2023屆高三物理一輪復(fù)習(xí)第十二章機械振動和機械波2機械波波的圖象波的衍射、干涉課時達標(biāo)

PAGEPAGE2機械波波的圖象波的衍射、干預(yù)1．(2022·福建卷)簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速為v.假設(shè)某時刻在波的傳播方向上，位于平衡位置的兩質(zhì)點a、b相距為s，a、b之間只存在一個波谷，那么從該時刻起，以下四幅波形圖中質(zhì)點a最早到達波谷的是()答案：D解析：由于波沿x軸正向傳播，根據(jù)逆向走坡法，可以判斷A項中a質(zhì)點此時正在平衡位置沿y軸正向運動，從此時第一次到達波谷的時間為t1＝eq\f(3,4)·eq\f(2s,v)＝eq\f(3s,2v)，B項中質(zhì)點a正在平衡位置沿y軸負方向運動，第一次到波谷的時間t2＝eq\f(1,4)·eq\f(s,v)＝eq\f(s,4v)，同理分析可得，C項中a質(zhì)點第一次到波谷的時間t3＝eq\f(3,4)·eq\f(s,v)＝eq\f(3s,4v)，D項中a質(zhì)點第一次到波谷的時間為t3＝eq\f(1,4)·eq\f(\f(2,3)s,v)＝eq\f(s,6v)，由此可知，最早到達波谷的是D項．2．(多項選擇)圖(a)為一列簡諧橫波在t＝2s時的波形圖，圖(b)為媒質(zhì)中平衡位置在x＝1.5m處的質(zhì)點的振動圖象，P是平衡位置為x＝2m的質(zhì)點．以下說法正確的選項是eq\a\vs4\al(導(dǎo)學(xué)號36280378)()A．波速為0.5m/sB．波的傳播方向向右C．0～2s時間內(nèi)，P運動的路程為8cmD．0～2s時間內(nèi)，P向y軸正方向運動E．當(dāng)t＝7s時，P恰好回到平衡位置答案：ACE解析：由圖(a)可知，波長λ＝2m，由圖(b)可知周期T＝4s，那么波速v＝eq\f(λ,T)＝0.5m/s，A項正確；t＝2s時，x＝1.5m處的質(zhì)點振動方向向下，那么波向左傳播，B項錯；0～2s時間內(nèi)P質(zhì)點運動的路程xP＝eq\f(t,T)×4A＝8cm，C項正確；0～2s內(nèi)P質(zhì)點向y軸負方向運動，D項錯；t＝0時P質(zhì)點位于正向最大位移處，故P質(zhì)點到達平衡位置的時刻為t＝(2n＋1)eq\f(T,4)，那么n＝3時，t＝7s，P恰好回到平衡位置，E項正確．3．在學(xué)校運動場上50m直跑道的兩端，分別安裝了由同一信號發(fā)生器帶動的兩個相同的揚聲器．兩個揚聲器連續(xù)發(fā)出波長為5m的聲波．一同學(xué)從該跑道的中點出發(fā)，向某一端點緩慢行進10m．在此過程中，他聽到揚聲器聲音由強變?nèi)醯拇螖?shù)為eq\a\vs4\al(導(dǎo)學(xué)號36280379)()A．2B．4C．6D．8答案：B解析：設(shè)該同學(xué)向某一端點運動距離x(m)(x≤10)，他所在的位置與兩個端點的距離差Δx＝(25＋x)－(25－x)＝2x，當(dāng)距離差等于波長的整數(shù)倍時，為聲音最強處，從聲音最強處繼續(xù)行進，聲音開始由強變?nèi)酰杂?n<2x，即n<4，n的取值為0，1，2，3.4．兩個振動情況完全一樣的波源S1、S2相距6m，它們在空間產(chǎn)生的干預(yù)圖樣如下圖，圖中實線表示振動加強的區(qū)域，虛線表示振動減弱的區(qū)域，以下說法正確的選項是eq\a\vs4\al(導(dǎo)學(xué)號36280380)()A．兩波源的振動頻率一定不相同B．虛線一定是波谷與波谷相遇處C．兩列波的波長都為2mD．兩列波的波長都為1m答案：C解析：只有兩列頻率相同的波相遇，才能產(chǎn)生干預(yù)現(xiàn)象，A項錯誤；波谷與波谷相遇點為加強點，而圖中虛線為振動減弱區(qū)域，B項錯誤；如下圖的該時刻相鄰兩實線間為eq\f(λ,2)，由此可知3λ＝6m，即λ＝2m，C項正確，D項錯誤．5．(多項選擇)(2022·全國新課標(biāo)Ⅰ卷)圖a為一列簡諧橫波在t＝2s時的波形圖，圖b為媒質(zhì)中平衡位置在x＝1.5m處的質(zhì)點的振動圖象，P是平衡位置為x＝2m的質(zhì)點．以下說法正確的選項是()A．波速為0.5m/sB．波的傳播方向向右C．0～2s時間內(nèi)，P運動的路程為8cmD．0～2s時間內(nèi)，P向y軸正方向運動E．當(dāng)t＝7s時，P恰好回到平衡位置答案：ACE解析：v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(2,4)m/s＝0.5m/s，A項正確．x＝1.5m處的質(zhì)點在t＝2s時正在向下振動，根據(jù)“上坡下〞法可判斷機械波向左傳播，B項錯誤；0～2s是半個周期，P點運動的路程為2×4cm＝8cm，C項正確，D項錯誤；7s是此時刻再經(jīng)過5s，即1eq\f(1,4)T，這時P點剛好回到平衡位置，E正確．6．(2022·福建卷)在均勻介質(zhì)中，一列沿x軸正向傳播的橫波，其波源O在第一個周期內(nèi)的振動圖象如右圖所示，那么該波在第一個周期末的波形圖是()答案：D解析：由振動圖象可知，波源的起振方向是沿y軸負方向的，由題干可知該波沿x軸正方向傳播，由質(zhì)點的振動方向與波的傳播方向的關(guān)系可知，該波在第一個周期末的波形圖如圖D所示．7．如下圖，實線是沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖，虛線是這列波在t＝0.2s時刻的波形圖．該波的波速為0.8m/s，那么以下說法正確的選項是()A．這列波的波長是14cmB．這列波的周期是0.5sC．這列波可能是沿x軸正方向傳播的D．t＝0時，x＝4cm處的質(zhì)點速度沿y軸負方向答案：D解析：由題圖知該波的波長λ＝12cm，故A項錯誤．由v＝eq\f(λ,T)，得T＝eq\f(0.12,0.8)s＝1.5×10－1s，故B項錯誤．因eq\f(t,T)＝eq\f(0.2,0.15)＝eq\f(4,3)，故該波沿x軸負方向傳播，所以C項錯誤．由波沿x軸負方向傳播可判定t＝0時刻，x＝4cm處質(zhì)點的振動方向沿y軸負方向，故D項正確．8．如下圖，甲是一列橫波在某一時刻的波動圖象，乙是在x＝6m處的質(zhì)點從該時刻開始計時的振動圖象，a、b是介質(zhì)中兩個質(zhì)點，以下說法正確的選項是eq\a\vs4\al(導(dǎo)學(xué)號36280381)()A．這列波沿x軸的正方向傳播B．這列波的波速是1.5m/sC．b比a先回到平衡位置D．a(chǎn)、b兩質(zhì)點的振幅都是10cm答案：C解析：由振動圖象得x＝6m處的質(zhì)點該時刻向y軸正向運動，對照波動圖象可知，波的傳播方向為x軸負向，A項錯誤；此刻b向平衡位置運動，a遠離平衡位置運動，b先回到平衡位置，C項正確；由振動圖象得T＝4s，由波動圖象得λ＝8m，故v＝eq\f(λ,T)＝2m/s，B項錯誤；所有質(zhì)點的振幅都為5cm，D項錯誤．9．如下圖實線是一列簡諧橫波在t1＝0時刻的波形，虛線是這列波在t2＝0.5s時刻的波形，這列波的周期T符合：3T＜t2－t1＜4T，問：(1)假設(shè)波速向右，波速多大？(2)假設(shè)波速向左，波速多大？(3)假設(shè)波速大小為74m/s，波速方向如何？eq\a\vs4\al(導(dǎo)學(xué)號36280382)答案：(1)54m/s(2)58m/s(3)波向左傳播解析：(1)波向右傳播時，傳播距離Δx滿足Δx＝kλ＋eq\f(3,8)λ(k＝0，1，2，3…)①由Δt＝eq\f(Δx,v)知②傳播時間滿足Δt＝kT＋eq\f(3,8)(k＝0，1，2，3…)③由于3T<t2－t1<4T④因此k取3故Δt＝3T＋eq\f(3,8)T⑤由波形圖知λ＝8m⑥波速v＝eq\f(λ,T)⑦解得v＝54m/s⑧(2)波向左傳播時，傳播距離Δx滿足Δx＝kλ＋eq\f(5,8)λ(k＝0，1,2，3…)⑨傳播時間滿足Δt＝kT＋eq\f(5,8)T(k＝0，1，2，3…)⑩由3T<t2－t1<4T可知k取3故Δt＝3T＋eq\f(5,8)T?波速v＝eq\f(λ,T)?解得v＝58m/s?(3)波速大小為74m/s時，波在Δt時間內(nèi)傳播的距離為Δx＝vΔt＝74×0.5m＝37m＝(4λ＋5)m?所以波向左傳播(1分)10．平衡位置位于原點O的波源發(fā)出簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個點(均位于x軸正向)，P與O的距離為35cm，此距離介于一倍波長與二倍波長之間．波源自t＝0時由平衡位置開始向上振動，周期T＝1s，振幅A＝5cm.當(dāng)波傳到P點時，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過5s，平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置，求：(ⅰ)P、Q之間的距離．(ⅱ)從t＝0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點第一次處于波峰位置時，波源在振動過程中通過路程．答案：(ⅰ)133cm(ⅱ)125cm解析：(ⅰ)由題意，O、P兩點間的距離與波長λ之間滿足OP＝eq\f(5,4)λ①波速v與波長的關(guān)系為v＝eq\f(λ,T)②在t＝5s的時間間隔內(nèi)，波傳播的路程為vt