2020高考物理復(fù)習(xí) 金版教程 第12章第2單元 機(jī)械波練習(xí)

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1、限時(shí)規(guī)范特訓(xùn) (時(shí)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(zhì)中選取平衡位置在同一直線上的13個(gè)質(zhì)點(diǎn)．相鄰兩質(zhì)點(diǎn)的距離均為0.1 m，如圖甲所示．在此均勻介質(zhì)中一列橫波沿直線向右傳播，在t＝0時(shí)刻到達(dá)質(zhì)點(diǎn)1，且質(zhì)點(diǎn)1開(kāi)始時(shí)是向上運(yùn)動(dòng)的，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，在t＝0.6 s時(shí)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(zhǎng)是0.8 m B．周期是0.4 s，波長(zhǎng)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(zhǎng)λ＝0.8 m，質(zhì)

2、點(diǎn)1正在從平衡位置開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)13正在從平衡位置開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，考慮到在t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)1是向上運(yùn)動(dòng)的，所以t＝0.6 s＝nT，并且質(zhì)點(diǎn)13的起振方向是從平衡位置向上，因?yàn)閳D乙是簡(jiǎn)諧振動(dòng)第一次出現(xiàn)的波形，所以質(zhì)點(diǎn)13也是第一次從平衡位置開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，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(xué)高三月考]如圖甲為一列橫波在t ＝ 0時(shí)的波動(dòng)圖象，圖乙為該波中x ＝ 2 m處質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．波速為4 m/s B．波沿x軸負(fù)方

3、向傳播 C．t ＝ 0.5 s，P點(diǎn)的動(dòng)能最大 D．t ＝ 2.5 s，P點(diǎn)振動(dòng)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(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P正從平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，t ＝ 0.5s時(shí)P點(diǎn)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(shí)P點(diǎn)的速度最大，動(dòng)能最大；t ＝ 2.5 s＝2.5T，P點(diǎn)振動(dòng)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(jiǎn)諧機(jī)械波沿x軸正方向傳播，周期為T(mén)，波長(zhǎng)為λ，若在x＝0處質(zhì)

4、點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖甲所示，則該波在t＝T/2時(shí)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(shí)刻，位于x＝0處的質(zhì)點(diǎn)正在從平衡位置向下運(yùn)動(dòng)；觀察圖乙各圖，顯然選項(xiàng)C、D可以排除，比較選項(xiàng)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(zhì)點(diǎn)前邊的質(zhì)點(diǎn)位置，顯然，選項(xiàng)A正確． 答案：A 4．[2020·四川高考]一列簡(jiǎn)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(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象．當(dāng)A處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到波峰位置時(shí)，B處質(zhì)點(diǎn)剛好到達(dá)平衡位置且向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，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(dòng)圖象可知周期T＝0.4 s，所以波速v＝＝ m/s.當(dāng)n＝0時(shí)，v＝4.5 m/s；當(dāng)n＝1時(shí)，v＝0.9 m/s；當(dāng)n＝2時(shí)，v＝0.5 m/s，所以只有選項(xiàng)A正確． 答案：A 5．如圖所示，位于介質(zhì)Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，產(chǎn)生兩列分別沿x軸負(fù)方向與正方向傳播的機(jī)械波．若在兩種介質(zhì)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?yàn)闄C(jī)械波的波速由介質(zhì)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(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，t＝0時(shí)的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)A與質(zhì)點(diǎn)B相距1 m，A點(diǎn)速度沿y軸正方向；t＝0.02 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A第一次到達(dá)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(fù)方向傳播 C．從t＝0時(shí)起，經(jīng)過(guò)0.04 s，質(zhì)點(diǎn)A沿波傳播方向遷移了1 m D．在t＝0.04 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)B處在平衡位置，速度沿y軸負(fù)方向 解析：本題綜合考查機(jī)械波知識(shí)，學(xué)生利用基礎(chǔ)知識(shí)分

7、析波動(dòng)問(wèn)題的能力．由A點(diǎn)向上振動(dòng)，可判定波沿－x方向傳播，B選項(xiàng)正確．又由波動(dòng)圖象看出，波長(zhǎng)λ＝2 m，經(jīng)t＝0.02 s質(zhì)點(diǎn)A第一次到達(dá)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(xiàng)正確．波傳播過(guò)程，質(zhì)點(diǎn)A并不隨波遷移，C錯(cuò)．經(jīng)t＝0.04 s．質(zhì)點(diǎn)B處在平衡位置，速度沿＋y方向，D項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：AB 7. 圖中實(shí)線和虛線分別是x軸上傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0和t＝0.03 s時(shí)刻的波形圖，x＝1.2 m處的質(zhì)點(diǎn)在t＝0.03 s時(shí)刻向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，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(shí)x＝1.4 m處質(zhì)點(diǎn)的加速度方向沿y軸正方向 D．各質(zhì)點(diǎn)在0.03 s內(nèi)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(dāng)n＝3時(shí)，T＝0.008 s，f＝125 Hz，A選項(xiàng)正確．波速v＝，λ＝1.2 m，代入數(shù)據(jù)得B選項(xiàng)錯(cuò)誤．當(dāng)t＝0時(shí)刻，x＝1.4 m時(shí)，質(zhì)點(diǎn)加速度方向沿y軸負(fù)方向，C選項(xiàng)錯(cuò)誤．各質(zhì)點(diǎn)只是上下振動(dòng)，不隨波遷移，D選項(xiàng)錯(cuò)誤． 答案：A 8. 一簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻其波形如圖所示．下列說(shuō)法正確的是(　　) A．由波形圖可知該波的波長(zhǎng) B．由波形圖可知該波的周期 C．經(jīng)周期后質(zhì)元P運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn) D．經(jīng)周期后質(zhì)元

9、R的速度變?yōu)榱? 解析：由波動(dòng)圖象可得出波長(zhǎng)為4 cm，波沿x軸正方向傳播，經(jīng)過(guò)1/4周期后，質(zhì)元P運(yùn)動(dòng)到最大位移處，不隨波遷移，質(zhì)元R運(yùn)動(dòng)到負(fù)向最大位移處，速度為零，所以A、D選項(xiàng)正確． 答案：AD 9．如圖所示，在平面xy內(nèi)有一沿水平x軸正方向傳播的簡(jiǎn)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(shí)刻P點(diǎn)質(zhì)點(diǎn)的位移為y＝4.0×10－2 m，速度沿y軸正方向，Q點(diǎn)在P點(diǎn)右方9.0×10－1 m處，對(duì)于Q處的質(zhì)點(diǎn)來(lái)說(shuō)(　　) A．在t＝0時(shí)，位移為y＝－4.0×10－2 m B．在t＝0，速度沿y軸負(fù)方向 C．在t＝0.1 s時(shí)，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(zhǎng)λ＝＝ m＝1.2 m，P、Q間距＝＝，即x＝λ.由題意可畫(huà)出t＝0時(shí)波形圖如圖所示，即Q點(diǎn)在該時(shí)刻速度沿y軸負(fù)方向，B正確．T＝＝0.4 s，故0.1 s＝，經(jīng)0.1 s，Q點(diǎn)位移與原來(lái)P點(diǎn)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(jiǎn)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(kāi)始振動(dòng)，則(　　) A．P先開(kāi)始振動(dòng)，震源距地震儀約36 km B．

11、P先開(kāi)始振動(dòng)，震源距地震儀約25 km C．H先開(kāi)始振動(dòng)，震源距地震儀約36 km D．H先開(kāi)始振動(dòng)，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(shè)所需時(shí)間為t，則橫波傳到地震儀的時(shí)間為(t＋5) s．由位移關(guān)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(jiǎn)諧波在t＝0時(shí)刻的波形圖，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)P做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y＝Asin5πt，求該波的波速，并畫(huà)出t＝0.3 s時(shí)的波形圖(至少畫(huà)出一個(gè)波長(zhǎng))． 解析：由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)表達(dá)式可知ω＝5π rad/s，t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P向上運(yùn)動(dòng)，故波沿x軸正方向傳播

12、．由波形圖讀出波長(zhǎng)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(shí)的波形圖如圖所示． 12．某同學(xué)用一根彈性繩進(jìn)行機(jī)械波的實(shí)驗(yàn)．用手握住繩的一端做周期為1 s的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在繩上形成一列簡(jiǎn)諧波．以彈性繩為x軸，手握住的一端為坐標(biāo)原點(diǎn)O，且從波傳到x＝1 m處的M點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，如圖所示，求： (1)當(dāng)時(shí)間t為多少時(shí)，平衡位置在x＝4.5 m處的N質(zhì)點(diǎn)恰好第一次從平衡位置向y軸正方向運(yùn)動(dòng)？ (2)畫(huà)出上問(wèn)中t時(shí)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(diǎn)傳到N點(diǎn)時(shí)間t1＝＝ s＝1.7

13、5 s 繩上各點(diǎn)開(kāi)始起振時(shí)，先向下運(yùn)動(dòng)，故N點(diǎn)向上通過(guò)平衡位置還需要T的時(shí)間． 故t＝t1＋T＝1.75 s＋0.5 s＝2.25 s. (2)t＝2.25 s時(shí)波形圖如圖所示． 13．有兩列簡(jiǎn)諧橫波a、b在同一媒質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速均為v＝2.5 m/s，在t＝0時(shí)，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(shí)，兩列波的波峰重合處的所有位置； (3)分析并判斷在t＝0時(shí)是否存在兩列波的波谷重合處． 某同學(xué)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(zhǎng)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(rèn)為該同學(xué)的分析正確嗎？若正確，求出這些點(diǎn)的位置．若不正確，指出錯(cuò)誤處并通過(guò)計(jì)算說(shuō)明理由． 解析：(1)從圖中可以看出兩列波的波長(zhǎng)分別為λa＝2.5 m，λb＝4.0 m，因此它們的周期分別為T(mén)a＝＝ s＝1 s　Tb＝＝ s＝1.6 s (2)兩列波波長(zhǎng)的最小公倍數(shù)為s＝10 m，t＝0時(shí)，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(xué)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(zhǎng)的奇數(shù)倍恰好相等的位置．設(shè)距離x＝2.5 m為L(zhǎng)處兩列波的波谷與波谷相遇，并設(shè)L＝(2m－1)　L＝(2n－1)式中m、n均為正整數(shù)，只要找到相應(yīng)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(nèi)無(wú)解，所以不存在波谷與波谷重合處．