新高考2023版高考物理一轮总复习练案36第十三章第2讲机械波

第2讲机械波

一、选择题（本题共9小题，1〜4题为单选，5〜9题为多选）

1.（2022•山东青岛高三月考）在日本近海某次地震引发的海啸，造成了重大的人员伤亡。

海啸实际上是一种波浪运动，也可称为地震海浪。下列说法中正确的是（B）

A.波源停止振动时，海啸和地震波的传播立即停止

B.地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波

C.地震波和海啸都只有纵波

D.地震波和海啸具有能量，随着传播将愈来愈强

［解析］地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波，当波源停止振动时，海啸和地震

波的传播都不会立即停止，A错误，B正确；地震波既有横波，也有纵波，C错误；地震波和

海啸具有能量，随着传播将越来越弱，D错误。

2.（2022•湖北荆门高三月考）波源〃从0时刻开始向上振动，由此在水平绳引发的一列

横波在某时刻右的波形如图所示，已知在图示空间第一次出现如图所示的波形。则此波的速

度为（B）

2a

3fi

3a

4ti

［解析］由同侧法可知，心时刻0点的质点向下振动，0,质点在最低点向上振动，由题

意可知从0时刻到小时刻经过冷，即当=3由图可知|儿=&由公式联立解得，

2a

=丁，故B正确，A、C、D错误。

3.（2022•河北邢台高三月考）如图所示为沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的

波形图，其波速为200m/s,则下列说法正确的是（C）

A.从图示时刻开始，经0.01s质点a通过的路程为40cm,此时相对平衡位置的位移

B.图中质点8的加速度在减小

C.从图示时刻开始，经0.01s质点。位于平衡位置上方，并向上做减速运动

D.若要发生明显的衍射现象，该波所遇到障碍物的尺寸一定不小于200m

［解析］根据题意知，该简谐波的波长为4m,波速为200m/s,则周期为0.02s,从

图示时刻开始，经0.01s质点a通过的路程为40cm,此时相对平衡位置的位移为一20cm,

选项A错误；该波沿*轴正方向传播，图示时刻质点方正向y轴负方向运动，加速度在增大,

选项B错误：从图示时刻开始，经0.01s质点6位于平衡位置上方，并向上做减速运动，选

项C正确；若要发生明显的衍射现象，该波所遇到障碍物的尺寸应与波长相差不多或比波长

小，选项D错误。

4.（2021•辽宁卷，5）如图所示，在x⑪平面内有两个沿z轴方向（垂直平面）做简

谐运动的点波源S（l,0）和£（4,0）,振动方程分别为z'=/fsin（n方+高、=

4sin（n2一两列波的波速均为1m/s,两列波在点6（2.5,3）和点C（4,4）相遇时，分别

引起反。处质点的振动总是相互（D）

A.加强、加强B.减弱、减弱

C.加强、减弱D.减弱、加强

［解析］由几何关系可知6点到两波源的距离相等,两列波从波源传到8点的路程差△s

=0,等于波长的整数倍，由两波源的振动方程可知两波源的相位相反，可得两列波在占点的

振动方向相反，所以引起8处质点的振动总是相互减弱；由振动波源的路程差As=lm=；/,

等于半波长的奇数倍，又因为两波源的起振方向相反，则两列波在C点的振动方向总是相同，

所以引起。处质点的振动总是相互加强，D正确。

5.（2022•福建高三模拟）降噪耳机越来越受到年轻人的喜爱。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100Hz〜1kHz）；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。对于该降噪耳机

的下列说法中，正确的是（ACD）

2

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

［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。

6.（2022•河北高三月考）如图所示，x轴上有间距为1m的13个质点a、b、c、d、e、

f、g、h、i、j、k、1、m,它们均静止在各自的平衡位置，一列横波以1m/s的速度水平向

右传播，在t=0时刻到达质点a,且a开始由平衡位置向上振动，在t=ls时刻，质点a

第一次达到波峰，贝11（ACD）

A.波源的周期是4s

B.a点在10s时将运动到4点所在位置

C.这列波的波长为4m

D.t—6s时刻，d点位于波谷

［解析］由题意，在t=0时刻到达质点a,a开始由平衡位置向上振动，在t=ls时刻，

质点a第一次达到波峰，可知波的周期是4s,由4=代入数据，可得波长为4m,A、C

正确；波传播过程中，质点不随波迁移，B错误；3s时刻，波传播到4点，d点开始向上振

动，再经3s,向下运动到最大位移处，D正确。

7.（2021•山东高考真题，10）一列简谐横波沿才轴传播，如图所示，实线为。=2s时

的波形图，虚线为G=5s时的波形图。以下关于平衡位置在。处质点的振动图像，可能正

确的是（AC）

3

［解析］机械波的传播方向不确定，所以需要考虑机械波传播方向的不确定性。若机械

波沿X轴正方向传播，在t\=2S时。点振动方向竖直向上，则传播时间△Z=益一小=3S

312

满足△1=彳7+〃7(〃=0,1,2,3…)，解得7=/s(〃=0,1,2,3…),当〃=0时，解得周期

44〃十3

7=4s,A正确，B错误；若机械波沿x轴负方向传播，在心=5s时〃点处于波谷，则

119

=-T+nT(n=0f1,2,3-),解得人面又s(〃=0,1,2,3…)，当〃=0时，解得周期7=12s,

C正确，D错误。

8.甲图为一列简谐横波在t=2s时波的图像，。为x=4m的质点，〃为x=llm的质

点。乙图为质点尸的振动图像。下列说法正确的是(AD)

A.此波沿x轴负方向传播

B.t=2s时，。点的位移为《cm

C.—学s时，0点到达正的最大位移处

O

7

D.时，0点回到平衡位置且向y轴负方向运动

O

［解析］由乙图知，在t=2S时质点P沿y轴正方向运动，根据上下坡法可知此波沿X

轴负方向传播，故A正确；由甲图知，波长4=12ni,由乙图知，周期7=4s,所以波速/

=亍=3m/so在t=2s时，x=14m处的质点处在正向最大位移处，当该点的振动形式传

4

播到。点时，0点到达波峰，需时△£=’△x=一14—一4s=10£s,所以£=1与6s时，。点到

v633

达正的最大位移处，故C错误；x=5m处质点的振动形式传播到0点时，0点回到平衡位置

且向y轴负方向运动，需时△F=•"A-=1s,所以力=(s时，0点回到平衡位置且向y

Vo«J

轴负方向运动，故D正确。

9.一列简谐横波沿x轴正方向传播，力时刻波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到

P前,t+0.6s时刻的波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、。是介质中的质点。下列说法

正确的是(ACD)

y/cm

A.这列波的波速可能为50m/s

B.质点a在这段时间内通过的路程一定小于30cm

C.质点。在这段时间内通过的路程可能为60cm

D.若周期7=0.8s,则在r+0.5s时刻，质点6、尸的位移相同

3

［解析］由波形图可知波长儿=40m,且0.6s—n7,+-T(n—0,1,2---),解得周期T—

2.4A

s(〃=0,1,2…)。当〃=0时，7=0.8s,波速y=-7=50m/s,选项A正确；由传播

4〃十31

方向沿x轴正方向可知质点a在t时刻向上运动，当〃=0时，，7=0.8s,则质点a在这段时

24

间内通过的路程小于30cm；当〃=1时，7=而s,质点a在这段时间内通过的路程大于30cm,

9417T

选项B错误；若〃=1,则T——s,波传播到c点所用时间为7。0.6s=~p质点c振动的

713

时间为47—%7=2。故在这段时间内质点c通过的路程则为64=60cm,选项C正确；若7

=0.8s,t+0.5s时刻，质点。从平衡位移向下移动△t=0.1s,质点6从波谷向上移动

T

At=0.1s,而7=0.2s,故质点次。的位移均为负值，大小相等，选项D正确。

二、非选择题

10.(2022•唐山市高三月考)一列简谐横波沿着x轴正方向传播，t=0时刻波刚好传播

到x=4m处；t=0.05s时刻，平衡位置x=4m处的质点第一次到达波峰。求：

(1)这列波的周期和传播速度；

(2)经过0.55s,平衡位置为x=2m处质点的位移与路程。

5

y/m

［答案］(1)0.2s；20m/s(2)位移为0.2m,朝y轴正方向路程为2.2m

［解析］(D波沿着x轴正方向传播，且t=0.05s时刻，平衡位置x=4m处的质点第

一次到达波峰，则有力=(,解得：7=0.2s；由图可知，横波的波长为4=4m,则有

A4

r=-m/s=20m/s。

to.55

(2)经过0.55s,平衡位置为x=2m处质点的路程为s=yX4/4=-yYX4X0.2m=2.2m,

经过0.55s,平衡位置为x=2m处质点振动了,=寸寸=2-75个周期，处于波峰的位置，

因此位移为0.2m,朝y轴正方向。

11.(2022•芮城中学高三月考)如图所示，一列简谐横波由M向P方向传播，欣P、Q

为波上的三个质点，若质点〃是振源，当它由平衡位置开始向上振动时，经1s后第一次到

达波峰。当波传到户时，质点"在波谷，再经过13s,质点0第一次达到波谷。已知质点"

与产之间的距离为84cm,且A<84cm<2A,从质点"开始振动到质点0第一次在波谷的过

程中，质点"通过的路程是200cm。求：

(1)质点尸与。平衡位置间的距离；

(2)这列简谐横