2022年高考物理一轮复习四川专版-第十二章-波与相对论-课时跟踪检测(四十)-机械波.docx

课时跟踪检测(四十)　机械波
对点训练：波的形成与传播
1．(多选)(2011·全国卷)一振动周期为T、振幅为A、位于x＝0点的波源从平衡位置沿y轴正向开头做简谐振动。该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失。一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是(　　)
A．振幅确定为A
B．周期确定为T
C．速度的最大值确定为v
D．开头振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离
E．若P点与波源距离s＝vT，则质点P的位移与波源的相同
2．(2011·北京高考)介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点(　　)
A．它的振动速度等于波的传播速度
B．它的振动方向确定垂直于波的传播方向
C．它在一个周期内走过的路程等于一个波长
D．它的振动频率等于波源的振动频率

对点训练：波的图像与波速公式的应用
3.
图1
如图1所示，是一列沿着x轴正方向传播的横波在t＝0时刻的波形图，已知这列波的周期T＝2.0 s。下列说法正确的是(　　)
A．这列波的波速v＝2.0 m/s
B．在t＝0时，x＝0.5 m处的质点速度为零
C．经过2.0 s，这列波沿x轴正方向传播0.8 m
D．在t＝0.3 s时，x＝0.5 m处的质点的运动方向为y轴正方向

图2
4.如图2所示，在x轴上传播的一列简谐横波，实线表示t＝0时刻的波形图，虚线表示在t＝0.2 s时刻的波形图。已知该波的波速是80 m/s，则下列说法正确的是(　　)
A．波长是10 m
B．周期是0.1 s
C．波可能沿x轴正方向传播
D．t＝0时，x＝4 m处的质点速度沿y轴负方向
5．A、B两列简谐横波均沿x轴正向传播，在某时刻的波形分别如图3甲、乙所示，经过时间t(t小于A波的周期TA)，这两列简谐横波的波形分别变为图丙、丁所示，则A、B两列波的波速vA、vB之比不行能的是(　　)

图3
A．1∶1　　　　　　　　 B．1∶2
C．1∶3 D．3∶1

对点训练：振动图像与波动图像
6．(多选)如图4(a)所示，一根水平张紧的弹性长绳上有等间距的Q′、P′、O、P、Q质点，相邻两质点间距离为1 m。t＝0时刻O质点从平衡位置开头沿y轴正方向振动，并产生分别向左、向右传播的波，O质点振动图像如图(b)所示，当O点第一次达到正方向最大位移的时刻，P点刚开头振动，则(　　)

图4
A．P′、P两点距离为半个波长，因此它们的振动步调始终相反
B．当Q′点振动第一次达到负向最大位移时，O质点已经通过25 cm路程
C．当波在绳中传播时，波速1 m/s
D．若O质点振动加快，波的传播速度变大
7．(多选)图5甲为一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1 m处的质点，Q是平衡位置为x＝4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则(　　)

图5
A．t＝0.10 s时，质点Q的速度方向向上
B．该波沿x轴的负方向传播
C．该波的传播速度为40 m/s
D．从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm
8．(多选)如图6，甲为一列沿x轴传播的简谐波在t＝0.1 s时刻的波形。图乙表示该波传播的介质中x＝2 m处的质点a从t＝0时起的振动图像。则(　　)

图6
A．波传播的速度为20 m/s
B．波沿x轴正方向传播
C．t＝0.25 s，质点a的位移沿y轴负方向
D．t＝0.25 s，x＝4 m处的质点b的加速度沿y轴负方向

对点训练：波的多解问题
9．一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图7中的实践所示，t＝0.02 s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是(　　)

图7
A．2 m/s B．3 m/s
C．4 m/s D．5 m/s

图8
10.一列简谐横波在x轴上传播，在t1＝0和t2＝0.05 s时刻，其波形图分别如图8中的实线和虚线所示，求：
(1)该波的振幅和波长；
(2)若这列波向右传播，波速是多少？若这列波向左传播，波速是多少？

11．如图9所示是一列简谐横波上A、B两点的振动图像，A、B两点相距8 m。求：

图9
(1)这列波可能的波长；
(2)这列波可能的波速。

考点综合训练

图10
12.(多选)如图10为甲、乙两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图，甲波向右传播，乙波向左传播。质点M位于x＝0.2 m处，则(　　)
A．这两列波不会发生干涉现象
B．M点的振动总是加强
C．M点将做振幅为30 cm的简谐振动
D．由图示时刻开头，再经过1/4甲波周期，M点将位于波峰
13．一列简谐横波正在沿x轴的正方向传播，波速为0.5 m/s，t＝0时刻的波形如图11甲所示。

图11
(1)求横波中质点振动的周期T；
(2)在图乙中画出t＝1 s时刻的波形图(至少画出一个波长)；
(3)在图丙中画出平衡位置为x＝0.5 m处质点的振动图像(t＝0时刻开头计时，在图中标出横轴的标度，至少画出一个周期)。

答 案
1．选ABE　机械波在传播过程中，把波源的信息传播出去了，即把波源的振动周期、振幅、开头振动的方向等信息都传播出去，各质点的振动周期、振幅、开头振动的方向均与波源相同，故D错误，A、B正确。波的传播速度和质点的振动速度是两回事，故C错误。当P点与波源距离s＝vT时，即P点与波源相差一个波长，两质点的振动状况完全一样，故E正确。
2．选D　波在同一种介质中传播时速度恒定，而质点的振动是变速运动，A项错误；纵波的传播方向与质点的振动方向平行，B项错误；质点在一个周期内走过的路程为振幅的4倍，与波长无关，C项错误；由于质点做的是受迫振动，因此它的振动频率与波源的振动频率相同，D项正确。
3．选D　由于波的波长为1 m，周期为2.0 s，故这列波的波速v＝＝0.5 m/s，故A错误；由于x＝0.5 m处的质点处于平衡位置，故该质点的速度最大，B错误；经过2.0 s，这列波沿x轴正方向传播一个波长，即1 m，故C错误；在t＝0.3 s时，x＝0.5 m处的质点正在沿y轴正方向运动，还没到达最高点，故D正确。
4．选D　由图知，波长λ＝12 m，故A错误；由v＝得：T＝＝ s＝0.15 s，故B错误；t＝0.2 s，波传播的距离为x＝vt＝16 m＝1λ，依据波形的平移法可知，波沿x轴负方向传播，故C错误；波沿x轴负方向传播，t＝0时，依据波形的平移法得知，x＝4 m处的质点速度沿y轴负方向，故D正确。
5．选D　从图中可得A波波长为λA＝24 cm，周期TA＝2t；B波波长为λB＝12 cm，周期TB＝，波速vA＝＝，vB＝＝，得到vA∶vB＝1∶n，所以A、B两列波的波速vA、vB之比不行能的是D。
6．选BC　依题，向左、向右传播的两列波关于y轴左右对称，步调总是相同，A错误；振动从O点传到Q′时，O点已经振动了半个周期，Q′起振方向向上，当Q′点振动第一次达到负向最大位移时，质点O其次次到达正向最大位移处，共运动了1周期，通过的路程为S＝5A＝25 cm，B正确；t＝1 s时刻，O点第一次达到正方向最大位移，P点刚开头振动，即波传播了1 m，故波速v＝＝1 m/s，C正确；波速由介质打算，与频率无关，故O质点振动加快，波的传播速度不变，D错误。
7．选BC　据题意，甲图是一列简谐横波在t＝0.10 s时刻的波形图，从乙图可知质点Q在t＝0.10 s时刻处于平衡位置向下振动，则甲图中的横波正在向左传播，故选项A错误而选项B正确；该波传播速度为：v＝＝ m/s＝40m/s，故选项C正确；从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P经过了四分之三周期，此时质点P正处于从－10 cm向0运动的过程中，它所走过的路程小于30 cm，故选项D错误。
8．选ACD　由图像可知，波的波长为4 m，周期0.2 s，则波速v＝＝＝20 m/s，选项A正确；由于t＝0.1 s时质点a向上振动，故波沿x轴负方向传播，选项B错误；由a的振动图像可知，t＝0.25 s，质点a的位移沿y轴负方向，选项C正确；t＝0.1 s时刻，质点b向下振动，则t＝0.25 s，即经过了0.15 s＝T，质点b到达波峰位置，其加速度沿y轴负方向，选项D正确。
9．选B　由于该波的周期大于0.02 s，则波沿传播方向传播的距离小于一个波长，
即Δx＜8 cm
若波向右传播，则Δx＝2 cm，
v＝＝＝1 m/s
若波向左传播，则Δx＝6 cm
v＝＝＝3 m/s，故B正确，A、C、D错误。
10．解析：(1)由图可知：A＝2 cm，λ＝8 m
(2)若波向右传播，则
Δx1＝λ＋nλ＝2＋8n(n＝0,1,2，…)
v1＝＝＝40＋160n(n＝0,1,2，…)
若波向左传播，则
Δ x2＝λ＋nλ＝6＋8n(n＝0,1,2，…)
v2＝＝＝120＋160n(n＝0,1,2，…)
答案：　(1)2 cm　8 m　(2)40＋160n(n＝0,1,2，…)，120＋160n(n＝0,1,2，…)
11．解析：若波由A传向B时，由图有：
xAB＝nλ＋λ＝8 m(n＝0,1,2,3，…)
解得：λ＝ m(n＝0,1,2,3，…)
此时的波速
v＝＝ m/s(n＝0,1,2,3，…)
当波由B向A传播时有：
λ＋nλ＝8 m(n＝0,1,2,3，…)
得波长λ＝ m(n＝0,1,2,3，…)
此时的波速
v＝＝ m/s(n＝0,1,2,3，…)
答案：(1)λ＝ m(n＝0,1,2,3，…)或者λ＝ m(n＝0,1,2,3，…)
(2)v＝ m/s(n＝0,1,2,3，…)或者波速v＝ m/s(n＝0,1,2,3，…)
12．选BC　两列简谐横波在同一均匀介质内传播，波速相等，由图可知两列波的波长相等，由v＝λf可知，频率相等，所以两列波能产生干涉，故A错误；质点在M处是两列波的波峰与波峰相遇处，振动总是加强，振幅等于两列波振幅之和，为A＝20 cm＋10 cm＝30 cm，则M点将做振幅为30 cm的简谐振动，故B、C正确；从图示时刻开头，再经过1/4甲波周期，两波在M点都将向下运动，故M点会到达波谷，D错误。
13．解析：(1)由于波速为0.5 m/s，波长为2 m，故质点振动的周期T＝＝＝4 s。
(2)当t＝1 s时刻，相当于经过了T/4，又由于波沿x轴正方向传播，故振源O向下运动到负的最大位置处，然后依次画出即可；如图所示。
(3)x＝0.5 m处的质点在t＝0时处于波峰的位置，故其振动图像如图所示。
答案：(1)4 s；　(2)如图(a)所示；　(3)如图(b)所示。