【物理】2018年秋东方思维高三物理第一轮复习课时跟踪练：第十四章第二讲机械波

【物理】2018年秋东方思维高三物理第一轮复习课时跟踪练：第十四章第二讲机械波

第十四章 波与相对论 第二讲 机械波 课时跟踪练 A组　基础巩固 ‎1．(2018·恩施模拟)利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示，则(　　)‎ A．图甲、乙均显示了波的干涉现象 B．图甲、乙均显示了波的衍射现象 C．图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象 D．图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象 解析：由题图容易看出甲是小孔衍射，图乙是波的干涉，选项D正确．‎ 答案：D ‎2．(2018·长沙模拟)下列物理现象：①在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；　②“闻其声而不见其人”；　③学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；　④当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．分别属于波的(　　)‎ A．反射、衍射、干涉、多普勒效应 B．折射、衍射、多普勒效应、干涉 C．反射、折射、干涉、多普勒效应 D．衍射、折射、干涉、多普勒效应 解析：在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，属于声波的反射；“闻其声而不见其人”属于声波的衍射；学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音属于声波的干涉；当正在鸣笛的火车向着我们疾驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高属于多普勒效应．正确选项是A.‎ 答案：A ‎3.(2018·济南模拟)小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视图如图所示，小河水面平静．现在S处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方法是(　　)‎ A．提高拍打水面的频率 B．降低拍打水面的频率 C．无论怎样拍打，A都不会振动起来 D．无需拍打，A也会振动起来 解析：使形成的水波能带动树叶A振动起来，必须使水面形成的波波长足够长，衍射现象明显，可以采用的方法是降低拍打水面的频率，选项B正确．‎ 答案：B ‎4．(2015·福建卷)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 四副波形中质点a最早到达波谷的是(　　)‎ 解析：由图A知，波长λ＝2s，周期T＝，由图知质点a向上振动，经第一次到达波谷，用时t1＝T＝，B图对应波长λ＝s，周期T＝，由图知质点a向下振动，经第一次到达波谷，用时t2＝T＝，C图对应波长λ＝s，周期T＝，由图知质点a向上振动，经第一次到达波谷，用时t3＝T＝，D图对应波长λ＝，周期T＝，由图知质点a向下振动，经第一次到达波谷，用时t4＝T＝，所以D正确．‎ 答案：D ‎5.(2015·北京卷)周期为 2.0 s 的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波(　　)‎ A．沿x轴正方向传播，波速v＝20 m/s B．沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/s C．沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/s D．沿x轴负方向传播，波速v＝10 m/s 解析：根据机械波的速度公式v＝，由图可知波长为 20 m，再结合周期为2 s，可以得出波速为10 m/s.应用“同侧法”等方法判断波沿x轴正方向传播．因此答案为B.‎ 答案：B ‎6．(多选)(2018·衡水模拟)为了研究乐音的物理规律，某同学用计算机录制下优美的笛音do和sol，然后在电脑上用软件播放，分别得到如图中a和b的两个振动图线，由此可以判断(　　)‎ A．do和sol的频率之比约为2∶3‎ B．do和sol的周期之比约为2∶3‎ C．do和sol在空气中传播的波速之比约为3∶2‎ D．do和sol在空气中传播的波长之比约为3∶2‎ 解析：由题图可知，相同长度的do的4个波长对应sol的6个波长，故do和sol在空气中传播的波长之比约为3∶2，选项D正确；由于二者在空气中传播速度相等，由v＝λf可知，do和sol的频率之比约为2∶3，do和sol的周期之比约为3∶2，选项A正确，选项B、C错误．‎ 答案：AD ‎7．(多选)(2018·唐山模拟)如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷，此刻，M是波峰与波峰相遇点，‎ 下列说法中正确的是(　　)‎ A．该时刻质点O正处在平衡位置 B．P、N两点始终处于平衡位置 C．点M到两波源的距离之差一定是波长的整数倍 D．从该时刻起，经过周期，质点M到达平衡位置 解析：由题图可知，O、M为振动加强的点，此时点O处于波谷，点M处于波峰，点M是峰、峰相遇，只有当两波源振动相位相同时，点M到两波源的距离差才是波长的整数倍，若两波源振动相位相反，则点M到两波源的距离差为半波长的奇数倍，故A、C均错误；P、N两点为减弱点，又因为两列波的振幅相同，因此P、N两点的振幅为零，即两点始终处于平衡位置，B正确；从该时刻经周期，两列波分别引起的振动都使点M位于平衡位置，故点M位于平衡位置，D正确．‎ 答案：BD ‎8．(2015·全国卷Ⅱ)平衡位置位于原点O的波源发出简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为 35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间，已知波源自t＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T＝1 s，振幅A＝5 cm.当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置，求：‎ ‎(1)P、Q之间的距离；‎ ‎(2)从t＝0开始到平衡位置在Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过路程．‎ 解析：(1)由题意，O、P两点的距离与波长满足 OP＝λ，‎ 波速与波长的关系为v＝.‎ 在t＝5 s时间间隔内波传播的路程为vt，‎ 由题意有vt＝PQ＋，‎ 综上解得PQ＝133 cm.‎ ‎(2)Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动时间为 t1＝t＋T.‎ 波源由平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A，由题意可知t1＝25×T，‎ 故t1时间内，波源运动的路程为s＝25A＝125 cm.‎ 答案：(1)133 cm　(2)125 cm B组　能力提升 ‎9．(2018·烟台模拟)如图甲所示，S点为振源，P点距S的距离为r，t＝0时刻S点由平衡位置开始振动，产生沿直线向右传播的简谐横波，图乙为P点从t1时刻开始振动的振动图象，则以下说法正确的是(　　)‎ A．t＝0时刻振源S的振动方向沿y轴负方向 B．t2时刻P点振动速度最大，方向沿y轴负方向 C．该简谐波的波长为 D．若波源停止振动，则P点也马上停止振动 解析：据题意，当机械波在t1时刻刚传到P点时，P点的起振方向向上，说明这列波的起振方向向上，则t＝0时，振源的振动方向沿y轴正方向，A选项错误；据图可知，t2时刻质点P处于平衡位置向上振动，即此时质点P具有正向的最大速度，B选项错误；这列波从波源S传到距离r的P点时所用的时间为t1，则这列波的传播速度为v＝，那么由图可得这列波的波长为λ＝vT＝，则C选项正确；如果波源停止振动，则P点需要经过t1时间才会停止振动，所以D选项错误．‎ 答案：C ‎10．(多选)(2015·海南卷)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3 m．已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s．下列说法正确的是(　　)‎ A．波速为4 m/s B．波的频率为1.25 Hz C．x坐标为15 m的质点在t＝0.2 s时恰好位于波谷 D．x坐标为22 m的质点在t＝0.2 s时恰好位于波峰 E．当质点P位于波峰时，x坐标为17 m的质点恰好位于波谷 解析：任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s，‎ 则T＝0.4 s，解得T＝0.8 s，从图象中可知λ＝4 m，所以根据公式v＝＝ m/s＝5 m/s，故选项A错误；根据公式f＝可得波的频率为1.25 Hz，选项B正确；x坐标为15 m的质点和x坐标为3 m的质点相隔12 m，为波长的整数倍，即两质点为同相点，而x坐标为3 m的质点经过t＝0.2 s，即四分之一周期振动到平衡位置，所以x坐标为15 m的质点在t＝0.2 s时振动到平衡位置，选项C错误；x的坐标为22 m的质点和x的坐标为2 m的质点为同相点，x的坐标为2 m的质点经过t＝0.2 s，即四分之一周期恰好位于波峰，故x的坐标为22 m的质点在t＝0.2 s时恰好位于波峰，选项D正确；当质点P位于波峰时，经过了半个周期，而x坐标为17 m的质点和x坐标为1 m的质点为同相点，经过半个周期x坐标为1 m的质点恰好位于波谷，选项E正确．‎ 答案：BDE ‎11．(2018·南京模拟)如图所示，在坐标原点O处有一波源S，它沿y轴做频率为50 Hz，振幅为2 cm 的简谐振动，形成的波可沿x轴正、负方向传播，波速为20 cm/s，开始振动时，S恰好通过O点沿y轴正方向运动．‎ ‎(1)当S完成第一次全振动时，画出此时的波形图．‎ ‎(2)如图，波传到坐标为x1＝2.7 cm的M点时，还要经过多长时间才能传到N点？波传到N点时，M点在什么位置？‎ 解析：(1)波形图象如图．‎ ‎(2)当波到达M点时，波也已经传到x＝－2.7 cm的位置．‎ 还要再经过t＝＝0.01 s才能传到N点．‎ 当波传播到N点时，M点已经振动了半个周期，故M点正在平衡位置且正在向y轴负向运动．‎ 答案：(1)见解析　 (2)0.01 s　M点正在平衡位置 ‎12．(2016·全国卷Ⅱ)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＝ 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：‎ ‎(1)简谐波的周期、波速和波长；‎ ‎(2)质点O的位移随时间变化的关系式．‎ 解析：(1)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，经历的是个周期，由此 可知T＝4 s，①‎ 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＝ 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 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.②‎ 利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长 λ＝30 cm.③‎ ‎(2)设质点O的位移随时间变化的关系为 y＝Acos，④‎ 将①式及题给条件代入上式得 ⑤‎ 解得φ0＝，A＝8 cm，⑥‎ 质点O的位移随时间变化的关系式为 y＝0.08cos(国际单位制)‎ 或y＝0.08sin(国际单位制)．‎ 答案：(1)4 s　7.5 cm/s　30 cm ‎(2)y＝0.08cos(国际单位制)或y＝0.08sin (国际单位制)‎