2020版高考物理一轮复习（练习·新人教版）选修3-4+第2节+机械波

2020版高考物理一轮复习（练习·新人教版）选修3-4+第2节+机械波

第2节　机械波 ‎1.关于机械波的形成,下列说法中正确的是(　B　)‎ A.物体做机械振动,一定产生机械波 B.机械波在介质中传播时,介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动,做受迫振动 C.参与振动的质点振动频率各不相同 D.机械波传播过程中,介质中质点随波迁移,振动能量也随波传递 解析:有振源没有媒介时不能产生机械波,A错误.机械波在介质中传播时,介质中后振动的质点总是在相邻的先振动的质点的作用下做受迫振动,并重复前一质点的振动情况,B正确.参与振动的质点振动频率都相同,C错误.机械波传播过程中,介质中质点只在各自的平衡位置附近振动,并不随波迁移,在振动过程中把能量传递出去,D错误.‎ ‎2.一列简谐横波在x轴上传播,某时刻的波形如图所示,a,b,c为三个质点,a正向上运动.由此可知(　C　)‎ A.该波沿x轴负方向传播 B.c正向上运动 C.该时刻以后,b比c先到达平衡位置 D.该时刻以后,b比c先到达离平衡位置最远处 解析:由同侧法可知波沿x轴正方向传播,A错误;在该时刻,c点正向下振动,B错误;由同侧法可知,b质点先到达平衡位置,c质点先到达离平衡位置最远处,C正确,D错误.‎ ‎3.(多选)某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近.该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s.下列说法正确的是(　BD　)‎ A.该水面波的频率为6 Hz B.该水面波的波长为3 m C.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去 D.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 解析:根据第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s可知,该水面波的周期为T= s= s,频率为f==0.6 Hz,选项A错误;该水面波的波长为λ=vT=1.8× m=3 m,选项B正确;水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时介质中的质点只在平衡位置附近振动,不随波迁移,但能量会传递出去,选项C错误,D正确.‎ ‎4.利用发波水槽得到的水面波形如图(甲)、(乙)所示,则(　D　)‎ 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)图是小孔衍射,图(乙)是干涉,选项D 正确.‎ ‎5.(多选)如图所示,一列向右传播的简谐横波,波速大小为0.6 m/s,P质点的横坐标x=1.20 m.从图中状态开始计时,则下列说法正确的是(　ACD　)‎ A.简谐横波的频率为2.5 Hz B.经过1.6 s,P点第一次到达波谷 C.P点刚开始振动的方向沿y轴负方向 D.直到P点第一次到达波峰时,x=0.06 m处的质点经过的路程为95 cm 解析:由波动图像知λ=0.24 m,T==0.4 s,f==2.5 Hz,A正确;P点第一次到达波谷需时t= s=1.7 s,B错误,由波的传播规律知,所有质点起振方向都与波源起振方向相同,由带动法知,各质点起振方向均沿y轴负方向,C正确;P点第一次到达波峰需时t′= s=‎ ‎1.9 s=T,x=0.06 m 处质点经过的路程s=×4×5 cm=95 cm,D正确.‎ ‎6.(多选)下列波形图中波传播方向与质点振动方向关系正确的是(　BC　)‎ 解析:根据“坡形”法,凡是在“上坡”区必向下运动,“下坡”区的必向上运动,故B,C正确.‎ ‎7.如图所示,在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN,在墙的一侧有一个正在播放男女合唱歌曲的声源O,某人从A点走到墙后的B点,在此过程中,如从衍射的角度来考虑,则会听到(　D　)‎ A.声音变响,男声比女声更响 B.声音变响,女声比男声更响 C.声音变弱,男声比女声更弱 D.声音变弱,女声比男声更弱 解析:由题意可知,某人从图中A点走到墙后的B点,能听到声音,是由于波的衍射现象,但强度变弱;由于男声的频率低于女声,在同一介质中,传播速度相同,则其波长大于女声的波长,更容易发生衍射,故D正确,A,B,C错误.‎ ‎8.一简谐机械横波沿x轴正方向传播,波长为λ,周期为T.t=0时刻的波形如图(甲)所示,a,b是波上的两个质点.图(乙)是波上某一质点的振动图像.下列说法正确的是(　D　)‎ A.t=0时质点a的速度比质点b的大 B.t=0时质点a的加速度比质点b的小 C.图(乙)可以表示质点a的振动 D.图(乙)可以表示质点b的振动 解析:图(甲)为波的图像,图(乙)为振动图像.t=0时刻,a质点在波峰位置,速度为零,加速度最大;b质点在平衡位置,加速度为零,速度最大,故选项A,B错误;在波的图像中根据同侧法由传播方向可以判断出质点的振动方向,所以t=0时刻,b点在平衡位置且向下振动,故选项C错误,D正确.‎ ‎9.(2018·吉林一模)(多选)如图所示是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况,以波源S1,S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线);S1的振幅A1=3 cm,S2的振幅A2=2 cm,下列说法正确的是(　BD　)‎ A.质点D是振动减弱点 B.质点A,D在该时刻的高度差为10 cm C.再过半个周期,质点B,C是振动加强点 D.质点C此刻将向下运动 解析:由题图知质点A,D都是波峰与波峰相遇点或波谷与波谷的相遇点.故质点A,D都是振动加强点,而质点B,C都是波峰与波谷相遇,都是振动减弱点,A错误;图示时刻,质点A的位移为+3 cm+2 cm=+5 cm,质点D的位移为(-3) cm+(-2) cm=-5 cm,故质点A,D在该时刻的高度差为10 cm,B正确;振动的干涉图样是稳定的,质点A,D一直是振动加强点,而质点B,C一直是振动减弱点,故C错误;质点C是振动减弱点,此刻在上方最大位移处,故质点C此刻将向下振动,D正确.‎ ‎10.一列简谐横波沿x轴负方向传播,波速v=4‎ ‎ m/s.已知坐标原点(x=0)处质点的振动图像如图所示.在选项图中能够正确表示t=0.15 s时波形图的是(　A　)‎ 解析:由x=0处质点的振动图像可知波的周期T=0.4 s,由v=4 m/s,得λ=vT=1.6 m,x=0处质点在 t=0.15 s时刻的运动情况是在0～0.1 m之间的某一位置向平衡位置振动.所以满足以上条件的波的图像为A项.‎ ‎11.(多选)一列简谐横波在弹性介质中沿x轴正方向传播,波源位于坐标原点O,t=0时开始振动,3 s时停止振动,3.5 s时的波形如图所示,其中质点a的平衡位置与O的距离为5.0 m.以下说法正确的是(　ABD　)‎ A.波速为4 m/s B.波源起振方向沿y轴正方向 C.2.0 s～3.0 s内质点a沿y轴负方向运动 D.0～3.0 s内质点a通过的总路程为1.4 m 解析:由3 s时停止振动,3.5 s时的波形图可知,在0.5 s时间内,波向前传播了2 m,故波速为4 m/s,A项对;由波形图知,波长为4 m,周期为T==1 s,故此列波从起振到传到a点需要的时间为1.25 s,故3.5 s时质点a已经振动了2.25 s,即2T,可知a点起振时,沿y轴正方向运动,B项对;因周期为1 s,故C项错;0～3.0 s内质点a振动时间为1.75 s,故路程为1.75×4A=1.4 m,D项对.‎ ‎12.(多选)如图所示是一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,图中质点P正沿y轴正方向运动,此波的传播速度为v=4 m/s,则(　ABD　)‎ A.此波沿x轴正方向传播 B.质点P的振动周期为T=1.0 s C.x=1.0 m处的质点做简谐运动的表达式为y=5cos (4t) cm D.x=1.0 m处的质点在0～2.5 s内通过的路程为50 cm 解析:因质点P正沿y轴正方向运动,由“上下坡法”知波沿x轴正方向传播,A正确;由题图知波长为λ=4 m,由λ=vT知各质点振动周期为T=1.0 s,B正确;由题图知x=1.0 m处的质点做简谐运动的表达式为y=5cos (2πt) cm,C错误;t=2.5 s=2.5T,所以x=1.0 m处的质点在0～2.5 s内通过的路程为s=2.5×4A=50 cm,D正确.‎ ‎13.(2019·湖南衡阳联考)如图所示为一列简谐横波在t=0时刻的图像,此时质点P的运动方向沿y轴负方向,且当t=1.5 s时质点P恰好第4次到达y轴正方向最大位移处.求:‎ ‎(1)该简谐横波的波速v的大小和方向如何.‎ ‎(2)从t=0至t=1.2 s,质点P运动的路程s是多少.‎ 解析:(1)质点P的运动方向沿y轴负方向,所以此波沿x轴负向传播,在t=1.5 s时,质点P恰好第4次到达y轴正方向最大位移处,‎ 则有(3+)T=1.5 s,‎ 解得T=0.4 s,‎ 由图像可得简谐横波的波长λ=0.4 m,‎ 则波速v== m/s=1 m/s.‎ ‎(2)从t=0至t=1.2 s,质点P恰经过了3个周期,即质点P回到始点,由于振幅A=5 cm,所以质点P运动的路程s=3×4A=60 cm.‎ 答案:见解析 ‎14.如图所示实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形,虚线是这列波在t2=0.5 s时刻的波形.求:‎ ‎(1)若波速向右,波速多大?‎ ‎(2)若波速向左,波速多大?‎ ‎(3)若波速大小为74 m/s,波速方向如何?‎ 解析:(1)波向右传播时,传播距离Δx满足 Δx=nλ+λ(n=0,1,2,3,…)‎ v===2nλ+λ(n=0,1,2,3,…)‎ 由波形图知λ=8 m,‎ 解得v=(16n+6) m/s(n=0,1,2,3,…).‎ ‎(2)波向左传播时,传播距离Δx′满足 Δx′=nλ+λ(n=0,1,2,3,…)‎ 由v′=得v′=(16n+10) m/s(n=0,1,2,3,…).‎ ‎(3)已知v=74 m/s.‎ 令74=16n+6,得n=(不合题意)‎ 令74=16n+10得n=4(符合题意).‎ 故当v=74 m/s时,波应向左传播.‎ 答案:见解析