2019年高考物理總復習 選考3-4 第2課時 機械波課時訓練 教科版.doc
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第2課時 機械波 1.(2018浙江溫州樂清芙蓉中學月考)分析下列物理現(xiàn)象: (1)夏天里在一次閃電過后,有時雷聲轟鳴不絕; (2)“聞其聲而不見其人”; (3)圍繞振動的音叉轉一圈會聽到忽強忽弱的聲音; (4)當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時,我們聽到汽笛聲的音調變高. 這些物理現(xiàn)象分別屬于波的( A ) A.反射、衍射、干涉、多普勒效應 B.折射、衍射、多普勒效應、干涉 C.反射、折射、干涉、多普勒效應 D.衍射、折射、干涉、多普勒效應 解析:夏天里在一次閃電過后,有時雷聲轟鳴不絕,是由于聲音在云層間來回傳播,這是聲音的反射;“聞其聲而不見其人”,聽到聲音,卻看不見人,這是聲音的衍射;圍繞振動的音叉轉一圈會聽到忽強忽弱的聲音,音叉發(fā)出兩個頻率相同的聲波相互疊加,從而出現(xiàn)加強區(qū)與減弱區(qū).這是聲音的干涉;當正在鳴笛的火車向著我們急駛而來時,我們聽到汽笛聲的音調變高.音調變高就是頻率變高,因此這是多普勒效應,綜合以上分析,A正確. 2.(2018黑龍江牡丹江期中)(多選)關于機械波的說法中,正確的是( BC ) A.產生多普勒效應的原因是波源的頻率發(fā)生了變化 B.產生干涉現(xiàn)象時,介質中振動加強的點振動能量最大,減弱點振動能量可能為零 C.振動圖像和波動圖像橫坐標反映的意義是不同的 D.超聲波比次聲波更容易發(fā)生衍射 解析:產生多普勒效應的原因不是波源頻率變化,而是波源與觀察者的相對運動導致接收頻率發(fā)生變化,故A錯誤;頻率相同的波,發(fā)生干涉現(xiàn)象時,振動加強點的振幅最大,則振動能量最大,振動減弱點的振幅最小,可能為零,即振動能量可能為零,故B正確;振動圖像和波動的圖像中,橫坐標所反映的物理意義不同,振動圖像橫軸是時間,而波動圖像是各質點的平衡位置,故C正確;次聲波的波長比超聲波的波長長,因此次聲波更容易發(fā)生衍射,故D錯誤. 3.(2018湖北荊州質檢)(多選)一列簡諧橫波在t=0時的波形圖如圖所示.介質中x=2 m處的質點P沿y軸方向做簡諧運動的表達式為y=10sin5πt(cm).關于這列簡諧波,下列說法正確的是( CD ) A.周期為4.0 s B.振幅為20 cm C.傳播方向沿x軸正方向 D.傳播速度為10 m/s 解析:由波形圖可得A=10 cm,λ=4 m.由簡諧運動的表達式得ω=5π rad/s;T==0.4 s;v==10 m/s.故A,B錯誤,D正確.質點P起振方向沿y軸正方向,故波沿x軸正方向傳播,C正確. 4.(2018安徽黃山聯(lián)考)(多選)在均質彈性繩中有一振源S,它以5 Hz的頻率上下做簡諧運動,振幅為5 cm,形成的波沿繩向左、右兩邊傳播,從振源開始振動計時,t時刻的波形如圖所示,質點P右邊的繩還未振動,S左邊的波形沒有畫出,則( BD ) A.該波的波速為60 cm/s B.波源S開始振動的方向向下 C.圖中的質點Q在t時刻處在波谷 D.在t=0至t=1.0 s時間內質點P運動的路程為70 cm 解析:該波的頻率f=5 Hz,周期T=0.2 s,由圖知該波在t=T=0.3 s時間內,波傳播了12 cm,則波速v==40 cm/s,選項A錯誤;此時P點的振動方向向下,則波源的起振方向向下,選項B正確;由對稱性知x= -6 cm處質點t時刻處于波峰,選項C錯誤;在t=0至t=1.0 s時間內,即Δt=1 s,質點P已振動0.7 s,運動的路程為4 A=45 cm= 70 cm,選項D正確. 5.導學號 58826286(2017四川仁壽三診)(多選)一列簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示,質點P經過0.1 s第一次到達平衡位置,已知此列波的波速為6 m/s,則( ACD ) A.該波沿x軸負方向傳播 B.t=0時刻質點P沿y軸正方向振動 C.質點Q(坐標為x=7.5 m的點)的振動方程y=5cos 2πt(cm) D.質點P平衡位置的橫坐標為x=2.4 m E.質點Q需經過0.85 s才重復質點P此時的振動速度 解析:由題圖知,波長λ=6 m,根據(jù)波速v=得,T=1 s,質點P經過0.1 s第一次到達平衡位置,用時不到,說明波沿x軸負方向傳播,A正確;根據(jù)“上下波”法可知,t=0時刻質點P沿y軸負方向振動,B錯誤;由題圖可知A=5 cm,又ω==2π rad/s,則質點Q的振動方程為y= 5 cos2πt(cm),C正確;質點P的平衡位置到3 m處的距離x1=vt=6 0.1 m=0.6 m,質點P的平衡位置的橫坐標為x=3 m-0.6 m=2.4 m,D正確;與質點P振動情況相同的質點距離質點Q最近的在其右側距離為x′=-0.6 m=0.9 m,Δt== s=0.15 s,質點Q需經過0.15 s才重復質點P此時的振動速度,E錯誤. 6.(2017河南南陽四模)(多選)如圖所示,兩列簡諧橫波a和b均沿x軸正方向傳播,波速為40 m/s,下列說法正確的是( ACE ) A.a波的周期為0.2 s,b波的周期為0.1 s B.對于b波,x軸上的1 m處的質點經過0.1 s就傳到x=5 m處 C.a,b兩列波相遇時不能發(fā)生穩(wěn)定干涉 D.x=8 m處的質點振動總是加強的 E.若兩列波進入另一種介質,它們的頻率都不會改變 解析:由圖可知λa=8 m,λb=4 m,故Ta== s=0.2 s,Tb== s=0.1 s,A正確;在波的傳播過程中,波上的質點只在平衡位置附近上下振動,并不隨波遷移,B錯誤;兩列波的周期不相同,即頻率不相等,故不能發(fā)生穩(wěn)定干涉,C正確,D錯誤;波的頻率等于波源的振動頻率,由波源決定,與介質無關,E正確. 7.(2018內蒙古包鋼第一中學高三適應性考試)(多選)圖(甲)是一列簡諧橫波在t0=0時刻的波形圖,P,Q分別是平衡位置在x1=1 m、x2= 12 m處的質點,圖(乙)為質點Q的振動圖像,下列說法正確的是( ACE ) A.波速大小為6 m/s B.波沿x軸正方向傳播 C.t1=11 s時質點Q沿y軸負方向運動 D.質點P,Q振動速度的方向不可能相同 E.質點P簡諧運動的表達式為y=0.10 sin(πt+) m 解析:從圖中讀出波長λ=12 m;周期T=2 s,則波速v== m/s=6 m/s,選項A正確;根據(jù)振動圖像可知,t=0時刻,質點Q向上振動,可知該波沿x軸負方向傳播,選項B錯誤;t1=11 s=5T時質點Q沿y軸負方向運動,選項C正確;由波形圖可知,在t=0時刻,質點PQ的振動方向就是相同的,均向上,選項D錯誤;質點P振動的初相位為,ω==π rad/s,則簡諧運動的表達式為y=0.10sin(πt+) m,選項E正確. 8.(2017河南鶴壁二模)(多選)振源S在O點做沿豎直方向的簡諧運動,頻率為10 Hz,t=0時刻向右傳播的簡諧橫波如圖所示,(向左傳播的簡諧橫波圖中未畫出)則以下說法正確的是( ABE ) A.該橫波的波速大小為20 m/s B.t=0時,x=1 m處的質點振動方向向上 C.t=0.175 s時,x=-1 m處的質點處在波峰位置 D.若振源S向右勻速運動,右側靜止的接收者收到的頻率小于10 Hz E.傳播過程中該橫波遇到小于2 m的障礙物或小孔都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 解析:由圖可知,波長λ=2 m,故波速為v=λf=20 m/s,A正確;波向右傳播,根據(jù)“上下坡”法可知,t=0時,x=1 m處的質點向上振動,B正確;周期T==0.1 s,則t=0.175 s=1T,x=-1 m處的質點,處于波谷,C錯誤;若振源S向右勻速運動,即向接收者移動,則接收者收到的頻率大于10 Hz,D錯誤;因為波長為2 m,所以傳播過程中遇到小于2 m的障礙物或小孔都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,E正確. 9.(2018黑龍江大慶實驗中學考前模擬)(多選)如圖所示為某時刻從O點同時發(fā)出的兩列簡諧橫波在同一介質中沿相同方向傳播的波形圖,P點在甲波最大位移處,Q點在乙波最大位移處,下列說法中正確的是( ADE ) A.兩列波具有相同的波速 B.兩列波傳播相同距離時,乙波所用的時間比甲波的短 C.P點比Q點先回到平衡位置 D.在P質點完成20次全振動的時間內Q質點可完成30次全振動 E.甲波和乙波在空間相遇處不會產生穩(wěn)定的干涉圖樣 解析:兩列簡諧橫波在同一介質中波速相同,傳播相同距離所用時間相同,故A正確,B錯誤.由圖可知,兩列波波長之比λ甲∶λ乙=3∶2,波速相同,由波速公式v=得到周期之比為T甲∶T乙=3∶2,Q點與P點都要經過周期才回到平衡位置.所以Q點比P點先回到平衡位置,故C錯誤.兩列波的頻率之比為f甲∶f乙=2∶3,則在P質點完成20次全振動的時間內Q質點完成了30次全振動,故D正確.兩列波的頻率不同,不能產生穩(wěn)定的干涉圖樣,故E正確. 10.(多選)如圖(甲)所示,一列機械波沿直線ab向右傳播,ab=2 m,a,b兩點的振動情況如圖(乙)所示,下列說法中正確的是( ABD ) A.波速可能是 m/s B.波長可能是 m C.波速可能是 m/s D.波速可能是 m/s E.波長可能大于 m/s 解析:由振動圖像可看出t=0時刻,點a在波谷,點b在平衡位置且向上振動,所以ab=2 m=λ+nλ(n=0,1,2,3,…),解得λ= m(n=0,1,2, 3,…)①,所以波速v== m/s(n=0,1,2,3…)②,②式中當n=10 時, A正確;①式中當n=0時,B正確;②式中當n=1時,D正確. 11.(2017山東日照三模)(多選)兩列簡諧橫波的振幅都是20 cm,傳播速度大小相同.實線波的頻率為2 Hz,沿x軸正方向傳播;虛線波沿x軸負方向傳播.某時刻兩列波在如圖所示的區(qū)域相遇,則( BDE ) A.在相遇區(qū)域會形成穩(wěn)定的干涉圖樣 B.實線波和虛線波的頻率之比為3∶2 C.平衡位置為x=6 m處的質點此刻速度為零 D.平衡位置為x=8.5 m處的質點此刻位移y>20 cm E.從圖示時刻起再經過0.25 s,平衡位置為x=5 m處質點的位移y<0 解析:實線波的頻率為f1=2 Hz,其周期為T1=0.5 s,波長λ1=4 m,則波速v== m/s=8 m/s;由圖可知,虛線波的波長為λ2=6 m,則周期為T2== s=0.75 s,頻率f2== Hz,則兩波的頻率不同,所以不能發(fā)生干涉現(xiàn)象,故A錯誤;實線波和虛線波的頻率之比為f1∶f2=3∶2,選項B正確;平衡位置為x=6 m處的質點由實線波和虛線波引起的振動方向均向上,速度是兩者之和,故此刻速度不為零,選項C錯誤;兩列簡諧橫波在平衡位置為x=8.5 m處的質點是振動方向相同,此刻各自位移都大于10 cm,故質點此刻位移y>20 cm,選項D正確;從圖示時刻起再經過0.25 s,實線波在平衡位置為x=5 m處的質點位于波谷,而虛線波也處于y軸上方,但不在波峰處,所以質點的位移y<0,故E正確. 12.導學號 58826287(2017山東濰坊三模)如圖所示,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,t=0時波形如圖所示,此時波剛好傳到x=5 m處P點;t=1.2 s時x=6 m處Q點第一次有沿y軸正方向的最大速度. (1)求這列簡諧波傳播的周期與波速; (2)寫出x=4 m處質點的振動方程; (3)畫出這列簡諧波在t=1.2 s時的波形圖. 解析:(1)由題意可知,圖示時刻x=3 m處的振動形式傳播到x=6 m處所用時間t=1.2 s, 則速度v== m/s=2.5 m/s, 由圖可知,波長λ=4 m,則周期T== s=1.6 s (2)由圖可知,A=10 cm=0.1 m,又ω== rad/s,則x=4 m處質點的振動方程為y=0.1sin(t-)(m). (3)畫出在t=1.2 s時的波形圖,如圖所示. 答案:(1)1.6 s 2.5 m/s (2)y=0.1sin(t-) (m) (3)見解析 13.(2017山東臨沂二模)如圖所示為一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播在t=0時刻的波形圖,M,N兩點的坐標分別為(-2,0)和(-7,0),已知t=0.5 s時,M點第二次出現(xiàn)波峰. (1)這列波的傳播速度多大? (2)從t=0時刻起,經過多長時間N點第一次出現(xiàn)波峰? (3)當N點第一次出現(xiàn)波峰時,M點通過的路程為多少? 解析:(1)根據(jù)圖像可知,該波波長λ=4 m, M點與最近波峰的水平距離為6 m,距離下一個波峰的水平距離為10 m,所以波速為v== m/s=20 m/s. (2)N點與最近波峰的水平距離為x′=11 m 當最近的波峰傳到N點時N點第一次出現(xiàn)波峰,經歷的時間為t1== s=0.55 s. (3)該波中各質點振動的周期為T==0.2 s N點第一次出現(xiàn)波峰時質點M振動了t2=0.4 s=2T M點通過的路程為s=85 cm=40 cm=0.4 m. 答案:(1)20 m/s (2)0.55 s (3)0.4 m 14.導學號 58826288(2018吉林大學附中月考)已知在t1時刻簡諧橫波的波形如圖中實線所示,在時刻t2該波的波形如圖中虛線所示.t2-t1=0.02 s,求: (1)該波可能的傳播速度. (2)若已知T
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