（江蘇專用）2020版高考物理大一輪復習 第十四章 機械振動與機械波 光電磁波與相對論 第二節(jié) 機械波檢測

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1、第二節(jié) 機械波 (建議用時：40分鐘) 一、選擇題 1．(2017·高考天津卷)手持較長軟繩端點O以周期T在豎直方向上做簡諧運動，帶動繩上的其他質(zhì)點振動形成簡諧波沿繩水平傳播，示意如圖．繩上有另一質(zhì)點P，且O、P的平衡位置間距為L.t＝0時，O位于最高點，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列判斷正確的是(　　) A．該簡諧波是縱波 B．該簡諧波的最大波長為2L C．t＝時，P在平衡位置上方 D．t＝時，P的速度方向豎直向上 解析： 選C.由題意知繩上的質(zhì)點在豎直方向上振動，波水平向右傳播，故該波為橫波，選項A錯誤；在t＝0時刻，P點在如圖所示位置時，波長最大，

2、則有λ＝L，λ＝4L，選項B錯誤；t＝0時，P在平衡位置且向上振動，當t＝時，P在平衡位置上方，選項C正確；當t＝T時，P處于從最高點向平衡位置運動過程中，故速度方向向下，選項D錯誤． 2．A、B兩列簡諧橫波均沿x軸正向傳播，在某時刻的波形分別如圖中甲、乙所示，經(jīng)過時間t(t小于A波的周期TA)，這兩列簡諧橫波的波形分別變?yōu)閳D中丙、丁所示，則A、B兩列波的波速vA、vB之比可能是(　　) A．1∶1　　　　　　　　　 B．2∶1 C．1∶2 D．1∶3 解析：選ACD.由題圖讀出，A波波長為λA＝24 cm，甲圖到丙圖一定相隔半個周期，所以周期TA＝2t；B波波長為λB＝12 c

3、m，乙圖與丁圖的波形圖相同，經(jīng)過的時間一定是整數(shù)個周期，所以周期TB＝(n＝1，2，3，…)，波速vA＝＝＝，vB＝＝＝，得到vA∶vB＝1∶n，所以A、B兩列波的波速vA、vB之比可能是A、C、D，不可能是B. 3. 如圖所示，當波源和障礙物都靜止不動時，波源發(fā)出的波在障礙物處不能發(fā)生明顯衍射．下列措施可能使波發(fā)生較為明顯 衍射的是(　　) A．增大波源的振動頻率 B．減小波源的振動頻率 C．增大障礙物的長度 D．減小障礙物的長度 解析：選BD.不能發(fā)生明顯衍射的原因是障礙物的長度遠大于波長，只要增大波長可滿足題目要求．由λ＝知，v不變，減小f，λ增大，故A、C錯，B、D

4、對． 4．(2016·高考天津卷)在均勻介質(zhì)中坐標原點O處有一波源做簡諧運動，其表達式為y＝5sint(m)，它在介質(zhì)中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時刻波剛好傳播到x＝12 m處，波形圖象如圖所示，則(　　) A．此后再經(jīng)6 s該波傳播到x＝24 m處 B．M點在此后第3 s末的振動方向沿y軸正方向 C．波源開始振動時的運動方向沿y軸負方向 D．此后M點第一次到達y＝－3 m處所需時間是2 s 解析：選AB.由題中波的圖象可知，該波的波長λ＝8 m．由波源簡諧運動的表達式y(tǒng)＝5sint(m)可知，ω＝ rad/s，周長T＝＝4 s，波速v＝＝2 m/s.此后再經(jīng)6 s，該

5、波再向前傳播的距離s＝vt＝2×6 m＝12 m，即再經(jīng)6 s，該波傳播到x＝12 m＋12 m＝24 m處，選項A正確．題中波的圖象上此時M點向下振動，在此后的第3 s末的振動方向沿y軸正方向，選項B正確．由題圖為某時刻波剛好傳播到x＝12 m時的波的圖象可知，波源開始振動時的方向沿y軸正方向，選項C錯誤．題圖中M點振動方向向下，此后M點第一次到達y＝－3 m處所需的時間小于半個周期，即小于2 s，選項D錯誤． 5. 設(shè)x軸方向的一條細繩上有O、A、B、C、D、E、F、G八個點，OA＝AB＝BC＝CD＝DE＝EF＝FG＝1 m，質(zhì)點O在垂直于x軸方向上做簡諧運動，沿x軸方向傳播形成橫

6、波．t＝0時刻，O點開始向上運動，經(jīng)t＝0.2 s，O點第一次到達上方最大位移處，這時A點剛好開始運動．那么在t＝2.5 s時刻，以下說法中正確的是(　　) A．B點位于x軸下方 B．A點與E點的位移相同 C．D點的速度最大 D．這列波的波速為5 m/s 解析：選ABD.由題可知，＝0.2 s，周期T＝0.8 s，λ＝1 m，波長λ＝4 m，由v＝得波速v＝5 m/s，則可判斷D項正確；當t＝2.5 s時，波源O已振動了3個周期，此時O位于x軸上方，向上振動，B點與O點之間相距半個波長，可判斷B點位于x軸下方，A項正確；2.5 s時E點已經(jīng)振動了一段時間，A點與E點間距1個波長，兩點

7、振動情況完全一樣，則B項正確；O點與D點間距1個波長，兩點的振動情況完全一樣，此時，O點已經(jīng)離開平衡位置向上振動，D點也一樣，則D點的速度不是最大，C項錯誤． 6．周期為2.0 s的簡諧橫波沿x軸傳播，該波在某時刻的圖象如圖所示，此時質(zhì)點P沿y軸負方向運動，則該波(　　) A．沿x軸正方向傳播，波速v＝20 m/s B．沿x軸正方向傳播，波速v＝10 m/s C．沿x軸負方向傳播，波速v＝20 m/s D．沿x軸負方向傳播，波速v＝10 m/s 解析：選B.質(zhì)點P沿y軸負方向運動，根據(jù)振動方向與波的傳播方向的關(guān)系，可判定該波沿x軸正方向傳播．由波的圖象可知λ＝20 m，根據(jù)v＝

8、得波速v＝10 m/s.選項B正確． 7．一列簡諧橫波沿x軸的正向傳播，振幅為2 cm，周期為T.已知為t＝0時刻波上相距50 cm的兩質(zhì)點a、b的位移都是1 cm，但運動方向相反，其中質(zhì)點a沿y軸負向運動，如圖所示，下列說法正確的是(　　) A．該列簡諧橫波波長可能為150 cm B．該列簡諧橫波波長可能為12 cm C．當質(zhì)點b的位移為＋2 cm時，質(zhì)點a的位移為負 D．在t＝時刻質(zhì)點b速度最大 解析：選ACD.根據(jù)質(zhì)點的振動方程：x＝Asin ωt，設(shè)質(zhì)點的起振方向向上，且a、b中間的距離小于1個波長，則b點：1＝2sin ωt1，所以ωt1＝，a點振動的時間比b點長，所

9、以由1＝2sin ωt2，得ωt2＝，a、b兩個質(zhì)點振動的時間差：Δt＝t2－t1＝－＝＝，所以a、b之間的距離：Δx＝vΔt＝v·＝. 則通式為(n＋)λ＝50 cm，n＝0，1，2，3，…；則波長可以為λ＝ cm(n＝0，1，2，3，…)；當n＝0時，λ＝150 cm，由于n是整數(shù)，所以λ不可能為12 cm，故A正確，B錯誤；當質(zhì)點b的位移為＋2 cm時，即b到達波峰時，結(jié)合波形知，質(zhì)點a在平衡位置下方，位移為負，故C正確；由ωt1＝，得t1＝＝，當T＝－t1＝時質(zhì)點b到達平衡位置處，速度最大，故D正確． 8．簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速為v.若某時刻在波的傳播方向上

10、，位于平衡位置的兩質(zhì)點a、b相距為s，a、b之間只存在一個波谷，則從該時刻起，下列四幅波形圖中質(zhì)點a最早到達波谷的是(　　) 解析：選D.根據(jù)機械波傳播方向與質(zhì)點振動方向之間的關(guān)系可知，A、C選項中的質(zhì)點a此時刻沿y軸正方向振動，a點要到達波谷至少還需個周期，B、D選項中的質(zhì)點a此時刻沿y軸負方向振動，只需再經(jīng)過個周期即可第一次到達波谷．已知a、b兩質(zhì)點間的距離為s，則A選項中λ＝2s，B、C選項中λ＝s，D選項中λ＝s，因波速均為v，則由T＝可知，A選項中a點到達波谷最少用時為T＝·＝·＝，B選項中a點到達波谷最少用時為T＝·＝·＝，C選項中a點到達波谷最少用時為T＝·＝，D選項中a點

11、到達波谷最少用時為T＝·＝·＝，經(jīng)比較可知，D選項中質(zhì)點a最早到達波谷． 9．(2019·河北石家莊調(diào)研)如圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖，圖乙為介質(zhì)中x＝2 m處的質(zhì)點P以此時刻為計時起點的振動圖象．下列說法正確的是(　　) A．這列波的傳播方向是沿x軸正方向 B．這列波的傳播速度是20 m/s C．經(jīng)過0.15 s，質(zhì)點P沿x軸的正方向傳播了3 m D．經(jīng)過0.1 s，質(zhì)點Q的運動方向沿y軸正方向 解析：選AB.由題中甲、乙兩圖可知，該波向x軸正方向傳播，A正確；由題圖甲知波長λ＝4 m，由題圖乙知周期T＝0.2 s，則波速v＝＝ m/s＝20 m/s，B正確；質(zhì)點不

12、隨波遷移，只在其平衡位置附近振動，C錯誤；經(jīng)過0.1 s＝T，質(zhì)點Q的運動方向沿y軸負方向，D錯誤． 10．一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形如圖所示，質(zhì)點P的x坐標為3 m．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．x坐標為22 m的質(zhì)點在t＝0.2 s時恰好位于波峰 D．當質(zhì)點P位于波峰時，x坐標為17 m的質(zhì)點恰好位于波谷 解析：選BCD.任意振動質(zhì)點連續(xù)兩次通過平衡位置的時間間隔為0.4 s，則T＝0.4 s，解得T＝0.8 s，f＝＝1.25 Hz，選項B

13、正確；由題圖知：該波的波長λ＝4 m，波速v＝＝5 m/s，故選項A錯誤；畫出t＝0.2 s時的波形圖如圖所示，因22 m＝5λ＋λ，故x＝22 m處的質(zhì)點與x＝2 m處的質(zhì)點振動情況一樣，即在波峰位置，選項C正確；因質(zhì)點P與x＝17 m處質(zhì)點平衡位置間距離Δx＝14 m＝3λ＋λ，故兩質(zhì)點振動步調(diào)相反，選項D正確． 二、非選擇題 11．(1)一漁船向魚群發(fā)出超聲波，若魚群正向漁船靠近，則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比________． A．波速變大　　　　　　 B．波速不變 C．頻率變高 D．頻率不變 (2)(2018·高考全國卷Ⅱ)聲波在空氣中的傳播速度為340

14、m/s，在鋼鐵中的傳播速度為4 900 m/s，一平直橋由鋼鐵制成，某同學用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音，分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時間之差為1.00 s，橋的長度為________m．若該聲波在空氣中的波長為λ，則它在鋼鐵中的波長為λ的________倍． 解析：(1)漁船與魚群發(fā)生相對運動，被魚群反射回來的超聲波的速度大小不變；由多普勒效應知，反射回來的超聲波的頻率變高，故選項B、C正確． (2)設(shè)聲波在鋼鐵中的傳播時間為t1、傳播速度為v1，在空氣中的傳播時間為t2、傳播速度為v2，橋長為l，則l＝v1t1＝v2t2，而t2－t1＝1.00 s，代入數(shù)據(jù)解得l≈365 m．又λ＝，聲

15、波頻率不變，所以＝，得λ鋼＝λ空＝λ. 答案：(1)BC　(2)365　 12．實線和虛線分別是沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t1＝0和t2＝0.06 s時刻的波形圖．已知在t＝0時刻，x＝1.5 m處的質(zhì)點向y軸正方向運動． (1)判斷該波的傳播方向； (2)求該波的最小頻率； (3)若3T<0.06 s<4T，求該波的波速大?。? 解析：(1)由題意可知該波向x軸正方向傳播． (2)因波的傳播具有周期性，設(shè)波的周期為T，t2＝0.06 s時刻，則有(下列各式中n＝0，1，2…) T＝0.06 s 得T＝ s 則f＝＝ Hz 當n＝0時，f最小為 fmin＝ Hz＝12.5 Hz. (3)法一：由3T<0.06 s<4T，T＝0.06 s得： n＝3，T＝0.016 s 所以v＝＝ m/s＝75 m/s. 法二：由3T<0.06 s<4T知，n＝3，則波在0.06 s內(nèi)傳播距離為：x＝λ＝4.5 m v＝＝ m/s＝75 m/s. 答案：(1)向x軸正方向傳播　(2)12.5 Hz　(3)75 m/s 8