第3章機(jī)械波(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、選擇題:本大題共10小題,共46分。第1~7題,每小題4分,只有一項(xiàng)符合題目要求,錯(cuò)選、多選或未選均不得分;第8~10題,每小題6分,有多項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)或不選的得0分。1.下列關(guān)于波的說(shuō)法正確的是()A.兩列波疊加一定會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣B.在干涉圖樣中,振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)的位移一定大于振動(dòng)減弱區(qū)域質(zhì)點(diǎn)的位移C.當(dāng)波源遠(yuǎn)離接收者時(shí),觀察者接收到的波的頻率比波源頻率低D.只有障礙物或孔的尺寸與波長(zhǎng)比較相差不多或較小,波才能發(fā)生衍射2.(2024山東青島二中三模)青島瀕臨黃海,是國(guó)內(nèi)著名的濱海旅游城市,長(zhǎng)達(dá)800多千米的海岸線,擁有眾多優(yōu)良海水浴場(chǎng)。在石老人海水浴場(chǎng),某同學(xué)漂浮在海面上;水波以3m/s的速率向著海灘傳播,該同學(xué)記錄了第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過身下的時(shí)間為18s。下列說(shuō)法正確的是()A.該同學(xué)很快就會(huì)漂流到沙灘上B.該水波的周期為1.8sC.該水波的波長(zhǎng)為6mD.該水波可以繞過石老人繼續(xù)傳播屬于波的干涉現(xiàn)象3.(2025·上海卷)如圖所示,有一周期為T、沿x軸正方向傳播的波,當(dāng)t=0時(shí)波恰好傳到B點(diǎn),則t=8T時(shí),CD段的波形圖為()4.一般來(lái)說(shuō)現(xiàn)在的手機(jī)上都會(huì)有2個(gè)麥克風(fēng),一個(gè)比較大的位于手機(jī)下方,另一個(gè)一般位于手機(jī)頂部。查閱手機(jī)說(shuō)明后知道手機(jī)內(nèi)部上麥克風(fēng)為降噪麥克風(fēng)。進(jìn)一步翻閱技術(shù)資料得知:降噪麥克風(fēng)通過降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪音相位相反的聲波,從而實(shí)現(xiàn)降噪的效果。下圖是理想情況下的降噪過程,實(shí)線對(duì)應(yīng)環(huán)境噪聲,虛線對(duì)應(yīng)降噪系統(tǒng)產(chǎn)生的等幅反相聲波。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.降噪過程實(shí)際上是聲波發(fā)生了干涉B.降噪過程本質(zhì)上是兩列聲波相遇時(shí)疊加的結(jié)果C.降噪聲波與環(huán)境噪聲的傳播速度一定相等D.P點(diǎn)經(jīng)過一個(gè)周期沿波的傳播方向傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng)5.如圖所示,一列簡(jiǎn)諧橫波沿水平方向向左傳播,P、Q兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置相距0.15m。當(dāng)P向下運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí),Q剛好運(yùn)動(dòng)到下方最大位移處,則這列波的波長(zhǎng)可能是()A.0.60m B.0.30mC.0.20m D.0.15m6.如圖所示,實(shí)線與虛線分別表示振幅、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷。此刻M點(diǎn)處波峰與波峰相遇,下列說(shuō)法正確的是()A.該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)O正處于平衡位置B.P、N兩質(zhì)點(diǎn)始終處在平衡位置C.從該時(shí)刻起,經(jīng)過二分之一周期,質(zhì)點(diǎn)M處于振動(dòng)減弱區(qū)D.從該時(shí)刻起,經(jīng)過二分之一周期,質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)平衡位置7.一簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸傳播,在t=0時(shí)刻的波形如圖所示。已知在t=0時(shí)刻開始計(jì)時(shí),質(zhì)點(diǎn)O沿y軸正方向通過平衡位置;在t=0.2s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)O自計(jì)時(shí)后第一次處于波峰。下列說(shuō)法正確的是()A.該簡(jiǎn)諧橫波的波速為4m/sB.質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)N都運(yùn)動(dòng)起來(lái)后,它們的運(yùn)動(dòng)方向總相反C.在0~0.2s的時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)M通過的路程為0.4mD.在t=2.6s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置,正沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)8.沿x軸正方向傳播的一列橫波在某時(shí)刻的波形為一正弦曲線,其波速為200m/s,則下列說(shuō)法正確的是()A.從圖示時(shí)刻開始,經(jīng)0.01s質(zhì)點(diǎn)a通過的路程為40cm,此時(shí)相對(duì)平衡位置的位移為零B.圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b的加速度方向?yàn)閥軸正方向C.若此波遇到另一列波,并產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象,則另一列波的頻率為50HzD.若產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象,該波所遇到障礙物的尺寸一般不小于200m9.A、B兩列波在同一介質(zhì)中沿x軸正負(fù)兩個(gè)方向相向傳播,t=0時(shí)刻波形如圖所示,波速均為v=25cm/s,則下列說(shuō)法正確的是()A.x=15cm處的質(zhì)點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)B.只有波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)才會(huì)處于y=4cm或-4cm位置C.t=0.08s時(shí),第一次有質(zhì)點(diǎn)處于y=-20cm位置處D.再經(jīng)過31.2s時(shí)間x=15cm處的質(zhì)點(diǎn)將第2次處于y=20cm位置處10.某橫波沿x軸正方向傳播,在t=0時(shí)刻恰好傳播到x=2m處的B點(diǎn);當(dāng)t=0.5s質(zhì)點(diǎn)A從t=0時(shí)刻起恰好第三次位于平衡位置。質(zhì)點(diǎn)P位于x=5m處,下列說(shuō)法正確的是()A.該波的波速為v=5m/sB.t=1.1s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P已經(jīng)過的路程是0.1mC.與該波發(fā)生干涉的另一簡(jiǎn)諧波的頻率是2.25HzD.質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方程為y=2sin5π二、非選擇題:本大題共5小題,共54分。第11題6分,第12題10分,第13題10分,第14題12分,第15題16分。11.(6分)如圖所示,實(shí)線為一列橫波某時(shí)刻的波形,這列波的傳播速度為0.25m/s,虛線為1s后的波形。那么這列波的傳播方向是,這段時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P(平衡位置在x=0.1m處)所通過的路程是。

12.(10分)如圖甲所示,在操場(chǎng)的P、Q兩個(gè)位置放兩個(gè)揚(yáng)聲器,PQ之間的距離d=10m,其中A在PQ的中垂線上,B在PQ的連線上,且lPB=3.3m。兩個(gè)揚(yáng)聲器發(fā)聲時(shí)的振動(dòng)圖像均如圖乙所示,已知聲波在空氣中的傳播速度為340m/s,則揚(yáng)聲器發(fā)出聲波的波長(zhǎng)為m。一個(gè)同學(xué)站在位置A時(shí)聽到的聲音比站在位置B時(shí)聽到的聲音(選填“大”“小”或“相同”),如果該同學(xué)從P走到Q,他可以次聽到聲音明顯變大。

13.(10分)下圖為一列水平向右沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波的波形,波速大小為v=0.6m/s,質(zhì)點(diǎn)P的平衡位置橫坐標(biāo)為x=0.96m。從圖中狀態(tài)開始計(jì)時(shí)(此時(shí)該波剛好傳到距O點(diǎn)0.24m的位置)。(1)經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間,質(zhì)點(diǎn)P第二次到達(dá)波峰?(2)當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P第二次到達(dá)波峰時(shí),求質(zhì)點(diǎn)P通過的路程及該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的位移。14.(12分)圖甲為一簡(jiǎn)諧橫波在t=1s時(shí)的波形,波速為4m/s,圖乙為質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖像。(1)分別說(shuō)出兩圖中AA'的意義。(2)說(shuō)出甲圖中OA'B圖線的意義。(3)在甲圖中畫出再經(jīng)3.5s時(shí)的波形。(4)求再經(jīng)過3.5s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P的路程和位移。15.(16分)如圖所示,兩列橫波在同種介質(zhì)中沿x軸相向傳播,t=0時(shí)刻兩列波的波形前端分別剛好傳到坐標(biāo)x=-2m和x=-1m的兩點(diǎn),甲波的波速為v甲=8m/s。(1)t=0時(shí),坐標(biāo)為x=-8m的P點(diǎn)已經(jīng)通過的路程是多少?(2)從t=0到t=2s,求坐標(biāo)原點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)位移為20cm的時(shí)刻。第3章機(jī)械波(時(shí)間:75分鐘滿分:100分)一、選擇題:本大題共10小題,共46分。第1~7題,每小題4分,只有一項(xiàng)符合題目要求,錯(cuò)選、多選或未選均不得分;第8~10題,每小題6分,有多項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得6分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)或不選的得0分。1.C兩列波在同一空間相遇,需要波的頻率相等、相位差恒定、振動(dòng)方向相同,才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;在干涉圖樣中,振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)的振幅最大,振動(dòng)減弱區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)的振幅最小,但所有的質(zhì)點(diǎn)都在平衡位置附近振動(dòng),位移有大有小,兩種質(zhì)點(diǎn)的位移不能比較大小,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)多普勒效應(yīng)可知,當(dāng)波源遠(yuǎn)離接收者時(shí),觀察者接收到的波的頻率比波源頻率低,故選項(xiàng)C正確;只有障礙物或孔的尺寸與波長(zhǎng)比較相差不多或較小,波才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.C該同學(xué)只會(huì)在平衡位置附近振動(dòng),不會(huì)隨波遷移,選項(xiàng)A錯(cuò)誤。該水波的周期為T=tn-1=2s,選項(xiàng)B錯(cuò)誤。根據(jù)波長(zhǎng)公式得λ=vT=6m,選項(xiàng)C正確。該水波可以繞過石老人繼續(xù)傳播屬于波的衍射現(xiàn)象,3.C由題圖可知,該波的波長(zhǎng)為0.5m,根據(jù)一個(gè)周期內(nèi)波傳播的距離為一個(gè)波長(zhǎng),則在8T時(shí)間內(nèi)波傳播的距離為s=8λ=8×0.5m=4m,所以t=8T時(shí),波恰好傳到D點(diǎn),CD段的波形圖為半個(gè)波長(zhǎng),且位于x軸上方,選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)誤,C正確。4.D由題圖看出,降噪聲波與環(huán)境聲波波長(zhǎng)相等,波速相等,則頻率相同,疊加時(shí)產(chǎn)生干涉,由于兩列聲波等幅反相,所以振動(dòng)減弱,起到降噪作用,選項(xiàng)A、B正確。機(jī)械波傳播的速度由介質(zhì)決定,則知降噪聲波與環(huán)境噪聲的傳播速度相等,選項(xiàng)C正確。質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近振動(dòng),不會(huì)隨波遷移,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。5.A由題意可得,當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P向下運(yùn)動(dòng)到平衡位置時(shí),Q點(diǎn)剛好運(yùn)動(dòng)到下方的最大位移處,再根據(jù)同側(cè)法,可以確定其最長(zhǎng)的波長(zhǎng)情景如圖所示,則14λ+nλ=0.15m(n=0,1,2,…),可解得λ=0.60m、λ=0.12m、…,故選項(xiàng)A6.B由題圖知O點(diǎn)是波谷和波谷疊加,該時(shí)刻在波谷,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;圖示時(shí)刻,P、N兩點(diǎn)是波谷和波峰疊加,位移始終為零,即處于平衡位置,兩列波單獨(dú)傳播引起的位移的矢量和應(yīng)該一直為零,故P、N兩質(zhì)點(diǎn)始終處在平衡位置,故選項(xiàng)B正確;圖示時(shí)刻,點(diǎn)M為波峰與波峰疊加,是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),經(jīng)過二分之一周期,振動(dòng)到波谷位置,故選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤。7.D由題圖可得,該波的波長(zhǎng)為λ=4m,由題意可得,該波的周期為T=0.2s14=0.8s,則由波速、波長(zhǎng)和周期的關(guān)系可得,該波的波速為v=λT=5m/s,所以選項(xiàng)A錯(cuò)誤;從計(jì)時(shí)開始之后的14T內(nèi),質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)N的運(yùn)動(dòng)方向相同,所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在0~0.2s的時(shí)間內(nèi),該波向左傳播了14T,對(duì)于質(zhì)點(diǎn)M,在這段時(shí)間內(nèi),通過的路程為s=20cm=0.2m,所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在t=2.6s時(shí)刻,該波傳播了314T,所以質(zhì)點(diǎn)M處于平衡位置8.BC由題圖可知波長(zhǎng)λ=4m,則周期T=λv=0.02s,t=0.01s=12T,經(jīng)0.01s質(zhì)點(diǎn)a通過的路程為s=2A=40cm,恰好到達(dá)最低點(diǎn),其位移為-20cm,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b的位移為負(fù)值,可知加速度方向?yàn)閥軸正方向,選項(xiàng)B正確;該波的頻率為f=1T=50Hz,若此波遇到另一列波,并產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象,則另一列波的頻率為50Hz,選項(xiàng)C正確;由于波長(zhǎng)λ=4m,若產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象,該波所遇到障礙物的尺寸一般不大于4m,9.CD根據(jù)題圖可知,兩波波長(zhǎng)不同,而在同一介質(zhì)中,波速相同,由v=λf可知,兩波頻率不同,故不能發(fā)生干涉,故選項(xiàng)A錯(cuò)誤;根據(jù)題意可知,當(dāng)兩波未相遇時(shí),也會(huì)有質(zhì)點(diǎn)處于y=4cm或-4cm位置,故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;當(dāng)波谷與波谷相遇,質(zhì)點(diǎn)處于y=-20cm位置處,所以Δt=Δx2v=45-15+39×232×25s=0.08s,故選項(xiàng)C正確;x=15cm處的質(zhì)點(diǎn)第2次處于y=20cm位置處時(shí),設(shè)A波傳播了m個(gè)周期,B波傳播了n個(gè)周期,有52m25=60n25,且m與n都取最小值,解得n=13,10.ABD根據(jù)t=0.5s時(shí)質(zhì)點(diǎn)A恰好第三次位于平衡位置知54T=0.5s,得T=0.4s,由題圖可知,該波的波長(zhǎng)為λ=2m,則該波的波速為v=λT=20.4m/s=5m/s,故選項(xiàng)A正確;波從圖示時(shí)刻傳到P點(diǎn)的時(shí)間為t=Δxv=5-25s=0.6s,起振方向向下,當(dāng)t=1.1s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P已振動(dòng)了t=0.5s=54T,所以t=1.1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過的路程是s=2×4×54cm=10cm=0.1m,故選項(xiàng)B正確;該波的頻率為f=1T=2.5Hz,兩列波發(fā)生干涉的條件是頻率相同,所以與該波發(fā)生干涉的另一簡(jiǎn)諧波的頻率是2.5Hz,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由題圖可知,振幅為A=2cm,圓頻率為ω=二、非選擇題:本大題共5小題,共54分。第11題6分,第12題10分,第13題10分,第14題12分,第15題16分。11.向左50cm波的傳播距離x=vt=0.25m=54λ,故波向左傳播,P所通過的路程為5倍振幅,即50cm12.6.8大3由題圖乙知聲音的周期為T=2×10-2s,根據(jù)波速公式v=λT得聲波的波長(zhǎng)為λ=vT=340×2×10-2m=6.8m。因lAP=lAQ,所以在位置A聲音加強(qiáng);因lBQ-lBP=6.7m-3.3m=3.4m=λ2,所以在位置B聲音減弱,故該同學(xué)站在位置A時(shí)聽到的聲音比站在位置B時(shí)聽到的聲音大。該同學(xué)從P走到Q,設(shè)他走到位置C時(shí),聲音加強(qiáng),則lCQ-lCP=λ,又lCQ+lCP=10m,解得lCP=1.6m,lCQ=8.4m,他走到PQ的中點(diǎn)時(shí)聲音加強(qiáng),結(jié)合對(duì)稱性可知,他可以13(1)1.9s(2)0.35m0.05m(1)由波形可知,波長(zhǎng)λ=0.24m,波上質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅為A=5cm,波上質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期為T=λv=0.240.6設(shè)質(zhì)點(diǎn)P第二次到達(dá)波峰所需的時(shí)間為t1,為了求質(zhì)點(diǎn)P第二次到達(dá)波峰所需的時(shí)間t1,可選取x=0.06m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)作為研究對(duì)象,該振動(dòng)狀態(tài)傳到P點(diǎn)所需的時(shí)間再加一個(gè)周期即為所求時(shí)間,則Δx=0.96m-0.06m=0.9mt1=Δxv+T=0.90.6s+0.4s(2)設(shè)波最右端傳到P處所需時(shí)間為t2,有t2=0.96-0.240.所以質(zhì)點(diǎn)P從起振到第二次到達(dá)波峰歷時(shí)Δt=t1-t2=1.9s-1.2s=0.7s=74所以P通過的路程為s=7A=0.35m此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的位移為0.05m。14.(1)甲圖中AA'表示x=1m處質(zhì)點(diǎn)的振幅或1s時(shí)x=1m的質(zhì)點(diǎn)的位移大小為0.2m,方向?yàn)樨?fù);乙圖中AA'表示質(zhì)點(diǎn)P的振幅或質(zhì)點(diǎn)P在0.25s時(shí)的位移大小為0.2m,方向?yàn)樨?fù)。(2)甲圖中