第八章 微專題59　機(jī)械波-2025年物理《加練半小時(shí)》新教材版

第八章機(jī)械振動(dòng)機(jī)械波微專題59機(jī)械波1．掌握波長(zhǎng)、頻率和波速的關(guān)系及相關(guān)計(jì)算。2.根據(jù)波動(dòng)圖像分析波的傳播規(guī)律，會(huì)進(jìn)行質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和波傳播方向的互判、波長(zhǎng)波速的計(jì)算，會(huì)分析波動(dòng)圖像與振動(dòng)圖像綜合問題。3.兩波源起振方向相同，到某點(diǎn)路程差為波長(zhǎng)整數(shù)倍，該點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；若路程差為半波長(zhǎng)奇數(shù)倍，該點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)。若兩波源起振方向相反，則結(jié)果相反。1．下列有關(guān)機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波的說法不正確的是()A．彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，若某兩個(gè)時(shí)刻位移相同，則這兩個(gè)時(shí)刻的速度也一定相同B．單擺在周期性外力作用下做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)周期與單擺的擺長(zhǎng)無關(guān)C．火車?guó)Q笛向我們駛來時(shí)，我們聽到的笛聲頻率將比聲源發(fā)聲的頻率高D．當(dāng)水波通過障礙物時(shí)，若障礙物的尺寸與波長(zhǎng)差不多，或比波長(zhǎng)小得多時(shí)，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象答案A解析彈簧振子做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，若某兩個(gè)時(shí)刻位移相同，則這兩個(gè)時(shí)刻的速度大小相等，方向可能相同也可能相反，故A錯(cuò)誤；單擺在周期性外力作用下做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)周期是由驅(qū)動(dòng)力的周期決定的，與單擺的擺長(zhǎng)無關(guān)，故B正確；火車?guó)Q笛向我們駛來時(shí)，根據(jù)多普勒效應(yīng)，我們聽到的笛聲頻率將比聲源發(fā)聲的頻率高，故C正確；當(dāng)水波通過障礙物時(shí)，若障礙物的尺寸與波長(zhǎng)差不多，或比波長(zhǎng)小得多時(shí)，將發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故D正確。2．(2024·山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)一根粗細(xì)均勻的繩子，右側(cè)固定，使左側(cè)的S點(diǎn)上下振動(dòng)，產(chǎn)生一列向右傳播的機(jī)械波，某時(shí)刻的波形如圖所示。下列說法中正確的是()A．左側(cè)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)右側(cè)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)過程B．波的傳播速度逐漸減小C．S點(diǎn)振動(dòng)的頻率逐漸增大D．波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向相同答案C解析由機(jī)械波產(chǎn)生的機(jī)理可知，右側(cè)的質(zhì)點(diǎn)重復(fù)左側(cè)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)過程，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；波的傳播速度由介質(zhì)決定，則波速不變，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由題圖可知S點(diǎn)振動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械波的波長(zhǎng)逐漸減小，則根據(jù)f＝eq\f(v,λ)可知，振動(dòng)的頻率逐漸增大，選項(xiàng)C正確；由題圖可知，波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向垂直，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3．(2024·貴州貴陽市開學(xué)考試)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作排氣時(shí)，常伴隨很大的噪聲。利用干涉型消聲器可以降低此類噪聲，其設(shè)計(jì)圖如圖所示。當(dāng)聲波沿水平管道自左向右傳播到達(dá)a處時(shí)，分成兩列波，它們分別通過長(zhǎng)度為r1和r2的彎管和直管，最后在排氣管內(nèi)b處相遇。假設(shè)排氣管內(nèi)的主要噪聲波長(zhǎng)為1.7m。要能最有效地降低此類噪聲，則r1與r2之差應(yīng)為()A．0.25mB．0.50mC．0.75mD．0.85m答案D解析根據(jù)干涉條件可知，要能最有效地降低此類噪聲，則兩列波在b處相遇時(shí)為減弱點(diǎn)，則有r1－r2＝(2n－1)eq\f(λ,2)(n＝1,2,3…)，由于0.25m<eq\f(λ,2)＝0.85m，該數(shù)據(jù)不滿足要求，故A錯(cuò)誤；由于0.50m<eq\f(λ,2)＝0.85m，該數(shù)據(jù)不滿足要求，故B錯(cuò)誤；由于0.75m<eq\f(λ,2)＝0.85m，該數(shù)據(jù)不滿足要求，故C錯(cuò)誤；由于0.85m＝eq\f(λ,2)，該數(shù)據(jù)滿足要求，故D正確。4．(2023·遼寧朝陽市月考)一列簡(jiǎn)諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸方向傳播，t＝0.2s時(shí)刻的波形圖如圖甲所示，質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置在xM＝7.5cm處，質(zhì)點(diǎn)N的平衡位置在xN＝3cm處，質(zhì)點(diǎn)N的振動(dòng)圖像如圖乙所示。下列說法正確的是()A．該波的傳播速度大小為0.2m/sB．0～2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)的路程為1.8mC．該波沿x軸正方向傳播D．自t＝0.2s時(shí)刻起，質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)波谷位置的最短時(shí)間為0.15s答案D解析由題圖可知，該波的波長(zhǎng)與周期分別為λ＝0.12m、T＝0.4s，有v＝eq\f(λ,T)＝0.3m/s，故A錯(cuò)誤；由題圖甲可知，該波的振幅A＝10cm,0～2s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動(dòng)的路程L＝eq\f(Δt1,T)×4A＝eq\f(2,0.4)×4×0.1m＝2m，故B錯(cuò)誤；由題圖乙可知，在t＝0.2s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)N沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，因此該波沿x軸負(fù)方向傳播，則Δt＝eq\f(Δx,v)＝eq\f(0.12－0.075,0.3)s＝0.15s，故C錯(cuò)誤，D正確。5．(2023·江蘇南京師大附中模擬)圖甲為超聲波懸浮儀，上方圓柱體發(fā)出超聲波，下方圓柱體將接收到的超聲波信號(hào)反射回去。兩列超聲波信號(hào)疊加后，會(huì)出現(xiàn)振幅幾乎為零的點(diǎn)——節(jié)點(diǎn)，小水珠能在節(jié)點(diǎn)處附近保持懸浮狀態(tài)，圖乙為某時(shí)刻兩列超聲波的波形圖，P、Q為波源，點(diǎn)M(－1.5,0)、點(diǎn)N(0.5,0)分別為兩列波的波前，已知聲波在空氣中傳播的速度為340m/s。則下列說法正確的是()A．該超聲波懸浮儀所發(fā)出的超聲波信號(hào)頻率為340HzB．小水珠懸浮時(shí)，受到的聲波壓力為零C．兩列波充分疊加后，小水珠不可以懸浮在點(diǎn)M(－1.5,0)附近D．經(jīng)過t＝1×10－4s，點(diǎn)M沿x軸正方向移動(dòng)3.4cm答案C解析由題圖乙可知，超聲波波長(zhǎng)為1cm，而聲波的傳播速度為340m/s，所以超聲波信號(hào)頻率為f＝eq\f(v,λ)＝eq\f(340,1×10－2)Hz＝34000Hz，故A錯(cuò)誤；小水珠懸浮時(shí)，受到的聲波壓力與小水珠的重力平衡，所以聲波壓力豎直向上，故B錯(cuò)誤；由于P、Q為兩個(gè)波源，可知波源振動(dòng)步調(diào)相反，M點(diǎn)與兩個(gè)波源的波程差為2.5cm，即2.5個(gè)波長(zhǎng)，為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，不是節(jié)點(diǎn)，小水珠不可以懸浮在此點(diǎn)附近，故C正確；介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近振動(dòng)，而不會(huì)隨波遷移，故D錯(cuò)誤。6．(多選)(2023·河北秦皇島市模擬)如圖甲所示，在同一介質(zhì)中，波源為S1與S2的兩列頻率相同的機(jī)械波在t＝0時(shí)刻同時(shí)起振，波源S1的振動(dòng)圖像如圖乙所示，波源為S2的機(jī)械波在t＝0.25s時(shí)波的圖像如圖丙所示。P為介質(zhì)中的一點(diǎn)，P點(diǎn)距離波源S1與S2的距離分別是PS1＝7m，PS2＝9m，則()A．兩列波的頻率為5HzB．兩波源的起振方向均沿y軸正方向C．P點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振幅為5cmD．t＝1.25s時(shí)，P點(diǎn)位于波峰答案ABC解析由題圖乙可知，波的周期為T＝0.2s，則頻率為f＝eq\f(1,T)＝5Hz，故A正確；由題圖乙可知，波源S1的起振方向沿y軸正方向，由題圖丙可知，t＝0.25s時(shí)波源振動(dòng)了eq\f(5,4)個(gè)周期而處于波峰，說明波源的起振方向沿y軸正方向，故B正確；根據(jù)題意可知，P點(diǎn)到兩波源的波程差為Δx＝PS2－PS1＝2m，由題圖丙可知，波長(zhǎng)為λ＝2m，則P點(diǎn)到兩波源的波程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍，且兩波源的起振方向相同，因此P點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，則P點(diǎn)的振幅為5cm，故C正確；根據(jù)題意，由v＝eq\f(λ,T)可得，波速為v＝10m/s，則S1和S2振動(dòng)傳到P的時(shí)間分別為t1＝eq\f(PS1,v)＝0.7s，t2＝eq\f(PS2,v)＝0.9s，由此可知，在t＝1.25s時(shí)，波源S1在t＝1.25s－t1＝0.55s時(shí)的振動(dòng)情況傳到P點(diǎn)，此時(shí)波源S1位于波谷；波源S2在t＝1.25s－t2＝0.35s時(shí)的振動(dòng)情況傳到P點(diǎn)，此時(shí)波源S2位于波谷，在t＝1.25s時(shí)P點(diǎn)為兩列波的波谷疊加，P點(diǎn)處于波谷，故D錯(cuò)誤。7．(多選)在某一均勻介質(zhì)中由波源O發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸向兩側(cè)傳播，某時(shí)刻的波形如圖所示，其波速為5m/s，則下列說法正確的是()A．此時(shí)P、Q兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向相同B．再經(jīng)過0.5s質(zhì)點(diǎn)N剛好位于(－5m，20cm)位置C．該波只有遇到2m的障礙物才能發(fā)生明顯衍射D．波的頻率與波源的振動(dòng)頻率無關(guān)答案AB解析波同時(shí)向兩側(cè)傳播，根據(jù)對(duì)稱性可知，此時(shí)P(－2m,0)、Q(2m,0)兩點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向相同，A正確；由題圖可知，N到波的前沿的距離為2m，波傳播到N的時(shí)間t1＝eq\f(s,v)＝eq\f(2,5)s＝0.4s，由題圖知波長(zhǎng)λ＝2m，周期為T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(2,5)s＝0.4s，波傳到N點(diǎn)所用時(shí)間為T，波傳到N點(diǎn)時(shí)，N點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，則經(jīng)過0.5s即eq\f(5,4)T質(zhì)點(diǎn)N剛好到達(dá)波峰位置，其坐標(biāo)為(－5m，20cm)，B正確；波長(zhǎng)λ＝2m，則障礙物的尺寸為2m或比2m更小，都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，C錯(cuò)誤；波的頻率等于波源的振動(dòng)頻率，由波源的振動(dòng)頻率決定，D錯(cuò)誤。8.(2023·山東日照市第一次校際聯(lián)考)一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t1＝0時(shí)刻的波形圖如圖所示。在t2＝0.7s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P剛好第二次出現(xiàn)波峰，求：(1)該列簡(jiǎn)諧橫波的波速的大小v；(2)x＝7m處的質(zhì)點(diǎn)Q第一次出現(xiàn)波谷的時(shí)刻；(3)從0時(shí)刻到Q點(diǎn)第一次出現(xiàn)波谷的過程中，質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過的路程。答案(1)10m/s(2)0.4s(3)20cm解析(1)由波形圖可知λ＝4m，在t1＝0時(shí)刻波剛好傳到質(zhì)點(diǎn)P處，質(zhì)點(diǎn)P向y軸負(fù)方向振動(dòng)，經(jīng)過1eq\f(3,4)T質(zhì)點(diǎn)P剛好第二次出現(xiàn)波峰，則1eq\f(3,4)T＝0.7