江蘇版2023版高三一輪總復(fù)習(xí)物理課時(shí)分層作業(yè)36機(jī)械波

課時(shí)分層作業(yè)(三十六)機(jī)械波題組一波的形成與傳播與波的圖像1．如圖所示，水平放置的彈性長繩上有一系列均勻分布的質(zhì)點(diǎn)1、2、3……，現(xiàn)使質(zhì)點(diǎn)1沿豎直方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，振動(dòng)將沿繩向右傳播，質(zhì)點(diǎn)1的起始振動(dòng)方向向上，當(dāng)振動(dòng)傳播到質(zhì)點(diǎn)13時(shí)，質(zhì)點(diǎn)1恰好完成一次全振動(dòng)，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)9的運(yùn)動(dòng)情況是()A．加速度方向豎直向上B．在平衡位置C．速度方向豎直向上D．速度方向豎直向下D[由題可知，質(zhì)點(diǎn)1的起振方向向上，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)起振方向均向上，波向右傳播，畫出1～13個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的波形如圖所示：由圖可以看出，質(zhì)點(diǎn)9正在向下運(yùn)動(dòng)，速度方向向下，位移減小，加速度也正在減小，且方向豎直向下，故D正確，A、B、C錯(cuò)誤。]2．如圖甲所示，波源S從平衡位置開始上、下振動(dòng)，沿y軸方向，向上為y軸正方向，產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波向右傳播，經(jīng)過0.1s后，沿波的傳播方向上距S為2m的P點(diǎn)開始振動(dòng)。若以P點(diǎn)開始振動(dòng)的時(shí)刻作為計(jì)時(shí)的起點(diǎn)，P點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖乙所示，則下列說法正確的是()甲乙A．波源S最初是向上振動(dòng)的B．t＝0.2s時(shí)P點(diǎn)向上振動(dòng)C．0～0.1s時(shí)間內(nèi)P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為2mD．t＝0.6s時(shí)P點(diǎn)處于波峰B[根據(jù)題中P點(diǎn)的振動(dòng)圖像可知P點(diǎn)的起振方向向下，則波源開始振動(dòng)的方向也向下，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)振動(dòng)圖像可知，t＝0.2s時(shí)P點(diǎn)處于平衡位置向上振動(dòng)，選項(xiàng)B正確；質(zhì)點(diǎn)上下振動(dòng)，0～0.1s時(shí)間內(nèi)P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為一個(gè)振幅，大小未知，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；根據(jù)P點(diǎn)的振動(dòng)圖像可知t＝0.6s時(shí)P點(diǎn)處于平衡位置，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]題組二波動(dòng)圖像和振動(dòng)圖像的理解及應(yīng)用3．振源A帶動(dòng)細(xì)繩振動(dòng)，某時(shí)刻形成的橫波波形如圖所示，在波傳播到細(xì)繩上一點(diǎn)P時(shí)開始計(jì)時(shí)，則下列選項(xiàng)中能表示P點(diǎn)振動(dòng)圖像的是()ABCDC[由波的傳播特點(diǎn)，前邊的質(zhì)點(diǎn)帶動(dòng)后面的質(zhì)點(diǎn)，后面的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)前面的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，由題圖可知振源A初始是從平衡位置向下振動(dòng)的，所以t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P應(yīng)由平衡位置開始向下運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)C正確。]4．圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的橫坐標(biāo)分別為xa＝2m和xb＝6m，圖乙為質(zhì)點(diǎn)b從該時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖像。下列說法正確的是()甲乙A．該波沿＋x方向傳播，波速為1m/sB．質(zhì)點(diǎn)b經(jīng)8s振動(dòng)的路程為2mC．此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a的速度沿＋y方向D．質(zhì)點(diǎn)a在t＝2s時(shí)速度最大B[由圖乙可知，質(zhì)點(diǎn)b在平衡位置向上振動(dòng)，由圖甲可知，波沿x軸負(fù)方向傳播，故A錯(cuò)誤；由圖乙可知，周期T＝8s，振幅A＝0.5m，故質(zhì)點(diǎn)b經(jīng)8s＝T振動(dòng)的路程為4A＝2m，故B正確；波沿x軸負(fù)方向傳播，故圖甲所示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a沿－y方向向下振動(dòng)，故C錯(cuò)誤；圖甲所示零時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a在平衡位置，t＝2s＝eq\f(1,4)T時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a到達(dá)最低點(diǎn)，速度為零，故D錯(cuò)誤。]題組三波的多解性5．在圖中所示為一簡(jiǎn)諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，已知此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A正向上運(yùn)動(dòng)，如圖中箭頭所示，由此可判斷此橫波()A．向右傳播，且此時(shí)質(zhì)點(diǎn)B正減速運(yùn)動(dòng)B．向右傳播，且此時(shí)質(zhì)點(diǎn)C位移正增大C．向左傳播，且此時(shí)質(zhì)點(diǎn)D加速度正減小D．向左傳播，且此時(shí)質(zhì)點(diǎn)E勢(shì)能正減小C[由題意，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)A正向上運(yùn)動(dòng)，波形將向左平移，所以此橫波向左傳播。此時(shí)質(zhì)點(diǎn)B、C的振動(dòng)方向向下，D、E方向向上，B向平衡位置運(yùn)動(dòng)，速度增大，C向波谷運(yùn)動(dòng)，位移增大，D向平衡位置運(yùn)動(dòng)，加速度減小，E向波峰運(yùn)動(dòng)，位移增大，勢(shì)能增大，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤。]6．如圖甲所示，S為振源，P質(zhì)點(diǎn)距S的距離為r，t＝0時(shí)刻S由平衡位置開始振動(dòng)，產(chǎn)生沿直線向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波，圖乙為P質(zhì)點(diǎn)從t1時(shí)刻開始振動(dòng)的振動(dòng)圖像，則下列說法正確的是()甲乙A．t＝0時(shí)刻振源S的振動(dòng)方向沿y軸正方向B．t2時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度最大，方向沿y軸負(fù)方向C．t2時(shí)刻振源S處于平衡位置向y軸正方向振動(dòng)D．若波源停止振動(dòng)，則P質(zhì)點(diǎn)也馬上停止振動(dòng)A[當(dāng)機(jī)械波在t1時(shí)刻剛傳到P質(zhì)點(diǎn)時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)的起振方向沿y軸正方向，說明這列波的起振方向沿y軸正方向，則t＝0時(shí)，振源的振動(dòng)方向沿y軸正方向，選項(xiàng)A正確；根據(jù)題圖乙可知，t2時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置向y軸正方向振動(dòng)，即此時(shí)P質(zhì)點(diǎn)具有正向的最大速度，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；根據(jù)題圖乙無法確定t2時(shí)刻振源S的位置，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；如果波源停止振動(dòng)，則P質(zhì)點(diǎn)需要經(jīng)過t1時(shí)間才會(huì)停止振動(dòng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]題組四波的干涉、衍射和多普勒效應(yīng)7．如圖所示，實(shí)線和虛線分別表示振幅和頻率均相同的兩列簡(jiǎn)諧橫波的波峰和波谷，此時(shí)M點(diǎn)是波峰與波峰的相遇點(diǎn)。設(shè)兩列波的振幅均為A，則()A．再過四分之一周期，Q點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)B．圖中位于P、N兩處的質(zhì)點(diǎn)正處于平衡位置C．M點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，位移始終為2D．從此刻起，經(jīng)過半個(gè)周期，M點(diǎn)的位移為零B[由圖知Q點(diǎn)是波谷和波谷疊加，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，波源不變，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)位置不變，故A錯(cuò)誤；P、N兩點(diǎn)是波谷和波峰疊加，位移始終為零，即處于平衡位置，故B正確；由圖可知M點(diǎn)為波峰與波峰相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，但并不是位移始終為2A，故C錯(cuò)誤；M點(diǎn)為波峰與波峰相遇，半個(gè)周期后為波谷與波谷相遇，M點(diǎn)處于波谷，位移為－28．下列選項(xiàng)與多普勒效應(yīng)有關(guān)的是()A．科學(xué)家用激光測(cè)量月球與地球間的距離B．外科醫(yī)生對(duì)結(jié)石病人的超聲排石C．技術(shù)人員用超聲波探測(cè)金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡D．交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測(cè)量反射波的頻率確定車輛行進(jìn)的速度D[選項(xiàng)A科學(xué)家用激光測(cè)量月球與地球間的距離是利用了波的反射原理，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B是利用超聲波能傳遞能量，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；選項(xiàng)D利用了超聲波的多普勒效應(yīng)，故選項(xiàng)D正確；選項(xiàng)C利用了超聲波波長短，穿透能力強(qiáng)的特點(diǎn)，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤。]9．近年來我國的航空事業(yè)迅速發(fā)展，戰(zhàn)機(jī)的超音速飛行已十分普遍。當(dāng)戰(zhàn)機(jī)在法定上空返航時(shí)，地面上的人經(jīng)常會(huì)聽到一聲雷鳴般的巨響，引起房屋門窗的劇烈顫動(dòng)。這是因?yàn)轱w機(jī)返航加速過程中，當(dāng)飛機(jī)速度接近聲速時(shí)會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的聲波波面在飛機(jī)的前方堆積形成音障，當(dāng)飛機(jī)加速?zèng)_破音障時(shí)而發(fā)出的巨大響聲，稱為音爆。關(guān)于音障的形成與下列哪種現(xiàn)象的形成原理最為相近()A．音叉周圍有些區(qū)域聲音較強(qiáng)，有些區(qū)域聲音較弱B．敲響一只音叉，不遠(yuǎn)處的另一只音叉也發(fā)出聲音C．火車進(jìn)站時(shí)鳴笛的音調(diào)會(huì)變高，出站時(shí)會(huì)變低D．在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話C[音叉周圍有些區(qū)域聲音較強(qiáng)，有些區(qū)域聲音較弱，這是聲音的干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；敲響一只音叉，不遠(yuǎn)處的另一只音叉也發(fā)出聲音，這是聲音的共振現(xiàn)象，故B錯(cuò)誤；火車進(jìn)站時(shí)鳴笛的音調(diào)會(huì)變高，出站時(shí)會(huì)變低，音調(diào)會(huì)變低表示遠(yuǎn)離，音調(diào)會(huì)變高表示靠近，該現(xiàn)象與音障的形成類似，故C正確；在屋外看不見屋內(nèi)的人，卻能聽見屋內(nèi)人說話，這是聲音的衍射現(xiàn)象，故D錯(cuò)誤。]10．某橫波在介質(zhì)中沿x軸傳播，左圖為t＝0.25s時(shí)的波形圖，右圖為P點(diǎn)(x＝1.5m處的質(zhì)點(diǎn))的振動(dòng)圖像，那么下列說法不正確的是()A．該波向右傳播，波速為2m/sB．質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N的運(yùn)動(dòng)方向總相反C．t＝0.75s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置，并正在往正方向運(yùn)動(dòng)D．t＝1.25s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)K向右運(yùn)動(dòng)了2mD[從振動(dòng)圖像可知，在t＝0.25s時(shí)，P點(diǎn)振動(dòng)方向向上，所以波向右傳播。由圖知，λ＝4m，T＝2s，則波速v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,2)m/s＝2m/s，故A正確；由波動(dòng)圖像可知，質(zhì)點(diǎn)L與質(zhì)點(diǎn)N平衡間距為半個(gè)波長，因此振動(dòng)情況總是相反，則運(yùn)動(dòng)方向總是相反，故B正確；左圖為t＝0.25s時(shí)的波形圖，再經(jīng)過t′＝eq\f(0.5,2)＝eq\f(1,4)T，即當(dāng)t＝0.75s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置，并正在往正方向運(yùn)動(dòng)，故C正確；質(zhì)點(diǎn)K在平衡位置來回振動(dòng)，并不隨著波遷移，故D錯(cuò)誤。本題選不正確的，故選D。]11．一列波長大于1m的橫波沿著x軸正方向傳播，處在x1＝1m和x2＝2m的兩質(zhì)點(diǎn)A、B的振動(dòng)圖像如圖所示。由此可知()A．波長為eq\f(4,3)mB．波速為1m/sC．3s末A、B兩質(zhì)點(diǎn)的位移相同D．1s末A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度大于B質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度A[波從A向B傳播，AB間的距離Δx＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ，n＝0,1,2，…由題，波長大于1m，則n只能取0，即有Δx＝eq\f(3,4)λ，波長λ＝eq\f(4,3)m，波速為v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(1,3)m/s，故A正確，B錯(cuò)誤；3s末A、B兩質(zhì)點(diǎn)的位移分別為yA＝－2cm，yB＝0，位移不同，故C錯(cuò)誤；由振動(dòng)圖像讀出，1s末A質(zhì)點(diǎn)的位移yA＝2cm，處于波峰，速度最小，B質(zhì)點(diǎn)的位移yB＝0，處于平衡位置，速度最大，所以1s末A質(zhì)點(diǎn)的速度小于B質(zhì)點(diǎn)的速度，故D錯(cuò)誤。]12．如圖所示，一列簡(jiǎn)諧波在x軸上傳播，實(shí)線和虛線分別表示前后間隔1s的兩個(gè)時(shí)刻的波形圖，則這列簡(jiǎn)諧波的波速可能是()A．0.60m/sB．0.75m/sC．0.95m/sD．1.15m/sB[由圖可知波長為：λ＝60cm。若波沿x軸正方向，傳播的距離為：x1＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ(n＝0,1,2，…)，波速為：v1＝eq\f(x1,t)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(1,4)))λ,1)m/s＝(0.6n＋0.15)m/s(n＝0,1,2，…)，當(dāng)n＝1時(shí)，v1＝0.75m/s，故B正確；若波沿x軸負(fù)方向，傳播的距離為：x2＝eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ(n＝0,1,2，…)，波速為：v2＝eq\f(x2,t)＝eq\f(\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(n＋\f(3,4)))λ,1)m/s＝(0.6n＋0.45)m/s(n＝0,1,2，…)，當(dāng)n＝1時(shí)，v2＝1.05m/s，故C錯(cuò)誤。]13．湖面上停放甲、乙兩條船，它們相距30m，一列水波正在湖面上沿兩船連線方向傳播，觀察到甲船從開始振動(dòng)的1min內(nèi)上下震蕩30次，而乙船在這個(gè)時(shí)間內(nèi)上下震蕩28次。求：(1)這列波的周期；(2)水波在水面上傳播的速度。[解析](1)甲船從開始振動(dòng)的1min內(nèi)上下震蕩30次，則甲船的振動(dòng)周期為：T＝eq\f(t,n)＝eq\f(60,30)s＝2s這列波的周期等于船的振動(dòng)周期，也為2s。(2)波從甲船傳到乙船，1min內(nèi)，甲船比乙船多震蕩2次，說明兩船間的距離是兩個(gè)波長，由題意得2λ＝30m得：λ＝15m，則：v＝eq\f(λ,T)＝7.5m/s。[答案](1)2s(2)7.5m/s14．一列簡(jiǎn)諧橫波的波形如圖所示，實(shí)線表示t1＝0時(shí)刻的波形圖，虛線表示t2＝0.05s時(shí)刻的波形圖，求：(1)該簡(jiǎn)諧橫波的振幅與波長各為多少？(2)若2T＞t2－t1＞T，波速可能為多大？(T為周期)[解析](1)根據(jù)振動(dòng)圖像可以求出：振幅A＝5cm；波長為λ＝8m。(2)若波向右傳播，從t1＝0到t2＝0.05s，傳播了(2＋nλ)m，即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,4)＋n))λ，所以t2－t1＝eq\f(1,4)T＋nT，解得周期：T＝eq\f(1,20n＋5)，因2T＞t2－t1＞T，所以n＝1，T＝eq\f(1,20＋5)s＝0.04s波速v＝eq\f(λ,T)＝200m/s；若波向負(fù)向傳播，從t1＝0到t2＝0.05s，傳播了(6＋nλ)m，即eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(3,4)＋n))λ，所以t2－t1＝eq\f(3,4)T＋nT，解得周期：T＝eq\f(1,20n＋15)，因?yàn)?T＞t2－t1＞T，所以n＝1，T＝eq\f(1,20＋15)s＝eq\f(1,35)s波速：v＝eq\f(λ,T)＝280m/s。[答案](1)5cm8m(2)見解析15．如圖所示，實(shí)線是某時(shí)刻的波形圖線，虛線是0.2s后的波形圖線。(1)若波向左傳播，求它傳播的距離及最小距離；(2)若波向右傳播，求它的周期及最大周期；(3)若波速為35m/s，求波的傳播方向。[解析](1)由題圖知，λ＝4m若波向左傳播，傳播的距離的可能值為Δx＝nλ＋eq\f(3,4)λ＝(4n＋3)m(n＝0,1,2，…)最小距離為當(dāng)n＝0，此時(shí)Δxmi