2021屆高考物理人教版二輪復(fù)習(xí) 計(jì)算題精解訓(xùn)練 機(jī)械波 作業(yè)(12) 含解析

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1、 2021 屆高考物理二輪復(fù)習(xí)計(jì)算題精解訓(xùn)練 （12）機(jī)械波 1.如圖是一列橫波在某一時(shí)刻的波形圖像。已知這列波的頻率為5 Hz ，此時(shí) x =0.5 m 處的質(zhì) 點(diǎn)正向 y 軸正方向振動(dòng)，可以推知： （1）這列波正在沿軸哪個(gè)方向方向傳播； （2）波速大小是多少； （3）該質(zhì)點(diǎn)1 s 內(nèi)通過(guò)的路程是多少。 2.一列沿 x 軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波，在 t =0 時(shí)刻的波形如圖實(shí)線所示，在 t =0.2 s 時(shí)刻的波形如圖 1 虛線所示： （1）若波向 x 軸負(fù)方向傳播，求該波的最小波速； （2）若波向 x 軸正方向傳播，且 t

2、求 x =2 m 處的 P 質(zhì)點(diǎn)第一次出現(xiàn)波峰的時(shí)刻。 1 3.簡(jiǎn)諧橫波沿 x 軸傳播， M 、N 是 x 軸上兩質(zhì)點(diǎn)，如圖甲是質(zhì)點(diǎn) N 的振動(dòng)圖象．圖乙中實(shí) 線是 t =3 s 時(shí)刻的波形圖象，質(zhì)點(diǎn) M 位于 x =8 m 處，虛線是再過(guò) Dt 時(shí)間后的波形圖象．圖 中兩波峰間距離 Dx =7.0 m ．求 （1）波速大小和方向； （2）時(shí)間 Dt ． - 1 - 4.如圖所示、一列簡(jiǎn)諧橫波沿 x 軸正方向傳播，實(shí)線和虛線分別為t =0 s 時(shí)與 t =2 s 1 2 形圖像，已知該波中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期大于 4 s 。求： 

3、 時(shí)的波 (i)該波的傳播速度大小； (ii)從 t =0 s 1  開始計(jì)時(shí)，寫出 x =1 m 處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程。 5.如圖，在平靜的湖面上有相距12 m 的 B、C 兩片小樹葉，將一枚小石子投到 B、C 連線左側(cè) 的 O 點(diǎn)， OB =6 m ，經(jīng)過(guò) 24 s ，第 1 個(gè)波峰傳到樹葉 B 時(shí)，第 13 個(gè)波峰剛好在 O 點(diǎn)形成。 求： （ⅰ）這列水波的波長(zhǎng)和水波的頻率; （ⅱ）從第 1 個(gè)波峰傳到樹葉 B 算起，需要多長(zhǎng)時(shí)間 C 樹葉開始振動(dòng)。 6.如圖所示，圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在  t =2 s  時(shí)的

4、圖象，Q  為  x =4 m  處的質(zhì)點(diǎn)，  P  為  x =11 m  處 的質(zhì)點(diǎn)，圖乙為質(zhì)點(diǎn) P 的振動(dòng)圖象。 (1)求質(zhì)點(diǎn) P 的振動(dòng)方程及該波的傳播速度; (2)  t =2 s  后經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間  Q  點(diǎn)位于波峰? - 2 - ? 2 ? ? ÷ 1 l 2 T ? 7 ? ? ÷ 7 ? 21 ? ? ÷ ? 答案以及解析 1.答案：(1)由于 x =0.5 m 處的質(zhì)點(diǎn)正向 y 軸正方向振動(dòng)，因此這列

5、波沿軸向右傳播。 (2)由圖象可知 l  =2 m 根據(jù) v =lf 代入數(shù)據(jù)可得，波速大小 v =10 m/s (3)每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng) 4 倍振幅，而每 1 s 運(yùn)動(dòng) 5 個(gè)周期，因此 1 s 內(nèi)通過(guò)的路程 s =5 ′4 ′0.1 m=2 m 2.答案：（1）解：當(dāng)波向 x 軸負(fù)方向傳播時(shí)，由波形圖可知該波的波長(zhǎng)為 l=3 m 從 t =0 s 到 t =0.2 s 過(guò)程，波向正方向傳播的距離為： Dx = +n l（ n =012，，，···） 1 1 è3 ? Dx 波傳播的波速為 v = 1 t 1 解得： v =1

6、0 +15n （ n =012，，，···） 當(dāng) n =0 時(shí)波速最小，為 v l min  =10 m/s 1 （2）解：當(dāng)波向 x 軸負(fù)方向傳播時(shí)，由波形圖可知 t =( +n )T 3 因 t

7、故由圖乙可知，l=8 m ， 且波向左傳播； 故波速大小 v =  l T  =  4 3  m/s ，方向沿 x 軸負(fù)向； （2）由波向左傳播可知，  Dt 時(shí)間波的傳播位移為 n + l；所以，時(shí)間 è 8 ? Dt =nT + T = 6 n + s ， n =1、2、3… 8 è 4 ? 4.答案：(i) v =1.5m / s ；(ii) ?3 π y =0.05sin πt + è8 4 ? ÷ ? - 3 - 1 4 OC 0 x 解析：(i)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周

8、期為：  T >4 s  ，波長(zhǎng)  l  =8m , t ~t 1 2  內(nèi)波傳播的時(shí)間為：  Dt =t -t =2 s < 2 1 T 2  , 則  Dt  時(shí)間內(nèi)波傳播的距離為  s = 3 8  l  , 波的傳播速度大小為： 解得： v=1.5m/s. s =vDt  , (ii)  x =1m  處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方程為：  y =Asin (wt+j  )  ，波的振幅為：  A =5cm  ,

9、 由  v =  l T  解得：  16 T = s 3  , 角速度  w = 2p 3 = T 8 rad  s  , t =0 s 1  時(shí)，  x =1m  1 5 2 處質(zhì)點(diǎn)的位移為： y =Acos ′2p = cm , 8 2 由圖可知，  j=  p 4  , 則  x =1m  處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為： 3 y =0.05sin（ pt + 8 p 4  ）. 5.答案：（?。㎡B

10、間共有 12 個(gè)完整波，水波的波長(zhǎng)為 l  = OB 12  =0.5m ，石子入水引起的振動(dòng) 先向下，故第 1 個(gè)波峰傳到樹葉 B 時(shí)，在 B 右側(cè)還有 3 4  個(gè)波，即 24s 內(nèi)波源 O 共產(chǎn)生并傳播 出了 12+  3 4  波，水波的頻率為 f = 3 12 + 17 = H . 24 32 （ⅱ）水波的傳播速度為： v =lf = 17 64  m / s ,振動(dòng)從波源 O 傳到樹葉 C 所用時(shí)間為： t OC  = OB +BC 1152 744 = s ,樹

11、葉 C 開始振動(dòng)需要的時(shí)間為 t =t -t = s . v 17 17 6.答案：(1)由圖乙知  T =4 s ，則 w = 2 π T  =0.5π 則質(zhì)點(diǎn) P  的振動(dòng)方程為 y =-Asin wt =-2sin(0.5 πt ) cm 由圖甲可知波長(zhǎng)為  12 m 由 v =  l T  解得  v =3 m / s 由圖乙可知 t =2 s  時(shí)質(zhì)點(diǎn) P  經(jīng)過(guò)平衡位置向上振動(dòng)，由圖甲可知該簡(jiǎn)諧橫波沿 軸負(fù)方向傳 播 (2)設(shè)從 2 s 后經(jīng) Dt 時(shí)間 Q 點(diǎn)位于波峰 - 4 - 能傳播到質(zhì)點(diǎn)  Q  位置的波峰與  Q  點(diǎn)沿平衡位置的距離為  Dx 有  Dx =( nl+10) m( n =0,1,2...) 由 Dt =  Dx 10 得 Dt =(4 n + ) s v 3 - 5 -