高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題51 機(jī)械波 橫波的圖象（測）（含解析）1

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專題51 機(jī)械波 橫波的圖象（測） 【滿分：110分 時(shí)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(gè)得2分，選對2個(gè)得4分，選對3個(gè)得5分。每選錯(cuò)一個(gè)扣3分，最低得分為0分） 1．如圖所示為某時(shí)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(shí)a波上某質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)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(shí)b波上的質(zhì)點(diǎn)Q正向上運(yùn)動(dòng) C．一個(gè)周期內(nèi)，Q質(zhì)點(diǎn)沿x軸前進(jìn)的距離是P質(zhì)點(diǎn)的1．5倍 D．在P質(zhì)點(diǎn)完成30次全振動(dòng)的時(shí)間內(nèi)Q質(zhì)點(diǎn)可完成20次全振動(dòng) E．a(chǎn)波和b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(diǎn)睛】此題是關(guān)于機(jī)械波的傳播問題；要知道波速由介質(zhì)決定；質(zhì)點(diǎn)只在自己平衡位置附近上下振動(dòng)，不隨波遷移；只有當(dāng)兩列波的頻率相同時(shí)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(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)平衡位置位于x=3m處的質(zhì)點(diǎn)正在向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，若a、b兩質(zhì)點(diǎn)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(shí)，a質(zhì)點(diǎn)正向y軸正方向運(yùn)動(dòng) C．當(dāng)a質(zhì)點(diǎn)處在波峰時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸正方向運(yùn)動(dòng) D．在某一時(shí)刻，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的位移和速度可能相同 E．t=3T/4時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 【答案】BCE 【名師點(diǎn)睛】本題考查識別、理解波動(dòng)圖象的能力，根據(jù)波動(dòng)圖象，分析質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)過程是應(yīng)具備的能力，尤其是判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)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(shí)的波形圖，當(dāng)Q點(diǎn)在t=0時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)傳到P點(diǎn)時(shí)，則： （ ） A．0cm＜x＜2cm范圍內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)正在向y軸的正方向運(yùn)動(dòng) B．Q處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)的加速度沿y軸的正方向 C．Q處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)正在波谷位置 D．Q處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)運(yùn)動(dòng)到P處 E．Q處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)的速度沿y軸正方向 【答案】ABC 【解析】 當(dāng)Q點(diǎn)在t=0時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)傳到P點(diǎn)時(shí)，Q點(diǎn)在t=0時(shí)的波沿也向左傳到P點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)四分之三周期，所以x=0cm處質(zhì)點(diǎn)在波谷，x=2cm處質(zhì)元在波峰，則0cm＜x＜2cm的質(zhì)點(diǎn)向y軸的正方向運(yùn)動(dòng)， A正確；Q點(diǎn)振動(dòng)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(cuò)誤；機(jī)械波傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng)，不隨波遷移，故C錯(cuò)誤．故選ABC． 【名師點(diǎn)睛】本題是對機(jī)械波的傳播的考查，解題時(shí)畫波形是關(guān)鍵，只要畫出新的波形各點(diǎn)的振動(dòng)即可明確，也可利用平移法可知Q點(diǎn)的狀態(tài)傳到P點(diǎn)時(shí)的波形圖，由波形圖可判斷各點(diǎn)的振動(dòng)情況。 4．是一列機(jī)械波在零時(shí)刻的波形，圖（b）是這列機(jī)械波上P點(diǎn)的振動(dòng)圖像，P點(diǎn)坐標(biāo)2．0m<<2．5m，Q點(diǎn)坐標(biāo)，下列說法正確的是： （ ） A．這列機(jī)械波的波速一定是1m/s B．這列機(jī)械波一定是沿x軸正方向傳播 C．P點(diǎn)一定先于Q點(diǎn)回到平衡位置 D．經(jīng)過，P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程一定為4cm E．P點(diǎn)的坐標(biāo)一定是=2．25m 【答案】ADE 【名師點(diǎn)睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或者根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向時(shí)，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(gè)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng)，不會隨波遷移，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔波長的整數(shù)倍時(shí)，則這兩個(gè)點(diǎn)為同相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相同，如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔半波長的奇數(shù)倍時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)為反相點(diǎn)，即振動(dòng)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(gè)點(diǎn)，OA＝AB＝BC＝CD＝DE＝EF＝FG＝1 m，質(zhì)點(diǎn)O在垂直于x軸方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)，沿x軸方向傳播形成橫波．t1＝0 s時(shí)刻，O點(diǎn)開始向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.2 s，O點(diǎn)第一次到達(dá)上方最大位移處，這時(shí)A點(diǎn)剛好開始運(yùn)動(dòng)．那么在t2＝2．5 s時(shí)刻，以下說法中正確的是： （ ） A．B點(diǎn)位于x軸下方 B．A點(diǎn)與E點(diǎn)的位移相同 C．D點(diǎn)的速度最大 D．C點(diǎn)正向上運(yùn)動(dòng) E．這列波的波速為5m/s 【答案】ABE 【名師點(diǎn)睛】本題要會分析波動(dòng)形成的過程，根據(jù)時(shí)間與周期的關(guān)系分析質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是基本能力，要加強(qiáng)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(shí)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(gè)質(zhì)點(diǎn)。則下列說法中正確的是： （ ） A．在時(shí)，質(zhì)點(diǎn)c的速度達(dá)到最大值 B．在t+2T時(shí)，質(zhì)點(diǎn)d的加速度達(dá)到最大值 C．從t到t+2T的時(shí)間間隔內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)d通過的路程為6cm D．t時(shí)刻后，質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)a先回到平衡位置 E．從t時(shí)刻起，在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，a、b、c、d四個(gè)質(zhì)點(diǎn)沿x軸通過的路程均為一個(gè)波長 【答案】BCD 【名師點(diǎn)睛】對于波動(dòng)過程中質(zhì)點(diǎn)速度、加速度大小的分析，可根據(jù)時(shí)間確定出質(zhì)點(diǎn)的位置判斷。 7．圖a為一列簡諧橫波在時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置為處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置為處的質(zhì)點(diǎn)，圖b為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)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(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的速度方向向下 E．從到，質(zhì)點(diǎn)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(cuò)誤；由甲圖知波長λ=8m，則波速為：，故B正確；在時(shí)，由乙圖知質(zhì)點(diǎn)Q正向下運(yùn)動(dòng)，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(shí)P點(diǎn)正向上運(yùn)動(dòng)．從到經(jīng)過的時(shí)間為，由于時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P不在平衡位置或波峰、波谷處，所以質(zhì)點(diǎn)P通過的路程不是，故E錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】本題有一定的綜合性，考察了波動(dòng)和振動(dòng)圖象問題，關(guān)鍵是會根據(jù)振動(dòng)情況來判斷波的傳播方向，抓住振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象之間的內(nèi)在聯(lián)系．要知道質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有在平衡位置或波峰、波谷處的質(zhì)點(diǎn)，在周期內(nèi)振動(dòng)的路程才是。 8．一列沿x軸傳播的簡諧橫波，t=0時(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)質(zhì)元P恰在波峰，質(zhì)元Q恰在平衡位置且向上振動(dòng)．再過0.2s，質(zhì)點(diǎn)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．1s末質(zhì)點(diǎn)P的位移為零 D．質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為x=0.2sin（2πt+）m E．0~0.9s 時(shí)間內(nèi)P點(diǎn)通過的路程為（）m 【答案】BCE 【名師點(diǎn)睛】本題要能根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)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(diǎn)的振動(dòng)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(dòng)方程。 9．一列簡諧橫波在某時(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)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)方向傳播，波速為5m/s C．質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)Q的位移大小總是相等、方向總是相反 D．若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)波谷處，則質(zhì)點(diǎn)P一定到達(dá)波峰處 E．從圖示位置開始計(jì)時(shí)，在2．2 s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的位移為－20cm 【答案】ADE 【名師點(diǎn)睛】本題在于關(guān)鍵分析質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)情況，確定P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和周期．考查把握振動(dòng)與波動(dòng)聯(lián)系的能力． 10.一列簡諧橫波在某時(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)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．若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)波谷處，則質(zhì)點(diǎn)P一定到達(dá)波峰處 D．質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)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(jì)時(shí)，在時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)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(shí)刻P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向沿軸負(fù)方向，則沿軸負(fù)方向傳播，故A正確，B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)M與P平衡位置間相距半個(gè)波長，振動(dòng)情況總是相反，M質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波谷處，P質(zhì)點(diǎn)一定到達(dá)波峰處，故C正確；圖示時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)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(gè)波長的奇數(shù)倍，位移不是總是相反，故D錯(cuò)誤；波的周期，從圖示位置開始計(jì)時(shí)，在時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P正處于波峰位置，故位移為，故E正確。 【名師點(diǎn)睛】本題在于關(guān)鍵分析質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)情況，確定P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和周期．考查把握振動(dòng)與波動(dòng)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(shí)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(shí)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(shí)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(diǎn)此刻速度為零 D．平衡位置為x=8．5m處的質(zhì)點(diǎn)此刻位移y>20cm E．從圖示時(shí)刻起再經(jīng)過0.25s，平衡位置為x=5m處的質(zhì)點(diǎn)的位移y<0 【答案】BDE 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或者根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向時(shí)，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(gè)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng)，不會隨波遷移，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔波長的整數(shù)倍時(shí)，則這兩個(gè)點(diǎn)為同相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相同，如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔半波長的奇數(shù)倍時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)為反相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相反。 12．一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)平衡位置位于x=3m處的質(zhì)點(diǎn)正在向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，若a、b兩質(zhì)點(diǎn)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(shí)，a質(zhì)點(diǎn)正向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) C、當(dāng)a質(zhì)點(diǎn)處在波峰時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸方向運(yùn)動(dòng) D、在某一時(shí)刻，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的位移和速度可能相同 E、t=3T/4時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 【答案】ACE 【名師點(diǎn)睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或者根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向時(shí)，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(gè)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng)，不會隨波遷移，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔波長的整數(shù)倍時(shí)，則這兩個(gè)點(diǎn)為同相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相同，如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔半波長的奇數(shù)倍時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)為反相點(diǎn)，即振動(dòng)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） 13．（10分）一列橫波在x軸上傳播，在t1＝0時(shí)刻波形如下圖實(shí)線所示，t2＝0.05 s時(shí)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?yàn)檠豿軸負(fù)方向 【解析】當(dāng)波沿x軸正方向傳播時(shí)，有：，且n＝0或1 ． 當(dāng)波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)，有:，且n＝0或1 由波速公式可知，當(dāng)速度v最小時(shí)，周期T最大，當(dāng)速度最大時(shí)，周期最小。 分析上面兩類情況可知 當(dāng)周期最大時(shí)，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(shí)，波沿x軸負(fù)方向傳播，且在中取n＝1，即，則，最大速度，方向?yàn)檠豿軸負(fù)方向 【名師點(diǎn)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(xiàng)，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(shí)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(diǎn)在0—4．5s內(nèi)通過的路程及t＝4．5s時(shí)的位移； （2）（6分）此時(shí)A點(diǎn)的橫坐標(biāo)為0.25米，試求從圖示時(shí)刻開始經(jīng)過多少時(shí)間A點(diǎn)第三次出現(xiàn)波峰？ 【答案】（1）s=1．44mx=-4cm（2）t=1．4375s 【名師點(diǎn)睛】此題是關(guān)于機(jī)械波的傳播問題；解決本題的關(guān)鍵要知道質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)的路程等于4倍的振幅，波形平移法是研究波動(dòng)圖象常用的方法，要能熟練運(yùn)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(shí)刻傳播到O點(diǎn)，實(shí)線為此時(shí)的波形圖，虛線為t=0.9s時(shí)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(shí)刻離開平衡位置-0.2m、離O點(diǎn)最近的質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)； ③畫出t=0時(shí)刻離開平衡位置-0.2m質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。 【答案】①②（7，-0.2）③如圖所示 【名師點(diǎn)睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或者根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向時(shí)，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(gè)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng)，不會隨波遷移，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔波長的整數(shù)倍時(shí)，則這兩個(gè)點(diǎn)為同相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相同，如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔半波長的奇數(shù)倍時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)為反相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相反。 16．（15分）如圖所示，實(shí)線和虛線分別表示沿軸傳播的一列簡諧橫波在和時(shí)刻的波形圖，已知在時(shí)刻，處的質(zhì)點(diǎn)向軸正方向運(yùn)動(dòng)。 （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(shí)刻，處的質(zhì)點(diǎn)向軸正方向運(yùn)動(dòng)，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(xiàng)為 當(dāng)，為最小頻率。 （3）當(dāng)時(shí)，上題中：，則波速為：。 【名師點(diǎn)睛】本題是多解問題，關(guān)鍵是會通過波形微平移得到各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，然后由圖象得到周期的通項(xiàng)，最后求解傳播速度。