高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題51 機械波 橫波的圖象測含解析1

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1、 專題51 機械波 橫波的圖象（測） 【滿分：110分 時間：90分鐘】 一、選擇題（本大題共12小題，每小題5分，共60分。填正確答案標(biāo)號，選對一個得2分，選對2個得4分，選對3個得5分。每選錯一個扣3分，最低得分為0分） 1．如圖所示為某時刻的兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中沿相同方向傳播的波形圖，此時a波上某質(zhì)點P的運動方向如圖所示，則下列說法正確的是： （ ） A．兩列波具有相同的波速 B．此時b波上的質(zhì)點Q正向上運動 C．一個周期內(nèi)，Q質(zhì)點沿x軸前進(jìn)的距離是P質(zhì)點的1．5倍 D．在P質(zhì)點完成30次全振動的時間內(nèi)Q質(zhì)點可完成20次全振動 E．a(chǎn)波和b

2、波在空間相遇處會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣 【答案】ABD 【名師點睛】此題是關(guān)于機械波的傳播問題；要知道波速由介質(zhì)決定；質(zhì)點只在自己平衡位置附近上下振動，不隨波遷移；只有當(dāng)兩列波的頻率相同時才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣． 2．一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示，此時平衡位置位于x=3m處的質(zhì)點正在向y軸正方向運動，若a、b兩質(zhì)點平衡位置的坐標(biāo)分別為，周期為T，則： （ ） A．波沿x正方向傳播 B．t=T/4時，a質(zhì)點正向y軸正方向運動 C．當(dāng)a質(zhì)點處在波峰時，b質(zhì)點正在向y軸正方向運動 D．在某一時刻，a、b兩質(zhì)點的位移和速度可能相同 E．t=3T/4

3、時，b質(zhì)點正在向y軸負(fù)方向運動 【答案】BCE 【名師點睛】本題考查識別、理解波動圖象的能力，根據(jù)波動圖象，分析質(zhì)點的振動過程是應(yīng)具備的能力，尤其是判斷質(zhì)點振動方向的方法很多，要對一種方法做到熟練掌握，例如“同側(cè)法”等． 3．如圖為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波在t=0時的波形圖，當(dāng)Q點在t=0時的振動狀態(tài)傳到P點時，則： （ ） A．0cm＜x＜2cm范圍內(nèi)的質(zhì)點正在向y軸的正方向運動 B．Q處的質(zhì)點此時的加速度沿y軸的正方向 C．Q處的質(zhì)點此時正在波谷位置 D．Q處的質(zhì)點此時運動到P處 E．Q處的質(zhì)點此時的速度沿y軸正方向 【答案】ABC 【解析

4、】 當(dāng)Q點在t=0時的振動狀態(tài)傳到P點時，Q點在t=0時的波沿也向左傳到P點，質(zhì)點振動四分之三周期，所以x=0cm處質(zhì)點在波谷，x=2cm處質(zhì)元在波峰，則0cm＜x＜2cm的質(zhì)點向y軸的正方向運動， A正確；Q點振動四分之三周期后到達(dá)波谷，速度為零，加速度沿y軸的正方向最大，BC正確，E錯誤；機械波傳播過程中，質(zhì)點只在平衡位置附近上下振動，不隨波遷移，故C錯誤．故選ABC． 【名師點睛】本題是對機械波的傳播的考查，解題時畫波形是關(guān)鍵，只要畫出新的波形各點的振動即可明確，也可利用平移法可知Q點的狀態(tài)傳到P點時的波形圖，由波形圖可判斷各點的振動情況。 4．是一列機械波在零時刻的波形，圖（b）是

5、這列機械波上P點的振動圖像，P點坐標(biāo)2．0m<<2．5m，Q點坐標(biāo)，下列說法正確的是： （ ） A．這列機械波的波速一定是1m/s B．這列機械波一定是沿x軸正方向傳播 C．P點一定先于Q點回到平衡位置 D．經(jīng)過，P點運動的路程一定為4cm E．P點的坐標(biāo)一定是=2．25m 【答案】ADE 【名師點睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點振動方向或者根據(jù)質(zhì)點振動方向判斷波傳播方向時，走坡法是一種重要的方法，即下坡路上，上坡路下，簡諧橫波在傳播過程中波上的各個質(zhì)點只在平衡位置附近上下振動，不會隨波遷移，當(dāng)兩個質(zhì)點相隔波長的整數(shù)倍時，則這兩個點為同相點，即振

6、動步調(diào)相同，如果兩個質(zhì)點相隔半波長的奇數(shù)倍時，兩個點為反相點，即振動步調(diào)相反。 5．設(shè)沿x軸方向的一條細(xì)繩上有O、A、B、C、D、E、F、G八個點，OA＝AB＝BC＝CD＝DE＝EF＝FG＝1 m，質(zhì)點O在垂直于x軸方向上做簡諧運動，沿x軸方向傳播形成橫波．t1＝0 s時刻，O點開始向上運動，經(jīng)0.2 s，O點第一次到達(dá)上方最大位移處，這時A點剛好開始運動．那么在t2＝2．5 s時刻，以下說法中正確的是： （ ） A．B點位于x軸下方 B．A點與E點的位移相同 C．D點的速度最大 D．C點正向上運動 E．這列波的波速為5m/s 【答案】ABE

7、【名師點睛】本題要會分析波動形成的過程，根據(jù)時間與周期的關(guān)系分析質(zhì)點的運動狀態(tài)是基本能力，要加強訓(xùn)練，熟練掌握。 6．一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波t時刻的波形圖象如圖所示，已知該波的周期為T，a、b、c、d 為沿波傳播方向上的四個質(zhì)點。則下列說法中正確的是： （ ） A．在時，質(zhì)點c的速度達(dá)到最大值 B．在t+2T時，質(zhì)點d的加速度達(dá)到最大值 C．從t到t+2T的時間間隔內(nèi)，質(zhì)點d通過的路程為6cm D．t時刻后，質(zhì)點b比質(zhì)點a先回到平衡位置 E．從t時刻起，在一個周期的時間內(nèi)，a、b、c、d四個質(zhì)點沿x軸通過的路程均為一個波長 【答案】BCD 【名師

8、點睛】對于波動過程中質(zhì)點速度、加速度大小的分析，可根據(jù)時間確定出質(zhì)點的位置判斷。 7．圖a為一列簡諧橫波在時刻的波形圖，P是平衡位置為處的質(zhì)點，Q是平衡位置為處的質(zhì)點，圖b為質(zhì)點Q的振動圖像，則下列說法正確的是： （ ） A．該波的周期是 B．該波的傳播速度為 C．該波沿軸的負(fù)方向傳播 D．時，質(zhì)點Q的速度方向向下 E．從到，質(zhì)點P通過的路程為 【答案】BCD 【解析】 由圖乙知該波的周期是，故A錯誤；由甲圖知波長λ=8m，則波速為：，故B正確；在時，由乙圖知質(zhì)點Q正向下運動，根據(jù)波形平移法可知該波沿軸負(fù)方向傳播，故C、D正確；該波沿軸負(fù)方向傳播，此時P

9、點正向上運動．從到經(jīng)過的時間為，由于時刻質(zhì)點P不在平衡位置或波峰、波谷處，所以質(zhì)點P通過的路程不是，故E錯誤。 【名師點睛】本題有一定的綜合性，考察了波動和振動圖象問題，關(guān)鍵是會根據(jù)振動情況來判斷波的傳播方向，抓住振動圖象和波動圖象之間的內(nèi)在聯(lián)系．要知道質(zhì)點做簡諧運動時，只有在平衡位置或波峰、波谷處的質(zhì)點，在周期內(nèi)振動的路程才是。 8．一列沿x軸傳播的簡諧橫波，t=0時刻的波形如圖所示，此時質(zhì)元P恰在波峰，質(zhì)元Q恰在平衡位置且向上振動．再過0.2s，質(zhì)點Q第一次到達(dá)波峰，則下列說法正確的是： （ ） A．波沿x軸負(fù)方向傳播 B．波的傳播速度為30m/s C．1

10、s末質(zhì)點P的位移為零 D．質(zhì)點P的振動位移隨時間變化的關(guān)系式為x=0.2sin（2πt+）m E．0~0.9s 時間內(nèi)P點通過的路程為（）m 【答案】BCE 【名師點睛】本題要能根據(jù)質(zhì)點的振動過程確定周期，判斷波的傳播方向是應(yīng)具備的基本功．質(zhì)點的振動方程要根據(jù)位移和速度方向由數(shù)學(xué)知識分析函數(shù)特征，寫出振動方程。 9．一列簡諧橫波在某時刻的波形如圖所示，此時刻質(zhì)點P的速度為v，經(jīng)過0.2s它的速度大小、方向第一次與v相同，再經(jīng)過1．0s它的速度大小、方向第二次與v相同，則下列判斷中正確的有： （ ） A．波沿x軸正方向傳播，波速為5m/s B．波沿x軸負(fù)

11、方向傳播，波速為5m/s C．質(zhì)點M與質(zhì)點Q的位移大小總是相等、方向總是相反 D．若某時刻質(zhì)點M到達(dá)波谷處，則質(zhì)點P一定到達(dá)波峰處 E．從圖示位置開始計時，在2．2 s時刻，質(zhì)點P的位移為－20cm 【答案】ADE 【名師點睛】本題在于關(guān)鍵分析質(zhì)點P的振動情況，確定P點的運動方向和周期．考查把握振動與波動聯(lián)系的能力． 10.一列簡諧橫波在某時刻的波形如圖所示，此時刻質(zhì)點P的速度為，經(jīng)過它的速度大小、方向第一次與相同，再經(jīng)過它的速度大小、方向第二次與相同，則下列判斷中正確的是： （ ） A．波沿軸負(fù)方向傳播，波速為 B．波沿軸正方向傳播，波速為 C．若某

12、時刻質(zhì)點M到達(dá)波谷處，則質(zhì)點P一定到達(dá)波峰處 D．質(zhì)點M與質(zhì)點Q的位移大小總是相等、方向總是相反 E．從圖示位置開始計時，在時刻，質(zhì)點P的位移為 【答案】ACE 【解析】 由圖讀出波長，根據(jù)題意分析得到該波的周期，則波速為．而且圖示時刻P點運動方向沿軸負(fù)方向，則沿軸負(fù)方向傳播，故A正確，B錯誤；質(zhì)點M與P平衡位置間相距半個波長，振動情況總是相反，M質(zhì)點到達(dá)波谷處，P質(zhì)點一定到達(dá)波峰處，故C正確；圖示時刻，質(zhì)點M與質(zhì)點Q的位移大小相等、方向相反，但它們平衡位置之間的距離不是半個波長的奇數(shù)倍，位移不是總是相反，故D錯誤；波的周期，從圖示位置開始計時，在時刻質(zhì)點P正處于波峰位置，故位移為，故

13、E正確。 【名師點睛】本題在于關(guān)鍵分析質(zhì)點P的振動情況，確定P點的運動方向和周期．考查把握振動與波動聯(lián)系的能力。 11．兩列簡諧橫波的振幅都是20cm，傳播速度大小相同。實線波的頻率為2Hz，沿x軸正方向傳播；虛線波沿x軸負(fù)方向傳播。某時刻兩列波在如圖所示區(qū)域相遇，則： （ ） A．在相遇區(qū)域會發(fā)生干涉現(xiàn)象 B．實線波和虛線波的頻率之比為3:2 C．平衡位置為x=6m處的質(zhì)點此刻速度為零 D．平衡位置為x=8．5m處的質(zhì)點此刻位移y>20cm E．從圖示時刻起再經(jīng)過0.25s，平衡位置為x=5m處的質(zhì)點的位移y<0 【答案】BDE 【名師點

14、睛】根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點振動方向或者根據(jù)質(zhì)點振動方向判斷波傳播方向時，走坡法是一種重要的方法，即下坡路上，上坡路下，簡諧橫波在傳播過程中波上的各個質(zhì)點只在平衡位置附近上下振動，不會隨波遷移，當(dāng)兩個質(zhì)點相隔波長的整數(shù)倍時，則這兩個點為同相點，即振動步調(diào)相同，如果兩個質(zhì)點相隔半波長的奇數(shù)倍時，兩個點為反相點，即振動步調(diào)相反。 12．一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示，此時平衡位置位于x=3m處的質(zhì)點正在向y軸正方向運動，若a、b兩質(zhì)點平衡位置的坐標(biāo)分別為，周期為T，則： （ ） A、波沿x負(fù)方向傳播 B、t=T/4時，a質(zhì)點正向y軸負(fù)方向運動 C

15、、當(dāng)a質(zhì)點處在波峰時，b質(zhì)點正在向y軸方向運動 D、在某一時刻，a、b兩質(zhì)點的位移和速度可能相同 E、t=3T/4時，b質(zhì)點正在向y軸負(fù)方向運動 【答案】ACE 【名師點睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點振動方向或者根據(jù)質(zhì)點振動方向判斷波傳播方向時，走坡法是一種重要的方法，即下坡路上，上坡路下，簡諧橫波在傳播過程中波上的各個質(zhì)點只在平衡位置附近上下振動，不會隨波遷移，當(dāng)兩個質(zhì)點相隔波長的整數(shù)倍時，則這兩個點為同相點，即振動步調(diào)相同，如果兩個質(zhì)點相隔半波長的奇數(shù)倍時，兩個點為反相點，即振動步調(diào)相反。 二、非選擇題（本大題共4小題，第13、14題每題10分；第15、16題每題15分；共50分

16、） 13．（10分）一列橫波在x軸上傳播，在t1＝0時刻波形如下圖實線所示，t2＝0.05 s時刻波形如下圖虛線所示。若周期大于0.025s，則最小波速和最大波速分別是多少？方向如何？ 【答案】最小速度，方向沿x軸正向；最大速度，方向為沿x軸負(fù)方向 【解析】當(dāng)波沿x軸正方向傳播時，有：，且n＝0或1 ． 當(dāng)波沿x軸負(fù)方向傳播時，有:，且n＝0或1 由波速公式可知，當(dāng)速度v最小時，周期T最大，當(dāng)速度最大時，周期最小。 分析上面兩類情況可知 當(dāng)周期最大時，波沿x軸正方向傳播，且在中取n＝0，即，則，最小速度，方向沿x軸正向 當(dāng)v最大時，波沿x軸負(fù)方向傳播，且在中取n＝1，即

17、，則，最大速度，方向為沿x軸負(fù)方向 【名師點睛】本題關(guān)鍵要抓住波的周期性和雙向性，根據(jù)波形的平移法確定波傳播距離與波長的關(guān)系，再求解波速的通項，而不是特殊值。 14．（10分）如圖所示是一列沿x軸正向傳播的簡諧橫波在t＝0.25s時刻的波形圖，已知波的傳播速度v=4m/s。 （1）（4分）求x＝2．5m處的質(zhì)點在0—4．5s內(nèi)通過的路程及t＝4．5s時的位移； （2）（6分）此時A點的橫坐標(biāo)為0.25米，試求從圖示時刻開始經(jīng)過多少時間A點第三次出現(xiàn)波峰？

18、 【答案】（1）s=1．44mx=-4cm（2）t=1．4375s 【名師點睛】此題是關(guān)于機械波的傳播問題；解決本題的關(guān)鍵要知道質(zhì)點在一個周期內(nèi)的路程等于4倍的振幅，波形平移法是研究波動圖象常用的方法，要能熟練運用。 15．（15分）如圖所示為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波，t=0時刻傳播到O點，實線為此時的波形圖，虛線為t=0.9s時的波形圖，波的周期T>0.9s， ①求波的傳播速度； ②寫出t=0時刻離開平衡位置-0.2m、離O點最近的質(zhì)點的坐標(biāo)； ③畫出t=0時刻離開平衡位置-0.2m質(zhì)點的振動圖像。 【答案】①②（7，-0.2）③如圖

19、所示 【名師點睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點振動方向或者根據(jù)質(zhì)點振動方向判斷波傳播方向時，走坡法是一種重要的方法，即下坡路上，上坡路下，簡諧橫波在傳播過程中波上的各個質(zhì)點只在平衡位置附近上下振動，不會隨波遷移，當(dāng)兩個質(zhì)點相隔波長的整數(shù)倍時，則這兩個點為同相點，即振動步調(diào)相同，如果兩個質(zhì)點相隔半波長的奇數(shù)倍時，兩個點為反相點，即振動步調(diào)相反。 16．（15分）如圖所示，實線和虛線分別表示沿軸傳播的一列簡諧橫波在和時刻的波形圖，已知在時刻，處的質(zhì)點向軸正方向運動。 （1）判斷該波的傳播方向； （2）求該波的最小頻率； （3）若，求該波的波速。 【答案】（1）向右傳播；（2）；（3） 【解析】 （1）已知在時刻，處的質(zhì)點向軸正方向運動，波形向右平移，所以該波向右傳播。 （2）由圖得：，得： 解得：頻率的通項為 當(dāng)，為最小頻率。 （3）當(dāng)時，上題中：，則波速為：。 【名師點睛】本題是多解問題，關(guān)鍵是會通過波形微平移得到各個質(zhì)點的振動方向，然后由圖象得到周期的通項，最后求解傳播速度。 - 12 -