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1、2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)跟蹤訓(xùn)練41 機(jī)械波
一、選擇題
1.下述關(guān)于機(jī)械波的說(shuō)法中,正確的是( )
A.產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化
B.發(fā)生干涉現(xiàn)象時(shí),介質(zhì)中振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)的振幅最大,減弱點(diǎn)振幅可能為零
C.在一個(gè)周期內(nèi),介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)所走過(guò)的路程等于波長(zhǎng)
D.某一頻率的聲波,從空氣進(jìn)入水中時(shí),波長(zhǎng)和頻率均增大
解析:產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源相對(duì)于觀察者發(fā)生了變化,A錯(cuò)誤;發(fā)生干涉現(xiàn)象時(shí),介質(zhì)中振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)振幅相加,振動(dòng)的振幅最大,減弱點(diǎn)振幅相減可能為零,B正確;在一個(gè)周期內(nèi),介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置往復(fù)運(yùn)動(dòng),所走過(guò)的路程等于4個(gè)振幅,C錯(cuò)誤;某一頻率
2、的聲波,從空氣進(jìn)入水中時(shí),頻率不變,由v=λf,聲速增加,波長(zhǎng)變大,D錯(cuò)誤.
答案:B
2.如圖所示是利用水波槽觀察到的水波衍射圖象,從圖象可知( )
A.B側(cè)波是衍射波
B.A側(cè)波速與B側(cè)波速相等
C.減小擋板間距離,衍射波的波長(zhǎng)將減小
D.增大擋板間距離,衍射現(xiàn)象將更明顯
解析:B側(cè)波在傳播過(guò)程中遇到帶有窄縫的擋板后發(fā)生衍射,A側(cè)水波是衍射波,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;同種機(jī)械波在相同介質(zhì)中的傳播速度相同,選項(xiàng)B正確;減小擋板間距離,衍射現(xiàn)象會(huì)更明顯,但是衍射波的波速不變,頻率不變,故波長(zhǎng)不變,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因?yàn)橹挥挟?dāng)擋板間距跟波長(zhǎng)差不多,或者比波長(zhǎng)更小時(shí),衍射現(xiàn)象才明顯,所以當(dāng)增大擋
3、板間距離時(shí),衍射現(xiàn)象將變得不明顯,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.本題答案為B.
答案:B
3.(xx·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(gè)周期內(nèi)的振動(dòng)圖象如右圖所示,則該波在第一個(gè)周期末的波形圖是( )
解析:由y-t圖象可知,波源的起振方向沿y軸負(fù)方向,該波沿x軸正方向傳播,A、C錯(cuò)誤.根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)時(shí),沿y軸正方向離開平衡位置的距離大于沿y軸負(fù)方向離開平衡位置的距離,可知D正確.
答案:D
4.(多選)(xx·山東卷)
一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線傳播.以波源O由平衡位置開始振動(dòng)為計(jì)時(shí)零點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖象如圖所示,已知O、A的平衡位置相距0.9 m.以下判斷正
4、確的是( )
A.波長(zhǎng)為1.2 m
B.波源起振方向沿y軸正方向
C.波速大小為0.4 m/s
D.質(zhì)點(diǎn)A的動(dòng)能在t=4 s時(shí)最大
解析:由質(zhì)點(diǎn)A在y-t圖象可知,質(zhì)點(diǎn)A經(jīng)Δt=3 s才開始振動(dòng),所以波速v== m/s=0.3 m/s,C錯(cuò)誤.由y-t圖象可知,波的周期T=4 s,由v=得,波長(zhǎng)λ=vt=1.2 m,A正確.振源的起振方向與t=3 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)方向相同,沿y軸正方向,B正確.質(zhì)點(diǎn)A在t=4 s時(shí)位移最大,動(dòng)能為零,D錯(cuò)誤.
答案:AB
5.(xx·天津卷)平衡位置處于坐標(biāo)原點(diǎn)的波源S在y軸上振動(dòng),產(chǎn)生頻率為50 Hz的簡(jiǎn)諧橫波向x軸正、負(fù)兩個(gè)方向傳播,波速均
5、為100 m/s.平衡位置在x軸上的P、Q兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)隨波源振動(dòng)著,P、Q的x軸坐標(biāo)分別為xP=3.5 m、xQ=-3 m.當(dāng)S位移為負(fù)且向-y方向運(yùn)動(dòng)時(shí),R、Q兩質(zhì)點(diǎn)的( )
A.位移方向相同、速度方向相反
B.位移方向相同、速度方向相同
C.位移方向相反、速度方向相反
D.位移方向相反、速度方向相同
解析:根據(jù)題目可知T==0.02 s,λ=vT=2 m,S位移為負(fù)向-y方向運(yùn)動(dòng)時(shí)的圖象如圖所示.根據(jù)圖象可知,xQ>0,xQ向上.xP<0,vp向上,故D正確.
答案:D
6.
(多選)(xx·江西省九所重點(diǎn)中學(xué)高三聯(lián)考)如圖所示,實(shí)線與虛線分別表示振幅(A)、頻率均相
6、同的兩列波的波峰和波谷.此刻,M是波峰與波峰相遇點(diǎn),下列說(shuō)法中正確的是( )
A.該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)O正處于平衡位置
B.P、N兩質(zhì)點(diǎn)始終處在平衡位置
C.隨著時(shí)間的推移,質(zhì)點(diǎn)M將向O點(diǎn)處移動(dòng)
D.從該時(shí)刻起,經(jīng)過(guò)四分之一周期,質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)平衡位置,此時(shí)位移為零
E.OM連線中點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn),其振幅為2A
解析:由圖知O點(diǎn)是波谷和波谷疊加,是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),不是平衡位置,A錯(cuò)誤;P、N兩點(diǎn)是波谷和波峰疊加,由于振幅相同,位移始終為零,即處于平衡位置,故B正確;振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)只是在各自的平衡位置附近振動(dòng),不會(huì)“隨波逐流”,所以C錯(cuò)誤;此時(shí)M點(diǎn)在波峰位置,從該時(shí)刻起,經(jīng)過(guò)四分之一周期,質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)平衡
7、位置,D正確;因?yàn)镺M是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),所以O(shè)M連線中點(diǎn)也是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn),其振幅為2A ,選項(xiàng)E正確.
答案:BDE
7.(多選)(xx·陜西省五校高三第二次聯(lián)考)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,在t秒與(t+0.2)秒兩個(gè)時(shí)刻,x軸上(-3 m,3 m)區(qū)間的波形完全相同,如圖所示.并且圖中M、N兩質(zhì)點(diǎn)在t秒時(shí)位移均為,下列說(shuō)法中不正確的是( )
A.該波的最大波速為20 m/s
B.(t+0.1)秒時(shí)刻,x=-2 m處的質(zhì)點(diǎn)位移一定是a
C.從t秒時(shí)刻起,x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)比x=2.5 m的質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置
D.從t秒時(shí)刻起,在質(zhì)點(diǎn)M第一次到達(dá)平衡位置時(shí),質(zhì)點(diǎn)N恰好到達(dá)波峰
8、
E.該列波在傳播過(guò)程中遇到寬度為d=3 m的狹縫時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象
解析:由題意知,0.2 s=nT,傳播速度v===20n m/s,所以該波的最小波速為20 m/s,故A錯(cuò)誤;由0.2 s=nT,當(dāng)n=2時(shí),T=0.1 s,所以(t+0.1)秒時(shí)刻,x=-2 m處的質(zhì)點(diǎn)位移是-a,故B錯(cuò)誤;由t時(shí)刻波形圖知,x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)在波谷向上振動(dòng),x=2.5 m的質(zhì)點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng),所以x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)先回到平衡位置,故C正確;由于質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是非勻變速運(yùn)動(dòng),所以當(dāng)質(zhì)點(diǎn)M第一次到達(dá)平衡位置時(shí),質(zhì)點(diǎn)N還沒(méi)有到達(dá)波峰,故D錯(cuò)誤;該波的波長(zhǎng)等于4 m大于狹縫的尺寸,故能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象,所以E正確
9、,所以本題錯(cuò)誤的選擇ABD.
答案:ABD
8.
(xx·浙江省“六市六校”聯(lián)盟高考模擬)一質(zhì)點(diǎn)以坐標(biāo)原點(diǎn)O為中心位置在y軸上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其振動(dòng)圖象如右圖所示,振動(dòng)在介質(zhì)中產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧波沿x軸正向傳播,波速為1.0 m/s,0.3 s后,此質(zhì)點(diǎn)立即停止振動(dòng),再經(jīng)過(guò)0.1 s后波形是下列圖中的( )
解析:由振動(dòng)圖象知,該波的周期等于0.4 s,由于波速為1.0 m/s,故0.3 s后,振動(dòng)形式傳播到x=0.3 m處,此時(shí)振源停止振動(dòng),但振動(dòng)的形式會(huì)繼續(xù)向前傳播,再經(jīng)過(guò)0.1 s,根據(jù)x=vt=0.1 m,知傳播到x=0.4 m處,由振動(dòng)圖象知,振動(dòng)開始向上振動(dòng),故所有質(zhì)點(diǎn)開始都
10、是向上運(yùn)動(dòng),所以x=0.4 m處質(zhì)點(diǎn)在平衡位置向上振動(dòng),再根據(jù)上下坡法可知,D正確;A、B、C錯(cuò)誤.
答案:D
9.(多選)(xx·天津市七校高三聯(lián)考)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,圖(a)是t=0時(shí)刻的波形圖,圖(b)和圖(c)分別是x軸上某兩處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象.由此可知,這兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置之間的距離可能是( )
A. m B. m C.1 m D. m
解析:t=0時(shí)刻圖(b)中的質(zhì)點(diǎn)正處于正向最大位移處,與之相對(duì)應(yīng)的波形圖中x=+nλ的質(zhì)點(diǎn),圖(c)中的質(zhì)點(diǎn)正在負(fù)向處向負(fù)方向振動(dòng),根據(jù)振動(dòng)方程-=Asin可得x2=+nλ(n=0,1,2……)或x2=+nλ(n=0,1,2
11、……),所以這兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置之間的距離可能是Δx=-+nλ,當(dāng)n=0時(shí),Δx=,選項(xiàng)B對(duì).也有可能是Δx=-+nλ,當(dāng)n=0時(shí),Δx=,選項(xiàng)D對(duì).當(dāng)n≠0,選項(xiàng)中沒(méi)有符合的選項(xiàng).
答案:BD
10.(多選)(xx·錦州市高三模擬)如圖所示,兩列簡(jiǎn)諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播,兩波源分別位于x=-0.2 m和x=1.2 m處,兩列波的速度均為v=0.4 m/s,兩波源的振幅均為A=2 cm.圖示為 t=0時(shí)刻兩列波的圖象(傳播方向如圖所示),此刻平衡位置處于x=0.2 m和x=0.8 m的P、Q兩質(zhì)點(diǎn)剛開始振動(dòng).質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于x=0.5 m處,關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況判斷正確的是(
12、)
A.兩列波相遇后振幅仍然為2 cm
B.t=1 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M的位移為-4 cm
C.t=1 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M的位移為+4 cm
D.t=0.75 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)P、Q都運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)
E.質(zhì)點(diǎn)P、Q的起振方向都沿y軸負(fù)方向
解析:兩列波相遇后各個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參加兩列波的振動(dòng),位移為兩列波振動(dòng)位移的矢量和,但對(duì)兩列波沒(méi)有影響,各自振幅不變,選項(xiàng)A對(duì).t=1 s時(shí)刻,兩列波的傳播距離均等于Δx=vt=0.4 m,左邊的波向右平移0.4 m,x=0.1 m處的波谷剛好平移到M點(diǎn),同理,右邊波向左平移0.4 m,x=0.9 m處的波谷剛好平移到M點(diǎn),M點(diǎn)為兩列波位移的矢量和即-2 cm+(-
13、2 cm)=-4 cm,選項(xiàng)B對(duì)C錯(cuò).t=0.75 s,PQ都在自己平衡位置振動(dòng),不會(huì)隨波遷移,沿傳播方向傳遞的是振動(dòng)形式和能量,選項(xiàng)D錯(cuò).根據(jù)傳播方向和振動(dòng)方向都在波形圖同一側(cè),可判斷t=0時(shí)PQ都在向y軸負(fù)方向振動(dòng),選項(xiàng)E對(duì).
答案:ABE
二、非選擇題
11.
(xx·衡水中學(xué)高三模擬)有頻率相同、振動(dòng)方向相同的兩個(gè)聲源S1和S2,如圖所示.一人站在聲源北方的A點(diǎn),此人此時(shí)聽到的聲音很響,這個(gè)人向東慢慢移動(dòng),聲音逐漸減弱,到B點(diǎn)時(shí)幾乎聽不到聲音,測(cè)得A、B間距離為1.5 m.則:
(1)S1、S2聲波的波長(zhǎng)λ為多少?
(2)若此人由B點(diǎn)再向正南方向移動(dòng),聲音逐漸變響,那么
14、,此人沿正南方向至少走多遠(yuǎn),聲音又變得很響?
解析:(1)依題意,A在S1S2的中垂線上,S1A=S2A,此點(diǎn)為聲波疊加振動(dòng)加強(qiáng)處,走到B點(diǎn)幾乎聽不到聲音,B點(diǎn)是聲波疊加振動(dòng)減弱處,則S1B-S2B=
由幾何關(guān)系知S1B=5 m,λ=2 m.
(2)設(shè)人沿BS2走到C點(diǎn),振動(dòng)又一次加強(qiáng).
S1C-S2C=2 m ,
S2C2=(S2C+2)2-S1S
得S2C=1.25 m,BC=BS2-S2C=(4-1.25) m
=2.75 m.
答案:(1)2 m (2)2.75 m
12.(xx·吉林省九校聯(lián)合摸底)如圖甲所示,在某介質(zhì)中波源A、B相距d=20 m,t=0時(shí)兩者開始上
15、下振動(dòng),A只振動(dòng)了半個(gè)周期,B連續(xù)振動(dòng),所形成的波的傳播速度都為v=1.0 m/s,開始階段兩波源的振動(dòng)圖象如圖乙所示.
(1)求距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn),在t=0到t=22 s內(nèi)所經(jīng)過(guò)的路程?
(2)求在t=0到t=16 s內(nèi)從A發(fā)出的半個(gè)波前進(jìn)過(guò)程中所遇到的波峰個(gè)數(shù)?
解析:(1)距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn)在先經(jīng)過(guò)左邊的A波路程為
s1=2×4 cm=8 cm
B波22秒傳播的距離為:x=vt=22 m;B波的波長(zhǎng)λ=vTB=2 m
B波已經(jīng)傳播過(guò)距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn)Δx=3 m;經(jīng)過(guò)此點(diǎn)1.5個(gè)波長(zhǎng),
故此點(diǎn)又振動(dòng)的路程為s2=6×20 cm=120 cm;
距A點(diǎn)1米處的質(zhì)點(diǎn),在t=0到t=22 s內(nèi)所經(jīng)過(guò)的路程:
s=s1+s2=128 cm
(2)16 s內(nèi)兩列波相對(duì)運(yùn)動(dòng)的長(zhǎng)度為:Δl=lA+lB-d=2vt-d=12 m,
A波寬度為a==v=0.2 m;B波波長(zhǎng)為λB=vTB=2 m
n==6;可知A波經(jīng)過(guò)了6個(gè)波峰.
答案:(1)128 cm (2)6個(gè)