2020高考物理復習 金版教程 第12章第2單元 機械波練習

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1、限時規(guī)范特訓 (時間：45分鐘　分值：100分) 1．[2020·廣西南寧二中、柳州高中、玉林高中高三聯(lián)考理綜卷]在均勻介質中選取平衡位置在同一直線上的13個質點．相鄰兩質點的距離均為0.1 m，如圖甲所示．在此均勻介質中一列橫波沿直線向右傳播，在t＝0時刻到達質點1，且質點1開始時是向上運動的，經(jīng)過一段時間，在t＝0.6 s時刻第一次出現(xiàn)如圖乙所示的波形，則該波的 (　　) A．周期是0. 3 s，波長是0.8 m B．周期是0.4 s，波長是0.8 m C．頻率是2.5 Hz，波速是2 m/s D．頻率是 Hz，波速是 m/s 解析：根據(jù)圖乙可知，波長λ＝0.8 m，質

2、點1正在從平衡位置開始向上運動，質點13正在從平衡位置開始向下運動，考慮到在t＝0時刻質點1是向上運動的，所以t＝0.6 s＝nT，并且質點13的起振方向是從平衡位置向上，因為圖乙是簡諧振動第一次出現(xiàn)的波形，所以質點13也是第一次從平衡位置開始向下運動，據(jù)此可知n＝2，即2T＝0.6 s，T＝0.3 s，頻率f＝1/T＝ s，波速v＝λ/T＝0.8 m/0.3 s＝ m/s. 答案：AD 2．[2020·山東省臨朐第六中學高三月考]如圖甲為一列橫波在t ＝ 0時的波動圖象，圖乙為該波中x ＝ 2 m處質點P的振動圖象，下列說法正確的是(　　) A．波速為4 m/s B．波沿x軸負方

3、向傳播 C．t ＝ 0.5 s，P點的動能最大 D．t ＝ 2.5 s，P點振動路程為1.8 cm 解析：根據(jù)圖甲和圖乙，可以直接得到以下信息：λ＝4 m，T＝1 s，A＝0.2 cm，t ＝ 0時刻質點P正從平衡位置向上運動，t ＝ 0.5s時P點位于平衡位置．根據(jù)以上信息可知：波速v＝λ/T＝4 m/s；波沿x軸正方向傳播；t ＝ 0.5 s時P點的速度最大，動能最大；t ＝ 2.5 s＝2.5T，P點振動路程s＝2.5×4A＝2 cm.綜上可知，本題答案為AC. 答案：AC 3．[2020·福建省師大附中高三考試]一簡諧機械波沿x軸正方向傳播，周期為T，波長為λ，若在x＝0處質

4、點的振動圖象如圖甲所示，則該波在t＝T/2時刻的波形曲線為乙圖中的(　　) 解析：根據(jù)圖甲可知，在t＝T/2時刻，位于x＝0處的質點正在從平衡位置向下運動；觀察圖乙各圖，顯然選項C、D可以排除，比較選項A和B，首先要根據(jù)波源的大致位置或波的傳播方向，找出位于x＝0處質點前邊的質點位置，顯然，選項A正確． 答案：A 4．[2020·四川高考]一列簡諧橫波沿直線由A向B傳播，A、B相距0.45 m，如圖所示是A處質點的振動圖象．當A處質點運動到波峰位置時，B處質點剛好到達平衡位置且向y軸正方向運動，這列波的波速可能是(　　) A．4.5 m/s B．3.0 m/s C．1.5

5、 m/s D．0.7 m/s 解析：由波的圖象及周期性可以判斷AB＝(n＋)λ＝0.45 m，所以λ＝ m，由振動圖象可知周期T＝0.4 s，所以波速v＝＝ m/s.當n＝0時，v＝4.5 m/s；當n＝1時，v＝0.9 m/s；當n＝2時，v＝0.5 m/s，所以只有選項A正確． 答案：A 5．如圖所示，位于介質Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，產(chǎn)生兩列分別沿x軸負方向與正方向傳播的機械波．若在兩種介質中波的頻率及傳播速度分別為f1、f2和v1、v2，則(　　) A．f1＝2f2，v1＝v2 B．f1＝f2，v1＝0.5v2 C．f1＝f2，v1＝2v2 D．f1＝0.5f2

6、，v1＝v2 解析：因為機械波的波速由介質決定，頻率由振源決定，所以f1＝f2；由圖知：λ1＝3λ2＝L，得λ1＝2λ2，由v＝λ·f得v1＝2v2，故C正確． 答案：C 6. 一列簡諧橫波沿x軸傳播，t＝0時的波形如圖所示，質點A與質點B相距1 m，A點速度沿y軸正方向；t＝0.02 s時，質點A第一次到達正向最大位移處，由此可知(　　) A．此波的傳播速度為25 m/s B．此波沿x軸負方向傳播 C．從t＝0時起，經(jīng)過0.04 s，質點A沿波傳播方向遷移了1 m D．在t＝0.04 s時，質點B處在平衡位置，速度沿y軸負方向 解析：本題綜合考查機械波知識，學生利用基礎知識分

7、析波動問題的能力．由A點向上振動，可判定波沿－x方向傳播，B選項正確．又由波動圖象看出，波長λ＝2 m，經(jīng)t＝0.02 s質點A第一次到達最大位移處，則t＝T/4，T＝0.08 s，所以波速v＝λ/T＝m/s＝25 m/s，故A項正確．波傳播過程，質點A并不隨波遷移，C錯．經(jīng)t＝0.04 s．質點B處在平衡位置，速度沿＋y方向，D項錯誤． 答案：AB 7. 圖中實線和虛線分別是x軸上傳播的一列簡諧橫波在t＝0和t＝0.03 s時刻的波形圖，x＝1.2 m處的質點在t＝0.03 s時刻向y軸正方向運動，則(　　) A．該波的頻率可能是125 Hz B．該波的波速可能是10 m/s

8、C．t＝0時x＝1.4 m處質點的加速度方向沿y軸正方向 D．各質點在0.03 s內隨波遷移0.9 m 解析：由題可知波向右傳播，則0.03＝nT＋T，T＝，當n＝3時，T＝0.008 s，f＝125 Hz，A選項正確．波速v＝，λ＝1.2 m，代入數(shù)據(jù)得B選項錯誤．當t＝0時刻，x＝1.4 m時，質點加速度方向沿y軸負方向，C選項錯誤．各質點只是上下振動，不隨波遷移，D選項錯誤． 答案：A 8. 一簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻其波形如圖所示．下列說法正確的是(　　) A．由波形圖可知該波的波長 B．由波形圖可知該波的周期 C．經(jīng)周期后質元P運動到Q點 D．經(jīng)周期后質元

9、R的速度變?yōu)榱? 解析：由波動圖象可得出波長為4 cm，波沿x軸正方向傳播，經(jīng)過1/4周期后，質元P運動到最大位移處，不隨波遷移，質元R運動到負向最大位移處，速度為零，所以A、D選項正確． 答案：AD 9．如圖所示，在平面xy內有一沿水平x軸正方向傳播的簡諧橫波，波速為3.0 m/s，頻率為2.5 Hz，振幅為8.0×10－2 m，已知t＝0時刻P點質點的位移為y＝4.0×10－2 m，速度沿y軸正方向，Q點在P點右方9.0×10－1 m處，對于Q處的質點來說(　　) A．在t＝0時，位移為y＝－4.0×10－2 m B．在t＝0，速度沿y軸負方向 C．在t＝0.1 s時，位移為y＝

10、－4.0×10－2 m D．在t＝0.1 s，速度沿y軸正方向 解析：由波速公式v＝fλ可得波長λ＝＝ m＝1.2 m，P、Q間距＝＝，即x＝λ.由題意可畫出t＝0時波形圖如圖所示，即Q點在該時刻速度沿y軸負方向，B正確．T＝＝0.4 s，故0.1 s＝，經(jīng)0.1 s，Q點位移與原來P點的位移等大反向，故C正確． 答案：BC 10．某地區(qū)地震波中的橫波和縱波傳播速率分別約為4 km/s和9 km/s.一種簡易地震儀由豎直彈簧振子P和水平彈簧振子H組成(如圖)．在一次地震中，震源在地震儀下方，觀察到兩振子相差5 s開始振動，則(　　) A．P先開始振動，震源距地震儀約36 km B．

11、P先開始振動，震源距地震儀約25 km C．H先開始振動，震源距地震儀約36 km D．H先開始振動，震源距地震儀約25 km 解析：由兩種波的傳播速率可知，縱波先傳到地震儀，設所需時間為t，則橫波傳到地震儀的時間為(t＋5) s．由位移關系可得4(t＋5)＝9t，t＝4 s，距離l＝vt＝36 km，故A正確． 答案：A 11．圖示為一簡諧波在t＝0時刻的波形圖，介質中的質點P做簡諧運動的表達式為y＝Asin5πt，求該波的波速，并畫出t＝0.3 s時的波形圖(至少畫出一個波長)． 解析：由簡諧運動表達式可知ω＝5π rad/s，t＝0時刻質點P向上運動，故波沿x軸正方向傳播

12、．由波形圖讀出波長λ＝4 m. T＝① 由波速公式v＝② 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)可得v＝10 m/s t＝0.3 s時的波形圖如圖所示． 12．某同學用一根彈性繩進行機械波的實驗．用手握住繩的一端做周期為1 s的簡諧運動，在繩上形成一列簡諧波．以彈性繩為x軸，手握住的一端為坐標原點O，且從波傳到x＝1 m處的M點開始計時，如圖所示，求： (1)當時間t為多少時，平衡位置在x＝4.5 m處的N質點恰好第一次從平衡位置向y軸正方向運動？ (2)畫出上問中t時刻彈性繩上的波形圖． 解析：(1)由題圖可知，λ＝2 m，則v＝＝2 m/s 波從M點傳到N點時間t1＝＝ s＝1.7

13、5 s 繩上各點開始起振時，先向下運動，故N點向上通過平衡位置還需要T的時間． 故t＝t1＋T＝1.75 s＋0.5 s＝2.25 s. (2)t＝2.25 s時波形圖如圖所示． 13．有兩列簡諧橫波a、b在同一媒質中沿x軸正方向傳播，波速均為v＝2.5 m/s，在t＝0時，兩列波的波峰正好在x＝2.5 m處重合，如圖所示． (1)求兩列波的周期Ta和Tb； (2)求t＝0時，兩列波的波峰重合處的所有位置； (3)分析并判斷在t＝0時是否存在兩列波的波谷重合處． 某同學的分析如下：既然兩列波的波峰存在重合處，那么波谷與波谷重合處也一定存在．只要找到這兩列波半波長的最小公

14、倍數(shù)，即可得到波谷與波谷重合處的所有位置．你認為該同學的分析正確嗎？若正確，求出這些點的位置．若不正確，指出錯誤處并通過計算說明理由． 解析：(1)從圖中可以看出兩列波的波長分別為λa＝2.5 m，λb＝4.0 m，因此它們的周期分別為Ta＝＝ s＝1 s　Tb＝＝ s＝1.6 s (2)兩列波波長的最小公倍數(shù)為s＝10 m，t＝0時，兩列波的波峰重合處的所有位置為x＝(2.5±10k) m (k＝0,1,2,3，…) (3)該同學的分析不正確． 要找兩列波的波谷與波谷重合處，必須從波峰重合處出發(fā)，找到這兩列波半波長的奇數(shù)倍恰好相等的位置．設距離x＝2.5 m為L處兩列波的波谷與波谷相遇，并設L＝(2m－1)　L＝(2n－1)式中m、n均為正整數(shù)，只要找到相應的m、n即可．將λa＝2.5 m、λb＝4.0 m代入并整理，得＝＝＝由于上式中m、n在整數(shù)范圍內無解，所以不存在波谷與波谷重合處．