2024高考物理一轮复习机械振动机械波光电磁波与相对论第2讲机械波课时作业含解析

PAGE6-第2讲机械波1．(多选)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．产生干涉现象的条件之一，就是两列波的频率相等C．薄膜干涉条纹的产生是由于光在膜的前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果D．屋外的人虽然看不到屋里的人，却能听到屋里人的声音，这属于波的衍射现象E．泊松亮斑是光的干涉现象BCD[干涉、衍射是波特有的现象，波可以发生干涉，也可以发生衍射，A错误；当两列波发生干涉时，两列波的频率相等，B正确；由于重力的影响，肥皂膜形成了上薄下厚的薄膜，薄膜干涉条纹的产生是光在膜的前后两表面反射，形成的两列光波叠加的结果，C正确；屋外的人虽然看不到屋里的人，却能听到屋里人的声音，这属于声波的衍射现象，D正确；光通过小圆盘，在屏中心出现亮斑，说明光偏离原来直线方向传播，是光的衍射现象，E错误。]2.(多选)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9m的a、b两质点的振动图象如图所示，下列描述该波的图象可能正确的是()AC[因不知波的传播方向，依据a、b两质点的振动图象可知其间距应为eq\f(λ,4)的奇数倍，即eq\f(nλ,4)＝9m(n＝1,3,5，…)，那么波长λ的可能值是：36m、12m、eq\f(36,5)m、eq\f(36,7)m、4m、eq\f(36,11)m等。综上可知答案为A、C。]3．(多选)一振动周期为T、振幅为A、位于x＝0点的波源从平衡位置沿y轴正方向起先做简谐振动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v，传播过程中无能量损失。一段时间后，该振动传播至某质点P。关于质点P的振动状况，下列说法正确的是()A．振幅肯定为AB．周期肯定为TC．速度的最大值肯定为vD．起先振动的方向沿y轴正方向或负方向取决于它离波源的距离E．若P点与波源距离s＝vT，则质点P的位移与波源的相同ABE[机械波在传播过程中，把波源的信息传播出去，即把波源的振动周期、振幅、起先振动的方向等信息都传播出去，各质点的振动周期、振幅，起先振动的方向均与波源的相同，故D错误，A、B正确。波的传播速度和质点的振动速度无关，故C错误。当P点与波源的距离s＝vT时，即P点与波源相距一个波长，两质点的振动状况完全一样，故E正确。]4.(多选)如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷。此刻，M是波峰与波峰相遇点，两列波的振幅均为A，下列说法中正确的是()A．该时刻位于O点的质点正处于平衡位置B．位于P、N两点的质点始终处在平衡位置C．随着时间的推移，位于M点的质点将向位于O点的质点处移动D．从该时刻起，经过四分之一周期，位于M点的质点到达平衡位置，此时位移为零E．O、M连线的中点是振动加强的点，其振幅为2ABDE[该时刻位于O点的质点正处于波谷与波谷的相遇点，非平衡位置，选项A错误；位于P、N两点的质点处于波峰和波谷的相遇点，合位移始终为零，选项B正确；质点并不随波迁移，选项C错误；从该时刻起，经过四分之一周期，两列波在M点的振动分别到达平衡位置，合位移为零，选项D正确；O、M连线上各点都是振动加强的点，其振幅为2A，选项E正确。]5．(多选)一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图所示，质点A与质点B相距1m，A点速度沿y轴正方向，t＝0.02s时，质点A第一次到达正方向最大位移处。由此可知()A．此波沿x轴负方向传播B．此波的传播速度为25m/sC．从t＝0时起，经过0.04s，质点A沿波传播方向迁移了1mD．在t＝0.04s时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴正方向E．能与该波发生干涉的横波的频率肯定为25HzABD[A点速度沿y轴正方向，所以此波沿x轴负方向传播，选项A正确；由图象并结合题给条件可知，波长λ＝2m，eq\f(1,4)T＝0.02s，则周期T＝0.08s，所以波速v＝eq\f(λ,T)＝25m/s，选项B正确；由于是横波，所以在波的传播过程中，质点并不沿传播方向运动，选项C错误；t＝0时质点B位于平衡位置且向y轴负方向振动，经过半个周期，质点B仍处在平衡位置，但向y轴正方向运动，选项D正确；该波的频率f＝eq\f(1,T)＝12.5Hz，而发生干涉的条件是两波频率相同，选项E错误。]6．(2024·河南南阳一中模拟)(多选)如图所示，两列简谐横波a和b均沿x轴正方向传播，波速为40m/s，下列说法正确的是()A．a波的周期为0.2s，b波的周期为0.1sB．对于b波，x轴上x＝1m处的质点经过0.1s就传到x＝5m处C．a、b两列波相遇时不能发生稳定干涉D．x＝8m处的质点振动总是加强的E．若两列波进入另一种介质，它们的频率都不会变更ACE[从图中可知λa＝8m，λb＝4m，故Ta＝eq\f(λa,v)＝eq\f(8m,40m/s)＝0.2s，Tb＝eq\f(λb,v)＝eq\f(4m,40m/s)＝0.1s，A正确；波上的质点在传播过程中，只在平衡位置旁边上下振动，不随波迁移，B错误；由于两列波周期不相同，即频率不相等，故不能发生稳定干涉，则x＝8m处质点振动并不总是加强的，C正确，D错误；波的频率等于波源的振动频率，由波源确定，而与介质无关，所以其频率不变，E正确。]7．(2024·湖北武汉外国语学校模拟)(多选)图甲为某一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0.5s时刻的波形图，图乙为参加波动的质点M的振动图象，则下列说法正确的是()A．该简谐波的传播速度为4m/sB．这列波的传播方向沿x轴正方向C．t＝2.0s时M质点的振动速度小于Q质点的振动速度D．t＝2.0s时P质点的位移为2cmE．从t＝0时刻起先P质点的振动方程为y＝2sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2πt－\f(π,2)))(cm)ABE[由甲图可得λ＝4m，由乙图可得T＝1s，所以该简谐横波的传播速度为v＝eq\f(λ,T)＝4m/s，故A正确；由图乙知，t＝0.5s时质点M正通过平衡位置向上运动，由波形平移法知波的传播方向沿x轴正方向，故B正确；t＝2.0s＝2T时，M质点正通过平衡位置，速度最大，而质点Q不在平衡位置，所以t＝2.0s时M质点的振动速度大于Q质点的振动速度，故C错误；t＝0.5s时P质点在波峰，经过1.5s＝1.5T时间，即t＝2.0s时P质点到达波谷，位移为－2cm，故D错误；t＝0时刻，质点P在波谷，因此它的振动方程为y＝Asineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2π,T)t－\f(π,2)))＝2sineq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(2πt－\f(π,2)))(cm)，故E正确。]8.(2024·成都高新区一诊)(多选)有两列频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传播方向相互垂直的平面波相遇发生干涉。如图所示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a为波谷与波谷相遇点，b、c为波峰与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，e、g是a、d连线上的两点，其中e为a、d连线的中点，则()A．a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱B．从图示时刻经过半个周期，e处质点通过的路程为4AC．从图示时刻经过半个周期，g处质点在向平衡位置运动D．从图示时刻经过四分之一周期，d处质点的振幅恰好为零E．从图示时刻经过半个周期，b处质点通过的路程为2AABC[a为波谷与波谷相遇点，b、c为波峰与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，故a、d处的质点振动加强，b、c处的质点振动减弱，故A正确；依据几何关系可知，两波的波谷同时传播到e、g；故e、g均为振动加强点，振幅为2A，那么，从图示时刻经过半个周期，e处质点通过的路程为2×2A＝4A；由e为a、d连线的中点，可得图示时刻两波在e点都处于平衡位置向下运动，故图示时刻质点g位移为正，在向平衡位置运动，故从图示时刻经过半个周期，g处质点位移为负，在向平衡位置运动，故B、C正确。d为振动加强点，那么，d点振动周期不变，振幅为2A，故从图示时刻经过四分之一周期，d处质点的振幅为2A，故D错误；b为振动减弱点，又两列波振幅均为A，所以两列波在b点的合振幅始终等于0，从图示时刻经过半个周期，b处质点通过的路程为0，故E错误。]9.(2024·湖南名校联考)一列横波在x轴上传播，实线和虚线分别表示t1＝0、t2＝0.14s时的波形，已知实线在t3＝0.6s时第5次重复出现，则()A．波的周期为0.1sB．波的波长为12cmC．波的传播速度为1m/sD．波沿x轴正方向传播E．t2＝0.14s时，x＝0处质点的纵坐标y＝eq\r(3)cmBCE[依据波形图可知，波的波长λ＝12cm，选项B正确；依据题述，实线在t3＝0.6s时第5次出现。可知5T＝t3－t1，解得周期T＝0.12s，波的传播速度v＝eq\f(λ,T)＝1m/s，选项A错误，C正确；依据t1和t2时刻的波形以及波的周期可知波沿x轴负方向传播，选项D错误；t2＝0.14s与t＝0.02s时x＝0处质点的纵坐标相同，x＝0处质点的振动方程为y＝2sinωtcm＝2sineq\f(2π,T)t(cm)＝2sineq\f(π,0.06)t(cm)，则t＝0.14s时x＝0处质点的纵坐标为y＝2sineq\f(π,0.06)tcm＝2sineq\f(π,0.06)×0.02(cm)＝2sineq\f(π,3)(cm)＝eq\r(3)cm，选项E正确。]10．(多选)如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x＝－0.2m和x＝1.2m处，两列波的速度均为v＝0.4m/s，两波源的振幅均为A＝2cm。图示为t＝0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此刻平衡位置处于x＝0.2m和x＝0.8m的P、Q两质点刚起先振动。质点M的平衡位置在x＝0.5m处。关于各质点的运动状况，下列推断正确的是()A．两列波相遇后振幅仍旧均为2cmB．t＝1s时刻，质点M的位移为－4cmC．t＝1s时刻，质点M的位移为＋4cmD．t＝0.75s时刻，质点P、Q都运动到质点M所处的位置E．质点P、Q的起振方向都沿y轴负方向ABE[两列波在相遇区域的传播保持各自的波长、频率、振幅不变，各质点的位移、速度等于两列波分别引起的位移、速度的矢量和，t＝0到t＝1s，两列波的传播距离均为x＝vt＝0.4m，两波相遇，且两列波在质点M所在处分别引起的位移均为y＝－2cm，所以t＝1s时刻质点M的位移为－4cm，选项A、B正确，C错误；波传播过程中，各振动质点均在其平衡位置旁边振动，不随波迁移，选项D错误；依据波的传播方向与质点振动方向的关系(“上下坡法”等)可确定，质点P、Q的起振方向都沿y轴负方向，选项E正确。]11．[2024·全国甲卷·34(2)]一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10cm。O和A是介质中平衡位置分别位于x＝0和x＝5cm处的两个质点。t＝0时起先观测，此时质点O的位移为y＝4cm，质点A处于波峰位置；t＝eq\f(1,3)s时，质点O第一次回到平衡位置，t＝1s时，质点A第一次回到平衡位置。求：(1)简谐波的周期、波速和波长；(2)质点O的位移随时间变更的关系式。解析：(1)设振动周期为T。由于质点A在0到1s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经验的是eq\f(1,4)个周期，由此可知T＝4s①由于质点O与A的距离5cm小于半个波长，且波沿x轴正向传播，O在t＝eq\f(1,3)s时回到平衡位置，而A在t＝1s时回到平衡位置，时间相差eq\f(2,3)s。两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度v＝7.5cm/s②利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长λ＝30cm③(2)设质点O的位移随时间变更的关系为y＝Acos(eq\f(2πt,T)＋φ0)④将①式及题给条件代入上式得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\