2020版高考物理（山东版）新攻略总复习课标通用练习：第七章 第2讲　机械波（可编辑WORD） WORD版含解析.docx

1、第2讲机械波A组基础过关1.平静湖面传播着一列水面波(横波),在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动,测得两小木块每分钟都上下30次,甲在波谷时,乙在波峰,且两木块之间有一个波峰。这列水面波()A.频率是30 HzB.波长是3 mC.波速是1 m/sD.周期是0.1 s答案C波的周期T=6030 s=2 s,f=1T=0.5 Hz,1.5=3 m,=2 m,则波速v=T=22 m/s=1 m/s,A、B、D错误,C正确。2.一列简谐横波沿x轴正方向传播,某一时刻的波形图如图所示,此时质点P、S跟质点Q、R的振动位移大小相等、方向相反。由图可知,在此后的任一时刻()A.质点P和

2、S的振动加速度大小和方向总相同B.质点P和Q的振动位移大小总相同、方向总相反C.质点P和S的振动速度大小和方向总相同D.质点P和R的振动加速度大小总相同、方向总相反答案D相隔波长整数倍距离的两质点,振动状态总相同,相隔半波长奇数倍距离的两质点,振动状态总相反。由波动图像可得,P、R两点相隔半个波长,所以在振动过程中的位移、加速度总是大小相等、方向相反,D对。3.(多选)2017课标,34(1),5分如图,一列简谐横波沿x轴正方向传播,实线为t=0时的波形图,虚线为t=0.5 s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关于该简谐波,下列说法正确的是()A.波长为2 mB.波速为6 m/sC

3、.频率为1.5 HzD.t=1 s时,x=1 m处的质点处于波峰E.t=2 s时,x=2 m处的质点经过平衡位置答案BCE由题图可知,该波波长=4 m,选项A错误;T0.5 s,则由题图知波在0.5 s内沿x轴正方向传播的距离为34,传播时间t=34T=0.5 s,T=23 s,频率f=1T=1.5 Hz,选项C正确;波速v=T=6 m/s,选项B正确;1 s=32T,t=1 s时,x=1 m处的质点处于波谷,选项D错误;2 s=3T,t=2 s时,x=2 m处的质点经过平衡位置,选项E正确。4.(多选)如图所示,实线表示两个相干波源S1、S2产生的波的波峰位置,则图中a、b两点()A.a为振

4、动加强位置B.b为振动减弱位置C.b为振动加强位置D.a为振动减弱位置答案CD由题图可以看出,在图示时刻,两列波的波谷在b点相遇,所以b点为振动加强点;在a点,S2传到的是波峰,S1传到的是波谷,所以a点为振动减弱点。5.在均匀介质中,一列沿x轴正向传播的横波,其波源O在第一个周期内的振动图像如图所示,则该波在第一个周期末的波形图是()答案D根据题图,t=0时刻,波源经平衡位置向下运动,而波形图中,质点的起振方向均与波源开始振动时的方向相同,根据波的传播过程中,“上坡下、下坡上”规律可知,波形图中刚刚开始振动的质点处于“上坡”位置,A、C项错;由振动图像知,前半个周期振幅较小,故波形图中距波源

5、较远的质点的振幅较小,B项错,D项对。6.(多选)2016课标,34(1),5分由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz,波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧,且P、Q和S的平衡位置在一条直线上,P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m。P、Q开始振动后,下列判断正确的是()A.P、Q两质点运动的方向始终相同B.P、Q两质点运动的方向始终相反C.当S恰好通过平衡位置时,P、Q两点也正好通过平衡位置D.当S恰好通过平衡位置向上运动时,P在波峰E.当S恰好通过平衡位置向下运动时,Q在波峰答案BDE由波速公式:v

6、=f得=vf=0.8 m,LSP=15.80.8=1934,LSQ=14.60.8=1814,由波动的周期性,采用“去整留零”的方法,可在波形图上标出S、P、Q三点的位置,如图所示,由图可知,P、Q两点的运动方向始终相反,A项错误,B项正确;S在平衡位置时,P、Q一个在波峰,一个在波谷,C项错误;当S恰通过平衡位置向上运动时,P在波峰,Q在波谷,反之则相反,故D、E项正确。7.一简谐机械横波沿x轴正方向传播,波长为,周期为T。t=0时刻的波形如图1所示,a、b是波上的两个质点。图2是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的是()A.t=0时质点a的速度比质点b的大B.t=0时质点a的加速度比质

7、点b的小C.图2可以表示质点a的振动D.图2可以表示质点b的振动答案D由图1可知,t=0时,a在正向最大位移处,v=0,加速度最大,速度最小为零;b在平衡位置,速度最大,加速度最小且为0,振动方向沿y轴负向,图2可以表示质点b的振动,选项A、B、C都错误,选项D正确。8.(2017天津理综,5,6分)手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,示意如图。绳上有另一质点P,且O、P的平衡位置间距为L。t=0时,O位于最高点,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,下列判断正确的是()A.该简谐波是纵波B.该简谐波的最大波长为2LC.t=T8时,P在

8、平衡位置上方D.t=3T8时,P的速度方向竖直向上答案C本题考查机械波。由题意知绳上的质点在竖直方向上振动,波水平向右传播,故该波为横波,选项A错误;在t=0时刻,P点在如图所示位置时,波长最大,则有14=L,=4L,选项B错误;t=0时,P在平衡位置且向上振动,当t=T8时,P在平衡位置上方,选项C正确;当t=38T时,P处于从最高点向平衡位置运动过程中,故速度方向向下,选项D错误。9.(多选)一列横波沿直线传播,在波的传播方向上有A、B两点。在t时刻A、B两点间形成的波形如图甲所示,在(t+3 s)时刻A、B两点间形成的波形如图乙所示,已知A、B两点间的距离s=9 m,则以下说法中正确的是

9、()A.若周期为4 s,波一定向右传播B.若周期大于4 s,波可能向右传播C.若波速为8.5 m/s,波一定向左传播D.该波波速可能的最小值为0.5 m/s答案ACD根据题图可知,波长=9m64=6 m。若波向右传播,则3 s=(n+34)T(n=0,1,2,),周期T=124n+3 s(n=0,1,2,),波速v=T=(2n+1.5) m/s(n=0,1,2,),可见,当n=0时,周期最大为4 s,波速最小为1.5 m/s,n取任何自然数,波速都不等于8.5 m/s;若波向左传播,则3 s=(n+14)T(n=0,1,2,),周期T=124n+1 s(n=0,1,2,),波速v=T=(2n+

10、0.5) m/s(n=0,1,2,),可见,当n=0时,周期最大为12 s,波速最小为0.5 m/s,n=4时,波速v=8.5 m/s;n取任何自然数周期都不等于4 s。选项A、C、D正确,B错误。10.(多选)如图(a)所示,一根水平张紧的弹性长绳上有等间距的Q、P、O、P、Q质点,相邻两质点间距离为1 m。t=0时刻O质点从平衡位置开始沿y轴正方向振动,并产生分别向左、向右传播的波,O质点的振动图像如图(b)所示,在O质点第一次到达正方向最大位移的时刻,P质点刚开始振动,则()A.P、P两质点间距离为半个波长,因此它们的振动步调始终相反B.当Q质点第一次到达负向最大位移时,O质点已经通过2

11、5 cm路程C.当波在绳中传播时,波速为1 m/sD.若O质点振动加快,波的传播速度变大答案BC向左、向右传播的两列波关于y轴对称,关于y轴对称的质点的步调总是相同的,A错误;振动从O点传到Q时,O质点已经振动了半个周期,Q起振方向向上,当Q质点第一次到达负向最大位移时,O质点第二次到达正向最大位移处,共运动了54个周期,通过的路程为s=5A=25 cm,B正确;t=1 s时刻,O质点第一次到达正方向最大位移处时,P质点刚开始振动,即波传播了1 m,故波速v=11 m/s=1 m/s,C正确;波速由介质决定,与频率无关,故O质点振动加快,波的传播速度不变,D错误。11.如图所示,1、2、3、4

12、是某绳(可认为是均匀介质)上一系列等间距的质点。开始时绳处于水平方向,质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动,带动2、3、4各个质点依次上下振动,把振动从绳的左端传到右端。已知t=0时,质点1开始向下运动,经过二分之一周期,质点9开始运动。则在二分之一周期时,下列说法正确的是()A.质点3向上运动B.质点5所受回复力为零C.质点6的加速度向下D.质点9的振幅为零答案A经12周期波形如图所示,则知此时,质点3向上运动,A对。质点5所受回复力最大,B错。质点6的加速度向上,C错。振幅是质点在振动过程中离开平衡位置的最大距离,D错。12.一根弹性长绳沿x轴放置,左端点位于坐标原点,A和B分别是绳上x

13、1=2 m、x2=5 m处的质点。用手握住绳的左端,当t=0时使手开始沿y轴做简谐运动,在t=0.5 s 时,绳上形成如图所示的波形。下列说法中正确的是 ()A.此列波的波长为1 m,波速为4 m/sB.此列波为横波,左端点开始时先向上运动C.当t=2.5 s时,质点B开始振动D.在t=3.5 s后,A、B两质点的振动情况总相同答案C由已知条件可推知,波长=2 m,周期 T=1 s,所以波速v=T=2 m/s,A选项错误。此列波振动方向与传播方向垂直,为横波,由波形图可知,左端点开始时先向下运动,B选项错误。经时间t0=5m-02m/s=2.5 s,质点B开始振动,即当 t=2.5 s 时,质

14、点B开始振动,C选项正确。A、B两质点相距32,在 t=3.5 s 后,振动情况不相同,D选项错误。B组能力提升13.2016课标,34(2),10分一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播,波长不小于10 cm。O和A是介质中平衡位置分别位于x=0和x=5 cm处的两个质点。t=0时开始观测,此时质点O的位移为y=4 cm,质点A处于波峰位置;t=13 s时,质点O第一次回到平衡位置,t=1 s时,质点A第一次回到平衡位置。求()简谐波的周期、波速和波长;()质点O的位移随时间变化的关系式。答案见解析解析()设振动周期为T。由于质点A在0到1 s内由最大位移处第一次回到平衡位置,经历的是14个周期

15、,由此可知T=4 s由于质点O与A的距离5 cm小于半个波长,且波沿x轴正向传播,O在t=13 s时回到平衡位置,而A在t=1 s时回到平衡位置,时间相差23 s。两质点平衡位置的距离除以传播时间,可得波的速度v=7.5 cm/s利用波长、波速和周期的关系得,简谐波的波长=30 cm()设质点O的位移随时间变化的关系为y=A cos2tT+0将式及题给条件代入上式得4cm=Acos00=Acos6+0解得0=3,A=8 cm质点O的位移随时间变化的关系式为y=0.08 cost2+3(国际单位制)或y=0.08 sint2+56(国际单位制)14.在某介质中形成一列简谐波,t=0时刻的波形如图

16、中的实线所示。(1)若波向右传播,零时刻刚好传到B点,且再经过 0.6 s,P点也开始起振,求:该列波的周期T;从t=0时刻起到P点第一次到达波峰时止,O点对平衡位置的位移y0及其所经过的路程s0各为多少?(2)若该列波的传播速度大小为20 m/s,且波形由实线变成虚线需要经历0.525 s时间,则该列波的传播方向如何?答案(1)0.2 sy0=-2 cms0=0.3 m(2)波沿x轴负方向传播解析由图像可知,=2 m,A=2 cm。(1)当波向右传播时,点B的起振方向竖直向下,包括P点在内的各质点的起振方向均为竖直向下。波速v=xt1=60.6 m/s=10 m/s,由v=T,得T=v=0.2 s由t=0至P点第一次到达波峰时止,经历的时间t2=t1+34T=0.75 s=(3+34)T,而 t=0 时O点的振动方向竖直向上(沿y轴正方向),故经t2时间,O点振动到波谷,即y0=-2 cm,s0=n4A=(3+34)4A=0.3 m(2)当波速v=20 m/s时,经历0.525 s时间,波沿x轴方向传播的距离x=vt=10.5 m,即x=(5+14),实线波形变为虚线波形经历了(5+14)T,故波沿x轴负方向传播。