2020届高考物理一轮复习 第12章 2 第二节 机械波课后达标能力提升 新人教版

2020届高考物理一轮复习 第12章 2 第二节 机械波课后达标能力提升 新人教版

‎2 第二节 机械波 ‎(建议用时：60分钟)‎ 一、选择题 ‎1．一简谐横波沿x轴正向传播，图甲是t＝0时刻的波形图，图乙是介质中某质点的振动图象，则该质点的x坐标值合理的是(　　)‎ A．0．‎5 m　　　　　　　 B．1．‎‎5 m C．2．‎5 m D．3．‎‎5 m 解析：选C．由y－t图象知，t＝0时质点位移为负值，且向y轴负方向运动，由y－x图象知，x＝0．‎5 m和x＝3．‎5 m处的质点此时刻位移为正值，故A、D错误；由传播方向与振动方向关系可判定，x＝1．‎5 m的质点向y轴正方向运动，x＝2．‎5 m处质点向y轴负方向运动，故C正确，B错误．‎ ‎2．‎ 如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射．下列措施可能使波发生较为明显衍射的是(　　)‎ A．增大波源的振动频率　　 B．减小波源的振动频率 C．增大障碍物的长度 D．减小障碍物的长度 解析：选BD．不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度远大于波长，只要增大波长可满足题目要求．由λ＝知，v不变，减小f，λ增大，故A、C错，B、D对．‎ ‎3．‎ 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 6‎ 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：选B．由质点P沿y轴负方向运动，根据振动方向与波的传播方向的关系，可判定该波沿x轴正方向传播．由波的图象可知λ＝‎20 m，根据v＝得波速v＝‎10 m/s．选项B正确．‎ ‎4．如图甲所示，在水平面内，有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上，已知ab＝‎6 m，ac＝‎8 m．在t1＝0时刻a、b同时开始振动，振动图象均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t2＝4 s时c点开始振动，则(　　)‎ A．该机械波的传播速度大小为‎2 m/s B．c点的振动频率先是与a点相同，两列波相遇后c点的振动频率增大 C．该列波的波长是‎2 m D．两列波相遇后，c点振动加强 解析：选ACD．因为经过4 s，振动由a点传到c点，则波的传播速度v＝ m/s＝‎2 m/s，选项A正确；c点的振动频率先是与a点相同，两列波相遇后c点的振动频率仍然是不变的，选项B错误；该波的波长为λ＝vT＝2×‎1 m＝‎2 m，选项C正确；因为bc－ac＝‎2 m＝λ，故两列波相遇后，c点振动加强，选项D正确．‎ ‎5．一列沿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＝0．6 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 解析：选BD．任意振动质点连续两次通过平衡位置的时间间隔为0．4 s，则T＝0．4 s 6‎ ‎，解得T＝0．8 s，f＝＝1．25 Hz，选项B正确；由题图知：该波的波长λ＝‎4 m，波速v＝＝‎5 m/s，故选项A错误；画出t＝0．6 s时的波形图如图所示，因‎15 m＝3λ＋λ，故x坐标为‎15 m的质点与x＝‎3 m处的质点振动情况一样，即在平衡位置向下振动，选项C错误；画出t＝0．2 s时的波形图如图所示，‎ 因‎22 m＝5λ＋ λ，故x＝‎22 m处的质点与x＝‎2 m处的质点振动情况一样，即在波峰位置，选项D正确．‎ ‎6．如图甲所示，一列机械波沿直线ab向右传播，ab＝‎2 m，a、b两点的振动情况如图乙所示，下列说法中正确的是(　　)‎ A．波速可能是 m/s B．波长可能是 m C．波速可能是 m/s D．波速可能是 m/s 解析：选ABD．由振动图象可看出t＝0时刻，点a在波谷，点b在平衡位置且向上振动，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式中当n＝10时，A项正确；①式中当n＝0时，B项正确；②式中当n＝1时，D项正确．‎ ‎7．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(　　)‎ 解析：选D．根据机械波传播方向与质点振动方向之间的关系可知，A、C选项中的质点a此时刻沿y轴正方向振动，a点要到达波谷至少还需个周期，B、D选项中的质点a此时刻沿y轴负方向振动，只需再经过个周期即可第一次到达波谷．已知a、b两质点间的距离为s 6‎ ‎，则A选项中λ＝2s，B、C选项中λ＝s，D选项中λ＝s，因波速均为v，则由T＝可知，A选项中a点到达波谷最少用时为T＝·＝·＝，B选项中a点到达波谷最少用时为T＝·＝·＝，C选项中a点到达波谷最少用时为T＝·＝，D选项中a点到达波谷最少用时为T＝·＝·＝，经比较可知，D选项中质点a最早到达波谷．‎ ‎8．如图所示，有一列减幅传播的简谐横波，x＝0与x＝‎75 m处的A、B两个质点的振动图象分别如图中实线与虚线所示．则这列波的(　　)‎ A．A点处波长是‎10 cm，B点处波长是‎5 cm B．周期一定都是2×10－2 s C．t＝0．012 5 s时刻，两质点的振动速度方向相反 D．传播速度一定是‎600 m/s 解析：选BC．由A、B两质点的振动图象可知两质点的周期均为2×10－2 s，所以B项正确；再由振动图象知t＝0时，质点A在平衡位置且向上振动，质点B处在波峰位置，则有‎75 m＝λ＋nλ(n＝0、1、2、3…)，解得λ＝ m(n＝0、1、2、3…)，所以A项错误；在t＝0．012 5 s＝T时，质点A向下振动，B向上振动，所以C项正确；波的传播速度v＝＝ m/s(n＝0、1、2、3…)，有多种可能，D项错误．‎ 二、非选择题 ‎9．‎ ‎(2018·南京高三模拟考试)P、Q是一列简谐横波中的两质点，相距‎30 m，各自的振动图象如图所示．如果P比Q离波源近，且P与Q平衡位置间的距离小于1个波长，则该列波的波长λ＝______m，波速v＝______m/s．‎ 解析：P质点经过T即可成为Q质点的振动形式，‎ 6‎ 故λ＝‎30 m，λ＝‎40 m，波速v＝＝‎10 m/s．‎ 答案：40　10‎ ‎10．(2018·江苏冲刺卷(二))在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点间的距离均为0．‎1 m，如图甲所示．一列横波沿该直线向右传播，t＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，振幅为0．‎2 m，经过时间0．6 s第一次出现如图乙所示的波形．‎ 该列横波传播的速度为________ m/s；此0．6 s内质点1的运动路程为________ m．‎ 解析：由题图知该波的波长λ＝0．‎8 m，质点9向上运动，由题意知，t＝0．6 s时，该波传播到质点9后处，则该波的波速v＝＝ m/s＝‎2 m/s；质点1在0．6 s内运动的路程s＝×‎4A＝1．‎2 m．‎ 答案：2　1．2‎ ‎11．(2018·江苏三市高三模拟考试)图甲为某列简谐波在t＝0．2 s时的波动图象，图乙是这列波上质点P的振动图象，求：‎ ‎(1)波的传播速度；‎ ‎(2)x＝0处质点的振动方程．‎ 解析：(1)从图中可读出λ＝‎2 m，T＝0．4 s，则 波的传播速度v＝解得v＝‎5 m/s．‎ ‎(2)由P点的振动图象可知该列波向左传播t＝0时，x＝0处质点的振动方程与P点从t＝0．2 s时计时的振动方程相同，ω＝，代入数据得x＝0处质点的振动方程y＝10sin 5πt(cm)．‎ 答案：见解析 ‎12．‎ 6‎ 如图所示为一列简谐横波在t1＝0．05 s时的波形图，已知该简谐横波沿x轴的负方向传播，A、B两点为该简谐波上平衡位置在xA＝1．‎0 m、xB＝1．‎2 m处的质点．经观测可知A点通过的路程为振幅的10倍，所用的时间为t＝0．5 s，求：‎ ‎(1)该简谐横波的传播周期以及A点的振动方程；‎ ‎(2)由t1＝0．05 s时开始计时，B点回到平衡位置的时间．‎ 解析：(1)由波形图可知，振幅为A＝0．‎8 cm，波长为λ＝‎2 m；A点通过的路程为振幅的10倍，需要的时间为2．5T，即2．5T＝0．5 s，‎ 所以周期T＝0．2 s，ω＝＝10π rad/s 设A点的振动方程为y＝Asin(ωt＋φ)‎ 由波形图可知，A点在t1＝0．05 s时刻经过平衡位置且向下振动，可得φ＝π则振动方程为y＝0．8sin (10πt＋π)＝－0．8sin 10πt (cm)．‎ ‎(2)波速v＝＝‎10 m/s 从t1＝0．05 s时刻开始，B点第一次回到平衡位置时，波向x轴负方向传播的距离为Δs＝2．‎0 m－1．‎2 m＝0．‎‎8 m 所用的时间Δt＝＝0．08 s 所以B点回到平衡位置的时间为 t＝Δt＋＝(0．1n＋0．08) s(n＝0，1，2，3…)．‎ 答案：(1)0．2 s　y＝－0．8sin 10πt (cm)‎ ‎(2)t＝(0．1n＋0．08) s(n＝0，1，2，3…)‎ 6‎