内容正文:
专题09 机械波
5大高频考点
1. 波的形成
2. 波的描述
3. 波的反射、折射和衍射
4. 波的干涉
5. 振动图像与波的图像的综合应用
考点1 波的形成
1.(2025-2026高二上·贵州六盘水纽绅中学-11月·期中)在探究波的形成时,某同学用手抓住绳子一端上、下振动,形成了向右传播的波.此波可看成简谐波,波的传播速度为v,周期为T.下列说法正确的是( )
A. 绳子上的质点以速度v向前传播
B. 绳中质点振动的最大速度等于波的传播速度
C. 绳中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等
D. 绳中相距的两个质点的振动位移总是相同
【答案】C
【详解】A.机械波传播时,介质中的质点仅在平衡位置附近做简谐振动,不会随波的传播发生迁移,故A错误;B.波的传播速度是波在介质中向前传递的速度,为恒定值;质点的振动速度是做简谐运动的瞬时速度,最大值与振幅、周期有关,和波速无必然联系,故B错误;C.绳中质点均在波源的驱动力作用下做受迫振动,受迫振动的周期等于驱动力的周期,即等于对应波的周期,故C正确;D.由波长公式可知,相距半个波长的两个质点振动相位差为,振动情况总是相反,位移大小相等、方向相反,故D错误。故选C。
2.(2025-2026高二上·贵州贵阳观山湖区第一高中学·期中)关于机械波的形成和传播,下列说法中正确的是( )
A. 波的传播速度就是质点的振动速度
B. 介质中有机械波传播时,介质中的某点会随波迁移
C. 在波的传播中,后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动,只是振动频率会减小
D. 发声体振动后,产生的声波在空气中传播,形成声波的质点分布不均匀
【答案】D
【详解】A.波的传播速度和振动速度是不同的概念,故A错误;B.波传播过程中,传播的是形式和能量,振动质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波的传播发生迁移,故B错误;C.后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动,只是时间落后而已,振动频率都等于波的频率,都相同,故C错误;D.发声体振动时在空气中产生的声波是纵波,纵波的波形是疏密相间的,故D正确。故选D。
3.(2025-2026高二上·贵州都匀·期中)如图为以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形。下列判断正确的是( )
A. 这列机械波为纵波
B. 质点P从平衡位置开始振动时,其运动方向向上
C. 质点Q从平衡位置开始振动时,其运动方向向下
D. 机械波传到Q时,质点P恰好振动了1个周期
【答案】B
【详解】A.绳上各质点的位移方向与波的传播方向垂直,即质点的振动方向与波的传播方向垂直,所以这列机械波为横波,故A错误;BC.质点Q的起振方向与波源的起振方向一样。波向右传播,质点Q从平衡位置开始振动时,起振方向是向上的,所以质点P从平衡位置开始振动时,其运动方向向上,故B正确,C错误;D.由图可知,机械波传到Q时,质点P恰好振动了1.5个周期,故D错误。故选B。
考点2 波的描述
1.(2025-2026高二上·贵州贵阳南湖实验中学·期中)某人拿着绳子左侧上下做简谐运动,t = 0时刻,绳波的图像如图所示,a、b为绳波中的两质点。关于该绳波,下列说法正确的是( )
A. 该绳波为纵波
B. a质点的振动速度正在减小
C. b质点的振动加速度正在减小
D. 若波源振动加快,则波速将增大
【答案】C
【详解】A.该绳波振动方向与传播方向垂直,则该绳波为横波,故A错误;B.根据同侧法可知,此时a质点向下振动,越接近平衡位置,质点的振动速度越大,则a质点的振动速度正在增大,故B错误;C.根据同侧法可知,此时b质点向上振动,越接近平衡位置,质点的加速度越小,则b质点的加速度正在减小,故C正确;D.绳波的波速取决于张力和线性密度等,与振动频率无关,若波源振动加快,频率增大,波长变短,波速不变,故D错误。故选C。
2.(2025-2026高二上·贵州·期中)振源从0时刻开始带动细绳上各点上下做简谐运动,振幅为。时绳上形成的波形如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 此时质点向上运动
B. 0到内质点经过的路程为
C. 0到内质点发生的位移为
D. 这列波的周期为
【答案】D
【详解】AD.由题意可知波向右传播,传播了一个周期对应的距离,所以这列波的周期为,细绳上所有点的起振方向与振源相同,起振方向向下,则质点此时向下运动,故A错误,D正确;B.0到内质点振动了一个周期的时间则经过的距离为,故B错误;C.时,质点又回到了平衡位置,则0到内质点发生的位移为0,故C错误。故选D。
3.(2025-2026高二上·贵州省新协作体·期中)(多选)如图所示,一列简谐横波沿轴正方向传播,从波传到的点时开始计时,已知点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s,下列说法正确的是( )
A. 经过0.2s,质点运动的路程为20m
B. 该波的频率为2.5Hz
C. 质点在时的振动方向向下
D. 若该波的振幅增大,其传播速度增大
【答案】AB
【详解】B.已知点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s,可知周期为,则该波的频率为,故B正确;A.由于可知经过0.2s,质点运动的路程为,故A正确;C.波沿轴正方向传播,根据同侧法可知,时刻质点振动方向向下,则在时,质点的振动方向向上,故C错误;D.机械波的传播速度由介质决定,若该波的振幅增大,其传播速度不变,故D错误。故选AB。
4.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)(多选)坐标原点处有一波源,t=0时刻开始振动,形成一列沿x轴传播的简谐波,t=3s时,x=30cm处的质点开始振动,波形如图所示,下列说法正确的是( )
A. 这列波的振幅为10cm
B. 这列波的波速为0.1m/s
C. t=3s时质点P向上振动
D. t=0时波源开始向上振动
【答案】BC
【详解】A.由图可知,这列波的振幅为A=5cm,故A错误;B.由题意,波速,故B正确;C.由图可知,波沿x轴正方向传播,由“同侧法”可知,t=3s时质点P向上振动,故C正确;D.t=3s时,x=30cm处的质点开始振动,则其起振方向与波源相同,起振方向为向下,则t=0时波源开始向下振动,故D错误。故选BC。
5.(2025-2026高二上·贵州遵义凤冈县-11月·期中)一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图实线所示,从此刻起经0.1s波形图如图虚线所示,若波传播的速度为10m/s,则( )
A. 这列波的周期为0.2s
B. 这列波沿x轴负方向传播
C. 从t=0时刻开始质点a比质点b先到达波谷
D. 从t=0时刻开始x=2m处的质点b经0.2s运动至x=0处
【答案】B
【详解】A.由图可知,波长为4m,则故A错误;B.经0.1s,波传播的距离为将实线向左平移1m恰好与虚线重合,因此波沿x轴负方向传播,故B正确;C.由于波沿x轴负方向传播,从t=0时刻开始,质点a、b都向下运动,因此质点b比质点a先到达波谷,故C错误;D.波传播的过程中,各质点都在平衡位置附近往复运动,不会随波迁移,故D错误。故选B。
6.(2025-2026高二上·贵州贵阳南湖实验中学·期中)在电视剧《西游记》中,孙悟空为朱紫国国王悬丝诊脉,中医悬丝诊脉悬的是“丝”,“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动,即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。图所示为在0点处的脉搏跳动产生了一列沿x轴正方向传播简谐横波。在时,波传播到轴上的质点B。已知波由A点传到B点需时间,求:
(1)该波的周期T;
(2)该波的波速v大小;
(3)从时开始到质点E刚刚振动时,经历的时间及在该段时间内质点A通过的路程。
【答案】(1)0.2s;(2)10m/s;(3)0.3s,30cm
【详解】
(1)由题知波从A点传递到B点刚好经历四分之三周期,所以波的周期为(2)由图可以知道波长为则该波的波速为(3)波从B传到E点所需要的时间为在该段时间内质点A通过的路程为
7.(2025-2026高二上·贵州铜仁思南中学-11月·期中)坐标原点处有一振源,时刻开始持续振动,产生的简谐横波沿轴方向传播,时正半轴上形成的波形如图所示。为平衡位置位于处的质点。
(1)画出时负半轴上形成的波形;
(2)求该波的传播速度大小;
(3)从时刻开始,求质点在内运动的路程并写出其振动方程。
【答案】(1) (2) (3);
【讲解】(1) 根据对称性可得时负半轴上形成的波形如图
(2) 波的传播的速度解得(3) 由题意得则波的周期为设波传播到点的时间为,则解得则点的振动方程为此后点振动了,即振动了,则点在内通过对路程为
8.(2025-2026高二上·贵州都匀·期中)在O点有一机械振动振源从t=0开始振动,沿+x方向传播形成机械波。已知在t1=0.5s传到图中的M点,则:
(1)判断这列波的起振方向,求此波的周期T和传播速度
(2)从t=0开始计时,经过t=3.5s,M点的路程和位移。
(3)从t=0开始计时,再经过多长时间后N点将第一次过平衡位置且向-y方向运动?
【答案】(1)沿y轴正向,1s,2m/s;(2)96m,0 ;(3)3.0s
【详解】
(1)由波形图可知,M点起振方向向上,可知这列波的起振方向沿y轴正向,波速为由图可知,此机械波的波长为λ=2m,周期为(2)在t1=0.5s传到图中的M点,则经t=3.5sM点振动了, M点的路程为此时M点回到平衡位置,位移为0;
(3)波从O点传到N点所用时间为机械波沿+x方向传播,由图可知,M点向上振动,则所有质点的起振方向均向上,t2=2.5s时N点处于平衡位置且向+y方向运动,再经过N点将第一次过平衡位置且向-y方向运动所以从t=0开始计时,再经过3.0s后N点将第一次过平衡位置且向-y方向运动。
9.(2025-2026高二上·贵州·期中)某舞蹈爱好者挥舞彩带形成的波类似于沿水平方向传播的简谐横波。0时刻舞蹈爱好者开始舞动坐标原点处的彩带,时波传播至处,波形图如图所示。质点的平衡位置在处。求:
(1)该横波的传播速度大小和周期;
(2)质点开始振动的时刻和起振方向;
(3)内质点运动的路程。
【答案】(1), (2),轴正方向(竖直向上也可) (3)
【讲解】(1) 该横波的传播速度大小解得根据题中图像可知,该横波的波长周期解得
(2) 质点开始振动时有解得根据同侧法可知,质点的起振方向沿轴正方向(竖直向上也可)。
(3) 内质点运动的时间可知质点运动的路程解得
10.(2025-2026高二上·贵州·期中)有一列沿轴正方向传播的简谐横波,其波源的平衡位置在坐标原点,波源从时开始振动。该列波在时的波形图如图(a)所示,波刚传到处。波形图显示振幅,波长。
(1)求这列横波的波速和周期;
(2)写出波源的振动方程并求波源在内通过的路程。
【答案】(1), (2),
【讲解】(1) 由题意可知这列横波的波速为由题图可知波长为,则周期为
(2) 由题图结合波形平移法可知,处的起振方向向下,则波源的起振方向向下,波源的振动方程为由于则波源在内通过的路程为
考点3 波的反射、折射和衍射
1.(2025-2026高二上·贵州·期中)如图,挡板是固定的,挡板可以上下移动。现在把、两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验,出现了图示中的图样,漂浮物没有振动起来。下列说法正确的是( )
A. 为了使挡板左边的振动传到漂浮物,挡板向上移动
B. 为了使挡板左边的振动传到漂浮物,挡板向下移动
C. 左边的振动传到漂浮物后,漂浮物将向右上方漂移
D. 左边的振动传到漂浮物后,漂浮物将向右下方漂移
【答案】A
【详解】AB.P处漂浮物没有振动,说明波没有衍射到P点,原因是MN间的缝太宽,因此若使P点的水振动起来,可采用N板上移减小小孔的间距,故A正确,B错误;CD.左边的振动传到漂浮物P后,漂浮物P随水做简谐运动,不随波迁移,故漂浮物P在原来的位置上下振动,故C、D错误。故选A。
2.(2025-2026高二上·贵州遵义遵义航天高中学·期中)蟾在池塘边平静的水面上鸣叫,某时形成如图所示的水波。若蟾的鸣叫频率不变,下列选项正确的是( )
A. 水面上的落叶遇到水波后做受迫振动
B. 水面上的落叶遇到水波后会随波逐流
C. 岸边的人接收到鸣叫的声波是横波
D. 水波遇到大石头比遇到小石头更容易发生衍射现象
【答案】A
【详解】A.落叶本身不振动,遇到水波后,在水波的周期性驱动力作用下做受迫振动,A正确;B.机械波传播过程中,介质中的质点仅在自身平衡位置附近振动,不会随波迁移,因此落叶不会随波逐流,B错误。C.声波是纵波,可知,岸边的人接收到鸣叫的是纵波,C错误;D.当波长与障碍物的尺寸相差不多时,能够发生明显衍射现象,可知,波长一定时,水波遇到小石头比大石头更容易发生衍射,D错误。故选A。
考点4 波的干涉
1.(2025-2026高二上·贵州贵阳南湖实验中学·期中)(多选)如图所示,实线和虚线分别表示振幅和频率均相同的两列简谐波的波峰和波谷,两列波的振幅为10cm,波速为0.5m/s,波长为1m,C点是BD连线的中点,下列说法正确的是( )
A. C点是振动加强点,其振幅为20cm
B. P、Q两处的质点始终处于平衡位置
C. 随着时间的推移,B处的质点将向A处移动
D. 从图示时刻起经过1s,D点通过的路程为20cm
【答案】AB
【详解】A.B、D连线的中点C点是振动加强区的点,其振幅为=2A=20cm故A正确;B.P、Q两处的质点处于波峰和波谷的相遇点,两列波在这两处的位移始终相反,合位移为0,故B正确;C.质点并不随波迁移,故C错误;D.波的周期为s从图示时刻起经过1s,D点通过的路程为cm故D错误;故选AB。
2.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)(多选)两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=0.2m和x=1.2m处,两列波的波速均为0.4m/s,波源的振幅均为2cm。图中所示为t=0时刻两列波的图像,此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.5m处。下列说法正确的是( )
A. 两列波的周期均为0.5s
B. 图示时刻P、Q两质点振动方向相同
C. 两列波经过1s在M点相遇
D. 0~1.5s内质点M运动的路程为12cm
【答案】BD
【详解】A.根据图像可知波长为0.4m,则波传播的周期为故A错误;B.根据“同侧法”可知,图示时刻P、Q两质点振动方向都为沿y轴负方向,故B正确;C.M点在P、Q两质点的正中间,所以两列波同时传播到M点,此时两波传播的距离为需要时间为故C错误;D.时刻,两列波恰好传播到M点,且为振动加强,振幅为振动时间为质点M运动的路程为故D正确。故选BD。
3.(2025-2026高二上·贵州·期中)主动降噪耳机可以通过主动发出抵消声波来减小噪音。下列说法正确的是( )
A. 主动降噪耳机的主要原理是波的衍射
B. 耳机发出的抵消声波频率应与噪声频率相同
C. 耳机发出的抵消声波与噪声在空气中的传播速度不同
D. 耳机发出的抵消声波频率越高,在空气中的传播速度越大
【答案】B
【详解】A.主动降噪耳机的主要原理是波的干涉,而非衍射。衍射是指波遇到障碍物时发生弯曲的现象,与降噪无关。故A错误。B.抵消声波必须与噪声频率相同,才能产生稳定的相消干涉。若频率不同,干涉效果会随时间变化,无法有效抵消。故B正确。C.在相同介质(如空气)中,声波的传播速度仅取决于介质的性质(如温度、密度),与声波本身特性无关。因此抵消声波与噪声在空气中的传播速度相同。故C错误。D.在空气中,声波的传播速度是常数(约340 m/s,标准条件下),与频率无关。频率变化不会影响传播速度。故D错误。故选B。
4.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)如图所示表示两列相干水波的叠加情况,图中的实线表示波峰,虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm,且在图示的范围内振幅不变,波速为1m/s,波长为0.5m。C点是BE连线的中点,下列说法中正确的是( )
A. A、E两点始终位于波峰位置
B. 图示时刻A、B两点的竖直高度差为10cm
C. 图示时刻C点正处于平衡位置且向下运动
D. 从图示时刻起经1s,B点通过的路程为80cm
【答案】D
【详解】A.根据题意,实线表示波峰,虚线表示波谷,此时A、E两点是波峰与波峰相遇,属于振动加强点,不是始终位于波峰位置,故A错误;B.由于振幅是5cm,A点是波峰与波峰相遇,则A点相对平衡位置高10cm,而B点是波谷与波谷相遇,则B点相对平衡位置低10cm,所以A、B相差20cm,故B错误;C.如图所示 平衡位置在之间,故C错误;D.波速为1m/s,波长为0.5m,根据解得该波的周期为0.5s,所以各质点的振动周期为0.5s,B点振幅为10cm,故从图示时刻起经1s,B点通过的路程为,故D正确。故选D。
5.(2025-2026高二上·北京师范大学贵阳附属中学·期中)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( )
A. 这三列波的波速均为
B. t=2s时,处的质点开始振动
C. t=4.5s时,处的质点向轴负方向运动
D. t=5s时,处的质点恰好处于正向最大位移处
【答案】C
【详解】A.由图(b)的振动图像可知,振动的周期为4s,故三列波的波速为,故A错误;B.由图(a)可知,D处距离波源最近的距离为3m,开始振动后波源C处的横波传播到D处所需的时间为故t=2s时,D处的质点还未开始振动,故B错误;C.由几何关系可知波源、产生的横波传播到D处所需的时间为故t=4.5s时,仅波源C处的横波传播到D处,此时D处的质点振动时间为由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动,故C正确;D.t=5s时,波源、产生的横波刚好传播到D处,波源C处的横波传播到D处且已振动2s,此时处的质点恰好在平衡位置,故D错误。故选C。
6.(2025-2026高二上·北京师范大学贵阳附属中学·期中)(多选)如图(a)所示,P、Q为x轴上相距为20 m的两个波源,P在坐标原点,t=0时两波源同时开始振动,图(b)所示为波源P的振动图像,图(c)所示为波源Q的振动图像。已知两列波的传播速度均为v=2 m/s,下列说法正确的是( )
A. t=4.5s时,x=8 m处质点的位移为5 cm
B. t=8.5s时,x=8 m处质点的位移为8 cm
C. 经过足够长时间,x=10 m处为振动减弱点
D. 经过足够长时间,x轴上两质点间共有10处振动加强点
【答案】ACD
【详解】AB.由图像可知两波源周期均为两列波的波长均为P传播到x=8 m处需时Q传播到x=8 m处需时t=4.5s时,P在x=8 m处质点振动时间为,此时位移为t=4.5s时,Q没有传播到x=8 m处。故t=4.5s时,x=8 m处质点的位移为5 cm,故A正确;t=8.5s时,P在x=8 m处质点振动时间为,此时位移为t=8.5s时,Q在x=8 m处质点振动时间为,此时位移为故t=8.5s时,x=8 m处质点的位移为2cm,故B错误;CD.经过足够长时间,x轴上某质点到两波源的路程差为两波源的起振方向相反,若为加强点应有 且解得有10个值,故D正确;若为减弱点应有 代入满足减弱条件,故C正确。故选 ACD。
考点5 振动图像与波的图像的综合应用
1.(2025-2026高二上·贵州贵阳南湖实验中学·期中)一列简谐横波在x轴上传播,t=0时刻的波形如图甲所示,x=2m的质点P的振动图像如图乙所示,由此可以判断( )
A. 该波的传播方向是沿x轴正方向
B. 3s末质点P的位移为0
C. 在t=5s时质点P的速度最大
D. 在0到5s时间内质点P通过的路程是25cm
【答案】D
【详解】A.由图乙可知,t=0时刻质点P的振动方向沿y轴正方向,结合图甲可知该波的传播方向是沿x轴负方向,故A错误;B.由图乙可知,3s末质点P的位移为,故B错误;C.由图乙可知,在t=5s时质点P位于正向最大位移处,速度为零,故C错误;D.由图乙可知,在t=5s时质点P振动周期为而且t=0时刻质点P正处于平衡位置,所以,在0到5s时间内质点P通过的路程是故D正确。故选D。
2.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播,图1是时该波的波形图,图2是处质点的振动图像。则时该波的波形图为( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】波的周期T=4s,因时,即在t=1s后再经过10s=2.5T,此时原点处的质点振动到波谷位置,即该波的波形图为C。故选C。
3.(2025-2026高二上·贵州贵阳观山湖区第一高中学·期中)质点以坐标原点O为中心位置在y轴上做简谐运动,其振动图象如图所示,起振后0.3s此质点立即停止运动,振动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播,波速为1.0m/s,则从波源起振开始计时,t=0.4s时的波形图为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】根据振动图象得知,t=0时刻质点沿y轴正方向振动,即波源的起振方向沿y轴正方向,则介质中各质点的起振方向均沿y轴正方向,与波最前头的质点振动方向相同。起振后0.3s此质点立即停止运动,形成波长的波形。由振动图象读出周期T=0.4s,波长λ=vT=0.4m则再经过0.1s后,即t=0.4s时波总共传播的距离为s=vt=0.4m传到x=0.4m处,故A正确,BCD错误。故选A。
4.(2025-2026高二上·贵州遵义凤冈县-11月·期中)波源O垂直于纸面做简谐运动,其在均匀介质中产生的横波在t=0.10s时的波形如图甲所示,实线表示波峰,虚线表示波谷,波源O及质点P、质点Q的平衡位置在同一直线上。规定垂直纸面向外为正方向,图乙为该介质中某一质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为25cm/s
B. 图乙可能为质点M的振动图像
C. t=0.20s时质点P的位置与t=0时质点Q的位置相同
D. t=0.10s时,质点M正垂直纸面向外运动
【答案】D
【详解】A.由甲图可知,该波的波长为由乙图可知,该波的周期为故该波的波速为A错误;BD.由甲图可知,再经过波峰传到M点,故M点此时正垂直纸面向外振动,而图乙中,的质点沿负方向运动,即垂直纸面向里运动,则图乙不可能为质点M的振动图像,B错误,D正确;C.时质点P由波峰()位置刚好到达波谷的位置,结合甲图可知,时刻,质点Q也在波谷位置,两者具有相同的垂直于纸面的位移,但波只是振动形式的传播,质点并未随波逐流,两者不是同一个点,显然在纸面内的不同位置,显然C错误。故选D。
5.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)(多选)一列简谐横波,在t=0.6s时刻的图像如图甲所示,此时,P、Q两质点的位移均为-1cm,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. 这列波的波速是m/s
B. 从t=0.6s开始,紧接着的Δt=0.6 s时间内,A质点通过的路程是10m
C. 从t=0.6s开始,质点P比质点Q早0.4s回到平衡位置
D. 若该波在传播过程中遇到一个尺寸为21m的障碍物不能发生明显的衍射现象
【答案】AC
【详解】A.由题图甲读出该波的波长为λ=20m,由题图乙知周期为T=1.2s,则波速为,故A正确;B.Δt=0.6s=0.5T,A质点通过的路程是s=2A=2×2cm=4cm,故B错误;C.根据质点A的振动图像可知t=0.6s时刻质点A沿y轴负向振动,可知波沿x轴正向传播,则图示时刻质点P沿y轴正方向运动,质点Q沿y轴负方向运动,所以质点P将比质点Q早回到平衡位置,将此图像与正弦曲线进行对比可知P点的横坐标为xP=m,Q点的横坐标为xQ=m,根据波形的微平移法可知质点P比质点Q早回到平衡位置的时间为,故C正确;D.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相差不多,该波的波长为20m,根据这个条件可知该波在传播过程中遇到一个尺寸为21m的障碍物,能发生明显衍射现象,故D错误。故选AC。
6.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)一列简谐横波沿轴正向传播,在时的波形如图甲所示,图中某质点的振动情况如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 图乙可能是质点的振动图像
B. 再经1s质点将沿轴运动到x=2m处
C. 波的传播速度为1m/s
D. 质点比质点先回到平衡位置
【答案】C
【详解】A.图乙可知0时刻质点向上振动,同侧法可知b点0时刻向下振动,故A错误;B.质点只在平衡位置附近振动,不随波迁移,故B错误;C.图甲可知波长为2m,图乙可知周期为2s,则波速,故C正确;D.图甲可知,a、b两点0时刻均在平衡位置,故a、b会同时回到平衡位置,故D错误。故选C。
7.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)一列沿x轴传播的简谐横波在时的波形图如图甲所示,平衡位置在处的质点M的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 该列简谐横波沿x轴负方向传播
B. 质点M在内做加速运动
C. 该列简谐横波的传播速度大小为
D. 处的质点在内运动的路程为6cm
【答案】C
【详解】A.时,质点M向y轴正方向运动,所以该简谐波沿x轴正方向传播,A错误;B.由图乙可知,内质点M远离平衡位置运动,在做减速运动,B错误;C.由图甲可知则波长又质点振动的周期,所以波传播的速度为,C正确;D.在内处的质点振动了个周期,由于t= 0时处的质点不在平衡位置,故处的质点在内运动的路程不等于6cm,D错误。故选C。
8.(2025-2026高二上·贵州都匀·期中)图(a)为一列简谐横波在时的波形图,图(b)为介质中平衡位置在处质点的振动图象,P是平衡位置为的质点,以下说法正确的是( )
A. 波的传播是沿x轴正向
B. 波的传播速度是1m/s
C. t=3s时,质点P的加速度为0
D. 前2s内,质点P运动的路程为4cm
【答案】C
【详解】A.根据振动图像,平衡位置在处质点在t=2s时向下振动,所以在波动图像上处质点向下振动,得到波的传播方向沿x轴负方向传播,A错误;B.从甲图可知波长为λ=2m,从乙图可知振动周期为T=4s,所以波速为B错误;C.t=3s时,P质点从甲图又经过1s(等于),运动到平衡位置,加速度为0,C正确;D.前2s内,质点P运动的路程为2A=8cm D错误。故选C。
9.(2025-2026高二上·贵州·期中)一列简谐横波在0时刻的波形图如图甲所示,平衡位置在处的质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 该横波的频率为
B. 该横波沿轴负方向传播
C. 时质点的加速度方向沿轴正方向
D. 质点的速度大小始终为
【答案】C
【详解】A.根据题中图像信息可知,该横波的周期为,频率为,选项A错误;B.因t=0时刻,质点P在平衡位置沿y轴正向振动,根据同侧法可知,该横波沿轴正方向传播,选项B错误;C.根据题中振动图像可知,时质点在最低点,则加速度方向沿轴正方向,选项C正确;D.质点在其平衡位置附近沿轴振动,速度会不断改变,选项D错误。故选C。
10.(2025-2026高二上·贵州贵阳观山湖区第一高中学·期中)(多选)P、Q是一列机械波在传播方向上相距9m的两个质点,其振动图像分别如图甲、乙所示,则( )
A. 该波的波长可能是4m
B. 该波的波速可能是
C. 2s时质点P向上振动
D. 该波的周期为4s
【答案】BD
【详解】A.由于Q、P两个质点振动反向,则可知两者间距离等于(,1,2,…)解得(,1,2,…)当波长时,,故A错误;B.根据(,1,2,…)当时,故B正确;C.由P质点的振动图像可看出,在2s时P质点在平衡位置向下振动,故C错误;D.由振动图像可看出该波的周期是4s,故D正确。故选BD。
试卷第1页,共3页
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专题09 机械波
5大高频考点
1. 波的形成
2. 波的描述
3. 波的反射、折射和衍射
4. 波的干涉
5. 振动图像与波的图像的综合应用
考点1 波的形成
1.(2025-2026高二上·贵州六盘水纽绅中学-11月·期中)在探究波的形成时,某同学用手抓住绳子一端上、下振动,形成了向右传播的波.此波可看成简谐波,波的传播速度为v,周期为T.下列说法正确的是( )
A. 绳子上的质点以速度v向前传播
B. 绳中质点振动的最大速度等于波的传播速度
C. 绳中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等
D. 绳中相距的两个质点的振动位移总是相同
2.(2025-2026高二上·贵州贵阳观山湖区第一高中学·期中)关于机械波的形成和传播,下列说法中正确的是( )
A. 波的传播速度就是质点的振动速度
B. 介质中有机械波传播时,介质中的某点会随波迁移
C. 在波的传播中,后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动,只是振动频率会减小
D. 发声体振动后,产生的声波在空气中传播,形成声波的质点分布不均匀
3.(2025-2026高二上·贵州都匀·期中)如图为以质点P为波源的机械波在绳上传到质点Q时的波形。下列判断正确的是( )
A. 这列机械波为纵波
B. 质点P从平衡位置开始振动时,其运动方向向上
C. 质点Q从平衡位置开始振动时,其运动方向向下
D. 机械波传到Q时,质点P恰好振动了1个周期
考点2 波的描述
1.(2025-2026高二上·贵州贵阳南湖实验中学·期中)某人拿着绳子左侧上下做简谐运动,t = 0时刻,绳波的图像如图所示,a、b为绳波中的两质点。关于该绳波,下列说法正确的是( )
A. 该绳波为纵波
B. a质点的振动速度正在减小
C. b质点的振动加速度正在减小
D. 若波源振动加快,则波速将增大
2.(2025-2026高二上·贵州·期中)振源从0时刻开始带动细绳上各点上下做简谐运动,振幅为。时绳上形成的波形如图所示,则下列说法正确的是( )
A. 此时质点向上运动
B. 0到内质点经过的路程为
C. 0到内质点发生的位移为
D. 这列波的周期为
3.(2025-2026高二上·贵州省新协作体·期中)(多选)如图所示,一列简谐横波沿轴正方向传播,从波传到的点时开始计时,已知点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4s,下列说法正确的是( )
A. 经过0.2s,质点运动的路程为20m
B. 该波的频率为2.5Hz
C. 质点在时的振动方向向下
D. 若该波的振幅增大,其传播速度增大
4.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)(多选)坐标原点处有一波源,t=0时刻开始振动,形成一列沿x轴传播的简谐波,t=3s时,x=30cm处的质点开始振动,波形如图所示,下列说法正确的是( )
A. 这列波的振幅为10cm
B. 这列波的波速为0.1m/s
C. t=3s时质点P向上振动
D. t=0时波源开始向上振动
5.(2025-2026高二上·贵州遵义凤冈县-11月·期中)一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图实线所示,从此刻起经0.1s波形图如图虚线所示,若波传播的速度为10m/s,则( )
A. 这列波的周期为0.2s
B. 这列波沿x轴负方向传播
C. 从t=0时刻开始质点a比质点b先到达波谷
D. 从t=0时刻开始x=2m处的质点b经0.2s运动至x=0处
6.(2025-2026高二上·贵州贵阳南湖实验中学·期中)在电视剧《西游记》中,孙悟空为朱紫国国王悬丝诊脉,中医悬丝诊脉悬的是“丝”,“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动,即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。图所示为在0点处的脉搏跳动产生了一列沿x轴正方向传播简谐横波。在时,波传播到轴上的质点B。已知波由A点传到B点需时间,求:
(1)该波的周期T;
(2)该波的波速v大小;
(3)从时开始到质点E刚刚振动时,经历的时间及在该段时间内质点A通过的路程。
7.(2025-2026高二上·贵州铜仁思南中学-11月·期中)坐标原点处有一振源,时刻开始持续振动,产生的简谐横波沿轴方向传播,时正半轴上形成的波形如图所示。为平衡位置位于处的质点。
(1)画出时负半轴上形成的波形;
(2)求该波的传播速度大小;
(3)从时刻开始,求质点在内运动的路程并写出其振动方程。
8.(2025-2026高二上·贵州都匀·期中)在O点有一机械振动振源从t=0开始振动,沿+x方向传播形成机械波。已知在t1=0.5s传到图中的M点,则:
(1)判断这列波的起振方向,求此波的周期T和传播速度
(2)从t=0开始计时,经过t=3.5s,M点的路程和位移。
(3)从t=0开始计时,再经过多长时间后N点将第一次过平衡位置且向-y方向运动?
9.(2025-2026高二上·贵州·期中)某舞蹈爱好者挥舞彩带形成的波类似于沿水平方向传播的简谐横波。0时刻舞蹈爱好者开始舞动坐标原点处的彩带,时波传播至处,波形图如图所示。质点的平衡位置在处。求:
(1)该横波的传播速度大小和周期;
(2)质点开始振动的时刻和起振方向;
(3)内质点运动的路程。
10.(2025-2026高二上·贵州·期中)有一列沿轴正方向传播的简谐横波,其波源的平衡位置在坐标原点,波源从时开始振动。该列波在时的波形图如图(a)所示,波刚传到处。波形图显示振幅,波长。
(1)求这列横波的波速和周期;
(2)写出波源的振动方程并求波源在内通过的路程。
考点3 波的反射、折射和衍射
1.(2025-2026高二上·贵州·期中)如图,挡板是固定的,挡板可以上下移动。现在把、两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验,出现了图示中的图样,漂浮物没有振动起来。下列说法正确的是( )
A. 为了使挡板左边的振动传到漂浮物,挡板向上移动
B. 为了使挡板左边的振动传到漂浮物,挡板向下移动
C. 左边的振动传到漂浮物后,漂浮物将向右上方漂移
D. 左边的振动传到漂浮物后,漂浮物将向右下方漂移
2.(2025-2026高二上·贵州遵义遵义航天高中学·期中)蟾在池塘边平静的水面上鸣叫,某时形成如图所示的水波。若蟾的鸣叫频率不变,下列选项正确的是( )
A. 水面上的落叶遇到水波后做受迫振动
B. 水面上的落叶遇到水波后会随波逐流
C. 岸边的人接收到鸣叫的声波是横波
D. 水波遇到大石头比遇到小石头更容易发生衍射现象
考点4 波的干涉
1.(2025-2026高二上·贵州贵阳南湖实验中学·期中)(多选)如图所示,实线和虚线分别表示振幅和频率均相同的两列简谐波的波峰和波谷,两列波的振幅为10cm,波速为0.5m/s,波长为1m,C点是BD连线的中点,下列说法正确的是( )
A. C点是振动加强点,其振幅为20cm
B. P、Q两处的质点始终处于平衡位置
C. 随着时间的推移,B处的质点将向A处移动
D. 从图示时刻起经过1s,D点通过的路程为20cm
2.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)(多选)两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播,两波源分别位于x=0.2m和x=1.2m处,两列波的波速均为0.4m/s,波源的振幅均为2cm。图中所示为t=0时刻两列波的图像,此刻平衡位置在x=0.2m和x=0.8m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x=0.5m处。下列说法正确的是( )
A. 两列波的周期均为0.5s
B. 图示时刻P、Q两质点振动方向相同
C. 两列波经过1s在M点相遇
D. 0~1.5s内质点M运动的路程为12cm
3.(2025-2026高二上·贵州·期中)主动降噪耳机可以通过主动发出抵消声波来减小噪音。下列说法正确的是( )
A. 主动降噪耳机的主要原理是波的衍射
B. 耳机发出的抵消声波频率应与噪声频率相同
C. 耳机发出的抵消声波与噪声在空气中的传播速度不同
D. 耳机发出的抵消声波频率越高,在空气中的传播速度越大
4.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)如图所示表示两列相干水波的叠加情况,图中的实线表示波峰,虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm,且在图示的范围内振幅不变,波速为1m/s,波长为0.5m。C点是BE连线的中点,下列说法中正确的是( )
A. A、E两点始终位于波峰位置
B. 图示时刻A、B两点的竖直高度差为10cm
C. 图示时刻C点正处于平衡位置且向下运动
D. 从图示时刻起经1s,B点通过的路程为80cm
5.(2025-2026高二上·北京师范大学贵阳附属中学·期中)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( )
A. 这三列波的波速均为
B. t=2s时,处的质点开始振动
C. t=4.5s时,处的质点向轴负方向运动
D. t=5s时,处的质点恰好处于正向最大位移处
6.(2025-2026高二上·北京师范大学贵阳附属中学·期中)(多选)如图(a)所示,P、Q为x轴上相距为20 m的两个波源,P在坐标原点,t=0时两波源同时开始振动,图(b)所示为波源P的振动图像,图(c)所示为波源Q的振动图像。已知两列波的传播速度均为v=2 m/s,下列说法正确的是( )
A. t=4.5s时,x=8 m处质点的位移为5 cm
B. t=8.5s时,x=8 m处质点的位移为8 cm
C. 经过足够长时间,x=10 m处为振动减弱点
D. 经过足够长时间,x轴上两质点间共有10处振动加强点
考点5 振动图像与波的图像的综合应用
1.(2025-2026高二上·贵州贵阳南湖实验中学·期中)一列简谐横波在x轴上传播,t=0时刻的波形如图甲所示,x=2m的质点P的振动图像如图乙所示,由此可以判断( )
A. 该波的传播方向是沿x轴正方向
B. 3s末质点P的位移为0
C. 在t=5s时质点P的速度最大
D. 在0到5s时间内质点P通过的路程是25cm
2.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)一列简谐横波在均匀介质中沿x轴传播,图1是时该波的波形图,图2是处质点的振动图像。则时该波的波形图为( )
A. B.
C. D.
3.(2025-2026高二上·贵州贵阳观山湖区第一高中学·期中)质点以坐标原点O为中心位置在y轴上做简谐运动,其振动图象如图所示,起振后0.3s此质点立即停止运动,振动在介质中产生的简谐横波沿x轴正方向传播,波速为1.0m/s,则从波源起振开始计时,t=0.4s时的波形图为( )
A. B.
C. D.
4.(2025-2026高二上·贵州遵义凤冈县-11月·期中)波源O垂直于纸面做简谐运动,其在均匀介质中产生的横波在t=0.10s时的波形如图甲所示,实线表示波峰,虚线表示波谷,波源O及质点P、质点Q的平衡位置在同一直线上。规定垂直纸面向外为正方向,图乙为该介质中某一质点的振动图像。下列说法正确的是( )
A. 该波的波速为25cm/s
B. 图乙可能为质点M的振动图像
C. t=0.20s时质点P的位置与t=0时质点Q的位置相同
D. t=0.10s时,质点M正垂直纸面向外运动
5.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)(多选)一列简谐横波,在t=0.6s时刻的图像如图甲所示,此时,P、Q两质点的位移均为-1cm,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. 这列波的波速是m/s
B. 从t=0.6s开始,紧接着的Δt=0.6 s时间内,A质点通过的路程是10m
C. 从t=0.6s开始,质点P比质点Q早0.4s回到平衡位置
D. 若该波在传播过程中遇到一个尺寸为21m的障碍物不能发生明显的衍射现象
6.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)一列简谐横波沿轴正向传播,在时的波形如图甲所示,图中某质点的振动情况如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 图乙可能是质点的振动图像
B. 再经1s质点将沿轴运动到x=2m处
C. 波的传播速度为1m/s
D. 质点比质点先回到平衡位置
7.(2025-2026高二上·贵州黔西南州金成实验学校·期中)一列沿x轴传播的简谐横波在时的波形图如图甲所示,平衡位置在处的质点M的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 该列简谐横波沿x轴负方向传播
B. 质点M在内做加速运动
C. 该列简谐横波的传播速度大小为
D. 处的质点在内运动的路程为6cm
8.(2025-2026高二上·贵州都匀·期中)图(a)为一列简谐横波在时的波形图,图(b)为介质中平衡位置在处质点的振动图象,P是平衡位置为的质点,以下说法正确的是( )
A. 波的传播是沿x轴正向
B. 波的传播速度是1m/s
C. t=3s时,质点P的加速度为0
D. 前2s内,质点P运动的路程为4cm
9.(2025-2026高二上·贵州·期中)一列简谐横波在0时刻的波形图如图甲所示,平衡位置在处的质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A. 该横波的频率为
B. 该横波沿轴负方向传播
C. 时质点的加速度方向沿轴正方向
D. 质点的速度大小始终为
10.(2025-2026高二上·贵州贵阳观山湖区第一高中学·期中)(多选)P、Q是一列机械波在传播方向上相距9m的两个质点,其振动图像分别如图甲、乙所示,则( )
A. 该波的波长可能是4m
B. 该波的波速可能是
C. 2s时质点P向上振动
D. 该波的周期为4s
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专题09机械波
考点1波的形成
1.【答案】C
2.【答案】D
3.【答案】B
考点2波的描述
1.【答案】C
2.【答案】D
3.【答案】AB
4.【答案】BC
5.【答案】B
6.【答案】(1)0.2s;(2)10m/s;(3)0.3s,30cm
↑/cm
20
-6
-2-1
0
34
5678910xim
7.【答案】(1)
20
(2)v=5m1s
3)104+□°20sin
a-1keml21s
113
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y/cm
20
2345678910xm
s
4-3-2-101
t
.20
(2)波的传播的速度解
得v=5m/s(③由题意得t=1.25=1号T则波的周期为T=0.8s设波传播到M点的时间为t,则t,=X解得
1sM方的银动方程为y-20sn号a-可cml≥1s此后点a动了05s即报动T则M
8
点在1.5s内通过对路程为s=104+口
8.【答案】(1)沿y轴正向,1s,2m/s:(2)96m,0;(3)3.0s
9.【答案】(1)v=10m/s,T=0.4s
(2)t2=1s,y轴正方向(竖直向上也
可)
(3)s=0.8m
10.【答案】(1)4m/s,1s
(2)y=-4sin2nt(cm),32cm
》
考点3波的反射、折射和衍射
1.【答案】A
2.【答案】A
考点4波的干涉
1.【答案】AB
2.【答案】BD
3.【答案】B
213
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4.【答案】D
5.【答案】c
6.【答案】ACD
》
考点5振动图像与波的图像的综合应用
1.【答案】D
2.【答案】C
3.【答案】A
4.【答案】D
5.【答案】AC
6.【答案】C
7.【答案】C
8.【答案】C
9.【答案】c
10.【答案】BD
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