考點(diǎn)規(guī)范練31機(jī)械波一、單項(xiàng)選擇題1.利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖甲和乙所示。由此可知()A.甲和乙都是衍射圖樣B.甲和乙都是干涉圖樣C.甲是衍射圖樣,乙是干涉圖樣D.甲是干涉圖樣,乙是衍射圖樣答案:C解析:甲圖中水波通過(guò)狹縫在擋板后面繼續(xù)傳播,是衍射圖樣。頻率相同的兩列波相遇,當(dāng)波程差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí),振動(dòng)加強(qiáng);當(dāng)波程差為半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí),振動(dòng)減弱;加強(qiáng)和減弱的區(qū)域交替出現(xiàn),故題圖乙是發(fā)生了干涉現(xiàn)象,綜上所述,故C正確,A、B、D錯(cuò)誤。2.下列各圖分別表示一列水波在傳播過(guò)程中遇到了小孔(①、②圖)或障礙物(③、④圖),每?jī)蓷l相鄰曲線之間距離表示一個(gè)波長(zhǎng),其中能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的有()A.③④ B.②④C.①③ D.①②答案:B解析:一列水波在傳播過(guò)程中遇到了小孔(①②圖),相比而言②圖的孔洞的尺寸比①圖小,且②中波的波長(zhǎng)與小孔的尺寸差不多,所以②能比①更能發(fā)生明顯的衍射。一列水波在傳播過(guò)程中遇到了障礙物(③④圖),相比而言④圖的障礙物的尺寸比③圖小,且④中波的波長(zhǎng)大于障礙物的尺寸,所以④圖能發(fā)生明顯的衍射。故選B。3.某一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波,在t=T4時(shí)刻的波形如圖所示,P、Q為介質(zhì)中的兩質(zhì)點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)P正在向動(dòng)能增大的方向運(yùn)動(dòng)。下列說(shuō)法正確的是(A.波沿x軸正方向傳播B.t=T4時(shí)刻,Q比PC.t=3T4時(shí)刻,D.t=3T4時(shí)刻,P向答案:D解析:由質(zhì)點(diǎn)P向動(dòng)能增大的方向運(yùn)動(dòng)知,t=T4時(shí)P點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng),即運(yùn)動(dòng)方向向下,可得該波沿x軸負(fù)方向傳播,A錯(cuò)誤。題圖所示t=T4時(shí)刻Q點(diǎn)處在波谷,速度為0,小于P點(diǎn)的速度,B錯(cuò)誤。t=3T4時(shí)刻相對(duì)于t=T4時(shí)刻,經(jīng)過(guò)半個(gè)周期,此時(shí)Q點(diǎn)位于波峰,P點(diǎn)在平衡位置下方,如圖虛線部分,此時(shí)P點(diǎn)向y4.(2023·湖南卷)如圖甲所示,在均勻介質(zhì)中有A、B、C和D四點(diǎn),其中A、B、C三點(diǎn)位于同一直線上,lAC=lBC=4m,lDC=3m,DC垂直于AB。t=0時(shí),位于A、B、C處的三個(gè)完全相同的橫波波源同時(shí)開(kāi)始振動(dòng),振動(dòng)圖像均如圖乙所示,振動(dòng)方向與平面ABD垂直,已知波長(zhǎng)為4m。下列說(shuō)法正確的是()甲乙A.這三列波的波速均為2m/sB.t=2s時(shí),D處的質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)C.t=4.5s時(shí),D處的質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)D.t=6s時(shí),D處的質(zhì)點(diǎn)與平衡位置的距離是6cm答案:C解析:由題圖乙可知,波的周期為4s,波速為v=λT=4m4s=1m/s,A錯(cuò)誤;t=2s時(shí),這三列波都還沒(méi)有傳到D點(diǎn),D處的質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有振動(dòng),B錯(cuò)誤;t=4.5s時(shí),A、B處的振動(dòng)沒(méi)有傳到D點(diǎn),C處的振動(dòng)傳到D點(diǎn)后,又振動(dòng)了1.5s,根據(jù)題圖乙可知,D處的質(zhì)點(diǎn)正向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),C正確;t=6s時(shí),A、B處的振動(dòng)傳到D點(diǎn)時(shí),都使D處的質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向振動(dòng)了1s,而C處的振動(dòng)傳到D時(shí),使D處的質(zhì)點(diǎn)處在平衡位置且向y軸負(fù)方向振動(dòng),根據(jù)波的疊加原理知,此時(shí),D處的質(zhì)點(diǎn)與平衡位置的距離是5.甲、乙兩列簡(jiǎn)諧橫波沿同一直線傳播,t=0時(shí)刻兩波疊加區(qū)域各自的波形如圖所示。已知甲沿x軸正方向傳播,乙沿x軸負(fù)方向傳播,兩列波的傳播速度相同,甲的周期為0.4s,則()A.兩列波在相遇區(qū)域會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象B.t=0時(shí),x=4m處質(zhì)點(diǎn)速度沿y軸正方向C.t=0.2s時(shí),x=4m處質(zhì)點(diǎn)位置為y=-1cmD.t=0.2s時(shí),x=4m處質(zhì)點(diǎn)速度為零答案:C解析:由題圖可知,乙波的波長(zhǎng)為8m,甲波的波長(zhǎng)為4m,由于波速相同,則兩波的頻率不同,所以兩列波在相遇區(qū)域不會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象,A錯(cuò)誤。由上下坡法可知,兩列波在x=4m處的振動(dòng)方向均沿y軸負(fù)方向,則t=0時(shí),x=4m處質(zhì)點(diǎn)速度沿y軸負(fù)方向,B錯(cuò)誤。由于乙波的波長(zhǎng)為甲波的兩倍,波速相同,則乙波的周期為甲波的兩倍,即為0.8s。從題圖所示位置開(kāi)始經(jīng)過(guò)0.2s,即經(jīng)過(guò)甲的半個(gè)周期或乙的四分之一周期,甲波使x=4m處質(zhì)點(diǎn)先向下運(yùn)動(dòng),再回到平衡位置,乙波使x=4m處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)到波谷位置。由疊加原理可知,此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)位置為y=-1cm,C正確。此時(shí)由于甲波使x=4m處質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置,所以此時(shí)速度不為0,D錯(cuò)誤。二、多項(xiàng)選擇題6.(2022·山東卷)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,平衡位置位于坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖像如圖所示。當(dāng)t=7s時(shí),簡(jiǎn)諧波的波形可能正確的是()答案:AC解析:由振動(dòng)圖像可知,周期T=12s,則ω=2π12rad/s=π6rad/s,由t0=0時(shí)y0=10cm,可得出平衡位置位于坐標(biāo)原點(diǎn)的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為y=20sinπ6t+π6cm,則t=7s時(shí),y=20sin43πcm=-20×32cm=-1037.一列橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示,a、b兩質(zhì)點(diǎn)間距為8m,a、c兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的間距為3m,當(dāng)t=1s時(shí),質(zhì)點(diǎn)c恰好通過(guò)平衡位置,則波速可能為()A.1m/s B.8m/s C.13m/s D.23m/s答案:ACD解析:若波向左傳播:圖中c點(diǎn)最右側(cè)的平衡位置的振動(dòng)傳到c點(diǎn)時(shí),c恰好通過(guò)平衡位置,此過(guò)程中波傳播的距離為x=1m,則波速為v=xt=11m/s=1m/s。根據(jù)波的周期性可知,波向左傳播的距離為x=(4n+1)m(n=0,1,2,3,…),波速為v=xt=4n+11m/s=(4n+1)m/s,n=0時(shí),v=1m/s,當(dāng)n=3時(shí),v=13m/s。若波向右傳播,根據(jù)波的周期性可知,波向右傳播的距離為x=(4n+3)m(n=0,1,2,3,…),波速為v=xt=(4n+3)m/s。當(dāng)n=5時(shí),v=23m/s,由于n是整數(shù),所以v不可能等于8三、非選擇題8.有兩列簡(jiǎn)諧橫波a、b在同一介質(zhì)中分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播。兩列波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示,已知a波的周期Ta=1s。(1)求兩列波的傳播速度。(2)從t=0時(shí)刻開(kāi)始,最短經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間x=1.0m的質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移為0.16m?答案:(1)都為2.5m/s(2)5.4s解析:(1)由題圖可知a、b兩列波的波長(zhǎng)分別為λa=2.5m,λb=4.0m兩列波在同種介質(zhì)中的傳播速度相同,為v=λaTa=2.5(2)要使x=1.0m處的質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移為0.16m,需滿足a波和b波的波峰同時(shí)傳播到該質(zhì)點(diǎn)。a波的波峰傳播到x=1.0m的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)歷的時(shí)間ta=Δxav=1m+b波的波峰傳播到x=