2026届高三物理二轮复习跟踪练习：微专题14 机械波的综合问题

微专题14 机械波的综合问题 跟踪练习 基础过关 一．选择题： 1．(2025·辽宁大连联考)两个振动情况完全相同的波源，在同一介质中形成的两列波相遇后，某一时刻在它们的重叠区域形成如图所示的干涉图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，图中P点恰好处于两条实线的交点上，Q点恰好处于实线和虚线的交点上，M是P、Q之间连线上的一点(图中未画出)，下列说法正确的是( ) A．P点总是在最大位移处 B．M点不可能是振动加强点 C．P、Q之间的距离一定等于半个波长 D．若将波源S1向S2稍微靠近，P点的振幅一定不变 2．(2025·河南阶段预测)如图为一“环腔式”降噪器的原理图，可以对高速气流产生的噪声进行降噪。波长为λ的声波沿水平管道自左侧入口进入后分成上、下两部分，分别通过通道①、②继续向前传播，在右侧汇聚后噪声减弱，其中通道①的长度为10λ，下列说法正确的是( ) A．该降噪器是利用波的衍射原理设计的 B．通道②的长度可能为8.5λ C．通道②的长度可能为8λ D．该降噪器对所有频率的声波均能起到降噪作用 3．我国研制的“复兴号动车组”首次实现了时速350 km/h的自动驾驶，此时多普勒效应会影响无线通信系统稳定，这要求通信基站能分析误差并及时校正。如图，一辆行驶的动车组发出一频率为f0、持续时间为Δt0的通信信号，与动车组行驶方向在同一直线上的通信基站A、B接收到信号的频率和持续时间分别为fA、ΔtA和fB、ΔtB，下列判断正确的是( ) A．fA>f0，ΔtA<Δt0 B．fA<f0，ΔtA>Δt0 C．fB>f0，ΔtB>Δt0 D．fB<f0，ΔtB<Δt0 4．如图(a)所示，利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中，入射波为连续的正弦信号，探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号，分别如图(b)、(c)所示。已知超声波在机翼材料中的波速为6 300 m/s。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d，下列选项正确的是( ) A．振动减弱；d＝4.725 mm B．振动加强；d＝4.725 mm C．振动减弱；d＝9.45 mm D．振动加强；d＝9.45 mm 5．(2025·河北保定质检)一列简谐横波的波形图如图所示，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.6 s时的波形图，平衡位置位于x＝4 m的质点在此过程中运动方向改变了一次，下列说法正确的是( ) A．该简谐横波沿x轴负方向传播 B．波源振动的周期为1.5 s C．该简谐横波传播的速度大小为4 m/s D．平衡位置位于x＝1.5 m处的质点在t＝0时的速度方向为y轴正方向 6.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1 500 m/s，若探测器发出频率为1.5×106 Hz的声波，下列说法正确的是( ) 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1 m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 7.(2025·黑龙江模拟预测)一列简谐横波在t＝0时的波形如图中实线所示，t＝1 s时的波形如图中虚线所示，则下列说法正确的是( ) A．这列波的波长为8 m B．平衡位置分别为A、B的两个质点，振动方向始终相同 C．若波向右传播，则波的最大频率为0.25 Hz D．若波向左传播，则波的传播速度大小为6 m/s 8．(多选)(2025·黑龙江哈尔滨模拟预测)有一列沿水平方向传播的简谐横波，在波的传播方向上有平衡位置相距4 m的A、B两质点，已知波的传播方向由B指向A，图甲、乙分别是A、B两质点的振动图像。则这列波的波速可能为( ) A． m/s B．12 m/s C．40 m/s D．60 m/s 能力提升 1． 选择题： 9.战绳作为一项超燃脂的运动，十分受人欢迎。一次战绳练习中，某运动达人晃动战绳一端使其上下振动(可视为简谐振动)形成横波。图甲、乙分别是战绳上P、Q两质点的振动图像，传播方向为P到Q。波长大于1 m、小于3 m，P、Q两质点在波的传播方向上相距3 m，下列说法正确的是( ) A．P、Q两质点振动方向始终相反 B．该列波的波长可能为2.4 m C．该列波的波速可能为 m/s D．从t＝0至t＝1.125 s， Q质点运动的路程为1.8 m 10．(多选)(2025·河北石家庄联考)如图是一列沿着x轴传播的机械波上一个质点A的振动图像，在x轴上另有一质点B，A、B两点平衡位置之间的距离为8 m，B点的振动“步调”始终与A点相反，下列说法正确的是( ) A．t＝4 s时A点向y轴负方向运动 B．t＝2 s时B点向y轴正方向运动 C．这列波的波速不大于4 m/s D．这列波的波长不小于16 m 11．(多选)均匀介质中有一列正在沿水平方向传播的简谐波，在某一时刻它的波形图如图甲所示，M和N是介质中的两个质点，从该时刻起某同学记录下了N点在一段时间内的振动图像，如图乙所示。下列说法正确的是( ) A．该列简谐波正以1.0 m/s的速度向左传播 B．M和N两质点的振动方向始终相同 C．该简谐波遇到一列波长为8 m、传播方向相反的简谐波后不会发生干涉现象 D．该简谐波遇到宽度为4 m的障碍物时能发生明显的衍射现象 12．(多选)如图所示，图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线，经过0.5 s后，其波形如图中的虚线所示，该波的周期T大于0.5 s，下列说法正确的是( ) A．如果波往左传播，则波的周期为2 s B．如果波往左传播，则波的传播速度为0.36 m/s C．如果波往右传播，碰到尺寸为20 cm的障碍物，能发生明显衍射现象 D．如果波往右传播，碰到频率为 Hz的简谐横波能够发生干涉现象 培优训练 一．计算题： 13．一列沿x轴传播的简谐横波，在t＝0.2 s时刻的波形如图实线所示，在t1＝0.4 s时刻的波形如图虚线所示。在t到t1时间内，x＝2 m处的P质点运动的路程为s，且0.2 m＜s＜0.4 m。求： (1)波的传播的方向和传播速度的大小； (2)P质点第二次出现波谷的时刻。 参考答案： 1.B 解析　P点为振动加强点，即振幅最大，但并不是总在最大位移处，故A错误；M点处于振动加强点与振动减弱点之间，不可能是振动加强点，故B正确；P点为振动加强点，Q点为振动减弱点，当两质点处于平衡位置时，两点间的距离等于半个波长，处于其他位置时均不等于半个波长，故C错误；若将波源S1向S2稍微靠近，P点可能不是振动加强点，其振幅可能发生变化，故D错误。 2.B 解析　该降噪器是利用声波干涉原理设计的，A错误；根据波的叠加原理可知，该降噪器对于路程差为|s1－s2|＝(2n＋1)(n＝0，1，2，3，…)的声波降噪效果良好，对不符合上述条件的声波降噪作用较差，甚至不能起到降噪作用，故而并非对所有波长或频率的声波均有效，C、D错误，B正确。 3. A 解析　根据多普勒效应可知，远离波源的接收者接到的频率变小，靠近波源的接收者接收到的频率变大，则fA>f0，fB<f0，故TA<T0，TB>T0，所以ΔtA<Δt0，ΔtB>Δt0，故选A。 4.A解析　根据题中反射信号图像可知，超声波的传播周期为T＝2×10-7 s，又波速v＝6 300 m/s，则超声波在机翼材料中的波长λ＝vT＝1.26×10-3 m，结合题图可知，两个反射信号传播到探头处的时间差为Δt＝1.5×10-6 s，故两个反射信号的路程差2d＝vΔt＝9.45×10-3 m＝λ，解得d＝4.725 mm，两个反射信号在探头处振动减弱，A正确。 5.A解析　平衡位置位于x＝4 m的质点在此过程中运动方向改变了一次，说明该简谐横波沿x轴负方向传播，由题意可知，波动图像由实线到虚线的时间为0.6 s，可知T＝0.6 s，解得T＝0.8 s，选项A正确，B错误；传播速度大小v＝＝5 m/s，选项C错误；平衡位置位于x＝1.5 m处的质点在t＝0时的速度方向为y轴负方向，选项D错误。 6. B解析　根据多普勒效应可知，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有关，而两列声波发生干涉的条件是频率相等，所以两列声波相遇时不一定发生干涉，故A、D错误；声波由水中传播到空气中时，声波的波速发生变化，所以波长会发生改变，故B正确；根据波长的计算公式可得λ＝＝ m＝1×10-3 m，当声波遇到尺寸约1 m的被探测物时不会发生明显衍射，故C错误。 7.A解析　由题图可知，这列波的波长为λ＝8 m，A正确；A、B两个质点的平衡位置相距Δx＝4 m＝，故振动方向始终相反，B错误；若波向右传播，有(＋n)T＝1 s(n＝0，1，2，…)，解得T＝ s(n＝0，1，2，…)，则波的最小频率为f＝0.25 Hz，C错误；若波向左传播，有(＋n)T＝1 s(n＝0，1，2，…)，解得T＝ s(n＝0，1，2，…)，则波的传播速度大小为v＝＝(6＋8n) m/s(n＝0，1，2，…)，D错误。 8.AC 解析　根据题意可得(＋n)λ＝xAB(n＝0，1，2，3，…)，所以λ＝ m(n＝0，1，2，3，…)，所以v＝＝ m/s(n＝0，1，2，3，…)，当n＝0时，有v＝40 m/s，当n＝1时，有v＝8 m/s，当n＝2时，有v＝ m/s，故选AC。 9.B 解析　波传播方向为P到Q，则有Δx＝(n＋)λ＝3 m(n＝0，1，2，3，…)，λ＝＝ m＝ m(n＝0，1，2，3，…)，当n＝0时，λ＝12 m＞3 m，不符合题意，当n＝1时，λ＝2.4 m，当n＝2时，λ＝ m，当n＝3时，λ＝ m＜1 m，不符合题意，则波长可能是λ＝2.4 m或λ＝ m，B正确；由于P、Q两质点相距的距离满足Δx＝1λ或者Δx＝2λ，可知P、Q两质点振动方向并不会始终相反，A错误；由题图可知T＝1.0 s，则波速为v＝＝ m/s(n＝0，1，2，3，…)，当n＝1时，v＝2.4 m/s，当n＝2时，v＝ m/s，C错误；由题图乙可知，Q质点的振动方程为yQ＝40sin t(cm)＝40sin 2πt(cm)，Q质点在0.125 s时的位移为20 cm，因此从t＝0至t＝1.125 s，Q质点运动的路程为s＝4×40 cm＋20 cm＝(1.6 m＋0.2 m)＞1.8 m，D错误。 10. BC 解析　由题图可知t＝4 s时A点向y轴正方向运动，故A错误；由题图可知t＝2 s时A点向y轴负方向运动，B点的振动“步调”始终与A点相反，所以B点向y轴正方向运动，故B正确；依题意，有xAB＝＋nλ(n＝0，1，2，3，…)，解得λ＝ m(n＝0，1，2，3，…)，可知这列波的波长不大于16 m，由题图可知，该波的周期为T＝4 s，根据v＝＝ m/s(n＝0，1，2，3，…)，可知这列波的波速不大于4 m/s，故C正确，D错误。 11. AD 解析　由题图甲可知，该简谐横波波长为λ＝8 m，由题图乙可知，周期T＝8 s，所以波速为v＝＝1.0 m/s，根据题图乙可知该时刻开始质点N向上振动，所以该波沿x轴负方向传播，即向左传播，故A正确；因为质点M、N相差半个波长，所以它们的振动方向总是相反的，故B错误；简谐波在同一介质中运动，频率相同，根据机械波发生干涉的条件可知，该简谐波遇到一列波长为8 m、传播方向相反的简谐波后会发生干涉现象，故C错误；根据机械波发生明显衍射现象的条件可知，该简谐波遇到宽度为4 m的障碍物时能发生明显的衍射现象，故D正确。 12.AC 解析　由题图知，该波的波长λ＝24 cm，由于该波的周期T大于0.5 s，则波在0.5 s内传播的距离小于一个波长，如果波是向左传播，由题图得到波传播的距离为Δx＝λ＝6 cm＝0.06 m，故波速为v＝＝ m/s＝0.12 m/s，T＝＝ s＝2 s，选项A正确，B错误；因该波的波长为24 cm，如果这列波向右传播，碰到尺寸为20 cm的障碍物，能发生明显衍射现象，选项C正确；如果波是向右传播，由题图得到波传播的距离为Δx′＝λ＝18 cm＝0.18 m，故波速为v′＝＝ m/s＝0.36 m/s，周期T′＝＝ s＝ s，f′＝＝1.5 Hz，只有频率相同的简谐横波能够发生干涉现象，选项D错误。 13.答案　(1)沿x轴负方向　10 m/s (2)　0.525 s 解析　(1)由题图可知，该波波长λ＝3 m，振幅A＝0.1 m 由t＝0.2 s时刻到t1＝0.4 s时刻的时间内0.2 m<s<0.4 m 知2A<s<4A 故T<Δt<T 设Δt时间内波传播的距离为Δx 则λ<Δx<λ，即 m<Δx<3 m 根据题图可知，若波沿x轴正方向传播，则 Δx1＝(nλ＋1) m(n＝0，1，2，3，…)，n无解 若波沿x轴负方向传播，则 Δx2＝(nλ＋2) m(n＝0，1，2，3，…)，n＝0符合 由上述分析可知，这列波一定沿x轴负方向传播且Δx2＝2 m 又Δt＝t1－t＝0.2 s，由Δx2＝v·Δt 得v＝10 m/s。 (2)　 根据题图中实线图像可知，P质点第二次出现波谷时， 波向负方向传播了Δx＝3.25 m 由Δx＝v·Δt，得Δt＝0.325 s 故P质点第二次出现波谷的时刻为0.525 s。 学科网（北京）股份有限公司 $