第28講-機械波(原卷版)

第28講機械波目錄考點一波動圖象與波速公式的應(yīng)用 1考點二振動圖象與波動圖象 3考點三波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng) 6練出高分 10考點一波動圖象與波速公式的應(yīng)用1.波的圖象反映了在某時刻介質(zhì)中的各質(zhì)點離開平衡位置的位移情況，圖象的橫軸表示各質(zhì)點的平衡位置，縱軸表示該時刻各質(zhì)點的位移，如圖所示．圖象的應(yīng)用：(1)直接讀取振幅A和波長λ，以及該時刻各質(zhì)點的位移．(2)確定某時刻各質(zhì)點加速度的方向，并能比較其大小．(3)結(jié)合波的傳播方向可確定各質(zhì)點的振動方向或由各質(zhì)點的振動方向確定波的傳播方向．2．波速與波長、周期、頻率的關(guān)系為：v＝eq\f(λ,T)＝λf.（2023?佛山二模）3月8日，河源市發(fā)生4.5級地震，廣佛多地震感明顯。地震波按傳播方式可分為橫波（S波）、縱波（P波）和面波（L波）。若在某地記錄到S波在t＝0時刻的波形圖如圖所示，已知該S波傳播速度v＝4km/s，傳播方向水平向右，則下列說法正確的是（）A．該波波長為4m B．該波振動頻率為0.25Hz C．此時刻質(zhì)點M向右運動 D．經(jīng)一個周期，質(zhì)點M運動的路程為20cm（2023?南通模擬）甲、乙兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中分別沿x軸正向和負(fù)向傳播，兩列波在t＝0時的部分波形曲線如圖所示，已知甲波的波速為2.5cm/s，則（）A．x軸上振動加強和減弱的質(zhì)點的位置是固定的 B．t＝0時，x＝0處的質(zhì)點向y軸正方向運動 C．t＝0時，x＝﹣25cm處的質(zhì)點偏離平衡位置的位移為8cm D．t＝0.1s時，x＝2.5cm處的質(zhì)點的位移為﹣8cm（2023?南通模擬）甲、乙兩列簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中傳播，甲波沿x軸正方向傳播，乙波沿x軸負(fù)方向傳播，波速為1m/s，t＝0時刻兩列波恰好在坐標(biāo)原點相遇，波形圖如圖所示，則（）A．x＝﹣1m處的質(zhì)點起振時向y軸負(fù)向運動 B．兩波疊加前后，x＝﹣0.5m處的質(zhì)點振幅不同 C．坐標(biāo)原點的振動方程為y＝30sin（πt）cm D．兩個相鄰振動加強點間的距離為2m（2023?徐州模擬）“戰(zhàn)繩”是一種近年流行的健身器材，健身者把兩根相同繩子的一端固定在一點，用雙手分別握住繩子的另一端，上下抖動繩子使繩子振動起來（圖甲）。以手的平衡位置為坐標(biāo)原點，圖乙是健身者右手在抖動繩子過程中某時刻的波形，若右手抖動的頻率是0.5Hz，下列說法正確的是（）A．該時刻P點的位移為103B．再經(jīng)過0.25s，P點到達(dá)平衡位置 C．該時刻Q點的振動方向沿y軸負(fù)方向 D．從該時刻開始計時，質(zhì)點Q的振動方程為y＝20sin（πt+π）cm（多選）（2023?鎮(zhèn)海區(qū)校級模擬）一列簡諧波某時刻的波形如圖中實線所示，經(jīng)過0.5s后的波形如圖中的虛線所示，已知波的周期為T，且0.25s＜T＜0.5s，則（）A．若波沿x軸不同方向傳播，則在這0.5s內(nèi)，x＝1m處的質(zhì)點M通過的路程都不相等 B．當(dāng)波沿+x方向傳播時，x＝1m處的質(zhì)點M和x＝2.5m處的質(zhì)點N在這0.5s內(nèi)通過的路程相等 C．當(dāng)波向+x方向傳播時，波速等于10m/s D．當(dāng)波沿﹣x方向傳播時，經(jīng)過0.1s時，質(zhì)點M的位移一定為零考點二振動圖象與波動圖象振動圖象波動圖象研究對象一振動質(zhì)點沿波傳播方向的所有質(zhì)點研究內(nèi)容一質(zhì)點的位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點的空間分布規(guī)律圖象物理意義表示同一質(zhì)點在各時刻的位移表示某時刻各質(zhì)點的位移圖象信息(1)質(zhì)點振動周期(2)質(zhì)點振幅(3)某一質(zhì)點在各時刻的位移(4)各時刻速度、加速度的方向(1)波長、振幅(2)任意一質(zhì)點在該時刻的位移(3)任意一質(zhì)點在該時刻的加速度方向(4)傳播方向、振動方向的互判圖象變化隨時間推移，圖象延續(xù)，但已有形狀不變隨時間推移，波形沿傳播方向平移一完整曲線占橫坐標(biāo)的距離表示一個周期表示一個波長（2023?南崗區(qū)校級二模）有兩個釣魚時所用的不同的魚漂P和Q，分別漂浮于平靜水面上的不同位置，平衡時狀態(tài)均如圖甲所示。現(xiàn)因魚咬鉤而使魚漂P和Q均在豎直方向上做簡諧運動，振動圖像如圖乙所示，以豎直向上為正方向，則下列說法正確的是（）A．魚漂P和Q振動形成的水波疊加后會形成干涉圖樣 B．t＝0.6s時魚漂P和Q的速度都為0 C．t＝1.0s時魚漂P和Q的速度方向相同 D．t＝1.0s時魚漂P和Q的加速度方向相同（多選）（2023?邯鄲二模）戰(zhàn)繩運動是健身房設(shè)計用來減脂的一項爆發(fā)性運動，人們在做戰(zhàn)繩運動時，用手抓緊繩子，做出用繩子的動作，使得繩子呈波浪狀向前推進(jìn)，形成橫波（可視為簡諧橫波）。t＝3s時波形圖如圖1所示，圖2是繩上某質(zhì)點的振動圖像，下列說法中正確的是（）A．該波的波速為1.2m/s B．波源開始振動的方向向下 C．該質(zhì)點與波源的距離為3.6m D．0～3s時間內(nèi)該質(zhì)點通過的路程為4m（2023?重慶模擬）如圖所示，某均勻介質(zhì)中一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波（圖中未畫出），波速為6m/s，兩質(zhì)點P、Q位于x軸上。以該波傳到質(zhì)點P為計時起點，質(zhì)點P的振動方程為y＝﹣2sin5πt（cm），經(jīng)過時間Δt該波傳到質(zhì)點Q時，質(zhì)點P位于x軸上方距其平衡位置1cm處且向上振動。由此可知（）A．該波的波長為2m B．質(zhì)點Q開始振動的方向是向上 C．質(zhì)點P、Q平衡位置的間距可能為3.8m D．Δt＝0.25s如圖所示，兩位同學(xué)分別拉一根長為1.2m的繩兩端A、B，t＝0時刻，兩同學(xué)同時抖動繩子兩端，使A、B開始在豎直方向做簡諧振動，產(chǎn)生沿繩傳播的兩列波、振源為A的波波速為v1，振源為B的波波速為v2。t＝0.4s時，兩列波恰好傳播到P，Q兩點，波形如圖所示，則（）A．兩列波起振方向相反 B．v1＝2v2 C．到兩列波相遇時，質(zhì)點A經(jīng)過的路程為30cm D．t＝1.4s時，x＝0.55m處的質(zhì)點偏離平衡位置的位移為(5（2023?黃山一模）一列簡諧波t＝2s時刻波形如圖甲所示，平衡位置為x＝0.2m的質(zhì)點振動圖像如圖乙所示，且該質(zhì)點t＝0時刻剛開始振動，則（）A．該簡諧波傳播方向為x軸負(fù)方向 B．平衡位置為x＝0.2m的質(zhì)點向x軸負(fù)方向運動，速度為0.1m/s C．平衡位置為x＝0.1m的質(zhì)點振動方程為y=0.1sinπD．從t＝0到t＝10s的時間間隔內(nèi)平衡位置為x＝﹣0.5m的質(zhì)點位移為0.1m，路程為0.5m考點三波的干涉、衍射、多普勒效應(yīng)1．波的干涉中振動加強點和減弱點的判斷某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的距離之差Δr.(1)當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動加強；若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動減弱．(2)當(dāng)兩波源振動步調(diào)相反時若Δr＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)，則振動加強；若Δr＝nλ(n＝0,1,2，…)，則振動減弱．2．波的衍射現(xiàn)象波能繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不大或者小于波長．3．多普勒效應(yīng)的成因分析(1)接收頻率：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)．當(dāng)波以速度v通過觀察者時，時間t內(nèi)通過的完全波的個數(shù)為N＝eq\f(vt,λ)，因而單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)即接收頻率．(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率變大；當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時，觀察者接收到的頻率變?。?023?浙江模擬）兩個學(xué)生研究小組對機械波進(jìn)行研究，第一小組讓波源S自t＝0時刻起開始振動，每隔1s做兩種不同頻率的簡諧運動，振幅均為2cm，4s后波源S停止振動，其振動圖像如圖甲所示。第二小組讓波源S自t＝0時刻起開始振動，做兩種不同頻率的簡諧運動，振幅均為2cm，一段時間后波源S停止振動，其波動圖像如圖乙所示。產(chǎn)生的簡諧波均沿SP方向傳播，波速均為1m/s，P、Q是介質(zhì)中兩質(zhì)點，已知SP＝8m，SQ＝9m，如圖所示。下列說法錯誤的是（）A．兩個研究小組產(chǎn)生的機械波波源開始振動的方向相反 B．第一小組實驗中t＝9.5s時，質(zhì)點P、Q的振動方向相反 C．第二小組實驗中t＝9.5s時，質(zhì)點P、Q的振動方向相反 D．若將一、二兩個實驗小組的波源分別置于S、Q處，且同時開始振動產(chǎn)生上述兩列波，位于S、Q中點處的質(zhì)點，振動始終減弱（兩列波相遇過程中）（2023?河北模擬）如圖所示，一彈性輕繩沿x軸水平放置，繩左端位于坐標(biāo)原點，沿y軸振動，在x軸上形成一沿x軸正向傳播的簡諧橫波，振幅為4cm。在t0＝1時刻平衡位置在x＝1.5m處的A質(zhì)點正處在波峰，平衡位置在x＝6.5m處的B質(zhì)點位移為+2cm且向y軸負(fù)方向振動，經(jīng)t＝0.01s，A處質(zhì)點位移第一次到達(dá)+2cm，下列說法正確的是（）A．該機械波的波長為6m B．質(zhì)點A振動的周期可能為0.12s C．A點的振動方程為yA＝4sin100π3t（cm）D．該機械波在介質(zhì)中的最大波速為100m/s（2023?閔行區(qū)二模）如圖為某種消聲管原理示意圖，噪聲聲波到達(dá)A點時，分為兩路傳播，在B處匯合，如半徑合適，兩路聲波會互相抵消，實現(xiàn)消聲。則（）A．該消聲管利用的是聲波的衍射原理 B．兩路聲波的頻率不相等 C．兩路聲波傳播速度不相等 D．若消聲成功，B處為振動減弱點（2023?杭州一模）如圖所示，在x軸的正半軸和負(fù)半軸為兩種粗細(xì)不同的繩子。t＝0時，O點處的質(zhì)點開始從平衡位置向上振動，形成兩列沿x軸傳播的簡諧橫波，已知OM間距離為2.0m，ON間距離為3.0m，沿正半軸傳播的簡諧橫波振幅為A＝6cm，速度為3m/s。當(dāng)t＝2.5s時O點第二次到達(dá)波峰，此時M點第一次到達(dá)波峰，下列說法正確的是（）A．負(fù)半軸的波速為2m/s B．N點也第一次到達(dá)波峰 C．正半軸的波長是負(fù)半軸波長的3倍 D．在t＝0至t＝2.5s時間內(nèi)N點振動的路程為30cm（多選）（2023?贛州一模）在水面上建立如圖甲所示的直角坐標(biāo)系．兩個有相同固定振動頻率的振源s1和s2分別位于x軸上x＝2m和x＝﹣2m處。振動穩(wěn)定后振源s1和s2分別產(chǎn)生了振幅為5cm和8cm的簡諧波，波長均為1m，在水面上形成了穩(wěn)定的干涉，已知坐標(biāo)原點O為加強點。下列說法正確的是（）A．y軸上y＝1m處位置的水中某質(zhì)點會運動到y(tǒng)＝2m處 B．x軸上x＝6.5m處為振動加強點 C．振動減弱點的振幅為0cm，振動加強點的振幅為13cm D．坐標(biāo)系中滿足雙曲線方程x2-y23=1E．如振源s1的振動在其它介質(zhì)中傳播時，介質(zhì)中有1m寬的障礙物，障礙物的后方不一定能看到明顯的衍射現(xiàn)象（多選）（2023?嘉興二模）水面上兩振源振動圖像皆如圖1所示。圖2是兩振源發(fā)出的兩列水波在離振源較近區(qū)域內(nèi)疊加形成的干涉圖樣，實線表示波峰，虛線表示波谷。圖2中M、N、Q點皆為兩振源連線中垂線上的點，R點為PQ連線上一點。若用圖3中的甲、乙、丙三圖像描述圖2區(qū)域內(nèi)的振動，則可能正確的說法是（）A．M點振動如丙所示 B．N點振動如乙所示 C．R點振動如甲所示 D．Q點振動如乙所示（多選）下列說法正確的是（）A．水波、聲波和電磁波等一切波都能發(fā)生干涉和衍射 B．只要波源不動，觀察者接收到的波的頻率就跟波源發(fā)出的頻率一樣 C．當(dāng)LC振蕩電路中電流最大時，電容器兩極板間的電場能最小 D．在電磁波發(fā)射技術(shù)中，使電磁波隨各種信號而改變的技術(shù)叫解調(diào)練出高分一．選擇題（共13小題）1．（2023?房山區(qū)一模）抖動細(xì)繩能形成簡諧橫波，某人t＝0時刻拿細(xì)繩的一端A開始上下抖動，細(xì)繩上各點做簡諧運動，振幅為0.2m。t＝0.4s時細(xì)繩上形成的波形如圖所示，下列說法正確的是（）A．根據(jù)題中所給數(shù)據(jù)可以求出波速 B．A點的起振方向向上 C．此時C點的振動方向向上 D．再經(jīng)過0.4s質(zhì)點A將向右移動一個波長2．在x軸上xA＝﹣0.4m和xB＝1.2m處有兩波源A、B，同時從t＝0時刻開始振動，振幅分別為2cm和5cm，在同一介質(zhì)中形成沿x軸相向傳播的兩列波，t＝2s時刻波形如圖所示，P（未標(biāo)出）為x＝0.6m處的質(zhì)點，則（）A．向右傳播的波波速為vA＝20m/s B．向左傳播的波波長為λB＝0.2m C．t＝7s時質(zhì)點P振動方向向下 D．質(zhì)點P位移的最大值是5cm3．（2023?河北模擬）一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸方向傳播，在t＝1s時刻的波形如圖甲所示，圖乙為質(zhì)點M的振動圖像。下列說法正確的是（）A．該波沿x軸負(fù)方向傳播 B．該波傳播的速度大小為0.5m/s C．在t＝2s時刻，質(zhì)點P正在沿y軸負(fù)方向運動 D．在1s～3.5s時間內(nèi)，質(zhì)點N的路程為30cm4．（2023?張家口二模）如圖所示，一列簡諧波沿x軸正方向傳播，t＝0時該波恰好傳到x＝2m處的質(zhì)點，t＝0.3s時x＝9m處的質(zhì)點第二次位于波峰，下列說法正確的是（）A．該波的周期為4s B．該波的傳播速度為40m/s C．波源的起振方向沿y軸負(fù)方向 D．t=1130s5．（2023?天津二模）一列簡諧橫波某時刻波形如圖甲所示。由該時刻開始計時，質(zhì)點b的振動情況如圖乙所示。下列說法正確的是（）A．該時刻質(zhì)點a與c的速度、加速度都相同 B．該橫波沿x軸負(fù)方向傳播，波速等于此時b點的振動速度 C．t＝1s時質(zhì)點d位于波谷位置 D．質(zhì)點d經(jīng)半個周期將沿x軸負(fù)方向移動到b的位置6．（2023?市中區(qū)校級一模）如圖所示為一列沿x軸傳播的簡諧橫波，實線為t＝0時刻的波形圖，此時質(zhì)點Q（x＝5m）向y軸正向振動，虛線為t＝0.9s時的波形圖，質(zhì)點P（x＝4m）在0.9s時恰好第三次到達(dá)波峰，則下列說法正確的是（）A．該波沿x軸負(fù)方向傳播 B．該波的傳播速度為203m/sC．在t＝1.75s時刻，Q點處于波峰位置 D．在0～0.9s內(nèi)，Q運動的路程為20m7．（2023?姜堰區(qū)模擬）一條輕長繩放置在水平桌面上，俯視圖如圖甲所示，用手握住長繩的一端O，從t＝0時刻開始用手帶動O點沿垂直繩的方向（圖甲中y軸方向）在水平面內(nèi)做簡諧運動，0～6s內(nèi)O點的振動圖像如圖乙所示。t＝4s時輕長繩上的波形圖可能正確的是（）A． B． C． D．8．（2023?豐臺區(qū)二模）一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t＝0時的波形如圖甲所示，L、M、N是波上的三個質(zhì)點，圖乙是其中一個質(zhì)點在此后一段時間內(nèi)的振動圖像。下列說法正確的是（）A．t＝0時，質(zhì)點M沿y軸正方向運動 B．t＝0時，質(zhì)點M的加速度比質(zhì)點N的小 C．圖乙是質(zhì)點N的振動圖像 D．質(zhì)點L和質(zhì)點N的相位總是相同9．（2023?通州區(qū)一模）如圖所示，S1和S2是兩相干水波波源，它們振動同步且振幅相同，振幅A＝10cm。實線和虛線分別表示在某一時刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。已知兩列波的波長均為5cm，A、B、C三質(zhì)點的平衡位置在同一直線上，且B點為AC連線的中點。下列說法正確的是（）A．此時B點正豎直向下運動 B．C點處于振動的減弱區(qū) C．此時A、C兩點的豎直高度差為20cm D．再經(jīng)過半個周期，質(zhì)點C運動至A處10．（2023?深圳二模）圖甲是一列簡諧橫波在某時刻的波形圖，質(zhì)點M、N、P、Q分別位于介質(zhì)中x＝3m、x＝4m、x＝5m、x＝10m處。該時刻橫波恰好傳播至P點，圖乙為質(zhì)點M從該時刻開始的振動圖像，下列說法正確的是（）A．此波在該介質(zhì)中的傳播速度為1.25m/s B．波源起振方向沿y軸正方向 C．此波傳播至Q點的過程中，質(zhì)點P的路程為5m D．當(dāng)質(zhì)點Q起振后，與質(zhì)點N振動步調(diào)完全一致11．（2023?西城區(qū)二模）一列簡諧橫波沿x軸傳播，t＝0時刻的波形如圖1所示，K、L是介質(zhì)中的兩個質(zhì)點。圖2是質(zhì)點K的振動圖像。下列說法正確的是（）A．t＝0時刻質(zhì)點K的加速度比質(zhì)點L的大 B．t＝0時刻后質(zhì)點K比質(zhì)點L先到達(dá)正向最大位移處 C．波沿x軸正方向傳播，速度為v＝1.0m/s D．波沿x軸負(fù)方向傳播，速度為v＝0.5m/s12．（2023?黃山一模）一列簡諧波t＝2s時刻波形如圖甲所示，平衡位置為x＝0.2m的質(zhì)點振動圖像如圖乙所示，且該質(zhì)點t＝0時刻剛開始振動，則（）A．該簡諧波傳播方向為x軸負(fù)方向 B．平衡位置為x＝0.2m的質(zhì)點向x軸負(fù)方向運動，速度為0.1m/s C．平衡