高考总复习物理随堂课件与课后习题第七章机械振动和机械波课时规范练22机械波.docx

课时规范练22机械波基础对点练1.(多选)(波的干涉衍射)(2021福建龙岩高三三模)某型号降噪耳机工作原理如图所示,降噪过程包括如下几个环节:首先,由安置于耳机内的微型麦克风采集耳朵能听到的环境中的中、低频噪声(比如100 Hz1 kHz);接下来,将噪声信号传至降噪电路,降噪电路对环境噪声进行实时分析、运算等处理工作;在降噪电路处理完成后,通过扬声器向外发出声波来抵消噪声;最后,我们耳朵就会感觉到噪声减弱甚至消失了。下列关于该降噪耳机的说法正确的是()A.抵消声波的频率与噪声的频率应该相同B.抵消声波的相位与噪声的相位应该相同C.如果降噪电路处理信息的速度大幅度变慢,则耳机使用者可能会听到更强的噪声D.抵消声波和环境噪声在空气中传播的速度相等2.(波的形成、波速、振幅)(2021辽宁沈阳高三三模)如图所示,一根柔软的弹性绳右端固定在竖直墙壁上,左端自由,在绳上每隔0.25 m标记一个点,分别记为A、B、C、D当用某一机械装置拉着绳子的端点A使其上下做简谐运动时,绳上便形成一列向右传播的简谐横波。若点A起振方向竖直向下,振幅为10 cm,设竖直向上为正方向,经0.3 s点A第一次达到正向最大位移处,此时点D恰好开始振动,忽略传播过程振幅的衰减,则关于这列波以下说法正确的是()A.波长为2 mB.传播速度为25 m/sC.从点A开始振动,经过0.8 s点C只经历过一次波谷D.从点A开始振动,经过0.9 s点G通过的路程为30 cm3.(波的图像)(2021山东济南高三二模)空间中有一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时位于O点的波源开始振动。0.4 s时的波形如图所示,波源的位移y=2 cm,下列说法正确的是()A.波源起振方向是沿y轴负方向B.波源的振动周期是0.8 sC.简谐波的波长4.2 mD.再经过0.64 s时,x=4 m处的质点到达波峰4.(波的干涉)如图所示,S1、S2是振动情况完全相同的两个波源,它们的振动频率均为5 Hz,振幅均为0.5 m。P是两列波传播方向上的一个质点,PS1=5 m,PS2=9 m,t=0时P刚好振动到波谷位置。已知S1、S2连线上相邻两振动减弱点间的距离为1 m,下列说法正确的是()A.P的振幅为1.0 mB.波的传播速度为5 m/sC.t=0时,S1刚好振动到波谷位置D.t=0.1 s时,S2刚好振动到波峰位置5.(多选)(波的叠加、干涉)(2021山东滨州高三二模)两个材质不同、长度相等的细绳连接在一起,连接点为P点。甲、乙两名同学分别在绳的两端A、B以相同的振动频率同时上下抖动形成两列横波。经过一个周期后,从两端各自形成一个完整的波形如图所示。已知AC的水平距离4 m,BD的水平距离为6 m。A、B两点距P点的水平距离均为12 m,波在传播过程中各点的水平位置保持不变。已知B点形成的机械波在BP中传播的速度为6 m/s,下列说法正确的是()A.A点形成的机械波在左侧绳中传播的速度为4 m/sB.B点形成的机械波传播到P点左侧时速度仍为6 m/sC.两列波形成的第一个波峰在P点相遇D.P点振动稳定后,为振动加强点6.(多选)(波的图像的应用)(2021福建龙岩高三三模)如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时的波形,该波的波速为v=20 m/s,图中A是传播方向上的一个质点,用T表示该波的周期,则()A.T=0.2 sB.t=14T时刻质点A一定处于波峰处C.经过12T时间,质点A沿x轴移动2 mD.在12T34T时间内,质点A的加速度一定变大7.(多选)(波的图像、波长、波速的关系)(2021山东省实验中学高三二模)趵突泉被称为“天下第一泉”,喷涌的泉水在水面激起层层涟漪,如图甲所示。取水面波某截面观察,得一列沿x轴传播的简谐横波在t0时刻的波形如图乙所示,图乙中P质点的位移为y=1 cm,质点Q的位置坐标x=4 cm,波的周期为0.4 s。则下列叙述正确的是()A.简谐横波的速度大小为3.2 m/sB.简谐横波的速度大小为0.2 m/sC.若这列简谐横波沿x轴负方向传播,则P点再过130 s回到平衡位置D.若这列简谐横波沿x轴正方向传播,则P点再过130 s回到平衡位置素养综合练8.(2021天津高三二模)如图甲所示,让一根足够长均匀软绳的绳端M点在垂直于软绳的方向从t=0时刻开始做持续的简谐运动,软绳上会形成横波波形。已知软绳端点M的振动图像如图乙所示。在t=1.1 s时刻,M、N平衡位置之间只有一个波峰,且N点处在平衡位置且向下运动,M、N两点平衡位置之间距离d=0.6 m。下列说法正确的是()A.该波的波速为2 m/sB.该波的波长为0.6 mC.波上各质点的起振方向向上D.t=0.55 s时,N点位于波峰9.(多选)(2021河南高三二模)如图甲所示为一列简谐横波在t=0时刻的完整波形,图乙为介质中的某一质点P的振动图像,根据波的图像和质点的振动图像,以下说法正确的是()甲乙A.这列波沿x轴正方向传播B.这列波的波速是12 m/sC.质点P平衡位置的坐标为xP=-24 mD.从t=0时刻开始,经过6.5 s质点P恰好处在波峰10.渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列沿x轴传播的超声波在t=0时的波的图像如图甲所示,图乙为质点P的振动图像,则()A.该波沿x轴正方向传播B.若遇到3 m的障碍物,该波能发生明显的衍射现象C.该波的传播速率为0.25 m/sD.经过0.5 s,质点P沿波的传播方向移动2 m11.(2021山东济南高三二模)坐标原点O处有一波源做简谐振动,它在均匀介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播。t=0时,波源开始振动,t=3 s时,波刚好传到x=9 m处,波形如图所示,其中P、Q为介质中的质点。下列说法正确的是()A.从t=0时刻开始计时,波源振动方程为y=2sin(t) cmB.t=0时刻,波源处的质点开始向上振动C.从t=3 s开始再经t=n-13 s(n=1,2,3),质点P位移最大D.从t=3 s开始,质点Q比质点P先回到平衡位置12.(多选)(2021四川成都高三一模)简谐横波在均匀介质中沿直线传播,P、Q是传播方向上相距8 m的两质点,波先传到P,当波传到Q开始计时,P、Q两质点的振动图像如图所示。则()A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B.该波从P传到Q的时间可能为7 sC.该波的传播速度可能为2 m/sD.若质点P振动的振幅为A,从2 s开始计时,P点的振动方程为y=Asin 3t(m)参考答案课时规范练22机械波1.ACD解析 频率相同的波才能发生干涉,即声波的叠加,相位相反则可以相互抵消,故A正确,B错误;如果降噪电路处理信息的速度大幅度变慢,则在降噪电路处理完成后,通过扬声器可能会向外发出与噪声相位相同、振幅相同的声波来加强噪声,则耳机使用者可能会听到更强的噪声,故C正确;声波是靠介质传播,同一介质中传播速度相等,故D正确。2.D解析 由题意可知,经0.3 s点A第一次达到正向最大位移处,且点A起振方向竖直向下,故有34T=0.3 s,则周期为T=0.4 s,又因此时点D恰好开始振动,可得波速v=xt=0.25×30.3 m/s=2.5 m/s,波长=vT=1 m,A、B错误;从点A开始振动,波传到C点所需时间为t1=0.25×22.5 s=0.2 s,因为周期为0.4 s,且开始振动的方向为竖直向下,所以,经过0.8 s点C会经历两次波谷,C错误;从点A开始振动,波传到点G需要的时间为t2=0.25×62.5 s=0.6 s,所以,点G振动的时间为0.3 s,又因为周期为0.4 s,则点G运动的路程为s=3A=3×10 cm=30 cm,D正确。3.D解析 波沿x轴正方向传播,图示时刻x=2 m处质点的振动方向沿y轴正方向,因此波源开始振动时的方向也为沿y轴正方向运动,故A错误;由波形可知512T=0.4 s,则周期为T=0.96 s,故B错误;波速为v=st=5 m/s,波长为=vT=4.8 m,故C错误;0.4 s时的波形如题图所示,波峰位于x=0.8 m,再经过0.64 s时,波向前传播s=vt=3.2 m,则x=4 m处的质点到达波峰,故D正确。4.A解析 如图所示,设Q1是S1、S2连线中点左侧第1个振动减弱点,Q2是其左侧第2个振动减弱点,Q2与Q1相距l,由振动减弱的条件,有Q1S2-Q1S1=2,同理有Q2S2-Q2S1=(Q1S2+l)-(Q1S1-l)=32,联立解得|l|=2,即两波源连线上相邻两振动减弱点间的距离为2,由题意2=1 m,则=2 m,而P到S1、S2的路程差x=PS2-PS1=4 m=2,故P点振动加强,振幅为1.0 m,故A正确;由v=f,得v=10 m/s,故B错误;因PS1=5 m=2.5,t=0时P在波谷位置,此时S1应在波峰位置,故C错误;t=0时S1与S2均在波峰位置,再过0.1 s,即半个周期,S2刚好振动到波谷位置,故D错误。5.AD解析 B点形成的机械波的振动周期为TB=BvB=66 s=1 s,两列波的振动频率相同,则振动周期也相同,有TA=TB=1 s,根据波速公式有vA=ATA=41 m/s=4 m/s,所以A点形成的机械波在左侧绳中传播的速度为4 m/s,则A正确;由于两段绳子的材质不同,即波的传播介质不同,所以无法确定B点形成的机械波传播到P点左侧的速度,所以B错误;B点发出第一个波峰到达P点的时间为tB=xBPvB=126 s=2 s,此时A点发出的第一个波峰传播距离为xA=vAtB=4×2=8 m,则没有到达P点,所以形成的第一个波峰无法在P点相遇,则C错误;两列波到P点的相位差为0,为振动加强点,所以P点振动稳定后,为振动加强点,则D正确。6.AD解析 由题图可知波长为=4 m,根据v=T可得T=v=420 s=0.2 s,故A正确;若波沿x轴正方向传播,则t=14T时质点A处于波峰处,若波沿x轴负方向传播,则t=14T时质点A处于波谷处,故B错误;质点只在平衡位置两侧振动,并不随波迁移,故C错误;经过12T后,质点A无论向上或向下振动,都已回到平衡位置,在12T34T时间内,质点A远离平衡位置向最大位移处振动,则回复力增大,加速度一定变大,故D正确。7.BC解析 简谐横波的波长为=8 cm=0.08 m,周期T=0.4 s,则速度大小为v=T=0.080.4 m/s=0.2 m/s,选项A错误,B正确;根据正弦函数相关知识可知,P点的平衡位置坐标为xP=103 cm,若这列简谐横波沿x轴负方向传播,则P点再次回到平衡位置时,波向左传播x=23 cm,用时为t=xv=130 s,若这列简谐横波沿x轴正方向传播,则P点再次回到平衡位置时,波向左传播x'=103 cm,用时为t'=x'v=16 s,选项C正确,D错误。8.A解析 在t=1.1 s时,M点处于平衡位置,且向上运动,与t=0.1 s的运动状态相同,M、N之间只有一个波峰,则有+2=d,解得=0.4 m,根据图乙可知,振动周期T=0.2 s,由=vT,解得v=T=0.40.2 m/s=2 m/s,故A正确,B错误;由题图可知,M点开始振动时向下运动,则每个质点的起振方向都向下,故C错误;波传到N点的时间t=dv=0.62 s=0.3 s,则t=0.55 s时,N点的振动时间为0.55 s-0.3 s=0.25 s,因为每个质点的起振方向都向下,所以N点起振方向向下,经过0.25 s,即54T,此时N点处于波谷,故D错误。9.BCD解析 由题意可知,t=2 s时质点P开始沿y轴的正方向振动,则可判断出x=0和x=24 m处的质点也正在沿y轴的正方向振动,故波沿x轴负方向传播,故A错误;由v=T=242 m/s=12 m/s,故B正确;x=0处的振动形式经过2 s传播到P点,2 s内波传播的距离为24 m,所以P点的平衡位置坐标xP=-24 m,故C正确;0时刻处于波峰的质点位置坐标为6 m,这个质点0时刻的振动形式传播到P点,需要t=3012 s=2.5 s,且6.5 s-2.5 s=4 s=2T,所以从t=0时刻开始,经过6.5 s质点P恰好处在波峰,故D正确。10.B解析 由图乙知t=0时,质点P经平衡位置沿y轴负方向运动,结合图甲可知该列波沿x轴负方向传播,故A错误;由图甲知,该列波波长为=4 m,而3 m的障碍物尺寸比波长小,故该波能发生明显的衍射现象,故B正确;由图乙知,该波周期为T=1 s,则波的传播速率为v=T=4 m/s,故C错误;质点P只在平衡位置附近振动,不会随波迁移,故D错误。11.C解析 根据波形可知,t=3 s时x=9 m处的质点起振方向沿y轴负方向,所以波源的起振方向也沿y轴负方向,波源形成简谐横波的波速为v=93 m/s=3 m/s,振动周期为T=v=2 s,圆频率为=2T= rad/s,所以从t=0时刻开始计时,波源振动方程为y=-2sin(t) cm,故A、B错误;根据三角函数知识可知质点P的平衡位置位于xP=3×6 m=12 m,所以从t=3 s开始到质点P位移最大所需要的时间为t=n2-(32 m-xP)v=n-13 s(n=1,2,3),故C正确;t=3 s时P沿y轴正方向运动,Q沿y轴负方向运动,所以从t=3 s开始,P比Q先回到平衡位置,故D错误。12.ACD解析 由图线可知,质点Q开始起振的方向沿y轴正方向,故A正确;振动由P向Q传播,由图线可知T=6 s,故振动从P传到Q的时间可能为nT+4 s=(6n+4) s(其中n=0,1,2,3,),故不可能为7 s,故B错误;根据(nT+4 s)v=8 m得v=86n+4 m/s(n=0,1,2,3,),当n=0时,波速为2 m/s,故C正确;=2T=3,则从2 s开始计时,P点的振动方程为y=Asin t=Asin3t m,故D正确。 8