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1、第二节 机械波(建议用时：60分钟)一、选择题1(2022高考全国卷)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s以下说法正确的选项是()A水面波是一种机械波B该水面波的频率为6 HzC该水面波的波长为3 mD水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移解析：选ACE.水面波是机械波，选项A正确根据第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s可知，该水面波的周期为T s s，频率为f0.6 Hz，
2、选项B错误该水面波的波长为vT1.8 m3 m，选项C正确水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时介质中的质点只在平衡位置附近振动，不随波迁移，但能量会传递出去，选项D错误，E正确2.设x轴方向的一条细绳上有O、A、B、C、D、E、F、G八个点，1 m，质点O在垂直于x轴方向上做简谐运动，沿x轴方向传播形成横波t0时刻，O点开始向上运动，经t0.2 s，O点第一次到达上方最大位移处，这时A点刚好开始运动那么在t2.5 s时刻，以下说法中正确的选项是()AB点位于x轴下方 BA点与E点的位移相同CD点的速度最大 DC点正向上运动E这列波的波速为5 m/s解析：选ABE.由题可知，0.2 s，周
3、期T0.8 s，1 m，波长4 m，由v得波速v5 m/s，那么可判断E项正确；当t2.5 s时，波源O已振动了3个周期，此时O位于x轴上方，向上振动，B点与O点之间相距半个波长，可判断B点位于x轴下方，A项正确；2.5 s时E点已经振动了一段时间，A点与E点间距1个波长，两点振动情况完全一样，那么B项正确；O点与D点间距1个波长，两点的振动情况完全一样，此时，O点已经离开平衡位置向上振动，D点也一样，那么D点的速度不是最大，C项错误；O点与C点间距为波长，2.5 s时，C点已振动了2个周期，又因C起振方向向上，那么C点应向下振动，那么D项错误3(2022高考天津卷)在均匀介质中坐标原点O处有
4、一波源做简谐运动，其表达式为y5sint(m)，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x12 m处，波形图象如下图，那么()A此后再经6 s该波传播到x24 m处BM点在此后第3 s末的振动方向沿y轴正方向C波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D此后M点第一次到达y3 m处所需时间是2 s解析：选AB.由题中波的图象可知，该波的波长8 m由波源简谐运动的表达式y5sint(m)可知， rad/s，周长T4 s，波速v2 m/s.此后再经6 s，该波再向前传播的距离svt26 m12 m，即再经6 s，该波传播到x12 m12 m24 m处，选项A正确题中波的图象上此时M点
5、向下振动，在此后的第3 s末的振动方向沿y轴正方向，选项B正确由题图为某时刻波刚好传播到x12 m时的波的图象可知，波源开始振动时的方向沿y轴正方向，选项C错误题图中M点振动方向向下，此后M点第一次到达y3 m处所需的时间小于半个周期，即小于2 s，选项D错误4.如下图，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射以下措施可能使波发生较为明显衍射的是()A增大波源的振动频率B减小波源的振动频率C增大障碍物的长度D减小障碍物的长度E波源远离障碍物运动解析：选BDE.不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度远大于波长，只要增大波长可满足题目要求由知，v不变，减小f，增大，故A、C
6、错，B、D对；波源远离障碍物将产生多普勒效应，等效于增大波长，衍射明显，故E对5(2022高考北京卷)物理学原理在现代科技中有许多重要应用例如，利用波的干预，可将无线电波的干预信号用于飞机降落的导航如下图，两个可发射无线电波的天线对称地固定于飞机跑道两侧，它们类似于杨氏干预实验中的双缝两天线同时都发出波长为1和2的无线电波飞机降落过程中，当接收到1和2的信号都保持最强时，说明飞机已对准跑道以下说法正确的选项是()A天线发出的两种无线电波必须一样强B导航利用了1与2两种无线电波之间的干预C两种无线电波在空间的强弱分布稳定D两种无线电波各自在空间的强弱分布完全重合解析：选C.波的干预产生与否与波的
7、强弱无关，故A错；导航利用了同频率的两列波的干预，而波长为1和2的两列波频率不同，B错；1与1干预，2与2干预，两个干预图样在空间的强弱分布稳定，故C正确；由于1与2两列波的波长不同，故两干预图样在空间强弱分布不重合，D错6(2022河北石家庄调研)如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象以下说法正确的选项是()A这列波的传播方向是沿x轴正方向B这列波的传播速度是20 m/sC经过0.15 s，质点P沿x轴的正方向传播了3 mD经过0.1 s，质点Q的运动方向沿y轴正方向E经过0.35 s, 质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的
8、距离解析：选ABE.由题中甲、乙两图可知，该波向x轴正方向传播，A正确；由题图甲知波长4 m，由题图乙知周期T0.2 s，那么波速v m/s20 m/s，B正确；质点不随波迁移，只在其平衡位置附近振动，C错误；经过0.1 sT，质点Q的运动方向沿y轴负方向，D错误；经过0.35 s1T，质点P到达波峰，而质点Q在波谷与平衡位置之间，故E正确7(2022高考北京卷)周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如下图，此时质点P沿y轴负方向运动，那么该波()A沿x轴正方向传播，波速v20 m/sB沿x轴正方向传播，波速v10 m/sC沿x轴负方向传播，波速v20 m/sD沿x轴负方向传
9、播，波速v10 m/s解析：选B.质点P沿y轴负方向运动，根据振动方向与波的传播方向的关系，可判定该波沿x轴正方向传播由波的图象可知20 m，根据v得波速v10 m/s.选项B正确8如图甲所示，在水平面内，有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上，ab6 m，ac8 m在t10时刻a、b同时开始振动，振动图象均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t24 s时c点开始振动，那么()A该机械波的传播速度大小为2 m/sBc点的振动频率先是与a点相同，两列波相遇后c点的振动频率增大C该列波的波长是2 mD两列波相遇后，c点振动加强E两列波相遇后，c点振动先加强后减弱解析：选ACD.
10、因为经过4 s，振动由a点传到c点，那么波的传播速度v m/s2 m/s，选项A正确；c点的振动频率先是与a点相同，两列波相遇后c点的振动频率仍然是不变的，选项B错误；该波的波长为vT21 m2 m，选项C正确；因为bcac2 m，故两列波相遇后， c点振动加强，选项D正确、E错误9(2022高考福建卷)简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v.假设某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，那么从该时刻起，以下四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()解析：选D.根据机械波传播方向与质点振动方向之间的关系可知，A、C选项中的质点a此时刻沿y轴正
11、方向振动，a点要到达波谷至少还需个周期，B、D选项中的质点a此时刻沿y轴负方向振动，只需再经过个周期即可第一次到达波谷a、b两质点间的距离为s，那么A选项中2s，B、C选项中s，D选项中s，因波速均为v，那么由T可知，A选项中a点到达波谷最少用时为T，B选项中a点到达波谷最少用时为T，C选项中a点到达波谷最少用时为T，D选项中a点到达波谷最少用时为T，经比拟可知，D选项中质点a最早到达波谷10. (2022高考海南卷)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形如下图，质点P的x坐标为3 m任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s，以下说法正确的选项是()A波速为4 m/sB波
12、的频率为1.25 HzCx坐标为15 m的质点在t0.6 s时恰好位于波谷Dx坐标为22 m的质点在t0.2 s时恰好位于波峰E当质点P位于波峰时，x坐标为17 m的质点恰好位于波谷解析：选BDE.任意振动质点连续两次通过平衡位置的时间间隔为0.4 s，那么T0.4 s，解得T0.8 s，f1.25 Hz，选项B正确；由题图知：该波的波长4 m，波速v5 m/s，应选项A错误；画出t0.6 s时的波形图如下图，因15 m3，故x坐标为15 m的质点与x3 m处的质点振动情况一样，即在平衡位置向下振动，选项C错误；画出t0.2 s时的波形图如下图，因22 m5，故x22 m处的质点与x2 m处的
13、质点振动情况一样，即在波峰位置，选项D正确；因质点P与x17 m处质点平衡位置间距离x14 m3，故两质点振动步调相反，选项E正确二、非选择题11(2022高考江苏卷)(1)一渔船向鱼群发出超声波，假设鱼群正向渔船靠近，那么被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比_A波速变大B波速不变C频率变高 D频率不变(2)用2106 Hz的超声波检查胆结石，该超声波在结石和胆汁中的波速分别为2 250 m/s和1 500 m/s，那么该超声波在结石中的波长是胆汁中的_倍用超声波检查胆结石是因为超声波的波长较短，遇到结石时_(选填“容易或“不容易)发生衍射解析：(1)渔船与鱼群发生相对运动，被鱼群反射回来
14、的超声波的速度大小不变；由多普勒效应知，反射回来的超声波的频率变高，应选项B、C正确(2)由vf知，超声波在结石中的波长1，在胆汁中的波长2，那么波长之比：1.5.超声波遇到结石时，其波长远小于结石的线度，那么超声波遇到结石时不容易发生衍射现象答案：(1)BC(2)1.5不容易12实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t10和t20.06 s时刻的波形图在t0时刻，x1.5 m处的质点向y轴正方向运动(1)判断该波的传播方向；(2)求该波的最小频率；(3)假设3T0.06 s4T，求该波的波速大小解析：(1)由题意可知该波向右传播(2)因波的传播具有周期性，设波的周期为T，t20.06 s时刻，那么有(以下各式中n0，1，2)T0.06 s得T s那么f Hz当n0时，f最小为fmin Hz12.5 Hz.(3)法一：由3T0.06 s4T，T0.06 s得：n3，T0.016 s所以v m/s75 m/s.法二：由3T0.06 s4T知，n3，那么波在0.06 s内传播距离为：x4.5 mv m/s75 m/s.答案：(1)向右传播(2)12.5 Hz(3)75 m/s