第十三章 微专题84　机械波.docx

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1、微专题84机械波1.掌握波长、频率和波速的关系及相关计算，并注意计算结果的多解性2高考的考查形式主要有两种，一是借助振动图像、波的图像或两者结合，考查简谐运动的特点及波速、波长和频率的关系，二是通过计算，考查公式、规律的运用3注意波的传播过程计算的多解性问题.1 .科学家通过对大量不同材料进行实验证实：声波速度随传播介质内原子质量的增加而下降，并由此推测声波在固态氢内传播速度最大，计算得出声波在固态氢内接近理论极限值的传播速度为36 kms.下列说法正确的是（）A.声波可以在真空中传播B.声波在固态铜中的速度比在固态铝中的速度大C.声波由固态铜传播到固态铝中，波长变长D.声波在固态氢内传播时，

2、氢原子运动速度可达36 km/s答案C解析声波不能在真空中传播，A错误；铜的原子质量较大，所以声波在固态铜中的速度比在固态铝中的速度小，B错误；声波由固态铜传播到固态铝中，速度变大，根据。=y可得，波长变长，c正确；声波在固态氢内传播时，氢原子并不会随着声波传播，D错误.2 .（202山东省实脸中学高三月考）一根粗细均匀的绳子，右侧固定，使左侧的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻的波形如图所示.下列说法中正确的是（）A.左侧的质点重复右侧的质点的振动过程B.波的传播速度逐渐减小C. S点振动的频率逐渐增大D.波的传播方向与质点的振动方向相同答案C解析 由机械波产生的机理可知，右侧的

3、质点重复左侧的质点的振动过程，选项A错误；波的传播速度由介质决定，则波速不变，选项B错误；7）S点振动产生的机械波的波长减小，则根据/=彳可知，振动的频率逐渐增大，选项C正确;由题图可知，波的传播方向与质点的振动方向垂直，选项D错误.3.（多选）（2021湖北卷10）一列简谐横波沿x轴传播，在 尸0时刻和=ls时刻的波形分别如图中实线和虚线所示.己知X=()处的质点在01 s内运动的路程为4.5 cm.下列说法正确的是()A.波沿x轴正方向传播B.波源振动周期为1.1 sC.波的传播速度大小为13 m/sD =ls时，x=6 m处的质点沿y轴负方向运动答案AC解析 由题意,x =0处的质点在(

4、)1 s的时间内通过的路程为4.5 cm,则结合题图可知/ =0时刻x =0处的质点沿y轴的负方向运动，则由质点的振动和波的传播方向的关系可知，该波的传播方向沿x轴正方向，故A正确；13由题意可知，/=1为五丁，12解得了=苫s由题图可知A=12 m1 O则 =y=y2 ms=13 m/s,故 C 正确，B 错误；由同侧法可知，=ls时，x=6 m处的质点沿y轴正方向运动，故D错误.4.如图所示x轴上，波源在原点。处，。=3 m,。=4 m, Oc=6m. f=0时，波源从平衡位置开始竖直向上振动，形成分别沿x轴向正方向和负方向传播的简谐横波，f=6s时，质点。第一次到达最高点，同时质点。刚好

5、开始振动.下列说法正确的是() A.该波的周期为12sB.该波的波速为0.5 m/sC =6s时匕处的质点正在向下运动D.若波源停止振动，则a、A C三点处的质点将同时停止振动答案A解析=6s时，c刚好开始振动，则传播速度为。=牛=1ms=l m/s,/=6 S时，质点4第一次到达最高点，则有f = g+6解得T=12s,故A正确，B错误；。传播到匕的时间2=华=4 s,则4s时h开始振动，6s时h开始振动春7, 处质点在向上运动，故C错误；若波源停止振动，a、by c三点已经振动，则质点会继续振动，故D错误.5.（多选）（2022天津南开中学高三月考）一列简谐横波，在/=0.6 s时刻的图像

6、如图甲所示，此时，P、。两质点的位移均为一1cm,波上A质点的振动图像如图乙所示，则以下说法正确的是（）A.这列波沿x轴正方向传播B.这列波的波速是苧m/sC.从/=（）.6 s开始，紧接着的Af=0.6 s时间内，A质点通过的路程是2 cmD.从f=0.6s开始，质点P比质点Q早0.4 s回到平衡位置答案ABD解析 由题图乙读出该时刻即/=0.6 s时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向，由题图甲判断出波的传播方向为沿x轴正方向，故A正确；由题图甲读出该波的波长为2=20 m,由题图乙知周期为T= 1.2 s,则波速为。=车=75 1 4=牙m/s,故B正确；r=0.6s=0.5T,质点做简谐运

7、动时在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅，则经过/=0.6 s, A质点通过的路程是s=2A=2X2cm=4cm,故C错误；图示时刻质点P沿），轴正方向运动，质点。沿），轴负方向，所以质点P将比质点。早回到平衡位置，将题图甲与余弦曲线进行对比可知：P点的横坐标为孙=当m, Q点的横坐标为XQ=与m,20根据波形的平移法可知质点P比质点Q早回到平衡位置的时间为，=*=4s=0.4 s,3故D正确.6 .下列有关机械振动和机械波的说法不正确的是（）A.弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度也一定相同B.单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期与单摆的摆长无关C.火车鸣

8、笛向我们驶来时，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高D.当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小得多时，将发生明显的衍射现象答案A解析 弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相同，则这两个时刻的速度大小相等，方向可能相同也可能相反，故A错误；单摆在周期性外力作用下做受迫振动，其振动周期是由驱动力的周期决定的，与单摆的摆长无关，故B正确；火车鸣笛向我们驶来时，根据多普勒效应，我们听到的笛声频率将比声源发声的频率高，故C正确；当水波通过障碍物时，若障碍物的尺寸与波长差不多，或比波长小得多时，将发生明显的衍射现象，故D正确.7 .（多选）如图所示甲、乙两列横波在同一介质中分别从波

9、源/、N两点沿/轴相向传播，波速为2ms,振幅都为A,某时刻的图像如图所示.此时甲波恰好传到x=2m处，乙波恰好传到x=6m处，取此时为/=0时刻，则以下说法中正确的有（）乙A.经过足够长时间后，甲、乙两波能形成稳定的干涉图样8 . =2s时，平衡位置在x=3 m处的质点的位移此时为y=（l+坐）A9 . =3s时，平衡位置在x=7m处的质点振动方向向下10 =3s时，两波源间（不含波源）有5个质点位移为零答案BD解析由题图可求得甲、乙两列横波的频率为产生稳定的干涉图样需要两列波的频率相同，故这两列波不能形成稳定的干涉图样，故A错误；=2s时，根据x=2X2 m=4 m可知，两列波均向前传播了

10、 4 m,可知甲波的波峰刚好到达3 m处，乙波x=7m处的振动刚好传到3 m处，由图像可分别列出两列波的解析式)甲=Asin(), y c=Asin故可得/=2 s时，平衡位置在3 m处的质点的位移为y=y甲+y乙=A+喙4 = （1 +坐）A,故B正确；/=3 s时，根据x=r=23 m=6 m可知，两列波均向前传播了 6 m,即甲的波谷到达x=7m处，乙波是平衡位置与波峰之间某一振动到达x=7 m处，根据叠加知，该质点向上振动，故C错误；画出再经过3 s的波形图如图所示，根据波的叠加可知两波源间（含波源）有5个质点位移为零，这5个质点的平衡位置分别在23 m之间，45m之间，6m处，78m

11、之间，9 m处，选项D正确.乙8.（多选）甲、乙两列简谐横波的传播速率相同，分别沿x轴正方向和负方向传播，f=0时刻两列波的前端刚好分别传播到冗=-2m的质点A和x=lm的质点&如图所示.已知横A.两列波相遇后会发生干涉现象B.乙波的频率为1.25 HzC.乙波更易发生明显衍射现象D.两列波会同时传到x=-0.5 m处，且该质点的振动方向沿y轴负方向答案BC7）J r 9解析 波在同种介质中传播速度相等，波的频率/=彳，所以夕=彳，解得乙波的频率为/乙=1.25 Hz,由于两波频率不同，不能发生干涉现象，A错误，B正确；波长越长的波越易发生明显衍射现象，由A项可知乙的频率小，故乙波的波长大，所

12、以乙波更易发生明显衍射现象，C正确；两列波的波速都为v= =10ms, %=-0.5 m处质点距A点和3点距离相同，因此两列波同时传到该处，根据传播方向和振动方向的关系，两列波在该点的振动方向都沿y轴正方向，D错误.9.一列波长大于3.6 m的简谐横波沿直线由。向h传播，、/7的平衡位置相距6m, ay /?两B.该波的波速为2msC.该波的波长为4 mD.该波由。传播到历时1.5 s答案B解析 由题图可知，3 s末4、两质点的位移不同，一个在平衡位置，一个在波谷，故A错误；由题图可知，波的周期为7=4 s,质点。的振动传到人用时r=3 + 7(=0,l,23),则该波s624的波速为ms(=

13、0,l,2),该波的波长为m(=0,l,2),t 3+4/?3+4/1根据题意，波长大于3.6m,则只能取0,故f=3s, v=2 ms, 2=8 m,故B正确，C、D错误.10.(多选)如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为r=0时的波形图，虚线为f=0.5 s时的波形图，下列说法正确的是()A.若波沿工轴正方向传播，则其最大周期为2.0 sB.若波沿x轴负方向传播，则其传播的最小速度为2 m/sC.若波速为26m/$,贝h=。时P质点的运动方向沿y轴正方向D.若波速为14ms,则，=0时P质点的运动方向沿)，轴正方向答案AD解析 若波沿轴正方向传播，则传播时间加=(+：)丁(=()/,2

14、3)，所以周期丁= 篙(=0,2,3-)，当=0时，T最大，最大值为7ma=4Ar=2.0s,选项A正确；r 3若波沿x轴负方向传播，波传播的距离最小值为3 m,它的最小速度为=r ms = 6 I v ms,选项B错误;若波的传播速度为26ms,波在Ar=0.5s时间内传播的距离为x=&V=13m = 34+a九波的传播方向是沿x轴正方向，可知/=0时P质点的运动方向沿y轴负方向，选项C错误；若波的传播速度为14 ms,波在A=().5 s时间内传播的距离为%=/ r=7 m=,波的传播方向是沿x轴负方向，可知/=0时刻P质点的运动方向沿)，轴正方向，选项D正确.11. 一列简谐横波沿x轴传播，。、b为x轴上相距0.5 m的两质点，如图甲所示.两质点的振动图像分别如图乙、丙所示.当该波在该介质中传播的速度为2.5 m/s时，求该波的波长；若该波的波长大于0.3 m,求可能的波速.答案(1)2 m (2)若波由。向b方向传播，波速为看m/s,若波由向a方向传播，波速为2.5 m/s 或 0.5 m/s解析(1)由图像得周期丁=0.8$,波速。=25 01/5,波长为/1=。7=25*0.8111 = 2111.若波由向方方向传播会=0.5 m, v=y解得焉m/s若波由b向a方向传播,与=0.5 m, 02=京解得 V2=2.5 m/s,(1