第43課時(shí)機(jī)械波課時(shí)精練[B](分值：60分)1~5題每小題5分，共25分1.(多選)(2023·遼寧卷·8)“球鼻艏”是位于遠(yuǎn)洋輪船船頭水面下方的裝置，當(dāng)輪船以設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)速度航行時(shí)，球鼻艏推起的波與船首推起的波如圖所示，兩列波的疊加可以大幅度減小水對(duì)輪船的阻力。下列現(xiàn)象的物理原理與之相同的是()A.插入水中的筷子，看起來(lái)折斷了B.陽(yáng)光下的肥皂膜，呈現(xiàn)彩色條紋C.駛近站臺(tái)的火車，汽笛音調(diào)變高D.振動(dòng)音叉的周圍，聲音忽高忽低答案BD解析該現(xiàn)象屬于波的疊加原理；插入水中的筷子看起來(lái)折斷了是光的折射造成的，與該問(wèn)題的物理原理不相符；陽(yáng)光下的肥皂膜呈現(xiàn)彩色條紋，是由于光從薄膜上下表面的反射光疊加造成的干涉現(xiàn)象，與該問(wèn)題的物理原理相符；駛近站臺(tái)的火車汽笛音調(diào)變高是多普勒現(xiàn)象，與該問(wèn)題的物理原理不相符；振動(dòng)音叉的周圍聲音忽高忽低，是聲音的疊加造成的干涉現(xiàn)象，與該問(wèn)題的物理原理相符，故選B、D。2.(多選)公路巡警開(kāi)車在限速100km/h的高速公路上以100km/h的恒定速度巡查，在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出已知頻率的超聲波，結(jié)果該超聲波被那輛轎車反射回來(lái)，巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低。則下列說(shuō)法正確的是()A.此現(xiàn)象屬于波的衍射B.此現(xiàn)象屬于多普勒效應(yīng)C.該轎車超速D.該轎車未超速答案BC解析該超聲波被那輛轎車反射回來(lái)，巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低，此現(xiàn)象為多普勒效應(yīng)，A錯(cuò)誤，B正確；巡警車接收到的超聲波頻率比發(fā)出的低，由多普勒效應(yīng)知巡警車與轎車在相互遠(yuǎn)離，而巡警車車速恒定且在后面，可判斷轎車的車速比巡警車的車速大，故該轎車超速，C正確，D錯(cuò)誤。3.如圖甲所示為某款采用了主動(dòng)降噪技術(shù)的汽車宣傳海報(bào)，汽車主動(dòng)降噪技術(shù)是指通過(guò)消音揚(yáng)聲器發(fā)出與噪聲源相位相反、幅度相同的降噪聲波，與外界噪聲疊加以達(dá)到汽車降噪的一種降噪技術(shù)。如圖乙所示為理想情況下的降噪過(guò)程，實(shí)線表示噪聲聲波，虛線表示降噪聲波，假設(shè)兩聲波均為簡(jiǎn)諧波，下列說(shuō)法正確的是()A.主動(dòng)降噪技術(shù)應(yīng)用了波的衍射原理B.噪聲聲波和降噪聲波的波速大小一定相等C.圖乙中噪聲聲波和降噪聲波的頻率可以不相等D.圖乙中噪聲聲波和降噪聲波相遇的P點(diǎn)的振幅增大答案B解析主動(dòng)降噪技術(shù)應(yīng)用了波的干涉原理，故A錯(cuò)誤；聲波在同種介質(zhì)中波速大小相等，故B正確；兩聲波頻率相等時(shí)才能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉，故C錯(cuò)誤；降噪聲波與噪聲聲波相位相反，頻率相同，振幅相同，P點(diǎn)的振幅為零，故D錯(cuò)誤。4.兩個(gè)步調(diào)相同的相干波源S1、S2上下振動(dòng)，波在水平面內(nèi)傳播，形成了如圖所示的干涉圖樣，其中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷。若兩列波的振幅分別為A1=5cm，A2=10cm，下列說(shuō)法中正確的是()A.質(zhì)點(diǎn)a始終保持靜止不動(dòng)B.質(zhì)點(diǎn)b的位移始終大于質(zhì)點(diǎn)d的位移C.質(zhì)點(diǎn)b與質(zhì)點(diǎn)c的振動(dòng)始終加強(qiáng)D.任意時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)c和質(zhì)點(diǎn)d在豎直方向上的高度差不超過(guò)15cm答案C解析質(zhì)點(diǎn)a為兩波源連線的中垂線上，到兩波源的距離相等，且兩波源振動(dòng)完全相同，所以質(zhì)點(diǎn)a為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，不會(huì)靜止不動(dòng)，故A錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)b是波峰與波峰相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振幅最大，為兩波振幅之和15cm；質(zhì)點(diǎn)d是波峰與波谷相遇，所以d為振動(dòng)減弱點(diǎn)，振幅最小，為兩波振幅之差5cm，但質(zhì)點(diǎn)b的位移不一定大于質(zhì)點(diǎn)d的位移，故B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)b是波峰與波峰相遇，質(zhì)點(diǎn)c是波谷與波谷相遇，它們均屬于振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振動(dòng)始終加強(qiáng)，故C正確；質(zhì)點(diǎn)c是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振幅最大，為兩波振幅之和15cm，質(zhì)點(diǎn)d為振動(dòng)減弱點(diǎn)，振幅最小，為兩波振幅之差5cm，d在波峰，c在波谷，則此時(shí)c、d兩質(zhì)點(diǎn)的豎直高度差最大為20cm，故D錯(cuò)誤。5.(2023·海南卷·4)下面上下兩圖分別是一列機(jī)械波在傳播方向上相距6m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)P、Q的振動(dòng)圖像，下列說(shuō)法正確的是()A.該波的周期是5sB.該波的波速是3m/sC.4s時(shí)P質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)D.4s時(shí)Q質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)答案C解析由兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像可知，該波的周期是4s，A錯(cuò)誤；4s時(shí)，P質(zhì)點(diǎn)向上振動(dòng)，Q質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng)，C正確，D錯(cuò)誤；兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)相反，可知兩質(zhì)點(diǎn)間距離等于(n+12)λ(n=0，1，2，…)，只有當(dāng)n=0時(shí)，12λ=6m，λ=12m，v=λT=3m/s，n≥1時(shí)，v≠3m/s6、7題每小題6分，8題14分，共26分6.(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線傳播，A和B兩點(diǎn)是沿傳播方向上的兩點(diǎn)，波由A傳向B，A、B兩點(diǎn)平衡位置相距s=3m，從0時(shí)刻起A點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖中的甲所示，B點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖中的乙所示，則下列說(shuō)法正確的是()A.該波的波長(zhǎng)可能為4mB.該波的波長(zhǎng)可能為2.4mC.該機(jī)械波的最大傳播速度為0.6m/sD.該波遇到10m的孔，一定能發(fā)生明顯的衍射答案BC解析根據(jù)題意可知，由于波由A傳向B，由題圖可知，A質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)形式經(jīng)過(guò)t=(n+14)T(n=0，1，2，3，…)傳到B質(zhì)點(diǎn)，則有3m=(n+14)λ(n=0，1，2，3，可知，當(dāng)n=0時(shí)λ0=12m，當(dāng)n=1時(shí)，λ1=2.4m由題圖可知，該波的周期為20s，波長(zhǎng)最大時(shí)，波速最大，則有vm=λ0T=0.6m/s，故A錯(cuò)誤，B、C正確；由于該機(jī)械波的波長(zhǎng)不確定，可能很短，故該波遇到10m的孔，不一定能發(fā)生明顯的衍射，故7.(2023·湖南卷·3)如圖(a)，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，AC=BC=4m，DC=3m，DC垂直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(b)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()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(b)的振動(dòng)圖像可知，振動(dòng)的周期為4s，故三列波的波速為v=λT=1m/s，A錯(cuò)誤；由題圖(a)可知，與D處距離最近的波源是波源C，距離為3m，故開(kāi)始振動(dòng)后波源C處的橫波傳播到D處所需的時(shí)間為tC=DCv=3s，故t=2s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)還未開(kāi)始振動(dòng)，B錯(cuò)誤；由幾何關(guān)系可知AD=BD=5m，波源A、B產(chǎn)生的橫波傳播到D處所需的時(shí)間為tAB=ADv=5s，故t=4.5s時(shí)，僅波源C處的橫波傳播到D處，此時(shí)D處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí)間為t1=t-tC=1.5s，由振動(dòng)圖像可知此時(shí)D處的質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，C正確；t=6s時(shí)，波源C處的橫波傳播到D處后振動(dòng)時(shí)間為t2=t-tC=3s，由振動(dòng)圖像可知此時(shí)D處為波源C處傳播橫波的波谷；t=6s時(shí)，波源A、B處的橫波傳播到D處后振動(dòng)時(shí)間為t3=t-tAB=1s，由振動(dòng)圖像可知此時(shí)D處為波源A、B處傳播橫波的波峰。根據(jù)波的疊加原理可知此時(shí)D處質(zhì)點(diǎn)的位移為y=2A-A=2cm，故t=6s時(shí)，D處的質(zhì)點(diǎn)與平衡位置的距離是2cm8.(14分)(2023·全國(guó)甲卷·34(2))分別沿x軸正向和負(fù)向傳播的兩列簡(jiǎn)諧橫波P、Q的振動(dòng)方向相同，振幅均為5cm，波長(zhǎng)均為8m，波速均為4m/s。t=0時(shí)刻，P波剛好傳播到坐標(biāo)原點(diǎn)處，該處的質(zhì)點(diǎn)將自平衡位置向下振動(dòng)；Q波剛好傳到x=10m處，該處的質(zhì)點(diǎn)將自平衡位置向上振動(dòng)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，兩列波相遇。(1)(6分)在給出的坐標(biāo)圖上分別畫出P、Q兩列波在t=2.5s時(shí)刻的波形圖(P波用虛線，Q波用實(shí)線)；(2)(8分)求出圖示范圍內(nèi)的介質(zhì)中，因兩列波干涉而振動(dòng)振幅最大和振幅最小的平衡位置。答案(1)見(jiàn)解析圖(2)見(jiàn)解析解析(1)根據(jù)Δx=vt得Δx=4×2.5m=10m可知t=2.5s時(shí)P波剛好傳播到x=10m處，Q波剛好傳播到x=0處，根據(jù)同側(cè)法及兩波的波長(zhǎng)λ=8m可得波形圖如圖所示。(2)根據(jù)題意可知，P、Q兩波振動(dòng)頻率相同，起振方向相反，兩波疊加時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的條件為到兩波源的距離差Δx=(2n+1)λ2(n=0，1，Δx=|(x-0)-(10m-x)|解得在圖示范圍內(nèi)，振幅最大的平衡位置有x=3m、x=7m振動(dòng)減弱的條件為Δx=nλ(n=0，1，2，…)解得在圖示范圍內(nèi)，振幅最小的平衡位置有x=1m、x=5m、x=9m。(9分)9.(2024·江西卷·6)如圖(a)所示，利用超聲波可以檢測(cè)飛機(jī)機(jī)翼內(nèi)部缺陷。在某次檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，入射波為連續(xù)的正弦信號(hào)，探頭先后探測(cè)到機(jī)翼表面和缺陷表面的反射信號(hào)，分別如圖(b)、(c)所示。已知超聲波在機(jī)翼材料中的波速為6300m/s。關(guān)于這兩個(gè)反射信號(hào)在探頭處的疊加效果和缺陷深度d，下列選項(xiàng)正確的是()A.振動(dòng)減弱；d=4.725mmB.振動(dòng)加強(qiáng)；d=4.725mmC.振動(dòng)減弱；d=9.45mmD.振動(dòng)加強(qiáng)；d=9