2022届新高考一轮复习人教版 第十四章 第2讲　机械波 作业

这是一份2022届新高考一轮复习人教版 第十四章 第2讲　机械波 作业，共8页。
[A组 基础题组]
一、单项选择题
1．(2021·山东潍坊一中高三检测)关于机械波的特性，下列说法正确的是( )
A．只有波长比障碍物的尺寸小或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象
B．火车鸣笛时向我们驶来，听到的笛声频率将比声源发出的频率低
C．向人体内发射频率已知的超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应
D．只要是性质相同的波，都可以发生干涉
解析：只有波长比障碍物的尺寸大或相差不多的时候才会发生明显的衍射现象，所以A错误；火车鸣笛向我们驶来时，间距变小，则我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，所以B错误；向人体发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血液反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就能知道血液的速度，这种方法应用的是多普勒效应，所以C正确；产生干涉的两个条件是：两列波的频率必须相同，两个波源的相位差必须保持不变，所以D错误。
答案：C
2．(2021·上海杨浦一模)如图所示，某时刻的波形图中M点的振动方向向上，则可知( )
A．A点振动落后于M点，波向右传播
B．A点振动落后于M点，波向左传播
C．B点振动落后于M点，波向右传播
D．B点振动落后于M点，波向左传播
解析：M点的振动方向向上，A到B半个波长的范围内的各质点振动方向相同，A点振动落后于M点，则波向左传播，故A错误，B正确。M点的振动方向向上，A到B半个波长的范围内的各质点振动方向相同，B点振动超前于M点，而波向左传播，故C、D错误。
答案：B
3．(2021·适应性测试湖北卷)一列简谐横波沿x轴正方向传播，其波速为10 m/s，t＝0时刻的波形如图所示。下列说法正确的是( )
A．0～0.6 s时间内，质点P运动的路程为18 cm
B．t＝0.6 s时刻，质点P相对平衡位置的位移是6 cm
C．t＝1.2 s时刻，质点Q加速度最大
D．t＝1.4 s时刻，质点M沿y轴负方向运动
解析：机械波的周期为T＝eq \f(λ,v)＝0.8 s,0～0.6 s时间内，质点P运动的路程为3A＝18 cm，选项A正确；t＝0.6 s时刻，质点P到达平衡位置，则此时相对平衡位置的位移是0，选项B错误；因1.2 s＝1eq \f(1,2)T，则t＝1.2 s时质点Q在平衡位置，则此时加速度为零，选项C错误；经过1.4 s波向前传播的距离x＝vt＝14 m＝1eq \f(3,4)λ，则此时刻，质点M在平衡位置以下沿y轴正方向运动，选项D错误。
答案：A
4．(2021·北京海淀北大附中高三模拟)一列简谐横波某时刻的波形图如图甲表示，图乙表示介质中某质点此后一段时间内的振动图象，则下列说法正确的是
( )
A．若波沿x轴正向传播，则图乙表示P点的振动图象
B．若图乙表示Q点的振动图象，则波沿x轴正向传播
C．若波速是20 m/s，则图乙的周期是0.02 s
D．若图乙的频率是20 Hz，则波速是10 m/s
解析：若波沿x轴正向传播，此时P点应通过平衡位置向下振动，从图乙中可知，P点是向上运动，A错误；若图乙表示Q点的振动图象，在0时刻Q点向上振动，则根据同侧法可得波沿x轴正向传播，B正确；从甲图中可得λ＝1 m，根据公式T＝eq \f(λ,v)可得图乙的周期是0.05 s，C错误；若图乙的频率是20 Hz，即根据公式可得v＝λf＝20 m/s，D错误。
答案：B
5．(2021·河北保定高三检测)甲、乙两列波振幅分别为A、eq \f(A,2)，在同一介质中相向传播，某时刻的波形图如图所示，x＝4 m处的质点再过1 s将第一次到达波谷，以下说法正确的是( )
A．这两列波不能产生干涉现象
B．经过4 s两波会相遇
C．x＝7 m处的质点振幅为A
D．x＝6 m处的质点振动加强
解析：由图可知，两列波周期和波长相同，因此可以发生干涉，故选项A错误；由x＝4 m处的质点再过1 s将第一次到达波谷知T＝4 s，波长λ＝4 m，则波速v＝eq \f(λ,T)＝1 m/s，两波相遇所需时间t＝eq \f(Δx,2v)，解得t＝2 s，故选项B错误；因为两列波周期和波长相同，两列波会发生干涉，x＝3 m和x＝11 m 的质点到x＝7 m的距离相等，振动情况相反，两列波相互减弱，因此在x＝7 m处的振幅为eq \f(A,2)，故选项C错误；x＝2 m和x＝10 m的质点到x＝6 m的距离相等，振动情况相同，因此在x＝6 m处振动加强，故选项D正确。
答案：D
二、多项选择题
6．关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是( )
A．有的波只能发生干涉现象，有的波只能发生衍射现象
B．产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等
C．能观察到明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长比较相差不多或比波长更小
D．在干涉图样中，振动加强区域中的质点，其位移始终最大，振动减弱区域的质点，其位移始终保持最小
解析：干涉、衍射是波共有的特性，A错误；干涉具备两波频率相同、相位差恒定的条件，B正确；当满足d≤λ时产生明显的衍射现象，C正确；在干涉图样中，质点的位移随时间时刻发生变化，D错误。
答案：BC
7．(2021·山东泰安二模)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播在t＝0时刻的波形，从此时刻开始，介质中的质点P、Q回到平衡位置的最短时间分别为0.2 s、0.8 s，下列说法正确的是( )
A．t＝1.5 s时刻质点P正沿y轴的正方向运动
B．t＝1.5 s时刻质点Q加速度最大
C．0～1.5 s内质点Q发生的路程为30 cm
D．0～1.5 s内波传播的路程为9 cm
解析：根据题述，简谐横波沿x轴正方向传播，根据波动传播规律，质点P沿y轴负方向运动到达平衡位置，质点Q先沿y轴正方向运动到波峰后再沿y轴负方向运动到达平衡位置，质点P回到平衡位置的最短时间为0.2 s，质点Q回到平衡位置的最短时间为0.8 s,0.2 s＋0.8 s＝eq \f(T,2)，解得周期T＝2.0 s，t＝1.5 s时刻质点P正沿y轴的正方向运动，选项A正确；t＝1.5 s时刻质点Q正在沿y轴正方向向平衡位置运动，加速度不是最大，选项B错误；由于质点Q不是从最大位移处或平衡位置开始运动，所以0～1.5 s(eq \f(3T,4))内质点Q发生的路程不是三个振幅30 cm，选项C错误；由图示波动图象可知波长λ＝12 cm＝0.12 m，波动传播速度v＝eq \f(λ,T)＝0.06 m/s,0～1.5 s内波传播的路程为x＝vt＝0.06 m/s×1.5 s＝0.09 m＝
9 cm，选项D正确。
答案：AD
8．(2021·北京朝阳八十中高三模拟)如图所示为某时刻的两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图，M为a波与b波的交点，且a波上的 M 质点正在向上运动，则下列说法正确的是( )
A．两列波具有相同的波速
B．此时 b 波上的质点 M 正在向下运动
C．两列波相遇时可能会产生稳定的干涉现象
D．在 a 波振源完成6次全振动的时间内b波振源可完成4次全振动
解析：两列简谐横波在同一介质中传播，故具有相同的传播波速，A正确；a波上的M质点正在向上运动，则波是向x轴正方向传播，b波上的质点M正在向下运动，B正确；由图知，a、b波的波长之比为2∶3，故周期比为2∶3，两列波相遇时不会产生稳定的干涉现象，C错误；由图知，a、b波的波长之比为2∶3，故周期比为2∶3，在 a 波振源完成6次全振动的时间内b波振源可完成4次全振动，D正确。
答案：ABD
[B组 能力题组]
9．(多选)(2021·山东潍坊高三检测)一列横波沿水平方向传播，质点A平衡位置位于x＝0.2 m处，质点P平衡位置位于x＝1.2 m处，质点A的振动图象如图甲所示，如图乙所示是质点A刚振动了0.1 s时的波形图，以下说法正确的是( )
A．波速v＝2 m/s
B．波源的最初振动方向向上
C．t＝0.4 s时波传到P点
D．当质点P处于波峰位置时，质点A处于波谷位置
解析：由题图甲知T＝0.2 s，由题图乙知λ＝0.4 m，波速v＝eq \f(λ,T)＝2 m/s，A正确；结合图甲、图乙可判断，该波沿x轴正方向传播，根据题图乙知t＝0.1 s时，波源的振动传到x＝0.4 m处，可知波源最初振动方向向下，B错误；波从x＝0.4 m处传到x＝1.2 m处需要Δt＝eq \f(Δx,v)＝0.4 s，此时t＝0.6 s，C错误；质点A、P平衡位置间距为1 m，等于2.5λ，去整留零相当于0.5λ，当质点P点处于波峰位置时，质点A处于波谷位置，D正确。
答案：AD
10．(2020·高考全国卷Ⅰ)一振动片以频率f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示。已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为eq \f(3,8)l。求：
(1)波的波长；
(2)波的传播速度。
解析：(1)如图，设距c点最近的振幅极大的点为d点，a与d的距离为r1，b与d的距离为r2，d与c的距离为s，波长为λ，
则r2－r1＝λ，①
由几何关系有r1＝l－s，②
req \\al(2,2)＝(r1sin 60°)2＋(l－r1cs 60°)2，③
联立①②③式并代入题给数据得λ＝eq \f(1,4)l。④
(2)波的频率为f，设波的传播速度为v，有v＝fλ，⑤
联立④⑤式得v＝eq \f(fl,4)。⑥
答案：(1)eq \f(1,4)l (2)eq \f(fl,4)
11．(2021·江西重点中学协作体高三第一次联考)如图甲所示，在某介质的xOy平面内有两个相干波源S1和S2，波源S1的坐标为(0,0.15 m)，其振动图象如图乙所示；波源S2的坐标为(0，－0.15 m)，其振动图象如图丙所示。在x＝0.4 m处有一平行于y轴的直线，与x轴交于N点，直线上M点的坐标为(0.4 m,0.15 m)。两波源发出的波的波长均为0.2 m，求：
(1)两波源发出的波传播到M点的时间各为多少。
(2)试通过计算说明M处是振动的加强点还是减弱点。
解析：(1)根据波速、波长、与周期的关系v＝eq \f(λ,T)可得波速v＝0.1 m/s。
波源S1到M点的距离L1＝0.4 m，
波源S1传到M点的时间t1＝eq \f(L1,v)＝4 s。
波源S2到M点的距离L2＝eq \r(x2＋d2)＝0.5 m，
波源S2传到M点的时间t2＝eq \f(L2,v)＝5 s。
(2)波程差Δx＝L2－L1＝0.1 m，
即Δx＝eq \f(1,2)λ，
但由于两波源振动相差π相位，所以M点为振动加强点。
答案：(1)4 s 5 s (2)见解析
12．(2021·山东高三模拟)一列简谐横波沿x轴传播，t＝0.1 s 时的波形图如图甲所示。图乙为介质中质点A的振动图象。
(1)求波的传播方向及波速；
(2)t＝0.1 s时，波刚好传播到坐标原点O，质点B平衡位置的坐标xB＝－2.5 m(图中未画出)，求质点B处于波峰位置的时刻。
解析：(1)由乙图可知质点A在t＝0.1 s时由平衡位置向下振动，所以波的传播方向为沿x轴负方向
由甲图可知波长λ＝0.1 m
由乙图可知周期为T＝0.2 s
则波速为v＝eq \f(λ,T)＝0.5 m/s。
(2)波从O点传播到B点所需时间tOB＝eq \f(xOB,v)
质点B第一次离开平衡位置是向上运动的，到波峰位置所需时间为
t2＝eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(n＋\f(1,4)))T(n＝0,1,2,3，…)
所以质点B处于波峰位置的时刻t＝0.1 s＋tOB＋t2
代入数据得t＝(5.15＋0.2n)s(n＝0,1,2,3，…)。
答案：(1)沿x轴负方向 0.5 m/s (2)(5.15＋0.2n)s(n＝0,1,2,3，…)