专题15机械振动与机械波（练习）（解析版）.docx
专题15机械振动与机械波目录若点Ol机械振动及振动图像2考向一简谐运动的表达式及图像24点02机械波的传播及波的图像3考向一波的传播与图像3考向二波的图像与振动图像的关联应用10考向三波的衍射、干涉和多普勒效应18唯Ol机械振动及振动图像考向一简谐运动的表达式及图像1.（2024河北邯郸统考二模）（多选）光滑水平面上放有一根劲度系数较小的软弹簧，弹簧上有例、N两点，初态弹簧静止时M、N的平衡位置相距60cm。现用一周期性外力拍打弹簧的左端，在弹簧上形成一列纵波,观察到M点向右回到平衡位置时,N点恰向左运动到最大位移处,且0.25s后N点向右回到平衡位置。已知波的周期7>0.25s,则该波的波速可能为（）三三三三三三MNA.4.8msB.2.4msC.0.96msD.0.48ms【答案】BD【详解】以向右为正方向，”点向右回到平衡位置时，在波的图像上正处于平衡位置向正方向运动，N点正处于负向位移最大处，MN之间小于一个波长的图像如图所示所以有=06m("=0,1,2,)，解得;l=*m("=0,l,2u),由0.25s后N点向右回到平衡位置,Im+|T=0.25s(zW=0,l,2,-),由于周期T>0.25s,所以?=0,解得周期T=Is,波速y=2=-msI4j4w+1易知=0时，v1=2.4ms,=1时，vl=0.48mso故选BD.,映02机械波的传播及波的图像考向一波的传播与图像1. （2023天津高考真题）（多选）一列机械波的波源是坐标轴原点，从Z=O时波源开始振动，Z=0.5s时波B.X=Im处质点在E=O.3s时位于波谷C.波源振动方程y=0.02sin（5R+）mD.X=Tm处质点半个周期内向左位移半个波长【答案】BC【详解】A.由图中可知r=Q5s时，波传播的距离为x=Z5m,故波的速度为妙=2=7ms=5ms,故At0.5错误；B.由图可知该波的波长为；l=2m,所以波的周期为T=2=2s=0.4s,波传播到X=Im需要的时间V5i=7S=02s,由图可知该波的起振方向向下，f=0.3s该波振动了0.1s,即?丁，所以位于波谷，故B止确；C.根据图像可知该波的振动方程为y=Asin停/+p）=-0.02sin（5Mm=0.02sin（54+4）m,故C正确；D.质点只是上下振动，不随波左右移动，故D错误。故选BCo2. （2022浙江高考真题）（多选）位于X=O.25m的波源从r=0时刻开始振动，形成的简谐横波沿X轴正负方向传播,在r=20s时波源停止振动，/=2.Is时的部分波形如图所示,其中质点。的平衡位置兀=L75m,质点b的平衡位置/=T）5m0下列说法正确的是（）C.=2.25s时，质点。沿），轴负方向振动D.在。到2s内，质点b运动总路程是2.55m【答案】BD【详解】A.波从波源发出后，向X轴正负方向传播，向相反方向传播的波不会相遇，不会发生干涉，故A俳俣：B.由图可知，波的波长/I=Im,由题意可知0.1s内波传播四分之波长，可得4=0.1s,解得T=O.4s,根据同侧法可知，波源的振动方向向上，f=042s即TVfV手时，波源振动了2s,则任何个点起振以后都应该振动2s,可知坐标原点在2.1s时刚好振动了2s即5个周期，此时其振动方向向上，波源向上振动，位移为止，故B正确；C.波的波速v=4=25ms,波源停止振动，到质点。停止振动的时间tl=非s=0.6s>0.25s,即质点。还在继续振动，/=2.Is到/=2.25s经过时间芍=015s即:<与<彳，结合图象可知质点a位移为止IL向3轴正方向运动，故C错误；D波心到力,点所需的时间G=贤s=0.3s,在0到2s内，质点力振动的时间为l4=2s-0.3s=1.7s=?T,质,ab运动总路程5=17A=17×0.15m=2.55m,故D正确。故选BDo3. （2022山东高考真题）（多选）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=7s时，简谐波的波动图像可能正确的是（）ycmh/°5711方S-20【详解】由O点的振动图像可知，周期为T=12s,设原点处的质点的振动方程为y=4sin（Mf+e）,则10=20Sin夕，解得/=工，在t=7s时刻必=20sin（至x7+马=-10GCmB-17.3cm,因7s=,7+-!-r,则在6126212t=7s时刻质点在y轴负向向下振动，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ACo4. （2022北京高考真题）在如图所示的Xoy坐标系中，一条弹性绳沿X轴放置，图中小黑点代表绳上的质3点，相邻质点的间距为。时，“。处的质点P。开始沿），轴做周期为八振幅为A的简谐运动。r=-时的波形如图所示。下列说法正确的是（A. F = O时，质点Po沿y轴负方向运动3C.，= :丁时，质点B和R相位相同43B.时，质点巳的速度最大 4D.该列绳波的波速为第【答案】D【详解】A.由f=时的波形图可知，波刚好传到质点外，根据“上下坡法”，可知此时质点外沿y舟向运动,故波源起振的方向也沿y轴正方向,故r=0时，质点PO沿y轴正方向运动，故A错误；B.由图33可知，在f=r时质点巳处于正的最大位移处，故速度为零，故B错误；C.由图可知，在f=时，质44点P3沿y轴负方向运动,质点PS沿y轴正方向运动,故两个质点的相位不相同，故C错误;D.由图可知（=2,解得=8a,1oz7故该列绳波的波速为U=A半，故D正确。故选D。时间变化的关系为y = sin（2R）cm,则（A.此波的波长为9cmC.此波的波速为0.1ms5. （2021重庆高考真题）简谐横波沿”轴正方向传播，题图为某时刻波形图。波源位于X=O处，其位移随B.此波的频率为2HzD.此时波源沿），轴正方向运动【答案】C【详解】A.由波形图可知，此波的波长l=10cm,A错误；B.由位移随时间变化的关系得。=2乃，由0=2rf可得此波的频率/=IHz,B错误：C.由。=与可得T=IS,由4=，可得此波的传播速度y=Olms,C正确；D.根据“上下坡”法则可知，波源处于上坡过程，则此时波源沿y轴负方向运动，选项D错误。故选C。6. （2021天津高考真题）一列沿X轴正方向传播的简谐横波，传播速度y=10ms,Z=O时位于坐标原点的质点从平衡位置沿），轴正方向运动，下列图形中哪个是f=0.6s时的波形（）yO【详解】由图中可以看出该波的波长为4=4m,根据y=（,可知该列波的周期为T=O.4s,乂因为/=0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，n'"=0.6s时经历了1.5T,所以此时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴负方向运动，结合图像可知B选项正确。故选B。7. （2021湖北高考真题）（多选）一列简谐横波沿工轴传播，在Z=O时刻和/=1s时刻的波形分别如图中实线和虚线所示。已知X=O处的质点在0ls内运动的路程为4.5cm。下列说法正确的是（）A.波沿X轴正方向传播B.波源振动周期为1.1sC.波的传播速度大小为13m/sD.f=ls时，x=6m处的质点沿丁轴负方向运动【答案】AC【详解】A.由题意，X=O处的质点在0ls的时间内通过的路程为4.5cm,则结合图可知t=O时刻=O处的质点沿y轴的负方向运动，则由质点的振动和波的传播方向关系可知，该波的传播方向沿X轴的正方212向，故A正确；BC.由题意可知，t=ls为三九解得T=s,由图可知2=12m,则丫=K=lmZS=I3ms,1213故C正确，B错误；D.由同侧法可知t=ls时，x=6m处的质点沿y轴正方向运动，故D错误。故选ACo8.（2021全国高考真题）均匀介质中质点A、8的平衡位置位于X轴上，坐标分别为0和XB=16cm0某简谐横波沿X轴正方向传播，波速为v=20cms,波长大于20cm,振幅为4=lcm,且传播时无衰减。/=O时刻A、8偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同，运动方向相反，此后每隔a=0.6s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在力时刻质点A位于波峰。求（1）从力时刻开始，质点8最少要经过多长时间位于波峰：（2）时刻质点B偏离平衡位置的位移。【答案】（1）0.8s：（2）-0.5cm【详解】（1）G时刻质点A位于波峰，波长4>20cm则xab=16cm<义则从U时刻开始，质点B第一次到达波峰时，波传播的距离为Zb=I6cm则质点B到达波峰的最少时间为，=上也=或s=0.8sV20（2）由题意可知，波的周期是T=2f=L2s则波长=vT=24cm乙时刻的波形图如图所示处,则质点B偏离平衡位置的位移N = Acos带入数据解得y=-05cm9. （2024幅建一模）（多选）同一均匀介质中，位于X=O和x=1.2m处的两个波源沿y轴振动，形成了两列相向传播的简谐横波。和力，。波沿X轴正方向传播，力波沿K轴负方向传播。在f=0时两波源间的波形如图所示，A、B为介质中的两个质点，。波的波速为2ms,则（）WCmB.A质点开始振动时沿y轴负方向运动C.u.25s时，B质点位于平衡位置D.f=0.125s时，X=O.65m的质点的位移为-4Cm【答案】AB【详解】A.简谐横波a和b在同一均匀介质中，则匕=%=2ms,再由题图可知4=4=0.4m,则根据V=:，得（=7i=0.2s,故A正确；B.由于=4=04m,且由题图可看出t=0时A质点距a波最近，则a波先传播到质点A,由同侧法可知A质点开始振动时沿y轴负方向运动，故B正确：C.由于质点B距离a波和b波均为0.2m,则经过0.1s质点B开始振动，则t=0.25s时，质点B振动了0.15s33即;7,由于B质点的起振方向向下，则;7时，B质点运动到波峰，即最大位移处，故C错误：D.t=O.125s时，两列波传播的距离均为x=v=2x0.125m=0.25m,即I=OS时x=0.4m和x=0.9m处质点的振动状态传x=0.65m处的质点，故x=0.65m处的质点的位移为-2Cm,故D错误。故选AB。10. （2024云南大理云南省下关第一中学校联考模拟预测）（多选）如图为一列沿X轴负方向传播的简谐横波在UO时刻的波形图，M、N两点的坐标分别为（-2,0）和（-7,0）,已知r=0.5s时，M点第一次出现波A.波源的起振方向沿y轴正方向B.波的传播速度片8msC.从片0时刻起，N点第一次出现波峰的时间4=1.125sD.当N点第一次出现波谷时，M点通过的路程S=O.3m【答案】BD【详解】A.对'X=Im处的质点利用“同侧法”得波源的振动方向沿y轴负方向，故A错误；B.由题中图像Y可知，M点与最近波谷的水平距离x=4m,波速v=-=8ms,故B正确；C.N点与最近波峰的水平距离x1=Hm,经过的时间4=±=L375s,故C错误；D.M、N两点间距离W=5m,波从M点到N点的传V播时间q=-=qS,N点从起振至至IJ达波谷的时恒JG=7XjS=&s,=G+=_7S,S=x4A=O.3
