2023年上海高三物理模拟卷汇编：机械波

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一、单选题
1．（2023·上海虹口·统考二模）雨滴落在平静水面上的S处，形成一列水波向四周传播（可视为简谐波），A、B两点与S在同一条直线上，C、S在另外一条直线上。图示时刻，A在波谷，B、C在不同的波峰上。已知波速为，A、B连线在水平方向的距离为。则（ ）
A．水波的波长为
B．A点振动频率为
C．到达第一个波峰的时刻，C比A滞后
D．从图示时刻起，经过的时间，B、C之间的距离增大了
【答案】C
【详解】AB．图示时刻，A在波谷，B在波峰上，A、B连线在水平方向的距离为，可知水波的波长为
A点振动频率为
故AB错误；
C．由图可知到达第一个波峰的时刻，C比A滞后
故C正确；
D．由于质点只是上下振动，不随波传播方向迁移，则B、C之间的距离保持不变，故D错误。
故选C。
2．（2023·上海虹口·统考二模）太赫兹波是频率介于微波与红外线之间的电磁波，其（ ）
A．光子的能量比红外线更多
B．比红外线更加容易发生衍射现象
C．由真空进入玻璃介质时波长不变
D．与微波在真空中的传播速度不同
【答案】B
【详解】A．光子能量表达式
可知太赫兹波的光子能量小于红外线的光子能量，故A错误；
B．太赫兹波频率小于红外线频率，可知太赫兹波波长大于红外线波长，则太赫兹波比红外线更加容易发生衍射现象，故B正确；
C．太赫兹波由真空进入玻璃介质时，频率不变，速度变小，则波长变小，故C错误；
D．太赫兹波与微波在真空中的传播速度相同，故D错误。
故选B。
3．（2023·上海闵行·统考二模）如图为某种消声管原理示意图，噪声声波到达A点时，分为两路传播，在B处汇合，如半径合适，两路声波会互相抵消，实现消声。则（ ）
A．该消声管利用的是声波的衍射原理
B．两路声波的频率不相等
C．两路声波传播速度不相等
D．若消声成功，B处为振动减弱点
【答案】D
【详解】根据干涉特点，可知两相干波源的距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点点，便可以消除噪声，所以消声器利用了波的干涉原理，两路声波的频率和波速相等，若消声成功，B处为振动减弱点。
故选D。
4．（2023·上海长宁·统考二模）一横波的波源位于坐标原点O，t=0时波源开始作简谐运动。当t=0.3s时波的图像如图所示，此时波刚好传到P点。则t=5s时，（ ）
A．质点P在平衡位置
B．波已传到x=53m处
C．在x=33m处的质点速度沿轴负方向
D．在x=26m处的质点完成了6个周期的全振动
【答案】D
【详解】A．根据题意可知
故波的周期为，从t=0.3s到t=5s经过的时间为
t=0.3s时质点P在平衡位置沿y轴负方向振动，故可知t=5s时，质点P在正向最大位移处，A错误；
B．波速为
故此时波传播的距离为
即波已传到x=50m处，B错误；
C．波刚传到x=33m处的质点时，经过的时间为
可得
故此时该处质点达到负向最大位移处，速度为0，C错误；
D．波刚传到x=26m处的质点时，经过的时间为
可得
即该处的质点完成了6个周期的全振动，D正确。
故选D。
5．（2023·上海闵行·统考二模）时刻用手握住长绳的一端A点，开始上下振动，A点的振动图像如图（b）所示。若某时刻绳上形成的部分波形如图（a），判断该时刻在图（b）中可能对应的是（ ）
A．B．C．D．
【答案】C
【详解】由图可知波向右传播，根据“峰前质点上振”可知A点从平衡位置开始向上振动，即t2时刻。
故选C。
6．（2023·上海宝山·统考二模）如图所示，某列波在t=0时刻的波形如图中实线，虚线为t＝0.3s（已知该波的周期T>0.3s）时刻的波形图。已知t＝0时刻质点P正在做加速运动，则下列说法中正确的是（ ）
A．波速为10m/s
B．周期为1.2s
C．t＝0.3s时刻质点P正向上运动
D．在0~0.1s内质点P运动的平均速度为0.4m/s
【答案】A
【详解】B．由题，t＝0时刻质点P正在做加速运动，可知P的运动方向向上，则波沿x轴负方向传播。根据两时刻的波形，得到时间
又
T>t
得到
n＝0
即
B错误；
A．由图可知波长
则波速
A正确；
C．根据波沿x轴负方向传播，可确定P点的振动方向，在虚线为t＝0.3s时刻，质点P处于上坡，所以向下振动，C错误；
D．在0~0.1s内质点P运动向上振动，在0~0.1s内即内位移大于一个振幅，即x＞4cm，所以平均速度
0.4cm/s
D错误。
故选A。
7．（2023·上海金山·统考二模）一列横波的波速为2m/s，其中某质点从平衡位置起动，1s后再一次回到平衡位置，则该波的波长可能为（ ）
A．5mB．3mC．0.5mD．0.3m
【答案】C
【详解】由题可知
解得
故
时，
时，
时，
时，
故选C。
8．（2023·上海静安·统考二模）两列均由一次全振动产生的简谐横波相向传播，振幅相等、波长均为λ、周期均为T，t = 0时的波形如图所示，的波形为（ ）
A．B．
C．D．
【答案】C
【详解】时，波向前传播的距离，两列波的波峰和波谷相遇，相遇处质点位移为零。
故选C。
9．（2023·上海崇明·统考二模）一列简谐横波沿x轴方向传播，某时刻波形图如图所示，此后质点N比质点M先回到平衡位置，时间差为0.4s。则（ ）
A．波沿x轴正方向传播，波速为10m/sB．波沿x轴负方向传播，波速为10m/s
C．波沿x轴正方向传播，周期为0.6sD．波沿x轴负方向传播，周期为1.0s
【答案】B
【详解】某时刻波形图如图所示，此后质点N比质点M先回到平衡位置，说明质点N沿y轴负方向运动，则该波沿x轴负方向传，且波从N传播到M需要0.4s，则
故选B。
10．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考二模）两列振幅相同的横波在同一介质中相向传播，波速为4m/s。甲从P点沿x轴正方向传播，乙从Q点沿x轴负方向传播。t=0时刻的波形如图所示，则（ ）
A．甲、乙两列波的频率之比为3:2
B．两列波的起振方向相同
C．t=3s时刻，平衡位置在x＝6m处的质点位移为2cm
D．t=3s时刻，平衡位置在x＝3m处的质点位移为2cm
【答案】D
【详解】A．甲、乙两列波的波长之比为3:2，根据
可知，频率之比为2:3，选项A错误；
B．甲起振方向向下，乙起振方向向上，则两列波的起振方向相反，选项B错误；
CD．t=3s时刻，两列波各自向前传播12m，则由波形图可知，两列波平衡位置在x＝6m处的质点引起的振动都正到达平衡位置，则位移为0；平衡位置在x＝3m处的质点由乙波引起的振动正处于波峰，由甲波引起的振动正在平衡位置，则此时该质点的位移为2cm，选项C错误，D正确。
故选D。
11．（2023·上海奉贤·统考二模）如图战绳训练，把两根相同绳子的一端固定在一点，训练者用双手分别握住绳子的另一端，竖直上下交替抖动绳子，运动状态视为简谐振动。某训练者左手每秒抖动2下，右手每秒抖动3下，则左、右两绳上传播的波
A．周期之比为2:3B．速度之比为3:2
C．波长之比为3:2D．振幅之比为2:3
【答案】C
【详解】A．左手每秒抖动2下，右手每秒抖动3下，左右手的频率之比为2：3，则周期之比为3：2，A错误；
B．两根绳是同一材质，波的传播速度由介质决定，所以左右绳的波速之比为1：1，B错误；
C．根据
可知左右绳的波长之比为3：2，C正确；
D．由于未知左右手甩动的幅度，无法判断振幅之比，D错误。
故选C。
12．（2023·上海徐汇·统考二模）两条不同弹性绳连结于O点，O点做简谐振动，以竖直向上为y轴正方向，某时刻形成如图所示波形，若绳波从O向a、b两点传播的速度大小分别为v、v，则（ ）
A．，O点正向下振动B．，O点正向下振动
C．，O点正向上振动D．，O点正向上振动
【答案】D
【详解】两列波的振源为同一点，周期相同，由图可知，左边的波长大于右边的波长，根据
知
分析右边的波，波向右传播，根据质点振动方向与波形传播方向的关系（同侧法），O点正在向上振动，故ABC错误，D正确。
故选D。
13．（2023·上海杨浦·统考二模）潜艇上的声呐发出一列波由海水传入空气，其（ ）
A．周期变大B．频率变小
C．波速变大D．波长变小
【答案】D
【详解】AB．潜艇上的声呐发出一列波是机械波，由海水传入空气，其频率不变，周期不变，故AB错误；
C．潜艇上的声呐发出一列波是机械波，由海水传入空气，波速减小，故C错误；
D．波速减小，频率不变，则波长变小，故D正确。
故选D。
14．（2023·上海普陀·统考二模）如图，波源O垂直于介质平面做简谐运动，所激发的横波在均匀介质中向四周传播。t=0时，离O点5m的A点开始振动；t=1s时，离O点10m的B点也开始振动，此时A点第五次回到平衡位置。则波的（ ）
A．周期为0.4s，波速为5m/s
B．周期为0.4s，波速为5m/s
C．周期为0.2s，波速为5m/s
D．周期为0.2s，波速为5m/s
【答案】A
【详解】t=1s时，A点第五次回到平衡位置，所以
解得
t=1s时，离O点10m的B点也开始振动，则波传播了,波速为
故选A。
15．（2023·上海黄浦·上海市大同中学统考一模）两列振动情况均相同的水波在 t = 0 时刻的叠加情况如图所示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。两列波的振幅均为3cm，则 a、b两点在该时刻的竖直高度差以及c点的位移大小分别为（ ）
A．12cm，0B．12cm，3cmC．6cm，6cmD．6cm，0
【答案】A
【详解】根据图形可知，a点是波谷与波谷叠加，则此时刻a点的位移为
-3cm-3cm=-6cm
b点是波峰与波峰的叠加，则此时刻b点的位移为
3cm+3cm=6cm
则a、b两点在该时刻的竖直高度差为
6cm-（-6cm）=12cm
c点是波峰与波谷的叠加，则此时刻c点的位移为
3cm-3cm=0
故选A。
16．（2023·上海·一模）如图所示，两种不同材料的弹性细绳在O处连接，M、O和N是该绳上的三个点，OM间距离为7.0m，ON间距离为5.0m。O点上下振动，则形成以O点为波源向左和向右传播的简谐横波Ⅰ和Ⅱ，其中波Ⅱ的波速为1.0 m/s。t=0时刻O点处在波谷位置，观察发现5s后此波谷传到M点，此时O点正通过平衡位置向上运动，OM间还有一个波谷。则（ ）
A．波Ⅰ的波长为4mB．N点的振动周期为5s
C．t=3s时，N点恰好处于波谷D．当M点处于波峰时，N点也一定处于波峰
【答案】D
【详解】AB．OM之间有两个波谷，即
解得波I的波长为
根据题意可知波I的波速为
故波的周期为
同一波源的频率相同，故N点的振动周期为4s，AB错误；
C．波II的波长为
故在t=0时刻N处于平衡位置向下振动，经过3s，即四分之三周期，N点在波峰，C错误；
D．因为MN两点到波源的距离都为其各自波长的，又两者振动周期相同，起振方向相同，所以两者振动步调相同，即当M点处于波峰时，N点也一定处于波峰，D正确。
故选D。
17．（2023·上海·一模）一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则（ ）
A．此刻a的加速度最小
B．此刻b的速度最小
C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动
D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置
【答案】C
【详解】由机械振动特点确定质点的加速度和速度大小，由“上下坡法”确定振动方向．
由波动图象可知，此时质点a位于波峰处，根据质点振动特点可知，质点a的加速度最大，故A错误，此时质点b位于平衡位置，所以速度为最大，故B错误，若波沿x轴正方向传播，由“上下坡法”可知，质点b向y轴正方向运动，故C正确，若波沿x轴负方向传播，由“上下坡法”可知，a质点沿y轴负方向运动，c质点沿y轴正方向运动，所以质点c比质点a先回到平衡位置，故D错误．
18．（2023·上海浦东新·统考一模）一列横波向右传播，某时刻介质中质点A的位置如图．周期后，质点A位于平衡位置的
A．上方，且向上运动B．下方，且向上运动
C．上方，且向下运动D．下方，且向下运动
【答案】C
【分析】先根据“上下坡法”判断出图示时刻质点A的运动方向，再根据周期后，质点A的位置与图示时刻的位移关于平衡位置对称，速度反向来分析；
【详解】横波向右传播，根据“上下坡法”知图示时刻质点A向上运动，则周期后，质点A位于平衡位置的上方，且向下运动，故ABD错误，C正确．
【点睛】解决本题的关键要知道每经过半个周期的运动状态相反，能熟练运用“上下坡法”或波形平移法判断质点的振动方向．
二、填空题
19．（2023·上海松江·统考二模）如图，运动员抖动长绸的一端呈现波浪状，此时绸带上P点运动方向________（选填“向上”、“向下”、“向左”或“向右”）；如果要使绸带产生更加密集的波浪状起伏，运动员上下抖动的频率应________（选填“增大”、“减小”或“保持不变”）。
【答案】 向上 增大
【详解】[1][2]波向右传播，根据平移法可知，P点运动方向向上；如果要使绸带产生更加密集的波浪状起伏，则周期变小，频率增大。
20．（2023·上海长宁·统考二模）图中是两波源S1、S2在发波水槽中形成的水面波形，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。由图可知，波源__形成的水面波波长较大；为观察稳定的干涉图样，可调小波源__的振动频率。（均选填“S1”或“S2”）
【答案】 S1 S2
【详解】[1]由图可知波源S1形成的水面波相邻波峰或波谷之间的距离较大，所以波长较大。
[2] 为观察稳定的干涉图样，应使两列波的频率相同，而根据可知，所以可调小波源S2的振动频率。
21．（2023·上海宝山·统考一模）波能绕过障碍物而继续传播的现象叫做波的________。在利用发波水槽观察此现象的实验中，得到如图所示的两幅照片，观察这两幅照片，你得到的结论是：_________________________________________________________。
【答案】 衍射 当狭缝宽度比波长大很多时水波沿直线传播，当狭缝宽度比波长小时水波产生明显衍射现象
【详解】[1]波能绕过障碍物而继续传播的现象叫做波的衍射；
[2]在利用发波水槽观察此现象的实验中，对比两张照片，第一张照片狭缝宽度比水波波长大很多，水波接近沿直线传播，而第二张照片狭缝宽度比水波波长小，水波产生了明显的衍射现象，因此可得到的结论为：当狭缝宽度比波长大很多时水波沿直线传播，当狭缝宽度比波长小时水波产生明显衍射现象。
22．（2023·上海奉贤·统考二模）两列波速相同的简谐横波沿x轴相向传播，在t=0时，两列波在如图所示区域内相遇，则两列波在相遇区域内______（选填：发生或不发生）干涉现象，因为______。
【答案】 不发生 两列波的频率不同
【详解】[1][2]两列波的波速相同，但是波长不同，则频率不同，则两列波在相遇的区域不发生干涉现象，因为两列波的频率不同。
23．（2023·上海静安·统考一模）一列简谐波某时刻的波形图如图所示，此波以的速度向左传播．这列波的周期T＝______s，图中A质点从该时刻起至第一次回到平衡位置所需要的时间为t＝______s．
【答案】 8 3
【详解】[1]由波形图可知，该列简谐波的波长为
由波的公式
解得，该列波的周期为
[2]当处质点的振动状态传到A点的时间为
所以A质点从该时刻起至第一次回到平衡位置所需要的时间为3s
24．（2023·上海浦东新·统考一模）如图，水面上的S是波源，为两块固定挡板，能观察到水面上的树叶发生振动，是因为波发生了__________（选填“干涉”或“衍射”）现象，为了使树叶停止振动，可__________（选填“增加”或“减小”）波源S的频率。
【答案】 衍射 增加
【详解】[1][2] 水面上的S是波源，为两块固定挡板，能观察到水面上的树叶发生振动，说明波绕过了障碍物继续传播，是因为波发生了衍射，现象，为了使树叶停止振动，使衍射现象不明显，可以减小波长，根据
可知，波速不变，可以增加波源S的频率。
25．（2023·上海·一模）如图(a)，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源(0，4)和 (0，－2)，两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示，两列波的波速均为1.00m/s，两列波引起的点B(4，1)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)，点C(0，0.5)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)。
【答案】 减弱 加强
【详解】[1]由于两列波的波源到点B(4，1)的路程相等，路程差为零，且时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点B时振动方向相反，引起的点B处质点的振动相互减弱。
[2]由振动图线可知，波动周期为，波长为
由于两列波的波源到点C(0，0.5)的路程分别为3.5m和2.5m，波程差为1m，而时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点C时振动方向相同，引起的点C处质点的振动相互加强。