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

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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
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