（新課標）2019屆高考物理一輪復習 第14章 波與相對論 第二節(jié) 機械波達標診斷高效訓練.doc

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第二節(jié) 機械波 (建議用時：60分鐘) 一、選擇題 1．(高考福建卷)在均勻介質(zhì)中，一列沿x軸正向傳播的橫波，其波源O在第一個周期內(nèi)的振動圖象如右圖所示，則該波在第一個周期末的波形圖是(　　) 解析：選D.由波的形成規(guī)律可知，一個周期內(nèi)x＝0處，質(zhì)點剛好完成一次全振動，結(jié)合振動圖象知，質(zhì)點在平衡位置向下運動；x＝λ(λ為該波波長)處，質(zhì)點振動了個周期，質(zhì)點位于正向最大位移處；x＝λ處的質(zhì)點，振動了個周期，質(zhì)點位于負向最大位移處．選項D正確． 2．(2018福建廈門質(zhì)檢) t＝0時刻，同一介質(zhì)中在x＝－8 m和x＝8 m處分別有振源A和B同時做振幅A＝10 cm的簡諧振動，t＝4 s時，波形如圖所示，則可知(　　) A．振源A與振源B的頻率相同 B．機械波在此介質(zhì)中的傳播速度v＝1 m/s C．t＝8 s時，O點處質(zhì)點在平衡位置并向y軸負方向運動 D．t＝11 s時，O點處質(zhì)點在y＝10 cm處，并向y軸正方向運動 E．此兩列波在x軸相遇時，在A、B間會形成穩(wěn)定的干涉圖樣，其中x＝0、4、－4處是振動加強點 解析：選BCD.由圖可知，λA＝2 m，λB＝4 m，兩列波的波速相同，故根據(jù)f＝可知，＝＝2，選項A錯誤；機械波在此介質(zhì)中的傳播速度v＝＝ m/s＝1 m/s，選項B正確；t＝8 s時，兩列波均傳到O點，由兩列波在O點引起的振動方向均向下，故O點處在平衡位置并向y軸負方向運動，選項C正確；t＝11 s時，由A振動在O點的振動位移為零，振動速度向上；由B振動在O點的振動位移為10 cm，振動速度為零；故由振動的合成可知，O點處質(zhì)點在y＝10 cm處，并向y軸正方向運動，選項D正確；因兩列波的頻率不同，故此兩列波在x軸相遇時，在A、B間不會形成穩(wěn)定的干涉圖樣，選項E錯誤． 3．(2018山東泰安質(zhì)檢)一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形如圖所示，此時波傳播到x＝10 m處(圖中未畫出)．已知任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4 s．下列說法正確的是(　　) A．波速為4 m/s B．波的頻率為1.25 Hz C．當波傳到x＝10 m處時，該處的質(zhì)點向y軸正方向運動 D．t＝1.2 s時，x坐標為11 m的質(zhì)點恰好位于波谷 E．t＝1.2 s時，x坐標為15 m的質(zhì)點恰好位于波峰 解析：選BCE.由題意可知，任意振動質(zhì)點連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時間間隔為0.4 s，則周期為T＝0.8 s，頻率為f＝＝ Hz＝1.25 Hz，故B正確；由圖可知，該波的波長是4 m，所以波速為：v＝＝ m/s＝5 m/s，故A錯誤；由波傳播的周期性可知x＝10 m的振動情況與x＝2 m的振動情況相同，根據(jù)“峰前質(zhì)點上振”的原理，可知該處的質(zhì)點向y軸正方向運動，故C正確；波由x＝10 m傳到x＝11 m處所用的時間為：t1＝＝ s＝0.2 s，此時質(zhì)點向y軸正方向運動，還剩t2＝1 s＝1T, 所以t＝1.2 s時，x坐標為11 m的質(zhì)點恰好位于波峰，故D錯誤；波由x＝10 m傳到x＝15 m處所用的時間為：t′1＝＝ s＝1 s，此時質(zhì)點向y軸正方向運動，還剩t′2＝0.2 s＝T，即t＝1.2 s時，x坐標為15 m的質(zhì)點恰好位于波峰，故E正確． 4．(2018江南十校聯(lián)考)一簡諧機械橫波沿x軸負方向傳播，已知波的波長為8 m．周期為2 s．t＝1 s時刻波形如圖1所示，a、b是波上的兩個質(zhì)點．圖2是波上某一點的振動圖象．則下列說法正確的是(　　) A．圖2可以表示d點的振動 B．圖2可以表示b點的振動 C．a(chǎn)、b兩質(zhì)點在t＝1.5 s時速度大小相同 D．該波傳播速度為v＝4 m/s E．t＝0時b點速度沿y軸正方向 解析：選ADE.由于該波是t＝1 s時刻波形圖，則圖2在t＝1 s時刻該質(zhì)點在平衡位置，而且向正方向振動，故圖2表示d點振動，故選項A正確，選項B錯誤；t＝1.5 s＝T，則經(jīng)過T，質(zhì)點a處于平衡位置，質(zhì)點b處于負向最大位移處，故該時刻二者速度大小不相同，故選項C錯誤；根據(jù)公式v＝＝ m/s＝4 m/s，故選項D正確；t＝0時刻將波向右平移，則t＝0時刻根據(jù)波的傳播方向可以確定質(zhì)點b向y軸正方向運動，故選項E正確． 5．(2018湖南邵陽大聯(lián)考)一列簡諧橫波向x軸負方向傳播，在t＝0時的波形如圖所示，P、Q兩質(zhì)點的平衡位置的坐標分別為(－1，0)、(－7，0)．已知t＝0.7 s時，質(zhì)點P第二次出現(xiàn)波峰，下列說法正確的是(　　) A．該波的波長為5 m B．該波的波速為10 m/s C．振源的起振方向沿y軸負方向 D．當質(zhì)點Q位于波峰時，質(zhì)點P位于波谷 E．t＝0.9 s時，質(zhì)點Q第一次出現(xiàn)波峰 解析：選BDE.從圖中可知λ＝4 m，根據(jù)題意可知T＋＝0.7 s，解得T＝0.4 s，故該波的波速為v＝＝ m/s＝10 m/s，A錯誤，B正確；波上所有質(zhì)點的起振方向都和波源的起振方向相同，從圖中可知x＝1 m處的質(zhì)點起振方向向上，故振源的起振方向沿y軸正方向，C錯誤；因為PQ之間的距離xPQ＝6 m＝λ，為半波長的奇數(shù)倍，故兩點為反相點，所以當質(zhì)點Q位于波峰時，質(zhì)點P位于波谷，D正確；從t＝0時刻傳播到x＝－7 m處所需時間為t1＝＝0.8 s，即t＝0.9 s時，質(zhì)點Q振動了0.1 s，即T，故質(zhì)點Q第一次出現(xiàn)波峰，E正確． 6．(2018內(nèi)蒙古包頭模擬)圖甲為某一簡諧波在t＝1.0 s時刻的波動圖象，圖乙為圖甲中C點的振動圖象．則下列說法正確的是(　　) A．波速v＝4 m/s B．圖甲中B點的運動方向向右 C．該波沿x軸負方向傳播 D．要使該波能夠發(fā)生明顯的衍射，則障礙物的尺寸應遠大于4 m E．若該波能與另一列波發(fā)生穩(wěn)定的干涉，則另一列波的頻率為1 Hz 解析：選ACE.由題圖知λ＝4 m，T＝1 s，則波速v＝＝4 m/s，A正確；簡諧橫波在x軸方向上傳播，B點上下振動，不可能向右運動，B錯誤；由圖可知：t＝1.0 s時C點向下振動，由上下坡原理，波沿x軸負方向傳播，C正確；該波波長λ＝4 m，能夠發(fā)生明顯衍射的條件是，障礙物的尺寸和4 m差不多或小于4 m，D錯誤；該波頻率f＝＝1 Hz，發(fā)生穩(wěn)定的干涉的條件是兩列波的頻率相等，E正確． 7．(2018山東棗莊模擬)如圖甲所示，同一均勻介質(zhì)中的一條直線上有相距10 m的兩質(zhì)點A、B，C為AB的中點．從0時刻起，A、B同時開始振動，且都只振動了一個周期．圖乙為A的振動圖象，圖丙為B的振動圖象．若A向右傳播的波與B向左傳播的波在0.5 s時相遇，則下列說法正確的是(　　) A．兩列波的波長都是5 m B．兩列波在A、B間的傳播速度均為10 m/s C．在兩列波相遇過程中，C為振動加強點 D．在1 s時，質(zhì)點B經(jīng)過平衡位置且振動方向向上 E．1 s內(nèi)，C經(jīng)過的路程為0 解析：選BDE.兩波在均勻介質(zhì)中傳播波速相同，設(shè)為v，則有2vt＝xAB，代入解得：v＝＝ m/s＝10 m/s.由題圖知T＝0.2 s，則波長為：λ＝vT＝2 m，故A錯誤，B正確；當A的波峰(或波谷)傳到C時，恰好B的波谷(或波峰)也傳到C，C點的振動始終減弱，故C錯誤；質(zhì)點A處產(chǎn)生的振動傳遞到B的時間：t′＝＝ s＝1 s，所以在1 s時，質(zhì)點A處產(chǎn)生的振動恰好傳播到B點，由于A處的振動起振的方向向上，所以質(zhì)點B在平衡位置且振動方向向上，故D正確；由于C點的振動始終減弱，而且兩側(cè)的振動的振幅相等，所以在1 s內(nèi)，C經(jīng)過的路程為0，故E正確． 8．(2018山西考前測試)一列簡諧橫波在t＝0時的波形圖如圖所示．介質(zhì)中x＝2 m處的質(zhì)點P沿x軸方向做簡諧運動的表達式為y＝10sin 5πt(cm)．下列說法正確的是(　　) A．該波的振幅為10 cm B．該波的周期為4 s C．該波沿x軸負方向傳播 D．該波的傳播速度為10 m/s E．在1 s的時間內(nèi)，質(zhì)點P經(jīng)過的路程為1 m 解析：選ADE.由波形圖和振動方程y＝10sin 5πt(cm)都可直接讀出振幅為A＝10 cm，選項A正確；由振動方程得T＝＝＝0.4 s，選項B錯誤；根據(jù)振動方程知P點在t＝0后向上振動，在波形圖中由同側(cè)法得波向x軸正向傳播，選項C錯誤；則由波形圖得λ＝4 m，則v＝＝10 m/s，選項D正確；時間t＝1 s＝2T＋，根據(jù)每發(fā)生一個振幅10 cm的路程可知s＝8A＋2A＝10A＝1 m，選項E正確． 9．(2018四川涼山診斷)一列簡諧橫波在t1＝0.02 s時刻的波形圖如圖甲所示，平衡位置在x＝1 m處的質(zhì)點P的振動圖象如圖乙所示．已知質(zhì)點M的平衡位置在x＝1.75 m處．下列說法正確的是(　　) A．該波中每個質(zhì)點的振動周期都為0.02 s B．該波波長為2 m C．M點在t1時刻位移為 m D．質(zhì)點M從t1時刻起每過0.005 s通過的路程均為0.2 m E．在x軸上2 m處有一觀察者，他接收到頻率小于50 Hz 解析：選ABC.由圖乙可知，質(zhì)點的振動周期：T＝0.02 s，A正確；由圖甲可知，這列波的波長為：λ＝2 m，B正確；質(zhì)點M的平衡位置在x＝1.75 m，與P點振動情況相差T＝T，根據(jù)振動方程y＝Asin ωt＝0.2 sinT＝ m，C正確；Δt＝0.005 s＝T，即在每個T時間內(nèi)，質(zhì)點M通過的路程不是總為0.2 m．只有從平衡位置到最大位置或從最大位置到平衡位置的過程才是一個振幅，D錯誤；結(jié)合甲、乙兩圖知，波沿x軸正方向傳播，屬于波向觀察者運動，觀察者接收到的頻率增大，接收到的頻率大于50 Hz，E錯誤． 二、非選擇題 10．(2018鄭州質(zhì)量預測)從坐標原點O產(chǎn)生的簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播，t＝0時刻波的圖象如圖所示，此時波剛好傳播到M點，x＝1 m的質(zhì)點P的位移為10 cm，再經(jīng)Δt＝0.1 s，質(zhì)點P第一次回到平衡位置． (1)求波源的振動周期； (2)從t＝0時刻起經(jīng)多長時間位于x＝－81 m處的質(zhì)點N(圖中未畫出)第一次到達波峰位置？并求出在此過程中質(zhì)點P運動的路程． 解析：(1)波在0.1 s內(nèi)傳播了1 m，波速v＝＝10 m/s 由圖可知該波的波長λ＝12 m 故波源的振動周期為T＝＝1.2 s. (2)t＝0時，O點左側(cè)第一個波峰處于 x0＝－3 m處， 設(shè)經(jīng)時間t到達N點，則x＝＝7.8 s＝6.5T 在此過程中P點運動的路程為s＝6.54A＝5.2 m. 答案：(1)1.2 s　(2)見解析 11．(2018山西晉城模擬)如圖所示為一列簡諧橫波在t1＝0.05 s時的波形圖，已知該簡諧橫波沿x軸的負方向傳播，A、B兩點為該簡諧波上平衡位置在xA＝1.0 m、 xB＝1.2 m處的質(zhì)點．經(jīng)觀測可知A點通過的路程為振幅的10倍，所用的時間為t＝0.5 s，求： (1)該簡諧橫波的傳播周期以及A點的振動方程； (2)由t1＝0.05 s時開始計時，B點回到平衡位置的時間． 解析：(1)由波形圖可知，振幅為A＝0.8 cm，波長為λ＝2 m；A點通過的路程為振幅的10倍，需要的時間為2.5T，即2.5T＝0.5 s， 所以周期T＝0.2 s，ω＝＝10π rad/s 設(shè)A點的振動方程為y＝Asin(ωt＋φ) 由波形圖可知，A點在t1＝0.05 s時刻經(jīng)過平衡位置且向下振動，可得φ＝π 則振動方程為y＝0.8sin (10πt＋π)＝－0.8sin 10πt (cm)． (2)波速v＝＝10 m/s 從t1＝0.05 s時刻開始，B點第一次回到平衡位置時，波向x軸負方向傳播的距離為 Δs＝2.0 m－1.2 m＝0.8 m 所用的時間Δt＝＝0.08 s 所以B點回到平衡位置的時間為 t＝Δt＋＝(0.1n＋0.08) s(n＝0，1，2，3…)． 答案：(1)0.2 s　y=－0.8sin 10πt (cm) (2)t＝(0.1n＋0.08) s(n＝0，1，2，3…)