【物理】2020届一轮复习人教版 机械波的描述 课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版 机械波的描述 课时作业

‎2020届一轮复习人教版 机械波的描述 课时作业 ‎ ‎ 1、已知弹簧振子的位移x随时间t变化的表达式为x=8sin（4πt+）cm，式中位移x的单位是cm，时间t的单位是s．下列说法正确的是（　　）‎ A．弹簧振子的振幅为16cm B．弹簧振子的振动周期为0.5s C．在t=0时，弹簧振子的速度达到最大 D．在t=0时，弹簧振子离开平衡位置的位移达到最大 2、一个质点在水平方向上做简谐运动的位移随时间变化的关系是x=5sin5πt cm，则下列判断正确的是( )‎ A. 该简谐运动的周期是0.2s ‎ B. 头1s内质点运动的路程是100cm C. 0.4s到0.5s内质点的速度在逐渐减小 ‎ D. t=0.6s时刻质点的动能为0‎ ‎3、在平静 的湖面上漂着一小木条，现向湖中央扔一石子，圆形波纹一圈圈地向外传播，当波传到小木条处时，小木条将（　　）‎ A．随波纹漂向湖岸 B．波纹传到小木条处，小木条仍不动 C．向波源处漂动 D．在原来位置做上下振动 4、利用超声波遇到物体发生反射的特性，可测定物体运动的有关参量。图甲中仪器A和B通过电缆线连接，B为超声波发射与接收一体化装置，仪器A提供超声波信号源而且能将B接收到的超声波信号进行处理并在屏幕上显示其波形。现固定装置B，并将它对准匀速行驶的小车C，使其每隔固定时间T0发射一短促的超声波脉冲，图乙中1、2、3为B发射的超声波信号，1′、2′、3′为对应的反射波信号。接收的反射波滞后时间已在图中标出，其中T0和ΔT为已知量。又知该测定条件下超声波在空气中的速度为v0，则根据所给信息可判断小车的运动方向和速度大小为( ‎ A．向右， B．向左， C．向右， D．向左， 5、简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v。若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是(　 　)‎ A. B. ‎ C. D. ‎ ‎6、声音在某盐水中的速度为1531m/s，在空气中的速度为340m/s；现有声波由该盐水进入空气．下列说法正确的是（　　）‎ A．声波的频率和波长都不变 B．声波的频率和波长都变大 C．声波的频率不变，波长变小 D．声波的频率增大，波长不变 7、如图所示，a、b、c、…、k为连续的弹性介质中间隔相等的若干质点，e点为波源，t＝0时刻从平衡位置开始向上做简谐运动，振幅为3cm，周期为0.2s．在波的传播方向上，后一质点比前一质点迟0.05s开始振动．t＝0.25s时，x轴上距e点2.0m的某质点第一次到达最高点，则(　　)...‎ A. 该机械波的波长为2m B. 该机械波在弹性介质中的传播速度为8m/s C. 当a点经过的路程为9cm时，h点经过的路程为12cm D. 当b点在平衡位置向下振动时，c点位于平衡位置的上方 ‎8、如图所示，一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点，相距14.0m，b点在a点的右方．当一列简谐横波沿此绳向右传播时，若a点的位移达到正极大时，b点的位移恰为零，且向下运动，经过1.00s后，a点的位移为零，且向下运动，而b点的位移恰好达到负极大，则这列简谐横波的波速可能等于（　　）‎ A．14.0 m/sB．10.0 m/sC．6.00 m/sD．4.67 m/s 9、波长指的是（　　）‎ A．振动在一个周期内在介质中传播的距离 B．横波中两个波峰之间的距离 C．横波中一个波峰和相邻的一个波谷之间距离的两倍 D．波的传播方向上，两个相邻的任意时刻位移都相同的质点间的距离 10、如图所示，一列简谐横波中1、2、3、……、10个质点之间的平衡位置距离均是1 m，当t＝0时，质点1开始向上振动，经0.1 s第一次达到上方最大位移，而振动向右刚好传播至质点3.则(　　)‎ ‎ A．波的速度是10 m/s，周期是0.4 s B．波的频率是2.5 Hz，波长是8 m C．再经过0.1 s，波传播到质点5，质点4达到最大位移 D．波传播到质点10时，共用时间为0.45 s，质点8达到最大位移 11、在x=5cm处有一质点做简谐运动，产生一列沿x轴负方向传播的简谐横波，波长为λ=4cm，经过一段时间x=1cm处的质点C刚开始振动，振动方向沿y轴正方向，将该时刻作为计时起点t=0，经0.3s时x=3cm处的质点B第一次处在波峰，则下列正确说法正确的是_______（填正确答案标号.选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分.每选错1个扣3分，最低得分为0分）‎ A.该简谐波的波速大小为0.1m/s B.t=0时质点B振动方向沿y轴正方向 C.在t=0.3时x=4cm处的质点A位于平衡位置且运动方向沿y轴正方 D.在t=0.4s时x=4cm处的质点A的加速度最大且沿y轴正方向 E.在t=0.5s时位于x=-3cm处的质点D第一次处在波峰 ‎12、沿x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时刻的波形如图，质点P位于x=2cm处，质点Q位于x=6cm处，已知x=4cm处连续两次出现波谷的时间间隔为0.4s，则以下判断正确的是（　　）‎ A．这列波的波长是8cm B．这列波的传播速度是0.2m/s C．质点P和Q的速度在任意时刻都相同 D．x=8cm处的质点此时沿y轴正方向运动 E．x=4cm处的质点做简谐运动的表达式为y=6sin5πt（cm） 13、如图所示是一列简谐波在t=0时的波形图，介质中的质点P沿y轴方向做简谐运动，其位移随时间变化的函数表达式为y=10sin5πt cm．关于这列简谐波及质点P的振动，下列说法中正确的是（　　）‎ A．质点P的周期为0.4s B．质点P的位移方向和速度方向始终相反 C．这列简谐波的振幅为20 cm D．这列简谐波沿x轴正向传播 E．这列简谐波在该介质中的传播速度为10m/s 14、关于机械振动和机械波，下列说法正确的是( )‎ A．一个振动，如果回复力与偏离平衡位置的位移的平方成正比而且方向与位移相反，就能判定它是简谐运动 B．如果测出单摆的摆长l、周期T，作出l –T2图象，图象的斜率就等于重力加速度g的大小 C．当系统做受迫振动时，如果驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大 D．游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的，说明机械波从一种介质进入另一种介质，频率并不改变 E．多普勒效应在科学技术中有广泛的应用，例如：交警向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度 15、湖面上一列水波使漂浮在水面上的小树叶在3.0s内完成了 6次全振动．当该小树叶开始第10次振动时，沿此传播方向与该小树叶相距1.8m、浮在水面的另一小树叶刚好开始振动，根据上述信息可求得水波的波长　 　，水波的传播速度大小为　 　． 16、当一束频率1.5×1015Hz光线射入折射率为2的介质时，速度变为多大？波长多大？ 17、）如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波的图象，波的传播速度为5m/s，传播方向沿x正方向。求：‎ ‎ (1)该波的振幅、波长和周期。‎ ‎(2)从图示时刻起，经过9s质点A运动的路程是多少？‎ ‎(3)从图示时刻起，平衡位置位于x=22m处的质点至少再经多长时间才能到达波峰？‎ ‎18、一列频率为50 Hz的横波在x轴上传播，某一时刻，在x＝－2 m处的质点A正通过平衡位置向上运动时，在x＝4 m处的质点B恰好处于上方最大位移处．‎ ‎(1)设这列波的波长大于6 m，若沿x轴正方向传播，则波速多大？若沿x轴负方向传播，则波速多大？‎ ‎(2)若这列波的波速为240 m/s，求波的传播方向． 19、一列简谐波沿直线传播，A、B、C是直线上的三个质点，如图所示，某时刻波传到了B点，A点刚好处于波谷位置．已知波长大于3m，且小于5m，AB=5m，周期T=0.1s，振幅A=5cm，再经过0.5s，C点第一次到达波谷，则：‎ ‎（1）AC相距多远？‎ ‎（2）到C点第一次到达波谷的时刻为止，A点运动了多少路程？‎ ‎ ‎ 参考答案 ‎1、答案：B ‎【考点】 简谐运动的振动图象．‎ ‎【分析】由x=8sin（4πt+）cm，得到振子的振幅，再根据表达式，即可确定时间t=0时，哪个量达到最大，从而确定求解．‎ ‎【解答】解：A、位移x随时间变化的表达式为x=8sin（4πt+）cm，因此得到弹簧振子的振幅为8cm，故A错误；‎ B、根据简谐运动的标准方程y=Asinωt，ω=4π，周期： s．故B正确；‎ C、在t=0时，弹簧振子的位移： cm，弹簧振子不在平衡位置，所以速度不是最大．故C错误；‎ D、在t=0时，弹簧振子的位移： cm，弹簧振子离开平衡位置的位移未达到最大．故D错误．‎ 故选：B 2、答案：C 3、答案：D ‎【考点】波的形成和传播．‎ ‎【分析】根据机械波向前传播的过程中，介质中质点在各自的平衡附近在振动，而不随波向前迁移，分析小木条的运动情况．‎ ‎【解答】解：向湖中央扔一石子，圆形水波一圈圈地向外传播，当波传到小木条处时，小木条在原来位置附近上下振动，则不向前移动．故ABC错误，D正确；‎ 故选：D 4、答案：A 由屏幕上显示的波形可以看出，反射波滞后于发射波的时间越来越长，说明小车离信号源的距离越来越远，小车向右运动。由题中图乙可得，小车相邻两次反射超声波脉冲的时间t＝T0＋(T＋ΔT)－T＝T0＋ΔT。小车在此时间内前进的距离为s＝v0· ‎。小车的速度为v＝＝＝。所以选项A正确。故选A。 5、答案：D 波长为2s，周期为．a点正向上振动，质点a从图示位置到达波谷的时间；B图中，波长为s，周期为．a点正向下振动，质点a从图示位置到达波谷的时间；C图中，波长为s，周期为．a点正向上振动，质点a从图示位置到达波谷的时间；D图中，波长为，周期为．a点正向下振动，质点a从图示位置到达波谷的时间；故D图中质点a最早到达波谷．‎ ‎6、答案：C ‎【考点】波长、频率和波速的关系 ‎【分析】声波是一种机械波，其频率与介质无关，根据波速公式v=λf分析波长的变化．‎ ‎【解答】解：声波的频率由声源决定，与介质无关，所以声波由该盐水进入空气时，频率不变，波速变小，由波速公式v=λf知，波长变小．故C正确，ABD错误．‎ 故选：C 解决本题的关键要掌握波的基本特点：波的频率由波源决定，与介质无关，当波从一种进入另一种介质时频率不变． 7、答案：AC A、据题波的周期为0.2s,t=0时刻e点从平衡位置开始向上做简谐运动,经过t=0.05s第一到达最高点。t=0.25s时,x轴上距e点2.0m的某质点第一次到达最高点,则知该质点的振动比e点落后一个周期,所以波长为λ=2m,波速为v=λ/T=2.0/0.2=10m/s，故A正确，B错误；‎ C、由波的周期为T=0.2s,后一质点比前一质点迟0.05s=T/4开始振动, 根据对称性知，当a点经过的路程为9 cm时，h点经过的路程多振动1/4周期，路程多一个振幅，为12cm，故C正确；‎ D、当b点在平衡位置向下振动时，c点位于波谷，故D错误。‎ 故选：AC。 8、答案：BD ‎【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．‎ ‎【分析】根据题意，当简谐横波沿长绳向右传播时，若a点的位移达到正最大时，b点的位移恰为零且向下运动，结合波形，得到a，b两点与波长关系的通项式．又据题意，经过1.00s后a点的位移为零，且向下运动，而b点的位移恰达到负最大，得到时间与周期的关系通项式，求出波速的通项式，再研究波速的特殊值．‎ ‎【解答】解：由题，当简谐横波沿长绳向右传播时，若a点的位移达到正最大时，b点的位移恰为零且向下运动，则 ab间距离xab=（n+）λ，n=0，1，2，…，得到波长λ==．‎ 又据题意，经过1.00s后a点的位移为零，且向下运动，而b点的位移恰达到负最大，则 时间t=1.00s=（k+）T，得到周期T=s，k=0，1，2…，则波速v==‎ 当k=0，n=0时，v=4.67m/s；‎ 当k=1，n=1时，v=10m/s；‎ 由于n、k是整数，v不可能等于6m/s和4m/s．‎ 故选：BD． 9、答案：AC ‎【考点】波长、频率和波速的关系．‎ ‎【分析】根据波长的严格定义，分析波长与质点间距离、波峰间距离和正弦曲线长度的关系，作出判断．‎ ‎【解答】解：A、振动在一个周期内传播的距离等于一个波长．故A正确．‎ ‎ B、横波来说，相邻的波峰与波峰间的距离或波谷与波谷间的距离等于波长，等于相邻的波峰和波谷之间距离的两倍．故B错误，C正确．‎ ‎ D、应是相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离等于波长．故D错误．‎ 故选：AC 10、答案：BD 由题意知，λ＝2 m，T＝0.1 s，则λ＝8 m，T＝0.4 s，f＝＝2.5 Hz，波速v＝＝ m/s＝20 m/s，则A错，B正确．再经过0.1 s＝，波传播到质点5，但质点4不在最大位移，C错误．波传播到质点10时，质点10向上振动，t＝＝ s＝0.45 s，此时质点8在上方最大位移处，D选项正确．‎ ‎11、答案：ADE 该简谐波向左传播，t=0时质点C沿y轴正方向，则由振动和波动的关系可知，x=3cm处的质点B振动方向沿y轴负方向，B错误；当质点B第一次出现在波峰时，则满足T=0.3s，解得T=0.4s，因此波速v==0.1m/s，A正确；t=0.3s为T，此时刻质点A位于平衡位置且运动方向沿y轴负方向，C错误；在t=0.4s时x=4cm处的质点A位于波谷，位移为负方向最大，此时的加速度沿y轴正方向最大，D正确；由题意可知t=0时，x=2cm处的质点位于波峰，当该振动形式第一次传到x=-3cm处的质点D时，所需的时间为t==0.5s，则该点在0.5s时第一次出现在波峰，E正确。‎ ‎12、答案：ABE ‎【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象 ‎【分析】已知x=4cm处连续两次出现波谷的时间间隔为0.4s，确定出周期，由图读出波长，再由波速公式求出波速．根据质点的状态写出振动方程．‎ ‎【解答】解：A、由图读出波长λ=8cm．故A正确．‎ B、已知x=4cm处连续两次出现波谷的时间间隔为0.4s，根据波的图象最短相隔一个周期图象重复得知，波的周期为 T=0.4s，则波速为：‎ v===0.2m/s，故B正确．‎ C、质点P和Q的平衡位置相距半个波长，振动情况总是相反，则速度在任意时刻都相反，故C错误．‎ D、简谐横波沿x轴正方向传播，由波形平移法知x=8cm处的质点此时沿y轴负方向运动．故D错误．‎ E、x=4cm处的质点正向上振动，该质点做简谐运动的表达式为 y=Asint=6sin5πt（cm），故E正确．‎ 故选：ABE．‎ 本题考查基本的读图能力．关键要抓住波的周期性，即每隔一个周期图象重复进行分析，确定周期．‎ ‎　 13、答案：ADE ‎【考点】波长、频率和波速的关系；横波的图象．‎ ‎【分析】根据质点简谐运动的表达式y=10sin5πt（cm），读出角频率ω，求出周期．根据t=0时刻x=4m处质点的振动方向判断波的传播方向．读出波长，求出波速．‎ ‎【解答】解：AC、由质点P做简谐运动的表达式y=10sin5πtcm，可知这列简谐波的振幅为A=10cm，角频率为ω=5π rad/s，则周期为 T==0.4s，故A正确，C错误．‎ B、质点P在做简谐运动，位移和速度都作周期性，位移方向和速度方向有时相反，有时相同，故B错误．‎ D、由质点P做简谐运动的表达式y=10sin5πtcm，知t=0时刻质点沿y轴正方向运动，则这列简谐波沿x轴正向传播，故D正确．‎ E、由图读出波长为 λ=4m，则波速为：v==m/s=10m/s．故E正确．‎ 故选：ADE．‎ 解决本题关键要掌握简谐运动的表达式一般形式y=Asinωt，读出ω，再结合振动与波动之间的联系进行分析． 14、答案：CDE 一个振动，如果回复力与偏离平衡位置的位移成正比而且方向与位移相反，就能判定它是简谐运动，选项A错误；根据可得，则如果测出单摆的摆长l、周期T，作出l –T2图象，图象的斜率就等于 ‎，选项B错误；当系统做受迫振动时，如果驱动力的频率等于系统的固有频率时，受迫振动的振幅最大，产生共振，选项C正确；游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的，说明机械波从一种介质进入另一种介质，频率并不改变，选项D正确；多普勒效应在科学技术中有广泛的应用，例如：交警向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度，选项E正确；故选CDE. 15、答案：0.20m；0.40m/s 【考点】 波长、频率和波速的关系； 横波的图象．‎ ‎【分析】小树叶在3.0s内全振动了6次，求出树叶振动一次的时间即树叶振动的周期，等于此水波的周期．由题意当某小树叶开始第10次振动时，沿水波的传播方向与该小树叶相距1.8m经历的时间为9个周期，求出传播时间，得到波速．若振动的频率变大，波速不变，波传播的时间不变．‎ ‎【解答】解：据题，小树叶在3.0s内全振动了6次，则此水波的周期为T=s=0.5s，由题意当某小树叶开始第10次振动时，沿水波的传播方向与该小树叶相距1.8m、经历的时间为9个周期，即为t=4.5s，波速为v=，波长为λ=vT=0.4×0.5m=0.20m．‎ 故答案为：0.20m；0.40m/s 本题关键要理解并掌握波的周期含义，抓住波速是由介质决定的，在同一介质中传播的同一类波，其波速不变，进行分析． 16、答案：当一束频率1.5×1015Hz光线射入折射率为2的介质时，速度变为1.5×108m/s，波长为1×10﹣7m． 【考点】光的折射定律．‎ ‎【分析】光的频率与介质无关，进入介质后频率不变．根据v=求出光在介质中传播的速度，再由v=λf求解光进入介质后的波长．‎ ‎【解答】解：光在介质中传播的速度为 v===1.5×108m/s 光的频率与介质无关，进入介质后频率不变．‎ 由v=λf得：波长 λ==m=1×10﹣7m 答：当一束频率1.5×1015Hz光线射入折射率为2的介质时，速度变为1.5×108m/s，波长为1×10﹣7m．‎ ‎　 17、答案：（1）振幅A=5cm，波长λ=20m，周期T=λ/v=4s ‎ ‎（2）9s=9T/4，S=9A=45cm ‎ ‎（3）Δt=Δx/v=（22-5）/5=3.4s 18、答案：(1)由于这列波的波长大于6 m，若波沿x轴正方向传播，则AB＝λ＝6 m，λ＝8 m，所以v＝λf＝400 m/s，若波沿x轴负方向传播，则AB＝λ＝6 m，λ＝24 m，所以 v＝λf＝1200 m/s.‎ ‎(2)若这列波的波速为v＝240 m/s，则λ＝＝4.8 m，两点间距离AB＝6 m＝λ.‎ ‎∴波沿x轴负方向传播． 19、答案：（1）A、C相距24m．‎ ‎（2）到此时为止，A点运动的路程为1.25m． 考点： 波长、频率和波速的关系．‎ 专题： 振动图像与波动图像专题．‎ 分析： 根据题给条件，分析A、B两点状态的关系，结合波形，得到AB距离与波长的关系通项式，根据波长大于3m小于5m，AB=5m，确定波长的值．由波传播的距离x=vt求出AC间的距离及A运动路程．‎ 解答： 解：（1）若AB=（n+）λ，‎ λ== m，（n=0.1，2，、）‎ 由于3m＜λ＜5m，则n取1，得到λ=4m，v==40m/s AC=vt+λ=（40×0.5+4）m=24m 若AB=（n+）λ，λ==m＜3m，故不符合题意．‎ ‎（2）AB距离为5m，波长为4m，则波传到B点时A已振动T时间．‎ 则A点运动的路程为：S=？4A=（+）×20cm=125cm=1.25m 答：（1）A、C相距24m．‎ ‎ （2）到此时为止，A点运动的路程为1.25m．‎ 点评： 本题关键要考虑空间的周期性，列出距离与波长关系的通项式．通过分析推理，深刻理解波动的本质，培养运用数学知识解决物理问题的能力． ‎