2020屆高考物理總復(fù)習(xí) 作業(yè)56 機(jī)械波（含解析）

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1、作業(yè)56　機(jī)械波 7 一、選擇題 1．(2019年鄭州一模)一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正向傳播，圖甲是t＝0時(shí)刻的波形圖，圖乙是介質(zhì)中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，則該質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)值合理的是(　　) 圖56－1 A．0.5 m　　　　　　　　 B.1.5 m C．2.5 m D.3.5 m 解析：由y－t圖象知，t＝0時(shí)質(zhì)點(diǎn)位移為負(fù)值，且向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，由y－x圖象知，x＝0.5 m和x＝3.5 m處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)刻位移為正值，故A、D錯(cuò)誤；由傳播方向與振動(dòng)方向關(guān)系可判定，x＝1.5 m的質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，x＝2.5 m處質(zhì)點(diǎn)向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，故C正確，B錯(cuò)誤． 答案

2、：C 圖56－2 2．(多選)如圖56－2所示，當(dāng)波源和障礙物都靜止不動(dòng)時(shí)，波源發(fā)出的波在障礙物處不能發(fā)生明顯衍射．下列措施可能使波發(fā)生較為明顯衍射的是(　　) A．增大波源的振動(dòng)頻率 B.減小波源的振動(dòng)頻率 C．增大障礙物的長(zhǎng)度 D．減小障礙物的長(zhǎng)度 E．波源遠(yuǎn)離障礙物運(yùn)動(dòng) 解析：不能發(fā)生明顯衍射的原因是障礙物的長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于波長(zhǎng)，只要增大波長(zhǎng)或減小障礙的尺寸可滿(mǎn)足題目要求．由λ＝知，v不變，減小f，λ增大，故A、C錯(cuò)，B、D對(duì)；波源遠(yuǎn)離障礙物將產(chǎn)生多普勒效應(yīng)，等效于增大波長(zhǎng)，衍射明顯，故E對(duì)． 答案：BDE 3．(多選)設(shè)x軸方向的一條細(xì)繩上有O、A、B、C、

3、D、E、F、G八個(gè)點(diǎn)，OA＝AB＝BC＝CD＝DE＝EF＝FG＝1 m，質(zhì)點(diǎn)O在垂直于x軸方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，沿x軸方向傳播形成橫波．t＝0時(shí)刻，O點(diǎn)開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t＝0.2 s，O點(diǎn)第一次到達(dá)上方最大位移處，這時(shí)A點(diǎn)剛好開(kāi)始運(yùn)動(dòng)．那么在t＝2.5 s時(shí)刻，以下說(shuō)法中正確的是(　　) 圖56－3 A．B點(diǎn)位于x軸下方 B．A點(diǎn)與E點(diǎn)的位移相同 C．D點(diǎn)的速度最大 D．C點(diǎn)正向上運(yùn)動(dòng) E．這列波的波速為5 m/s 解析：由題可知，＝0.2 s，周期T＝0.8 s，λ＝1 m，波長(zhǎng)λ＝4 m，由v＝得波速v＝5 m/s，則可判斷E項(xiàng)正確；當(dāng)t＝2.5 s時(shí)，波源O已振動(dòng)

4、了3個(gè)周期，此時(shí)O位于x軸上方，向上振動(dòng)，B點(diǎn)與O點(diǎn)之間相距半個(gè)波長(zhǎng)，可判斷B點(diǎn)位于x軸下方，A項(xiàng)正確；2.5 s時(shí)E點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了一段時(shí)間，A點(diǎn)與E點(diǎn)間距1個(gè)波長(zhǎng)，兩點(diǎn)振動(dòng)情況完全一樣，則B項(xiàng)正確；O點(diǎn)與D點(diǎn)間距1個(gè)波長(zhǎng)，兩點(diǎn)的振動(dòng)情況完全一樣，此時(shí)，O點(diǎn)已經(jīng)離開(kāi)平衡位置向上振動(dòng)，D點(diǎn)也一樣，則D點(diǎn)的速度不是最大，C項(xiàng)錯(cuò)誤；O點(diǎn)與C點(diǎn)間距為波長(zhǎng)，2.5 s時(shí)，C點(diǎn)已振動(dòng)了2個(gè)周期，又因C起振方向向上，則C點(diǎn)應(yīng)向下振動(dòng)，則D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：ABE 4．如圖56－4所示，甲為t＝1 s時(shí)某橫波的波形圖象，乙為該波傳播方向上某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，距該質(zhì)點(diǎn)Δx＝0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象可能是(　　

5、) 圖56－4 解析：若波沿＋x 方向傳播，則t＝0時(shí)的波形圖如圖56－5(a)虛線(xiàn)所示，則質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象為題圖乙所示．距P點(diǎn)0.5 m的質(zhì)點(diǎn)的位移y＞0，且向下運(yùn)動(dòng)，如圖(b)或y＜0，且向上運(yùn)動(dòng)，如圖(c)；若波沿－x方向傳播，則t＝0時(shí)的波形圖如圖(a)虛線(xiàn)所示，則質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖象為題圖乙所示．距Q點(diǎn)0.5 m的質(zhì)點(diǎn)的位移y＜0，且向上運(yùn)動(dòng)，如圖(c)，或y＞0，且向下運(yùn)動(dòng)，如圖(b)．所以A正確． 圖56－5 答案：A 5．(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線(xiàn)傳播，該直線(xiàn)上平衡位置相距9 m的a、b兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖56－6所示．下列描述該波的圖象可能正確的是(

6、　　) 圖56－6 解析：由振動(dòng)圖象可知，在t＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a處在波峰位置，質(zhì)點(diǎn)b處在平衡位置且向下運(yùn)動(dòng)．當(dāng)簡(jiǎn)諧橫波沿直線(xiàn)由a向b傳播時(shí)，有λ＋nλ＝9 m(n＝0，1，2，…)，解得波長(zhǎng)的表達(dá)式為λ＝ m(n＝0，1，2，…)，其波長(zhǎng)可能值為12 m、m、…；當(dāng)簡(jiǎn)諧橫波沿直線(xiàn)由b向a傳播時(shí)，有λ＋nλ＝9 m(n＝0，1，2，…)，解得波長(zhǎng)的表達(dá)式為λ＝m(n＝0，1，2，…)，其波長(zhǎng)可能值為36 m、m、4 m、…，故選項(xiàng)A、C正確． 答案：AC 6．(2019年河北邯鄲一中模擬)(多選)A、B兩列簡(jiǎn)諧橫波均沿x軸正方向傳播，在某時(shí)刻的波形分別如圖56－7甲、乙所示，經(jīng)過(guò)時(shí)間

7、t(t小于A波的周期TA)，這兩列簡(jiǎn)諧橫波的波形分別變?yōu)閳D56－7丙、丁所示，則A、B兩列波的波速vA、vB之比可能是(　　) 圖56－7 A．1∶1 B.2∶1 C．1∶2 D．3∶1 解析：從甲圖可得λA＝24 cm＝0.24 m，從乙圖可知λB＝12 cm＝0.12 m，因?yàn)閠小于A波的周期TA，所以從甲圖到丙圖一定是半個(gè)周期，故有TA＝2t，乙圖與丁圖的波形圖一樣，所以經(jīng)過(guò)了周期整數(shù)倍，即TB＝，根據(jù)公式v＝可得，波速vA＝＝，vB＝＝，即vA∶vB＝1∶n，所以A、B兩列波的波速vA、vB之比可能是A、C. 答案：AC 圖56－8

8、 7．(多選)在xOy平面內(nèi)有一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，波速為2 m/s，振幅為A.M、N是平衡位置相距2 m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，如圖56－8所示．在t＝0時(shí)，M通過(guò)其平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)，N位于其平衡位置上方最大位移處．已知該波的周期大于1 s．則(　　) A．該波的周期為s B．該波的周期為s C．在t＝ s時(shí)，N的速度一定為2 m/s D．從t＝0到t＝1 s，M向右移動(dòng)了2 m E．從t＝s到t＝s，M的動(dòng)能逐漸增大 解析：此題宜先畫(huà)出一個(gè)正弦波形圖，再根據(jù)題意，結(jié)合周期性標(biāo)明合適的M、N點(diǎn)，如圖56－9所示． 圖56－9 由上圖可知M、N兩點(diǎn)平衡位置相距d＝λ(

9、n＝0，1，2，3，…)，又因?yàn)門(mén)＝，聯(lián)立解得T＝s.由于周期大于1 s，即s>1 s，所以n＝0，解得T＝s，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；t＝s，即t＝，波形應(yīng)該右移，N將處于平衡位置，其振動(dòng)速度達(dá)到最大，但大小未知，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度與波速不是同一個(gè)概念，此振動(dòng)速度與傳播速度2 m/s無(wú)關(guān)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；機(jī)械波傳播的是振動(dòng)的形式和能量，質(zhì)點(diǎn)本身并不會(huì)隨波遷移，D項(xiàng)錯(cuò)誤；t＝s和t＝s分別對(duì)應(yīng)和，即波形分別右移和，則M從正向最大位移處向平衡位置運(yùn)動(dòng)，其速度從零逐漸增至最大，動(dòng)能也是如此，E項(xiàng)正確． 答案：BE 8．(2019年吉安質(zhì)檢)(多選)如圖56－10甲所示，一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播，圖乙和圖丙分別

10、為x軸上a、b兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，且xab＝6 m．下列判斷正確的是(　　) 圖56－10 A．波一定沿x軸正方向傳播 B．波長(zhǎng)可能是8 m C．波速一定是6 m/s D．波速可能是2 m/s 解析：由振動(dòng)圖象無(wú)法比較a、b兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的先后，所以無(wú)法判斷波的傳播方向，故A錯(cuò)誤；若波沿x軸正方向傳播時(shí)，由振動(dòng)圖象讀出t＝0時(shí)刻，a質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置向下運(yùn)動(dòng)，而b位于波峰，結(jié)合波形得到：xab＝λ(n＝0，1，2，…)得到波長(zhǎng)為λ＝＝m，由題圖可讀出波的周期T＝4 s，波速為v＝＝m/s，同理可知，若波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)，波長(zhǎng)為λ＝m，波速為v＝m/s，由于n是整數(shù)，則當(dāng)n＝0，波向x

11、軸負(fù)方向傳播時(shí)，λ＝8 m，故B正確；由上可知，波速不一定等于6 m/s，故C錯(cuò)誤；若波沿x軸負(fù)方向傳播，由波速的公式v＝m/s(n＝0，1，2，…)得知，當(dāng)n＝0時(shí)，v＝2 m/s，故D正確． 答案：BD 圖56－11 9．(多選)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸的正方向傳播，振幅為2 cm，周期為T(mén).如圖56－11所示，在t＝0時(shí)刻波上相距50 cm的兩質(zhì)點(diǎn)a、b的位移都是 cm，但運(yùn)動(dòng)方向相反，其中質(zhì)點(diǎn)a沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．該列簡(jiǎn)諧橫波波長(zhǎng)可能為37.5 cm B．該列簡(jiǎn)諧橫波波長(zhǎng)可能為12 cm C．質(zhì)點(diǎn)a、b的速度在某一時(shí)刻可能相同 D．當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b的

12、位移為＋2 cm時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a的位移為負(fù) E．在t＝時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)b的速度最大 解析：根據(jù)a、b兩點(diǎn)的位置關(guān)系以及振動(dòng)方向可知，a、b平衡位置滿(mǎn)足nλ＋＝50 cm，其中n＝0，1，2，….當(dāng)n＝4時(shí)，解得λ＝12 cm，37.5 cm不滿(mǎn)足波長(zhǎng)表達(dá)式，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；質(zhì)點(diǎn)a、b的速度在某一時(shí)刻可能相同，選項(xiàng)C正確；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b的位移為＋2 cm時(shí)，即此時(shí)b點(diǎn)在波峰位置，質(zhì)點(diǎn)a的位移為正，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；在t＝時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)b回到平衡位置，速度最大，選項(xiàng)E正確． 答案：BCE 10．(多選)(2019年廣州模擬)振源S在O點(diǎn)做沿豎直方向的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，頻率為10 Hz，t＝0時(shí)刻向右傳播的簡(jiǎn)諧橫波如圖5

13、6－12所示(向左傳播的簡(jiǎn)諧橫波圖中未畫(huà)出)．則以下說(shuō)法正確的是(　　) 圖56－12 A．該橫波的波速大小為20 m/s B．t＝0時(shí)，x＝1 m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向向上 C．t＝0.175 s時(shí)，x＝－1 m處的質(zhì)點(diǎn)處在波峰位置 D．若振源S向右勻速運(yùn)動(dòng)，在振源S右側(cè)靜止的接收者接收到的頻率小于10 Hz E．傳播過(guò)程中該橫波遇到小于2 m的障礙物或小孔都能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 解析：由題圖可知，該波的波長(zhǎng)為2 m，波速大小為v＝λf＝20 m/s，A正確；x＝1 m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0時(shí)振動(dòng)方向向上，故B正確；該波的周期T＝＝0.1 s，所以t＝0.175 s＝1T時(shí)，x＝1 m

14、處的質(zhì)點(diǎn)在波谷，那么與x＝1 m關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的x＝－1 m的質(zhì)點(diǎn)也處在波谷位置，C錯(cuò)誤；若振源S向右勻速運(yùn)動(dòng)，在振源S右側(cè)靜止的接收者接收到的頻率大于10 Hz，D錯(cuò)誤；根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件可知，選項(xiàng)E正確． 答案：ABE 二、非選擇題 11．(2019年福州質(zhì)檢)一列簡(jiǎn)諧橫波正在沿x軸的正方向傳播，波速為0.5 m/s，t＝0時(shí)刻的波形如圖56－13甲所示． 圖56－13 (1)求橫波中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期T； (2)在圖乙中畫(huà)出t＝1 s時(shí)刻的波形圖(至少畫(huà)出一個(gè)波長(zhǎng))； (3)在圖丙中畫(huà)出平衡位置為x＝0.5 m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象(t＝0時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，在圖中標(biāo)出橫軸的

15、標(biāo)度，至少畫(huà)出一個(gè)周期)． 解析：(1)由于波速為0.5 m/s，波長(zhǎng)為2 m，故質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期T＝＝＝4 s. (2)當(dāng)t＝1 s時(shí)刻，相當(dāng)于經(jīng)過(guò)了，又因?yàn)椴ㄑ豿軸正方向傳播，故振源向下運(yùn)動(dòng)到負(fù)的最大位置處，然后依次畫(huà)出波上各質(zhì)點(diǎn)即可．如圖56－14(a)所示． 圖56－14 (3)x＝0.5 m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0時(shí)處于波峰的位置，故其振動(dòng)圖象如圖56－14(b)所示． 答案：(1)4 s　(2)見(jiàn)解析圖56－14(a)　 (3)見(jiàn)解析圖56－14(b) 12．如圖56－15所示，實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn)分別是沿x軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t1＝0和t2＝0.06 s時(shí)刻的波形圖．已知在t

16、＝0時(shí)刻，x＝1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向運(yùn)動(dòng)． 圖56－15 (1)判斷該波的傳播方向； (2)求該波的最小頻率； (3)若3T<0.06 s<4T，求該波的波速大?。? 解析：(1)由題意可知該波沿x軸正向傳播． (2)因波的傳播具有周期性，設(shè)波的周期為T(mén)，t2＝0.06 s時(shí)刻，則有(下列各式中n＝0，1，2…)T＝0.06 s得T＝s，則f＝＝Hz 當(dāng)n＝0時(shí)，f最小為fmin＝Hz＝12.5 Hz. (3)解法一：由3T<0.06 s<4T，T＝0.06 s得： n＝3，T＝0.016 s，所以v＝＝m/s＝75 m/s. 解法二：由3T<0.06 s<4T知，n＝3，則波在0.06 s內(nèi)傳播距離為 x＝λ＝4.5 m，v＝＝m/s＝75 m/s. 答案：(1)沿x軸正向傳播　(2)12.5 Hz　(3)75 m/s 8