2022版高考物理一轮复习-课后集训34-机械波.doc

2022版高考物理一轮复习 课后集训34 机械波

2022版高考物理一轮复习 课后集训34 机械波

年级：
姓名：

- 10 -

课后限时集训(三十四)
(时间：40分钟)

1．(多选)下列关于波的衍射的说法正确的是(　　)
A．衍射是一切波特有的现象
B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显
C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象
D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大
E．声波容易发生衍射现象是由于声波波速较大
ABD　[波发生明显衍射的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，但如果孔、缝的宽度或障碍物的尺寸，比波长大得多时，就不能发生明显的衍射现象。衍射是一切波的特有的现象，不仅仅是机械波，故A项正确，C项错误；对同一列波，缝、孔的宽度越小，障碍物越小衍射现象越明显，故B项正确；声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长，故D项正确，E项错误。]
2．(多选)一列频率为40 Hz的简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图所示，此时M点恰好开始振动。已知波源的平衡位置在O点，则下列判断正确的是(　　)

A．该波波长为3 m
B．该波的传播速度为80 m/s
C．t＝0时刻，平衡位置在x＝1.8 m的质点向下振动
D．M点的振动方程为y＝0.05 sin 80πt(m)
E．N点起振后总是和O点同时到达波峰
BCD　[由图象可知，该波波长为2 m，选项A错误；该波的传播速度为v＝λf＝2×40 m/s＝80 m/s，选项B正确；由波形图可知，t＝0时刻，平衡位置在x＝1.8 m的质点向下振动，选项C正确；因ω＝2πf＝80π rad/s，则M点的振动方程为y＝0.05 sin 80πt(m)，选项D正确；N点和O点相距19 m＝9λ，则当O点在波峰时N点到达波谷，选项E错误。]
3．(2021·江苏新高考适应性考试)渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图(1)所示，图(2)为质点P的振动图像，则(　　)

图(1)

图(2)
A．该波的波速为1.5 m/s
B．该波沿x轴负方向传播
C．0～1 s时间内，质点P沿x轴运动了1.5 m
D．0～1 s时间内，质点P运动的路程为2 m
D　[波速v＝＝＝1 500 m/s，故A错误；由题意可知，P点在t＝0时刻时速度方向为y轴正方向，故波沿x轴正方向传播，故B错误；P点运动方向为y方向，路程S＝4A＝4×5×10－6×＝2 m，故C错误，D正确。故选D。]
4．(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是t＝0时刻的波形图，图乙和图丙分别是x轴上某两处质点的振动图象。由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是(　　)

甲　　　　　　乙　　　　　　丙
A． m　　B． m　　C．1 m　　D． m　　E. m
BDE　[题图乙所示质点在t＝0时在正向最大位移处，图丙所示质点在t＝0时，y＝－0.05 m，运动方向沿y轴负方向，结合波形图找到对应的点，如图所示，若题图乙所示质点为图中左侧波峰上的点，则两质点平衡位置之间的距离为 m，选项D正确；若题图乙所示质点为图中右侧波峰上的点，则两质点平衡位置之间的距离为 m，选项B正确；考虑到周期性，则Δx＝nλ＋ m或Δx＝nλ＋ m(n＝0,1,2，…)，代入数据验证得当n＝1时，Δx＝ m，选项E正确。]
5．(多选)(2020·河北石家庄调研)如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x＝2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象。下列说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　　乙
A．这列波的传播方向沿x轴正方向
B．这列波的传播速度是20 m/s
C．经过0.15 s，质点P沿x轴的正方向传播了3 m
D．经过0.1 s，质点Q的运动方向沿y轴正方向
E．经过0.35 s，质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离
ABE　[由图乙可知，质点P在t＝0时刻向y轴负方向运动，再结合“上坡下振”可知，该波向x轴正方向传播，A项正确；由图甲知波长λ＝4 m，由图乙知周期T＝0.2 s，则波速v＝＝ m/s＝20 m/s，B项正确；质点不随波迁移，只在其平衡位置附近振动，C项错误；经过0.1 s，即经过半个周期，质点Q的运动方向沿y轴负方向，D项错误；经过0.35 s，即经过个周期，质点P到达波峰，而质点Q在波谷与平衡位置之间，则此时质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离，故E项正确。]
6．(2021·广东卓越联盟第一次调研)一简谐横波沿x轴方向传播，在t＝1 s时刻的波形如图甲所示，M、N分别为平衡位置在xM＝0.5 m、xN＝2 m处的质点，图乙为质点N的振动图象。该波沿x轴________(选填“正”或“负”)方向传播；该波的波速为________ m/s；从t＝1 s时刻起，质点M回到平衡位置所用的最短时间为________ s。

甲　　　　　　　　乙
[解析]　由振动图象结合波动图象可判断波沿x轴正方向传播，周期T＝2 s，波长λ＝4 m，波速v＝＝2 m/s，根据波的平移法，从t＝1 s时刻起，质点M回到平衡位置所用的最短时间为t＝＝ s＝0.25 s。
[答案]　正　2　0.25

7．(多选)如图所示，在x轴上有两个波源，分别位于x＝－0.2 m和x＝1.2 m处，振幅均为A＝2 cm，由它们产生的两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为v＝0.4 m/s，图示为t＝0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此刻平衡位置处于x＝0.2 m和x＝0.8 m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x＝0.5 m处，关于各质点运动情况判断正确的是(　　)

A．质点P、Q都首先沿y轴负方向运动
B．t＝0.75 s时刻，质点P、Q都运动到M点
C．t＝1 s时刻，质点M相对平衡位置的位移为－4 cm
D．经过1 s后，M点的振幅为4 cm
E．经过1.5 s后，P点的振幅为4 cm
ACD　[由题图可知，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，则质点P、Q均首先沿y轴负方向运动，故A正确；质点不随波迁移，所以质点P、Q都不会运动到M点，故B错误；波长为0.4 m，波速为0.4 m/s，则由波长与波速关系可求出，波的周期为T＝1 s，当t＝1 s时刻，两波的波谷恰好都传到质点M处，所以M点的位移为－4 cm，即以后M点的振幅为4 cm，故C、D正确；当t＝1.5 s＝1T，此时Q点振动形式传到P点，而此时左侧波在P点的振动形式向上，两列波在P点振动方向向反，叠加后P点的位移始终为0，故E错误。]
8．(多选)(2020·湖南长沙长郡中学第二次月考)一列简谐横波，在t＝1.2 s时刻的图象如图甲所示，此时两质点P、Q的位移均为－1 cm，波上质点A的振动图象如图乙所示，则以下说法正确的是(　　)

甲　　　　　　　　乙
A．这列波沿x轴负方向传播
B．这列波的波速是 m/s
C．从t＝1.2 s开始，再经Δt＝0.5 s，质点P通过的路程是3 cm
D．从t＝1.2 s开始，质点P比质点Q早0.4 s回到平衡位置
E．若该波在传播过程中遇到一个尺寸为15 m的障碍物，则不能发生明显衍射现象
ABC　[由图乙读出t＝1.2 s时刻质点A的速度方向沿y轴正方向，结合图甲判断出波的传播方向沿x轴负方向，A项正确；由图甲读出波长为λ＝20 m，由图乙读出周期T＝1.2 s，则波速为v＝＝ m/s＝ m/s，B项正确；经过Δt＝0.5 s＝＝＋，质点P刚好回到平衡位置，通过的路程是s＝3 cm，C项正确；图甲所在时刻质点P沿y轴负方向运动，质点Q沿y轴正方向运动，所以质点Q将比质点P早回到平衡位置，将图甲中曲线与正弦曲线进行对比，可知P点的横坐标为xP＝ m，Q点的横坐标为xQ＝ m，可知质点Q比质点P早回到平衡位置的时间为t＝＝0.4 s，D项错误；发生明显衍射现象的条件是障碍物的尺寸比波长小或跟波长差不多，该波的波长为20 m，障碍物的尺寸比波长小，能发生明显衍射现象，E项错误。]
9．(2021·湖北新高考适应性考试)一列简谐横波沿x轴正方向传播，其波速为10 m/s，t＝0时刻的波形如图所示，下列说法正确的是(　　)

A．0～0.6 s时间内，质点P运动的路程为18 cm
B．t＝0.6 s时刻，质点P相对平衡位置的位移是6 cm
C．t＝1.2 s时刻，质点Q加速度最大
D．t＝1.4 s时刻，质点M沿y轴负方向运动
A　[机械波的周期为T＝＝0.8 s,0～0.6 s时间内，质点P运动的路程为3A＝18 cm，选项A正确；t＝0.6 s时刻，质点P到达平衡位置，则此时相对平衡位置的位移是0，选项B错误；因为t＝1.2 s＝1T时刻，质点Q在平衡位置，则此时加速度为零，选项C错误；经过1.4 s波向前传播x＝vt＝14 m＝1λ，则此时刻，质点M在平衡位置以下沿y轴正方向运动，选项D错误。故选A。]
10．(多选)甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中传播，如图所示为t＝0时刻两列波恰好在坐标原点相遇时的波形图，甲波的频率为2 Hz，沿x轴正方向传播，乙波沿x轴负方向传播，则(　　)

A．甲、乙两波的频率之比为2∶1
B．两列波叠加后，x＝0处的质点振幅为20 cm
C．t＝0.25 s时，x＝0处的质点处于平衡位置，且向下运动
D．两列波叠加后，x＝2 m处为振动加强点
CD　[甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中传播，波速相等，由题图知，λ甲＝2 m，λ乙＝2 m，由v＝λf知甲、乙两波的频率之比为1∶1，故A错误；两列波叠加后，x＝0处的质点振动加强，振幅为A0＝A甲＋A乙＝10 cm＋20 cm＝30 cm，故B错误；两波的周期为T＝＝0.5 s，t＝0时刻，x＝0处的质点处于平衡位置，且向上运动，t＝0.25 s＝，所以t＝0.25 s时，x＝0处的质点处于平衡位置，且向下运动，故C正确；两列波叠加后，在x＝2 m处两波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇，振动加强，故D正确。]
11．(2020·全国Ⅰ卷)一振动片以频率f做简谐振动时，固定在振动片上的两根细杆同步周期性地触动水面上a、b两点，两波源发出的波在水面上形成稳定的干涉图样。c是水面上的一点，a、b、c间的距离均为l，如图所示。已知除c点外，在ac连线上还有其他振幅极大的点，其中距c最近的点到c的距离为l。求：

(1)波的波长；
(2)波的传播速度。
[解析]　(1)如图，设距c点最近的振幅极大的点为d点，a与d的距离为r1，b与d的距离为r2，d与c的距离为s，波长为λ。则

r2－r1＝λ ①
由几何关系有
r1＝l－s ②
r＝(r1sin 60°)2＋(l－r1cos 60°)2 ③
联立①②③式并代入题给数据得
λ＝l。 ④
(2)波的频率为f，设波的传播速度为v，有
v＝fλ ⑤
联立④⑤式得
v＝。 ⑥
[答案]　(1)l　(2)
12．(2020·山东烟台一中第一次月考)如图所示为某列简谐横波在t＝1 s时的波动图象，介质中平衡位置为x＝ m的质点N做简谐运动的表达式为y＝8cos t(cm)。求：

(1)这列波的周期和波速大小；
(2)从t＝1 s开始图中质点M回到平衡位置所用的最短时间。
[解析]　(1)由y＝8cos t(cm)知ω＝ rad/s
波的周期T＝＝4 s
由波的图象知波长λ＝2×3 m＝6 m
波速v＝＝1.5 m/s。
(2)在t＝1 s时，y1＝0
当t＝1 s＋Δt时，y2＝8cos cm＝
－8sin cm
当0<Δt<1 s时，y2<0
可见在t＝1 s时，质点N的振动方向沿y轴负方向，质点M的振动方向沿y轴正方向，波沿x轴负方向传播。
从t＝1 s开始，波从N点传播到O点时，质点M从题图图示位置开始先沿y轴正方向运动到最高点，后回到平衡位置，所用的时间最短，则最短时间tmin＝
tmin＝ s＝ s。
[答案]　(1)4 s　1.5 m/s　(2) s