【立体设计】2012高考物理-第12章-第2讲-机械波课后限时作业-新人教版选修3-4.doc

【立体设计】2012高考物理 第12章 第2讲 机械波课后限时作业 新人教版选修3-4一、选择题(每小题5分，共20分)1.如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形图，此时刻质点F的振动方向如图所示，则 （ ）A.该波向左传播B.质点B和D的运动方向相同C.质点C比质点B先回到平衡位置D.此时质点F和H的加速度大小相同【解析】由平移法可知，波只有向左传播才会有此时刻质点F的运动方向向下.同理，质点D、E的运动方向也向下，而质点A、B、H的运动方向向上.质点F、H相对各自平衡位置的位移相同，由简谐振动的运动学特征a=可知，两质点的加速度相同.因质点C直接从最大位移处回到平衡位置，即tC=；而质点B要先运动到最大位移处，再回到平衡位置，故tB=tC.【答案】A、C、D 2.如图所示为t=0时刻的波形图，波的传播方向平行于x轴.质点A位于xA=2 m处，质点B位于xB=3 m处.t=2 s时，质点B第一次出现在波峰位置；t=3 s时，质点A第一次出现在波峰位置.则下列说法正确的是（ ）A.波速为1 m/sB.波的周期为4 sC.波沿x轴正方向传播D.t=1 s时，质点A的振动速度小于质点B的振动速度【解析】据题意可知周期T=4 s,则波速v=/T=4 m/4 s=1 m/s,A、B正确；T=1 s时，A处于波谷，B处于平衡位置，故D正确；波沿x轴负方向传播，C错.【答案】、3一列简谐横波沿x轴传播，如下图甲、乙两图分别为传播方向上相距3 m的两质点的振动图象，如果波长大于1.5 m，则波的传播方向和速度大小可能为 ( )A.沿x轴正方向，30 m/s B.沿x轴负方向，15 m/sC.沿x轴正方向，10 m/s D.沿x轴负方向，6 m/s【解析】由振动图象可知，质点的振动周期T=0.2 s.再由两质点的振动图象可知，两质点的位置关系是n+=3 m,又由于1.5 m，可见1=6 m或者2=2 m,再由v=得到v=30 m/s,或者v=10 m/s.综上，选A、C.【答案】A、C4.2008年北京时间5月12日14时28分，在四川省汶川县（北纬31.0度，东经103.4度）发生了8级地震.它是印度板块向欧亚板块俯冲：纵波（P波），速度vP=9.9 km/s;横波（S波），速度vS=4.5 km/s;面波（L波），vLvS,面波在浅源地震中破坏力最大.假若地震台记录到的地震曲线如图所示，在曲线图上测得P波与S波的时间差为8 s,则地震台距震源的距离为（ ）A.66 km B.8.25 kmC.36 km D.79.2 km【解析】横波和纵波由于传播的速度不同，导致传播相同的距离（从震源到地震台）所用时间不同，tS-tS=8 s;即=8 s，得x=66 km.故选项A正确.【答案】A二、非选择题(共80分)5(9分)如图所示，图甲为一列沿水平方向传播的简谐横波在t0时的波形图，图乙是这列波中质点P的振动图线，那么：(1)该波的传播速度为_m/s；(2)该波的传播方向为_(填“向左”或“向右”)；(3)图甲中Q点(坐标为x2.25 m处的点)的振动方程为：y_cm.【解析】(1)波的周期T2 s，波长1 m，波速v0.5 m/s.(2)P点向上运动，不难判断波是向左传播(3)Q点此时从最大位移开始向平衡位置运动，振动图象是一条余弦曲线，A0.2 cm，Q点的振动方程为y0.2 cost cm或者y0.2 sin(t)cm.【答案】(1)0.5(2)向左(3)0.2 cost或0.2 sin(t)6(12分)如图是一列简谐横波某时刻t0的波形图，试根据波形图回答下列问题：(1)该时刻加速度最大的质点有_(2)速度最大的质点有_(3)振动方向相同的质点有_，这些点的分布有什么规律？(4)如果这列波沿x轴负方向传播，质点3受到的合外力方向如何？若波沿x轴正方向传播，质点3受到的合外力方向又怎样？【解析】(1)加速度最大的质点一定是位移最大的质点，所以该时刻质点2、6、10、14的加速度最大，但方向不相同(2)该波是简谐波，质点做简谐运动，因此处在平衡位置的质点速度最大，分别是质点0、4、8、12、16.(3)该时刻具有相同振动方向的质点是0、1、7、8、9、15、16.与上述质点振动方向相反的质点是：3、4、5、11、12、13.其规律是：从波形图上看相同增减性的单调区间上各质点的振动方向相同，相邻的单调区间上质点振动方向相反(4)质点3在做简谐运动，此时它具有正向位移，由Fkx知，它受到的合外力方向总是沿y轴负方向【答案】(1)2、6、10、14(2)0、4、8、12、16(3)0、1、7、8、9、15、16或3、4、5、11、12、13规律见解析(4)沿y轴负方向沿y轴负方向7(12分)如图所示，一列向右传播的简谐横波，波速大小为0.6 m/s，P质点的横坐标为x0.96 m从图示时刻开始计时，则：(1)P质点刚开始振动时振动方向如何？(2)P质点开始振动后，其振动周期为多少？(3)经过多长时间P质点第2次到达波峰？【解析】(1)波上每一点开始振动的方向都与此刻波上最前端质点的振动方向相同，即向下振动(2)P质点开始振动后，其振动周期等于振源的振动周期，由v/T，可得：T/v0.4 s.(3)P质点第2次到达波峰也就是第2个波峰传到P点，第2个波峰到P点的距离为sx1.14 m，所以t s1.9 s.【答案】(1)向下振动(2)0.4 s(3)1.9 s8(14分)一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图象如图所示，已知波的传播速度是16 m/s.(1)指出这列波中质点振动的振幅是多少？(2)画出再经过0.125 s时的波形图象【解析】(1)由图象可以看出，质点振动的最大位移是10 cm，因此振幅是10 cm.(2)经0.125 s波形沿x轴正方向移动的距离为xvt160.125 m2 m，所以经过0.125 s后的波形图象如图中的虚线所示【答案】(1)10 cm(2)如图所示9.（15分）在某介质中形成一列简谐波，t=0时刻的波形如图中的实线所示.若波向右传播，零时刻刚好传到B点，且再经过0.6 s，P点也开始起振，求：（1）该列波的周期T；（2）从t=0时刻起到P点第一次到达波峰时止，O点相对平衡位置的位移y0及其所经过的路程x0各为多少？【解析】由图象可知,=2 m,A=2 cm.当波向右传播时，点B的起振方向竖直向下，包括P点在内的各质点的起振方向均为竖直向下.（1）波速v=x/t1=60.6 m/s=10 m/s,由v=/T,得T=/v=0.2 s.(2)由t=0至P点第一次到达波峰，经历的时间t2=t1+T=0.75 s=(3+)T,而t=0时O点的振动方向竖直向上（沿y轴正方向），故经t2时间，O点振动到波谷，即：y0= -2 cm,x0=n4A=(3+)4A=0.3 m.【答案】（1）0.2 s (2)-2 cm 0.3 m10.（18分）两列横波在x轴上沿相反方向传播，如图所示，传播速度都是v=6 m/s，两列波的频率都是f=30 Hz，在t=0时，这两列波分别从左和右刚刚传到S1和S2处，使S1和S2都开始向上做简谐运动.S1的振幅为2 cm，S2的振幅为1 cm.已知质点A与S1、S2的距离分别是=2.95 m，=4.25 m.（1）当两列波到达A时，A点的振幅多大？（2）若两列波始终在A处交叉，试说明存在不存在A点位移为零的时刻？【解析】（1）可以将S1和S2看成频率相同、振动情况相同的两个波源，再由两列波传到A点的波程差，确定两列波在A点叠加后A点的振动是加强还是减弱.因为=v/f=6/30 m=0.2 m，/2=0.1 m，所以x=-=4.25 m-2.95 m=1.3 m，可知波程差为半波长的奇数倍，A点的振动减弱.所以A点的振幅：A=A1-A2=2 cm-1 cm=1 cm.（2）尽管A点处于减弱区，但它仍在振动，故存在位移为零的时刻.【答案】（1）1 cm （2）存在（说明见解析）