新教材高考物理一轮复习课时规范练23机械波含答案

这是一份新教材高考物理一轮复习课时规范练23机械波含答案，共9页。试卷主要包含了8 s点C只经历过一次波谷等内容，欢迎下载使用。
1.(多选)(波的干涉、衍射)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 Hz~1 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)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 m
B.传播速度为25 m/s
C.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 cm
3.(波的干涉)(2022浙江丽水期末)消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题,内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都会发出噪声,如图所示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播,在声波到达a处时,分成上下两束波,这两束声波在b处相遇时可削弱噪声。下列说法正确的是( )
A.该消声器工作原理是利用波的衍射
B.该装置可以说明声波是横波
C.该消声器对不同波长的声波都有相同的减噪效果
D.要达到良好的减噪效果,从a处分成的上下两束声波传到b处需满足波程差是半波长的奇数倍
4.(多选)(波的叠加)两列振幅相等、波长均为λ、周期均为T的简谐横波沿同一绳子相向传播,若两列波均由同一次全振动产生,t=0时刻的波形如图1所示,此时两列波相距λ,则( )
图1
图2
A.t=T4时,波形如图2甲所示
B.t=T2时,波形如图2乙所示
C.t=3T4时,波形如图2丙所示
D.t=T时,波形如图2丁所示
5.(多选)(波的叠加、干涉)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/s
B.B点形成的机械波传播到P点左侧时速度仍为6 m/s
C.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)(波的干涉、多普勒效应)(2023广东梅州开学卷)“球鼻艏”是位于远洋轮船船头水面下方的装置,当轮船以设计的标准速度航行时,球鼻艏推起的波与船首推起的波如图所示,两列波的叠加可以大幅度减小水对轮船的阻力。下列现象的物理原理与之相同的是( )
A.插入水中的筷子,看起来折断了
B.阳光下的肥皂膜,呈现彩色条纹
C.驶近站台的火车,汽笛音调变高
D.振动音叉的周围,声音忽高忽低
7.(多选)(波动图像)(2023广东汕头期末)B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波,遇到人体组织会产生不同程度的反射,探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像,t=0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107 Hz,下列说法正确的是( )
A.0~1.25×10-7 s内质点M运动的路程为2 mm
B.t=2×10-7 s时质点N偏离平衡位置的位移最大
C.超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/s
D.经过1.25×10-7 s后M点移动到了N点
素养综合练
8.(2023天津高三模拟)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/s
B.该波的波长为0.6 m
C.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.(2022江苏泰州模拟)如图所示,在一平静水面上建立xOy坐标系。甲、乙两波源分别在O1(x=0.3 m)、O2(x=0.6 m)处先后以5 Hz的频率上下振动,在水面上产生简谐横波。图中虚线为某一时刻两列波到达的位置,此时x=0.4 m处的质点沿振动方向的位移为零且速度向下。已知该水波的波速为0.5 m/s,振幅为2 cm,两波源起振方向相同,传播过程中能量损耗不计。下列说法正确的是( )
A.波源O1、O2起振方向向上
B.波源O1比O2振动提前0.2 s
C.图示时刻x=0.5 m处的质点向下振动
D.图示时刻x=0.55 m处的质点位移大小为4 cm
10.(2022重庆模拟)一列简谐横波沿x轴正方向传播,图甲是t=0时刻该简谐横波传播到x=5 m的Q点时的波形,图乙是质点P(x=3 m)的振动图像,下列说法正确的是( )
A.这列简谐横波的振幅为4 m
B.这列简谐横波的频率是2 Hz
C.这列简谐横波的波速大小是2 m/s
D.质点P经过时间1 s运动到Q点
11.(2023广东广州期中)一条轻长绳放置在水平桌面上,俯视图如图甲所示,用手握住长绳的一端O,从t=0时刻开始用手带动O点沿垂直绳的方向(图甲中y轴方向)在水平面内做简谐运动,0~6 s内O点的振动图像如图乙所示。t=4 s时轻长绳上的波形图可能正确的是( )
12.(多选)(2023广东佛山期末)图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时的波形图,M、N、P是介质中的三个质点,M的平衡位置x=0.5 m,N的平衡位置x=1.5 m,P的平衡位置x=2 m;图乙为P点的振动图像。下列说法正确的是( )
A.这列波沿x轴正方向传播
B.这列波的传播速度大小为1 m/s
C.t=0时,M与N的加速度方向相反
D.0~4 s内,P点通过的路程为16 cm
答案：
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λ=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 根据干涉特点知,消除噪声利用了波的干涉原理,且在空气中声波是纵波,故A、B错误;距离差为半波长的奇数倍,即Δs=λ2+nλ(n=0,1,2,3,…)时,此点为振动减弱点,故D正确,C错误。
4.BD 解析 波在一个周期内传播的距离为一个波长,因为t=0时刻两列波相距λ,t=T4时,两列波各传播λ4的距离,两列波还没有相遇,各自的波形不变,故A错误;t=T2时,两列波各传播λ2的距离,两列波刚好相遇,各自的波形不变,波形如图乙所示,故B正确;t=3T4时,两列波各传播34λ的距离,两个波谷相遇,两波谷叠加处的位移等于原来两个波谷位移之和,波形与图丙不同,故C错误;t=T时,两列波各传播λ的距离,左波的波峰与右波的波谷相遇,左波的波谷与右波的波峰相遇,相遇处位移均为零,波形如图丁所示,故D正确。
5.AD 解析 B点形成的机械波的振动周期为TB=λBvB=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=λATA=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.BD 解析 由题图可看出球鼻艏推起的波的波长与船首推起的波的波长相等,两波在同一介质中传播,波速也相等,由v=fλ,可知两列波的频率相同,故两列波叠加时发生了干涉现象。插入水中的筷子,看起来折断了,是光线由水中斜射向空气经过水面时发生了偏折,光的传播方向改变了,这是光的折射现象,故A不符题意;阳光下的肥皂膜,呈现彩色条纹,是肥皂膜的前后表面反射的光叠加产生的干涉现象,故B符合题意;驶近站台的火车,汽笛音调变高,是火车与接收者逐渐靠近,使接收者接收到声音频率高于汽笛发声的频率,这是多普勒效应,故C不符题意;振动音叉的周围,声音忽高忽低,是由于音叉的两个振片发出频率相同的两列声波,两列声波在音叉的周围叠加产生了振动加强和振动减弱区域,这是波的干涉现象,故D符合题意。
7.ABC 解析 根据简谐横波在竖直方向上的振动特点可知质点M运动的路程为s=tf·4A=1.25×10-7×107×4×0.4 mm=2 mm,故A正确;根据运动学公式可知超声波在血管中的传播速度为v=λf=14×10-5×107 m/s=1.4×103 m/s,t=2×10-7 s时简谐超声波传播的距离为x=vt=1.4×103×2×10-7 m=2.8×10-4 m=28 mm,画出t=2×10-7 s时刻的波形图如图所示
可知,质点N偏离平衡位置的位移最大,故B、C正确;在波的传播过程中,质点不会随波移动,质点只是在各自的平衡位置附近振动,故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λ+λ2=d,解得λ=0.4 m,根据图乙可知,振动周期T=0.2 s,由λ=vT,解得v=λT=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.C 解析 由题图知,此时O2处产生的水波还未传播到x=0.4 m处,此时质点只受O1处波源形成的水波影响,两列波频率为5 Hz,在水中的传播速度为0.5 m/s,则波长λ=vf=0.55 m=0.1 m,此时O1处波源形成的水波已传播到x=0.6 m处,x=0.4 m处的质点已振动了两个周期,且位于平衡位置向下振动,根据波的传播特点可知,x=0.4 m处质点起振方向向下,波源起振方向也向下,故A错误;两波已经形成的时间分别为t甲=xv=0.6-0.30.5 s=0.6 s,t乙=x'v=0.10.5 s=0.2 s,故波源O1比O2开始振动的时间早0.4 s,故B错误;题图所示时刻x=0.5 m处到两波源的路程差为Δs=(0.5-0.3) m-(0.6-0.5) m=0.1 m=λ,此处为振动加强点,O2处波源正传播到此处,因波源起振方向向下,所以此时此处质点正向下振动,故C正确;题图所示时刻x=0.55 m处到两波源的路程差为Δs=(0.55-0.3) m-(0.6-0.55) m=0.2 m=2λ,此处为振动加强点,O2处波源正传播到x=0.5 m处,0.55 m处质点已振动了半周期,所以此时此处质点正处于平衡位置,位移大小为0,故D错误。
10.C 解析 由题图甲可读出这列简谐横波的振幅为10 cm,波长为4 m,故A错误;由题图乙可读出这列简谐横波的周期是T=2 s,则频率为f=1T=0.5 Hz,故B错误;这列简谐横波的波速大小v=λT=42 m/s=2 m/s,故C正确;质点P只在垂直x轴方向振动,不随波向前运动,故D错误。
11.B 解析 由题图乙可知绳端O(即波源)的起振方向沿y轴正方向,则t=4 s时波形最前端的质点的起振方向也沿y轴正方向,根据“同侧法”可知只有B、D选项的波形图满足,因为开始时的周期较小,则对应的波形图开始时波长较小,故B正确,A、C、D错误。
12.BD 解析 由题图乙可得,t=0时刻,质点P在平衡位置向下振动,故由题图甲可得,波向x轴负方向传播,故A错误;根据两题图可知波长λ=4 m,周期T=4 s,则波速v=λT=44 m/s=1 m/s,故B正确;根据题图甲可知,M、N的位移都为正,则加速度方向都为负,故C错误;t=4 s=T,则P点通过的路程为s=4A=4×4 cm=16 cm,故D正确。