强区域中的一点，从图中可看出(　　 ) A．S1波在该区域的传播速度和S2波的等大 B．P点到两波源的距离等于λ C．P点此时刻振动最强，过半个周期后，振动变为最弱 D．S1 、S2连线和加强区交点等间距，间距为半波长 解析：AD　[两列波在同一介质中传播，传播速度相等，故A正确；由题可知，S1、S2在空间共形成了5个振动加强的区域，题图中直线上各点到两个波源的距离相等，所以可知P点到两波源的距离差等于λ，故B错误；P点处于振动加强区且始终加强，此时刻振动最强，经过半个周期振动仍然最强，故C错误；S1 、S2连线和加强区交点等间距，间距为半波长，故D正确．] 8．(多选)如图甲所示，“战绳”是在健身房中常见的一种强力减脂运动，人用手握住绳子左端，将绳拉平后沿竖直方向上下抖动，则可在绳中形成一列机械波．若将此波视为简谐横波，开始抖动为0时刻，时刻绳中各质点的位置和波形如图乙所示，质点1和5分别位于下方和上方最大位移处，相邻编号质点平衡位置间距离为l.则下列说法正确的是(　　) A．质点1和5加速度相同 B．质点3和7速度相同 C．0时刻人竖直向上抖动绳子左端 D．该波的传播速度为 解析：CD　[由题图可知t时刻，质点1处于波谷，加速度方向向上，质点5处于波峰，加速度方向向下，故A错误；由题图可知t时刻，质点3和7处于平衡位置，速度大小相等方向相反，故B错误；由题图可知t时刻，质点7开始向上振动，根据波的传播是由前一个质点带动后一个质点可知，起始时向上抖动轻质弹性绳的左端，故C正确；由题图可知＝6l，解得λ＝8l，又因T＝t，解得T＝t，该波的传播速度v＝＝，故D正确．] 9．(多选) 如图所示，一列简谐横波在沿着x轴方向上传播的过程中，波形由实线变为虚线经历的时间是1.0 s，则该波(　　) A．若沿x轴正方向传播，波速可能为3 m/s B．若沿x轴正方向传播，周期可能为0.8 s C．若沿x轴负方向传播，波速可能为15 m/s D．若沿x轴负方向传播，周期可能为1.6 s 解析：AD　[分析波形图可知，波长λ＝8 m；若波沿x轴正方向传播，在Δt时间内传播的距离小于波长，波形由实线变为虚线，传播的距离为3 m，则Δx＝3 m，根据速度公式可知，v＝ ＝ m/s＝3 m/s，故A正确；若波沿x轴正方向传播，在Δt时间内传播的最短距离为3 m，则Δx＝(n＋)λ，则：t＝(n＋)T，可知：T＝ ＝ s(n＝0、1、2、3…)，可知该波的周期不可能为0.8 s，故B错误；若波沿x轴负方向传播，波形由实线变为虚线，传播最短距离为5 m，则Δx＝nλ＋ ＝(8n＋5) m(n＝0、1、2、3…)，则t＝(n＋)T，可知：T＝ ＝ s(n＝0、1、2、3…)，当n＝0时，T＝1.6 s；根据波速公式可得v＝ ＝(8n＋5) m/s(n＝0、1、2、3…)，当n＝0时，v＝5 m/s；当n＝1时，v＝13 m/s；当n＝2时，v＝21 m/s，不可能是15 m/s，故C错误，D正确．] 10．(多选)图甲为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0 m处的质点；图乙为质点Q的振动图像．下列说法正确的是(　　 ) A．在t＝0.10 s时，质点Q向y轴正方向运动 B．在t＝0.25 s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同 C．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 m D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm 解析：BC　[由题图乙可知，在t＝0.10 s时，质点Q向y轴负方向运动，A错误．结合题图甲、乙可知，波沿x轴负方向传播，t＝0.25 s时P处于y轴的负方向，则其加速度沿y轴的正方向，B正确．由图甲知波长λ＝8 m，由图乙知周期T＝0.2 s，则波传播的速度v＝＝40 m/s，所以在t＝0.10 s到t＝0.25 s时间内波向x轴负方向传播的距离x＝vt＝6 m，C正确．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，经历的时间t＝T，只有计时开始时，振动质点处于平衡位置或振幅最大点处，其经过的路程才是30 cm，D错误．] 11．(多选) 有两列频率相同、步调一致、振幅均为A、传播方向互相垂直的平面波相遇发生干涉．如图所示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a为波谷与波谷相遇点，b、c为波峰与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，e、g是a、d连线上的两点，其中e为连线的中点，则(　　) A．a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱 B．从图示时刻经过半个周期，e处质点通过的路程为2A C．从图示时刻经过半个周期，g处质点加速向平衡位置运动 D．从图示时刻经过四分之一周期，d处的质点振幅恰好为零 解析：AC　[振动加强点为波峰与波峰相遇点，波谷与波谷相遇点，振动减弱点为波谷与波峰相遇点，故a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱，A正确；这两列机械波在水平竖直方向的波形如图所示 e点在这两列波传播半个周期的过程中，都是从平衡位置到波谷，再回到平衡位置，叠加时，波谷振幅为2A，故路程为4A，B错误；由图可知经过半个周期后，g点均由波谷向平衡位置移动，合力指向平衡位置，故合运动加速靠近平衡位置，C正确；振动加强点的振幅始终为2A，不变，D错误．故选A、C.] 12．(2024·陕西省宝鸡市质检二)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播，t＝0时刻的波动图像如图甲所示，其中处于x1＝5 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x2＝7 m的质点处，A、B两点均在x轴上，两者相距sAB＝25 m，求： (1)这列波的传播速度； (2)从t＝0时刻开始10 s内质点B运动的路程和位移． 解析：(1)由题图甲可知，此波的波长为λ＝4 m 由题图乙可知，此波的周期T＝0.4 s 所以v＝＝10 m/s. (2)波从t＝0时刻传播到B点所需时间 t1＝，其中：Δx＝23 m， 代入数据可得：t1＝2.3 s 所以10 s内B点振动的时间：t2＝10 s－2.3 s＝7.7 s 由题意可得，质点B开始振动时从平衡位置向下运动，质点B全振动次数：n＝＝＝19 质点B运动的路程：s＝4An＝7.7 m t＝10 s时刻，质点B处在负的最大位移处，所以位移为：xB＝－10 cm. 答案：(1)10 m/s　(2)7.7 m　－10 cm 13. (2023·湖南省衡阳市第二次联考)如图所示为一列简谐横波在t＝0时刻的图像，此时质点P的运动方向沿y轴负方向，且当t＝1.5 s时质点P恰好第4次到达y轴正方向最大位移处．问： (1)该简谐横波的波速v的大小和方向如何； (2)从t＝0至t＝1.2 s，质点P运动的路程s是多少．解析：(1)t＝0时刻，质点P的运动方向沿y轴负方向，所以此波沿x轴负方向传播，在t＝1.5 s时，质点P恰好第4次到达y轴正方向最大位移处． 则有：T＝1.5 s， 解得：T＝0.4 s； 由题图可得该简谐波的波长为：λ＝0.4 m， 则波速为v＝＝ m/s＝1 m/s. (2)从t＝0至t＝1.2 s，质点P恰经过了3个周期，即质点P回到平衡位置，由于振幅A＝5 cm，所以质点P运动的路程为s＝4An＝12A＝60 cm. 答案：(1)1 m/s　波沿x轴负方向传播 (2)60 cm 14．均匀介质中质点A、B的平衡位置位于x轴上，坐标分别为xA＝0和xB＝16 cm.某简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v＝20 cm/s，波长大于20 cm，振幅为y＝1 cm，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Δt＝0.6 s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(t1＞0)，质点A位于波峰．求： (1)从t1时刻开始，质点B最少要经过多长时间位于波峰； (2)t1时刻质点B偏离平衡位置的位移． 解析：(1)t1时刻(t1＞0)，质点A位于波峰，波形沿x轴正方向传播，该波形传播到B经历的时间 t＝ ＝ s＝0.8 s， 则质点B最少要经历0.8 s时间位于波峰． (2)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Δt＝0.6 s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同．因为每经过半个周期质点运动到与该点对称的位置，所以可得出：Δt＝ ， 解得T＝2Δt＝2×0.6 s＝1.2 s， 波长λ＝vT＝20×1.2 cm＝24 cm， B平衡位置对应的xB＝16 cm， 当A处于波峰时，B偏离平衡位置的位移： y＝A cos ( ×2π)＝1×(－ ) cm ＝－0.5 cm. 答案：(1)0.8 s　(2)－0.5 cm 学科网（北京）股份有限公司 $$