高考物理一轮复习课时练习 第8章第3练　训练2　机械波(二)（含详解）

训练2机械波(二)1．(多选)(2023·辽宁卷·8)“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2．(2023·山东青岛市二模)我国研制的“复兴号动车组”首次实现了时速350km/h的自动驾驶，此时多普勒效应会影响无线通信系统稳定，这要求通信基站能分析误差并及时校正。如图，一辆行驶的动车组发出一频率为f0、持续时间为Δt0的通信信号，与动车组行驶方向在同一直线上的通信基站A、B接收到信号的频率和持续时间分别为fA、ΔtA和fB、ΔtB，下列判断正确的是()A．fA>f0，ΔtA<Δt0 B．fA<f0，ΔtA>Δt0C．fB>f0，ΔtB>Δt0 D．fB<f0，ΔtB<Δt03.(多选)(2023·湖南长沙市一模)如图所示，水平面内两个沿竖直方向振动的相干波源S1、S2发出的简谐横波在同一均匀介质中相遇，波长均为5cm，波源S1的振幅为2cm，S2的振幅为4cm。图中实线表示某时刻波峰，虚线表示该时刻波谷，a、c、e三点均位于S1、S2连线的中垂线上，其中e点是a、c连线的中点，b、d、f三点为所在两个圆弧的交点。下列说法正确的是()A．图示时刻ac两点连线上的任意一点(不含a、c)均向下振动B．b点的振幅为2cmC．图中b、d、f三点位于同一条双曲线上D．图中e点的振幅为0，但是它是振动加强点4．(2023·浙江6月选考·11)如图所示，置于管口T前的声源发出一列单一频率声波，分成两列强度不同的声波分别沿A、B两管传播到出口O。先调节A、B两管等长，O处探测到声波强度为400个单位，然后将A管拉长d＝15cm，在O处第一次探测到声波强度最小，其强度为100个单位。已知声波强度与声波振幅平方成正比，不计声波在管道中传播的能量损失，则()A．声波的波长λ＝15cmB．声波的波长λ＝30cmC．两声波的振幅之比为3∶1D．两声波的振幅之比为2∶15．(2023·辽宁大连市二十四中模拟)如图甲所示，在xOy平面内有两个沿z方向做简谐运动的点波源S1(－2,0)和S2(4,0)。两波源的振动图像分别如图乙和图丙所示，两列波的波速均为0.50m/s。0时刻两波源产生的波均已到达质点A(－2,8)和B(1,4)处，则()A．质点A位于振动加强区B．质点A比质点B振动得快C．0～4s内，质点A的最小位移为－2mD．0～4s内，质点B的最大位移为2m6．(2023·湖南卷·3)如图(a)，在均匀介质中有A、B、C和D四点，其中A、B、C三点位于同一直线上，AC＝BC＝4m，DC＝3m，DC垂直AB。t＝0时，位于A、B、C处的三个完全相同的横波波源同时开始振动，振动图像均如图(b)所示，振动方向与平面ABD垂直，已知波长为4m。下列说法正确的是()A．这三列波的波速均为2m/sB．t＝2s时，D处的质点开始振动C．t＝4.5s时，D处的质点向y轴负方向运动D．t＝6s时，D处的质点与平衡位置的距离是6cm7.(多选)(2022·山东卷·9)一列简谐横波沿x轴传播，平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如图所示。当t＝7s时，简谐波的波动图像可能正确的是()8.(2023·山东临沂市期中)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两质点的振动图像如图所示，则在A、B、C、D图中描述该波的图像不可能出现的是()9．(多选)(2024·浙江台州市模拟)如图甲所示，S为与波源处于同一均匀介质中的点，其与两波源P1、P2的距离分别是7m、9m，P1、P2间距离为10m，波源P1的振动图像如图乙所示；波源P2振动频率f＝5Hz，其产生的简谐横波在t＝0.25s时刻的图像如图丙所示(x＝2.5m处为最前端)，已知P1、P2均在t＝0时刻开始振动，则()A．波源P2的起振方向沿y轴负方向B．质点S为振动加强点C．t＝1.1s时质点S向y轴负方向运动D．在t＝0.6s时，SP1P2所在的平面内有2处波峰与波峰相遇10．(2023·全国甲卷·34(2))分别沿x轴正向和负向传播的两列简谐横波P、Q的振动方向相同振幅均为5cm，波长均为8m，波速均为4m/s。t＝0时刻，P波刚好传播到坐标原点处，该处的质点将自平衡位置向下振动；Q波刚好传到x＝10m处，该处的质点将自平衡位置向上振动。经过一段时间后，两列波相遇。(1)在给出的坐标图上分别画出P、Q两列波在t＝2.5s时刻的波形图(P波用虚线，Q波用实线)；(2)求出图示范围内的介质中，因两列波干涉而振动振幅最大和振幅最小的平衡位置。11．(2023·湖北卷·7)一列简谐横波沿x轴正向传播，波长为100cm，振幅为8cm。介质中有a和b两个质点，其平衡位置分别位于x＝－eq\f(40,3)cm和x＝120cm处。某时刻b质点的位移为y＝4cm，且向y轴正方向运动。从该时刻开始计时，a质点的振动图像为()训练2机械波(二)1．BD[该现象属于波的叠加原理；插入水中的筷子看起来折断了是光的折射造成的，与该问题的物理原理不相符；阳光下的肥皂膜呈现彩色条纹，是由于光从薄膜上下表面的反射光叠加造成的干涉现象，与该问题的物理原理相符；驶近站台的火车汽笛音调变高是多普勒现象，与该问题的物理原理不相符；振动音叉的周围声音忽高忽低，是声音的叠加造成的干涉现象，与该问题的物理原理相符，故选B、D。]2．A[根据多普勒效应，远离波源的接收者接到的频率变小，靠近波源的接收者接收到的频率变大，则fA>f0，fB<f0，故TA<T0，TB>T0，所以ΔtA<Δt0，ΔtB>Δt0，故选A。]3．ABC[由题图可知，a点是波谷与波谷相遇的点，c点是波峰与波峰相遇的点，e是ac连线的中点，而该相干波源波长相同，能够形成稳定的干涉图样，因此e点在平衡位置，而ac连线上的点始终处于振动加强的状态，当两列波发生干涉，图示时刻ac两点连线上的任意一点(不含a、c)都是向下振动的，故A正确；由题图可知，b点是波源S1的波峰与波源S2波谷相遇的点，设波源S1的振幅为A1，波源S2的振幅为A2，则b点的振幅为A＝A2－A1＝4cm－2cm＝2cm，故B正确；由题图可知b、d、f三点到两个波源的距离之差均为半波长，根据几何知识可得，满足该条件的曲线为双曲线，故C正确；虽然图示时刻e点既不是波峰与波峰相遇处，也不是波谷与波谷相遇处，图示时刻其位移为0，但e点是振动加强点，振幅为6cm，故D错误。]4．C[分析可知A、B两管等长时，声波的振动加强，将A管拉长d＝15cm后，两声波在O点减弱，根据题意设声波加强时振幅为20，声波减弱时振幅为10，则A1＋A2＝20，A1－A2＝10可得两声波的振幅之比，eq\f(A1,A2)＝eq\f(3,1)，故C正确，D错误；根据振动减弱的条件及由题意可得eq\f(λ,2)＝2d，解得λ＝60cm，故A、B错误。]5．D[根据题意可知，两波传播到A点的路程差为Δs＝eq\r(62＋82)m－8m＝2m，两列波的波速均为v＝0.5m/s，由题图可得T＝4s，所以波长为λ＝vT＝0.5×4m＝2m，所以Δs＝λ，根据题图乙和题图丙可知，两列波的起振方向是反向的，所以质点A位于振动减弱区，故A错误；两波源的振动频率相等，则质点A与质点B振动快慢相同，故B错误；两波分别从波源传播到B点的路程差为0，B点为振动减弱点，B点的振幅为A＝A2－A1＝4m－2m＝2m，0～4s内，质点B的最大位移为2m，故D正确；A点为振动减弱点，0～4s内，质点A的最小位移为0，故C错误。]6．C[由题图(b)的振动图像可知，振动的周期为4s，故三列波的波速为v＝eq\f(λ,T)＝1m/s，A错误；由题图(a)可知，与D处距离最近的波源是波源C，距离为3m，故开始振动后波源C处的横波传播到D处所需的时间为tC＝eq\f(DC,v)＝3s，故t＝2s时，D处的质点还未开始振动，B错误；由几何关系可知AD＝BD＝5m，波源A、B产生的横波传播到D处所需的时间为tAB＝eq\f(AD,v)＝5s，故t＝4.5s时，仅波源C处的横波传播到D处，此时D处的质点振动时间为t1＝t－tC＝1.5s，由振动图像可知此时D处的质点向y轴负方向运动，C正确；t＝6s时，波源C处的横波传播到D处后振动时间为t2＝t－tC＝3s，由振动图像可知此时D处为波源C处传播横波的波谷；t＝6s时，波源A、B处的横波传播到D处后振动时间为t3＝t－tAB＝1s，由振动图像可知此时D处为波源A、B处传播横波的波峰。根据波的叠加原理可知此时D处质点的位移为y＝2A－A＝2cm，故t＝6s时，D处的质点与平衡位置的距离是2cm，D错误。]7．AC[由O点的振动图像可知，周期为T＝12s，振幅A＝20cm，设原点处的质点的振动方程为y＝Asin(eq\f(2π,T)t＋φ)，将(0,10cm)代入，有10cm＝20sinφ(cm)，解得φ＝eq\f(π,6)。在t＝7s时刻，y7＝20sin(eq\f(2π,12)×7＋eq\f(π,6))cm＝－10eq\r(3)cm≈－17.3cm因7s＝eq\f(1,2)T＋eq\f(1,12)T由题可知在t＝7s时刻质点在y轴负半轴向下振动，根据“同侧法”可判断若波向右传播，则波形为C所示；若波向左传播，则波形如A所示，故选A、C。]8．B[t＝0时刻，a质点在波峰，b质点在平衡位置，且向下振动。若波由a传到b，则a、b间距s＝(n＋eq\f(3,4))λ＝9m(n＝0,1,2,3，…)，解得λ＝eq\f(36,4n＋3)m(n＝0,1,2,3，…)，当n＝0时λ＝12m，当n＝1时λ＝eq\f(36,7)m，当n＝2时λ＝eq\f(36,11)m，…若波由b传到a，则a、b间距s＝(n＋eq\f(1,4))λ＝9m(n＝0,1,2,3，…)，解得λ＝eq\f(36,4n＋1)m(n＝0,1,2,3，…)，当n＝0时λ＝36m，当n＝1时λ＝eq\f(36,5)m，当n＝2时λ＝4m，…可知A、C、D可能出现，不符合题意，B不可能出现，符合题意。]9．BD[结合波源P2在t＝0.25s时波的图像可知，此时刚开始振动的x＝2.5m处质点的起振方向沿y轴正方向，质点与波源的起振方向相同，因此波源P2的起振方向沿y轴正方向，A错误；根据波源P1的振动图像可知，波源P1的起振方向向上，又因为S点到两波源的波程差为Δx＝|P1S－P2S|＝2m，S点到两波源的波程差为波长的整数倍，且两波源的起振方向相同，所以质点S为振动加强点，故B正确；在同一介质中，频率相同的两列机械波，波速相同，波长相等，由题图可知λ＝2.0m，T＝0.2s则波速为v＝eq\f(λ,T)＝10m/s则P1波传到S点的时间为t1＝eq\f(SP1,v)＝0.7s当t＝1.1s，S点已经振动了0.4s，刚好为两个周期，因为S点为振动加强点，所以它的振动方向与波源P1的相同，所以它此时向y轴正方向运动，故C错误；在t＝0.6s时，波传至距离波源6m处，由起振方向可知，波峰分别位于距离波源5.5m、3.5m和1.5m处，以波源为圆心，波峰到波源的距离为半径作圆，如图可知SP1P2所在的平面内有2处波峰与波峰相遇，故D正确。]10．(1)见解析图(2)见解析解析(1)根据Δx＝vt得Δx＝4×2.5m＝10m可知t＝2.5s时P波刚好传播到x＝10m处，Q波刚好传播到x＝0处，根据同侧法及两波的波长λ＝8m可得波形图如图所示。(2)根据题意可知，P、Q两波振动频率相同，振动方向相反，两波叠加时，振动加强点的条件为到两波源的距离差Δx＝eq\f(2n＋1λ,2)(n＝0,1,2…)，Δx＝|(x－0)－(10m－x)|解得在图示范围内，振幅最大的平衡位置有x＝3m、x＝7m振动减弱的条件为Δx＝nλ(n＝0,1,2…)解得在图示范围内，振幅最