2022年高考物理一輪復習 梯級演練 強技提能 1.2機械波 滬科版選修3-4

2022年高考物理一輪復習 梯級演練 強技提能 1.2機械波 滬科版選修3-41.(多選)(xx·海南高考)下列選項與多普勒效應有關的是()A.科學家用激光測量月球與地球間的距離B.醫(yī)生利用超聲波探測病人血管中血液的流速C.技術人員用超聲波探測金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡D.交通警察向車輛發(fā)射超聲波并通過測量反射波的頻率確定車輛行進的速度E.科學家通過比較星球與地球上同種元素發(fā)出光的頻率來計算星球遠離地球的速度2.(xx·重慶高考)一列簡諧橫波沿直線傳播,某時刻該列波上正好經(jīng)過平衡位置的兩質點相距6 m,且這兩質點之間的波峰只有一個,則該簡諧波可能的波長為()A.4 m、6 m和8 m B.6 m、8 m和12 mC.4 m、6 m和12 m D.4 m、8 m和12 m3.(2011·北京高考)介質中有一列簡諧機械波傳播,對于其中某個振動質點()A.它的振動速度等于波的傳播速度B.它的振動方向一定垂直于波的傳播方向C.它在一個周期內走過的路程等于一個波長D.它的振動頻率等于波源的振動頻率4.(xx·桂林模擬)一列簡諧橫波沿x軸負方向傳播,圖甲是t=1s時的波形圖,圖乙是該列波中某振動質點的振動圖像,則該波的傳播速度v和圖甲中x=5m處的質點在振動過程中的位移隨時間變化的關系式分別為()A.1m/sy=2sint(m) B.1m/sy=-2sint(m)C.2m/sy=2sint(m) D.2m/sy=2cost(m)5.(xx·大綱版全國卷)在學校運動場上50m直跑道的兩端,分別安裝了由同一信號發(fā)生器帶動的兩個相同的揚聲器。兩個揚聲器連續(xù)發(fā)出波長為5m的聲波。一同學從該跑道的中點出發(fā),向某一端點緩慢行進10m。在此過程中,他聽到揚聲器聲音由強變弱的次數(shù)為()A.2B.4C.6D.86.(多選)(xx·新課標全國卷)如圖,a、b、c、d是均勻媒質中x軸上的四個質點,相鄰兩點的間距依次為2m、4 m和6 m。一列簡諧橫波以2 m/s的波速沿x軸正向傳播,在t=0時刻到達質點a處,質點a由平衡位置開始豎直向下運動,t=3s時a第一次到達最高點。下列說法正確的是()A.在t=6s時刻波恰好傳到質點d處B.在t=5s時刻質點c恰好到達最高點C.質點b開始振動后,其振動周期為4sD.在4s<t<6s的時間間隔內質點c向上運動E.當質點d向下運動時,質點b一定向上運動7.(xx·成都模擬)(1)如圖所示,甲圖為沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t=0時刻的波動圖像,乙圖為參與波動質點P的振動圖像,則下列判斷正確的是()A.該波的傳播速率為4cm/sB.該波的傳播方向沿x軸正方向C.經(jīng)過0.5s時間,質點P沿波的傳播方向向前傳播2mD.該波在傳播過程中若遇到3m的障礙物,能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象(2)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,t=0時刻的波形如圖所示,介質中質點P、Q分別位于x=2m、x=4m處。從t=0時刻開始計時,當t=15s時質點Q剛好第4次到達波峰。求波速。寫出質點P做簡諧運動的表達式(不要求推導過程)。8.(xx·武漢模擬)(1)(多選)如圖所示為兩個波源S1和S2在水面產(chǎn)生的兩列波疊加后的干涉圖樣,由圖可推知下列說法正確的是()A.兩波源振動頻率一定相同B.兩波源振動頻率可能不相同C.兩列水波的波長相等D.兩列水波的波長可能不相等(2)機械橫波某時刻的波形圖如圖所示,波沿x軸正方向傳播,質點P的坐標x=0.32m,從此時刻開始計時,若每間隔最小時間0.4s重復出現(xiàn)開始時的波形圖,求波速。若P點經(jīng)0.4s第一次達到正向最大位移,求波速。若P點經(jīng)0.4s到達平衡位置,求波速。9.(xx·西安模擬)(1)(多選)兩列振幅、波長均相同的簡諧橫波,以相同的速率沿相反方向在同一介質中傳播。如圖所示為某一時刻兩波的波形圖,其中實線為向右傳播的波,虛線為向左傳播的波,a、b、c、d、e為五個等距離的質點,則在兩列波傳播的過程中,下列說法中正確的是()A.質點a、b、c、d、e始終靜止不動B.質點b、d始終靜止不動C.質點a、c、e始終靜止不動D.質點a、c、e以振幅2A做簡諧運動(2)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時的波形如圖所示,已知t=0.6s時,B點第三次出現(xiàn)波峰。則這列波的周期是;x=50cm處的質點A回到平衡位置的最短時間為。10.(xx·長沙模擬)(1)如圖所示,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,從波傳到x=5m的M點時開始計時,已知P點相繼出現(xiàn)兩個波峰的時間間隔為0.4s,下面說法中正確的是()A.若該波傳播中遇到寬約3m的障礙物,不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B.質點Q(x=9m)經(jīng)過0.5s第一次到達波谷C.質點P在0.1s內經(jīng)過的位移大小為10cmD.若在Q處放一接收器,接收到的波的頻率小于2.5Hz(2)第26屆世界大學生運動會跳水比賽在深圳游泳跳水比賽場館舉行,設水池中一點O上下振動,振幅為0.2m,以O點為圓心形成圓形水波,如圖所示,A、B、O三點在一條直線上,OA間距離為4.0m,OB間距離為2.4m。某時刻O點處在波峰位置,觀察發(fā)現(xiàn)2s后此波峰傳到A點,此時O點正通過平衡位置向下運動,OA間還有一個波峰,將水波近似為簡諧波。求此水波的傳播速度、周期和波長;以O點處波峰位置為0時刻,某同學打算根據(jù)OB間距離與波長的關系確定B點在0時刻的振動情況,畫出B點的振動圖像。你認為該同學的思路是否可行?若可行,畫出B點振動圖像。若不可行,請給出正確思路并畫出B點的振動圖像。(假設B的振幅仍為0.2m)答案解析1.【解題指南】解答本題要注意以下兩點：(1)激光和超聲波的應用。(2)多普勒效應的應用：測定物體間的相對速度?！窘馕觥窟xB、D、E。當觀察者與測量對象無相對運動時,不發(fā)生多普勒效應,A、C錯誤;當觀察者與測量對象有相對運動時,發(fā)生多普勒效應,根據(jù)接收頻率的變化來測速,故B、D、E正確。2.【解析】選C。由于該波上兩質點處于平衡位置且相距6 m,且兩質點間波峰只有一個,故6 m與波長的關系有三種可能：6 m=,6 m=,6 m=,故波長的可能值為6 m、12 m、4 m,C正確?！究偨Y提升】波長的確定方法(1)根據(jù)定義確定。在波動中,振動相位總是相同的兩個相鄰質點間的距離等于一個波長。波在一個周期內傳播的距離等于一個波長。(2)根據(jù)波動圖像確定。在波動圖像上,振動位移總是相同的兩個相鄰質點間的距離為一個波長。在波動圖像上,運動狀態(tài)(速度)總是相同的兩個相鄰質點間的距離為一個波長。在波動圖像上,兩個相鄰波峰(或波谷)間的距離為一個波長。(3)根據(jù)公式=vT來確定。3.【解析】選D。簡諧機械波在介質中的各質點都做簡諧運動,由振動和波的關系可知：質點的振動速度是質點運動的速度,而波的傳播速度是指“振動”這種形式的傳播速度,A錯誤;橫波的振動方向垂直于波的傳播方向,而縱波的振動方向與波的傳播方向在一條直線上,B錯誤;簡諧機械波在介質中的各質點一個周期內走過的路程等于四倍振幅,而波一個周期傳播的距離等于一個波長,C錯誤;簡諧機械波在介質中的各質點做簡諧運動的頻率都相等,都等于波源的振動頻率,所以D正確。4.【解析】選B。由甲圖知=4m,由乙圖知T=4s,根據(jù)v=知v=1m/s,畫出t=0時刻的波形如圖所示。由圖知x=5m處的質點t=0時刻正經(jīng)過平衡位置向y軸負方向振動,且振幅A=2m,則=rad/s,故圖甲中x=5m處的質點在振動過程中的位移隨時間變化的關系式為y=-2sint(m),B正確。5.【解題指南】解答本題時應從以下兩點進行分析：(1)理解波的干涉中加強點和減弱點的含義。(2)利用公式x=n判斷聲音由強變弱的次數(shù)?！窘馕觥窟xB。根據(jù)波的干涉的加強點和減弱點的條件,可知當某點與兩個波源距離差為波長的整數(shù)倍時,該點為振動加強點,即聲音加強點,由題可知,x=n=5n(n=0,1,2),所以這位同學距離跑道兩端相差5m的整數(shù)倍,也就是說這位同學每向前運動2.5m,就為一個聲音加強點,10m內共有4個點,故選B。6.【解題指南】解答本題可按以下思路進行：(1)先由質點a的起振方向判定各質點的起振方向均豎直向下;(2)再根據(jù)質點a在t=3s時第一次到達最高點求出振動周期和波長?！窘馕觥窟xA、C、D。由質點a在t=0時刻由平衡位置開始豎直向下運動,t=3s時a第一次到達最高點可得：t=T,所以T=4s,又=vT,則=8m。從t=0開始,振動從a點傳播到b、c、d點的時間分別是1s、3 s、6 s,所以選項A正確;t=5s時刻質點c振動了2s經(jīng)平衡位置向上運動,故選項B錯;各質點振動的周期與波的周期相等,所以選項C對;振動傳播到c點需時間3s,質點c先向下運動1s,然后向上運動,在4s<t<6s的時間間隔內質點c一直向上運動,故選項D正確;b、d之間的距離為10m=+,不是的奇數(shù)倍,故振動方向不總是相反,所以選項E錯。7.【解析】(1)由圖知=4m,T=1s,則波速v=4m/s,A錯;由P點的振動情況知波沿x軸負方向傳播,B錯;質點P只在平衡位置附近振動,不隨波遷移,C錯;障礙物的大小3m小于波長4m,能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,D正確。(2)設簡諧橫波的波速為v,波長為,周期為T,由圖像知,=4m。由題意知t=3T+Tv=代入數(shù)據(jù)得v=1m/s。質點P做簡諧運動的表達式為y=0.2sin0.5tm。答案：(1)D(2)1m/sy=0.2sin0.5tm8.【解析】(1)由波的干涉條件知S1、S2振動頻率一定相同,A對B錯;兩波在同一介質中傳播,由機械波傳播特征知,速度v只由介質決定,故兩列波的波速相等,由=知兩列波的波長一定相等,C對D錯。(2)依題意,周期T=0.4s,波速v=m/s=2m/s波沿x軸正方向傳播,x=0.32m-0.2m=0.12m。P點恰好第一次達到正向最大位移,波速v=m/s=0.3m/s波沿x軸正方向傳播,若P點恰好第一次到達平衡位置,則x=0.32m,由周期性可知波傳播的可能距離x=(0.32+n)m(n=0,1,2,3)可能波速v=m/s=(0.8+n)m/s(n=0,1,2,3)。答案：(1)A、C(2)2m/s0.3m/s(0.8+n)m/s(n=0,1,2,3)【加固訓練】(1)如圖所示是波遇到小孔或障礙物后的圖像,圖中每兩條實線間的距離表示一個波長,其中正確的圖像是()(2)如圖所示是一列橫波上A、B兩質點的振動圖像,該波由A傳向B,兩質點沿波的傳播方向上的距離x=4.0m,波長大于3.0m,求這列波的波速。【解析】(1)選B。A圖孔的尺寸比波長大得多,不會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,A錯;B、C圖中障礙物的大小比波長小故可以發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,B對,C錯。D圖中孔的大小與波長相差不多,應發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,D錯。(2)由振動圖像可知,質點振動周期T=0.4s,取t=0時刻分析,質點A經(jīng)平衡位置向上振動,質點B處于波谷,設波長為,則x=n+(n=0,1,2,3)所以該波波長為=m因為有>3.0m的條件,所以取n=0,1當n=0時,1=16m,波速v1=40m/s當n=1時,2=3.2m,波速v2=8.0m/s答案：(1)B(2)40m/s或8.0m/s9.【解析】(1)由波的疊加原理可知,圖示時刻質點a、b、c、d、e的位移都為零。其中兩列波在a、c、e上引起的振動方向相同,在b、d兩點引起的振動方向總是相反,故b、d始終靜止不動,a、c、e以振幅2A做簡諧運動。(2)由題意得t=T,解得T=0.24s由圖像可知,=120cm=1.2m,v=5m/sx=50cm處的質點A回到平衡位置的最短時間為t=0.1s。答案：(1)B、D(2)0.24s0.1s10.【解析】(1)由題圖知該波波長為4m,Q與M間距離為一個波長,波前的振動方向向下。因障礙物的寬度比波長小,A錯誤。由P點相繼出現(xiàn)兩個波峰的時間間隔為0.4s知該波的周期為0.4s,波從M點傳播到Q點需一個周期,故經(jīng)過0.5s時,質點Q已振動了四分之一周期,B正確。因質點P既不在平衡位置又不在波峰或波谷上,則四分之一周期內通過的位移大小不等于一個振幅,C錯誤。因接收器是固定不動的,接收器接收到的頻率應等于波的頻率,D錯誤。(2)在O點左側,波向左傳播,波峰由O點傳到A點的時間為2s,則波速v=m/s=2.0m/s由O點運動情況及A點位置可畫出t=2s時OA間的波形如圖甲所示,則xOA=,得=xOA=3.2m周期T=s=1.6s?？尚小OB=2.4m=,t=0時刻OB間波形如圖乙所示,則知B此刻正經(jīng)過平衡位置向下運動,波的周期T=1.6s,B的振動圖像如圖丙所示。答案：(1)B(2)2.0m/s1.6s3.2m可行圖像見解析【加固訓練】(1)如圖,一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,實線和虛線分別表示t1=0時和t2=0.5s(T>0.5s)時的波形,能正確反映t3=7.5s時波形的是圖()(2)如圖為一簡諧波在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=4sin5t,求：該波的速度;畫出t=0.3s時的波形圖(至少畫出一個波長)?！窘馕觥?1)選D。因為t2<T,可確定波在0.5s的時間內沿x軸正方向傳播了,即T=0.5s,所以T=2s,t3=7.5s=3T,波峰沿x軸正方向傳播,從處到處。D正確,A、B、C錯誤。(2)由簡諧運動表達式可知=5rad/s,t=0時刻質點P向上運動,故波沿x軸正方向傳播,由波形圖讀出波長=4m,T=,又波速公式v=聯(lián)立,代入數(shù)據(jù)可得v=10m/s0.3s內波沿x軸正向平移的距離x=vt=10×0.3m=3m,將t=0時的波形圖沿x軸正向平移3m可得t=0.3s時的波形圖如圖所示。答案：(1)D(2)10m/s見解析