2027届高考物理一轮复习考点规范练31　机械波

考点规范练31　机械波 一、单项选择题 1.利用发波水槽得到的水面波形如图甲和乙所示。由此可知(　　) A.甲和乙都是衍射图样 B.甲和乙都是干涉图样 C.甲是衍射图样,乙是干涉图样 D.甲是干涉图样,乙是衍射图样 2.下列各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(①、②图)或障碍物(③、④图),每两条相邻曲线之间距离表示一个波长,其中能发生明显衍射现象的有(　　) A.③④ B.②④ C.①③ D.①② 3.某一列沿x轴传播的简谐横波,在t=时刻的波形如图所示,P、Q为介质中的两质点,质点P正在向动能增大的方向运动。下列说法正确的是(　　) A.波沿x轴正方向传播 B.t=时刻,Q比P的速度大 C.t=时刻,Q到达平衡位置 D.t=时刻,P向y轴正方向运动 4.如图甲所示,在均匀介质中有A、B、C和D四点,其中A、B、C三点位于同一直线上,lAC=lBC=4 m,lDC=3 m,DC垂直于AB。t=0时,位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动,振动图像均如图乙所示,振动方向与平面ABD垂直,已知波长为4 m。下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A.这三列波的波速均为2 m/s B.t=2 s时,D处的质点开始振动 C.t=4.5 s时,D处的质点向y轴负方向运动 D.t=6 s时,D处的质点与平衡位置的距离是6 cm 5.甲、乙两列简谐横波沿同一直线传播,t=0时刻两波叠加区域各自的波形如图所示。已知甲沿x轴正方向传播,乙沿x轴负方向传播,两列波的传播速度相同,甲的周期为0.4 s,则(　　) A.两列波在相遇区域会发生干涉现象 B.t=0时,x=4 m处质点速度沿y轴正方向 C.t=0.2 s时,x=4 m处质点位置为y=-1 cm D.t=0.2 s时,x=4 m处质点速度为0 二、多项选择题 6.一列简谐横波沿x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t=7 s时,简谐波的波形可能正确的是(　　) 7.一列横波在t=0时刻的波形如图所示,a、b两质点间距为8 m,a、c两质点平衡位置的间距为3 m,当t=1 s时,质点c恰好通过平衡位置,则波速可能为(　　) A.1 m/s B.8 m/s C.13 m/s D.23 m/s 三、非选择题 8.有两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正方向和负方向传播。两列波在t=0时刻的波形如图所示,已知a波的周期Ta=1 s。 (1)求两列波的传播速度。 (2)从t=0时刻开始,最短经过多长时间x=1.0 m的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m? 考点规范练31　机械波 一、单项选择题 1.利用发波水槽得到的水面波形如图甲和乙所示。由此可知(　　) A.甲和乙都是衍射图样 B.甲和乙都是干涉图样 C.甲是衍射图样,乙是干涉图样 D.甲是干涉图样,乙是衍射图样 答案:C 解析:甲图中水波通过狭缝在挡板后面继续传播,是衍射图样。频率相同的两列波相遇,当波程差为波长的整数倍时,振动加强;当波程差为半个波长的奇数倍时,振动减弱;加强和减弱的区域交替出现,故题图乙是发生了干涉现象,综上所述,故C正确,A、B、D错误。 2.下列各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(①、②图)或障碍物(③、④图),每两条相邻曲线之间距离表示一个波长,其中能发生明显衍射现象的有(　　) A.③④ B.②④ C.①③ D.①② 答案:B 解析:一列水波在传播过程中遇到了小孔(①②图),相比而言②图的孔洞的尺寸比①图小,且②中波的波长与小孔的尺寸差不多,所以②能比①更能发生明显的衍射。一列水波在传播过程中遇到了障碍物(③④图),相比而言④图的障碍物的尺寸比③图小,且④中波的波长大于障碍物的尺寸,所以④图能发生明显的衍射。故选B。 3.某一列沿x轴传播的简谐横波,在t=时刻的波形如图所示,P、Q为介质中的两质点,质点P正在向动能增大的方向运动。下列说法正确的是(　　) A.波沿x轴正方向传播 B.t=时刻,Q比P的速度大 C.t=时刻,Q到达平衡位置 D.t=时刻,P向y轴正方向运动 答案:D 解析:由质点P向动能增大的方向运动知,t=时P点向平衡位置运动,即运动方向向下,可得该波沿x轴负方向传播,A错误。题图所示t=时刻Q点处在波谷,速度为0,小于P点的速度,B错误。t=时刻相对于t=时刻,经过半个周期,此时Q点位于波峰,P点在平衡位置下方,如图虚线部分,此时P点向y轴正方向运动,C错误,D正确。 4.如图甲所示,在均匀介质中有A、B、C和D四点,其中A、B、C三点位于同一直线上,lAC=lBC=4 m,lDC=3 m,DC垂直于AB。t=0时,位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动,振动图像均如图乙所示,振动方向与平面ABD垂直,已知波长为4 m。下列说法正确的是(　　) 甲 乙 A.这三列波的波速均为2 m/s B.t=2 s时,D处的质点开始振动 C.t=4.5 s时,D处的质点向y轴负方向运动 D.t=6 s时,D处的质点与平衡位置的距离是6 cm 答案:C 解析:由题图乙可知,波的周期为4 s,波速为v==1 m/s,A错误;t=2 s时,这三列波都还没有传到D点,D处的质点没有振动,B错误;t=4.5 s时,A、B处的振动没有传到D点,C处的振动传到D点后,又振动了1.5 s,根据题图乙可知,D处的质点正向y轴负方向运动,C正确;t=6 s时,A、B处的振动传到D点时,都使D处的质点向y轴正方向振动了1 s,而C处的振动传到D时,使D处的质点处在平衡位置且向y轴负方向振动,根据波的叠加原理知,此时,D处的质点与平衡位置的距离是4 cm,D错误。 5.甲、乙两列简谐横波沿同一直线传播,t=0时刻两波叠加区域各自的波形如图所示。已知甲沿x轴正方向传播,乙沿x轴负方向传播,两列波的传播速度相同,甲的周期为0.4 s,则(　　) A.两列波在相遇区域会发生干涉现象 B.t=0时,x=4 m处质点速度沿y轴正方向 C.t=0.2 s时,x=4 m处质点位置为y=-1 cm D.t=0.2 s时,x=4 m处质点速度为0 答案:C 解析:由题图可知,乙波的波长为8 m,甲波的波长为4 m,由于波速相同,则两波的频率不同,所以两列波在相遇区域不会发生干涉现象,A错误。由上下坡法可知,两列波在x=4 m处的振动方向均沿y轴负方向,则t=0时,x=4 m处质点速度沿y轴负方向,B错误。由于乙波的波长为甲波的两倍,波速相同,则乙波的周期为甲波的两倍,即为0.8 s。从题图所示位置开始经过0.2 s,即经过甲的半个周期或乙的四分之一周期,甲波使x=4 m处质点先向下运动,再回到平衡位置,乙波使x=4 m处质点振动到波谷位置。由叠加原理可知,此时x=4 m处质点位置为y=-1 cm,C正确。此时由于甲波使x=4 m处质点回到平衡位置,所以此时速度不为0,D错误。 二、多项选择题 6.一列简谐横波沿x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t=7 s时,简谐波的波形可能正确的是(　　) 答案:AC 解析:由振动图像可知,周期T=12 s,则ω= rad/s= rad/s,由t0=0时y0=10 cm,可得出平衡位置位于坐标原点的质点的振动方程为y=20sin cm,则t=7 s时,y=20sin π cm=-20× cm=-10 cm,可知选项A、C正确,B、D错误。 7.一列横波在t=0时刻的波形如图所示,a、b两质点间距为8 m,a、c两质点平衡位置的间距为3 m,当t=1 s时,质点c恰好通过平衡位置,则波速可能为(　　) A.1 m/s B.8 m/s C.13 m/s D.23 m/s 答案:ACD 解析:若波向左传播:图中c点最右侧的平衡位置的振动传到c点时,c恰好通过平衡位置,此过程中波传播的距离为x=1 m,则波速为v= m/s=1 m/s。根据波的周期性可知,波向左传播的距离为 x=(4n+1) m(n=0,1,2,3,…),波速为v= m/s=(4n+1) m/s,n=0时,v=1 m/s,当n=3时,v=13 m/s。若波向右传播,根据波的周期性可知,波向右传播的距离为 x=(4n+3) m(n=0,1,2,3,…),波速为v==(4n+3) m/s。当n=5时,v=23 m/s,由于n是整数,所以v不可能等于8 m/s。故选项A、C、D正确,B错误。 三、非选择题 8.有两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正方向和负方向传播。两列波在t=0时刻的波形如图所示,已知a波的周期Ta=1 s。 (1)求两列波的传播速度。 (2)从t=0时刻开始,最短经过多长时间x=1.0 m的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m? 答案:(1)都为2.5 m/s　(2)5.4 s 解析:(1)由题图可知a、b两列波的波长分别为 λa=2.5 m,λb=4.0 m 两列波在同种介质中的传播速度相同,为v==2.5 m/s。 (2)要使x=1.0 m处的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m,需满足a波和b波的波峰同时传播到该质点。 a波的波峰传播到x=1.0 m的质点经历的时间 ta=(m=0,1,2,…) b波的波峰传播到x=1.0 m的质点经历的时间tb=(n=0,1,2,…) 又ta=tb=t 联立解得5m-8n=1(m=0,1,2,…;n=0,1,2,…) 分析知,当m=5、n=3时,x=1.0 m的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m时经过的时间最短。 将m=5代入ta= 解得t=ta=5.4 s。 1 学科网（北京）股份有限公司 $