(新課標(biāo))2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第14章 波與相對(duì)論 第二節(jié) 機(jī)械波達(dá)標(biāo)診斷高效訓(xùn)練

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1、(新課標(biāo))2022屆高考物理一輪復(fù)習(xí) 第14章 波與相對(duì)論 第二節(jié) 機(jī)械波達(dá)標(biāo)診斷高效訓(xùn)練 一、選擇題 1.(高考福建卷)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:選D.由波的形成規(guī)律可知,一個(gè)周期內(nèi)x=0處,質(zhì)點(diǎn)剛好完成一次全振動(dòng),結(jié)合振動(dòng)圖象知,質(zhì)點(diǎn)在平衡位置向下運(yùn)動(dòng);x=λ(λ為該波波長(zhǎng))處,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)了個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)位于正向最大位移處;x=λ處的質(zhì)點(diǎn),振動(dòng)了個(gè)周期,質(zhì)點(diǎn)位于負(fù)向最大位移處.選項(xiàng)D正確. 2.(2018·福建廈門質(zhì)檢) t=0時(shí)刻,同一介質(zhì)中在x=-8 m和x=8 m處分別有振

2、源A和B同時(shí)做振幅A=10 cm的簡(jiǎn)諧振動(dòng),t=4 s時(shí),波形如圖所示,則可知(  ) A.振源A與振源B的頻率相同 B.機(jī)械波在此介質(zhì)中的傳播速度v=1 m/s C.t=8 s時(shí),O點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)在平衡位置并向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) D.t=11 s時(shí),O點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)在y=10 cm處,并向y軸正方向運(yùn)動(dòng) E.此兩列波在x軸相遇時(shí),在A、B間會(huì)形成穩(wěn)定的干涉圖樣,其中x=0、4、-4處是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) 解析:選BCD.由圖可知,λA=2 m,λB=4 m,兩列波的波速相同,故根據(jù)f=可知,==2,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;機(jī)械波在此介質(zhì)中的傳播速度v== m/s=1 m/s,選項(xiàng)B正確;t=8 s時(shí),兩列波均傳

3、到O點(diǎn),由兩列波在O點(diǎn)引起的振動(dòng)方向均向下,故O點(diǎn)處在平衡位置并向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確;t=11 s時(shí),由A振動(dòng)在O點(diǎn)的振動(dòng)位移為零,振動(dòng)速度向上;由B振動(dòng)在O點(diǎn)的振動(dòng)位移為10 cm,振動(dòng)速度為零;故由振動(dòng)的合成可知,O點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)在y=10 cm處,并向y軸正方向運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)D正確;因兩列波的頻率不同,故此兩列波在x軸相遇時(shí),在A、B間不會(huì)形成穩(wěn)定的干涉圖樣,選項(xiàng)E錯(cuò)誤. 3.(2018·山東泰安質(zhì)檢)一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示,此時(shí)波傳播到x=10 m處(圖中未畫(huà)出).已知任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為0.4 s.下列說(shuō)法正確的是(  )

4、 A.波速為4 m/s B.波的頻率為1.25 Hz C.當(dāng)波傳到x=10 m處時(shí),該處的質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向運(yùn)動(dòng) D.t=1.2 s時(shí),x坐標(biāo)為11 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波谷 E.t=1.2 s時(shí),x坐標(biāo)為15 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波峰 解析:選BCE.由題意可知,任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過(guò)平衡位置的時(shí)間間隔為0.4 s,則周期為T=0.8 s,頻率為f== Hz=1.25 Hz,故B正確;由圖可知,該波的波長(zhǎng)是4 m,所以波速為:v== m/s=5 m/s,故A錯(cuò)誤;由波傳播的周期性可知x=10 m的振動(dòng)情況與x=2 m的振動(dòng)情況相同,根據(jù)“峰前質(zhì)點(diǎn)上振”的原理,可知該處的質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向運(yùn)

5、動(dòng),故C正確;波由x=10 m傳到x=11 m處所用的時(shí)間為:t1== s=0.2 s,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向運(yùn)動(dòng),還剩t2=1 s=1T, 所以t=1.2 s時(shí),x坐標(biāo)為11 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波峰,故D錯(cuò)誤;波由x=10 m傳到x=15 m處所用的時(shí)間為:t′1== s=1 s,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)向y軸正方向運(yùn)動(dòng),還剩t′2=0.2 s=T,即t=1.2 s時(shí),x坐標(biāo)為15 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波峰,故E正確. 4.(2018·江南十校聯(lián)考)一簡(jiǎn)諧機(jī)械橫波沿x軸負(fù)方向傳播,已知波的波長(zhǎng)為8 m.周期為2 s.t=1 s時(shí)刻波形如圖1所示,a、b是波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn).圖2是波上某一點(diǎn)的振動(dòng)圖象.則下列說(shuō)法正確的

6、是(  ) A.圖2可以表示d點(diǎn)的振動(dòng) B.圖2可以表示b點(diǎn)的振動(dòng) C.a(chǎn)、b兩質(zhì)點(diǎn)在t=1.5 s時(shí)速度大小相同 D.該波傳播速度為v=4 m/s E.t=0時(shí)b點(diǎn)速度沿y軸正方向 解析:選ADE.由于該波是t=1 s時(shí)刻波形圖,則圖2在t=1 s時(shí)刻該質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,而且向正方向振動(dòng),故圖2表示d點(diǎn)振動(dòng),故選項(xiàng)A正確,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;t=1.5 s=T,則經(jīng)過(guò)T,質(zhì)點(diǎn)a處于平衡位置,質(zhì)點(diǎn)b處于負(fù)向最大位移處,故該時(shí)刻二者速度大小不相同,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;根據(jù)公式v== m/s=4 m/s,故選項(xiàng)D正確;t=0時(shí)刻將波向右平移,則t=0時(shí)刻根據(jù)波的傳播方向可以確定質(zhì)點(diǎn)b向y軸正方向運(yùn)

7、動(dòng),故選項(xiàng)E正確. 5.(2018·湖南邵陽(yáng)大聯(lián)考)一列簡(jiǎn)諧橫波向x軸負(fù)方向傳播,在t=0時(shí)的波形如圖所示,P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的平衡位置的坐標(biāo)分別為(-1,0)、(-7,0).已知t=0.7 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P第二次出現(xiàn)波峰,下列說(shuō)法正確的是(  ) A.該波的波長(zhǎng)為5 m B.該波的波速為10 m/s C.振源的起振方向沿y軸負(fù)方向 D.當(dāng)質(zhì)點(diǎn)Q位于波峰時(shí),質(zhì)點(diǎn)P位于波谷 E.t=0.9 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q第一次出現(xiàn)波峰 解析:選BDE.從圖中可知λ=4 m,根據(jù)題意可知T+=0.7 s,解得T=0.4 s,故該波的波速為v== m/s=10 m/s,A錯(cuò)誤,B正確;波上所有質(zhì)點(diǎn)的起振方向都

8、和波源的起振方向相同,從圖中可知x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)起振方向向上,故振源的起振方向沿y軸正方向,C錯(cuò)誤;因?yàn)镻Q之間的距離xPQ=6 m=λ,為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍,故兩點(diǎn)為反相點(diǎn),所以當(dāng)質(zhì)點(diǎn)Q位于波峰時(shí),質(zhì)點(diǎn)P位于波谷,D正確;從t=0時(shí)刻傳播到x=-7 m處所需時(shí)間為t1==0.8 s,即t=0.9 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q振動(dòng)了0.1 s,即T,故質(zhì)點(diǎn)Q第一次出現(xiàn)波峰,E正確. 6.(2018·內(nèi)蒙古包頭模擬)圖甲為某一簡(jiǎn)諧波在t=1.0 s時(shí)刻的波動(dòng)圖象,圖乙為圖甲中C點(diǎn)的振動(dòng)圖象.則下列說(shuō)法正確的是(  ) A.波速v=4 m/s B.圖甲中B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向向右 C.該波沿x軸負(fù)方向傳播 D

9、.要使該波能夠發(fā)生明顯的衍射,則障礙物的尺寸應(yīng)遠(yuǎn)大于4 m E.若該波能與另一列波發(fā)生穩(wěn)定的干涉,則另一列波的頻率為1 Hz 解析:選ACE.由題圖知λ=4 m,T=1 s,則波速v==4 m/s,A正確;簡(jiǎn)諧橫波在x軸方向上傳播,B點(diǎn)上下振動(dòng),不可能向右運(yùn)動(dòng),B錯(cuò)誤;由圖可知:t=1.0 s時(shí)C點(diǎn)向下振動(dòng),由上下坡原理,波沿x軸負(fù)方向傳播,C正確;該波波長(zhǎng)λ=4 m,能夠發(fā)生明顯衍射的條件是,障礙物的尺寸和4 m差不多或小于4 m,D錯(cuò)誤;該波頻率f==1 Hz,發(fā)生穩(wěn)定的干涉的條件是兩列波的頻率相等,E正確. 7.(2018·山東棗莊模擬)如圖甲所示,同一均勻介質(zhì)中的一條直線上有相距

10、10 m的兩質(zhì)點(diǎn)A、B,C為AB的中點(diǎn).從0時(shí)刻起,A、B同時(shí)開(kāi)始振動(dòng),且都只振動(dòng)了一個(gè)周期.圖乙為A的振動(dòng)圖象,圖丙為B的振動(dòng)圖象.若A向右傳播的波與B向左傳播的波在0.5 s時(shí)相遇,則下列說(shuō)法正確的是(  ) A.兩列波的波長(zhǎng)都是5 m B.兩列波在A、B間的傳播速度均為10 m/s C.在兩列波相遇過(guò)程中,C為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) D.在1 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)B經(jīng)過(guò)平衡位置且振動(dòng)方向向上 E.1 s內(nèi),C經(jīng)過(guò)的路程為0 解析:選BDE.兩波在均勻介質(zhì)中傳播波速相同,設(shè)為v,則有2vt=xAB,代入解得:v== m/s=10 m/s.由題圖知T=0.2 s,則波長(zhǎng)為:λ=vT=2 m,故A錯(cuò)

11、誤,B正確;當(dāng)A的波峰(或波谷)傳到C時(shí),恰好B的波谷(或波峰)也傳到C,C點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱,故C錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)A處產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞到B的時(shí)間:t′== s=1 s,所以在1 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A處產(chǎn)生的振動(dòng)恰好傳播到B點(diǎn),由于A處的振動(dòng)起振的方向向上,所以質(zhì)點(diǎn)B在平衡位置且振動(dòng)方向向上,故D正確;由于C點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱,而且兩側(cè)的振動(dòng)的振幅相等,所以在1 s內(nèi),C經(jīng)過(guò)的路程為0,故E正確. 8.(2018·山西考前測(cè)試)一列簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)的波形圖如圖所示.介質(zhì)中x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)P沿x軸方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y=10sin 5πt(cm).下列說(shuō)法正確的是(  ) A.該波的振幅為10 cm

12、 B.該波的周期為4 s C.該波沿x軸負(fù)方向傳播 D.該波的傳播速度為10 m/s E.在1 s的時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P經(jīng)過(guò)的路程為1 m 解析:選ADE.由波形圖和振動(dòng)方程y=10sin 5πt(cm)都可直接讀出振幅為A=10 cm,選項(xiàng)A正確;由振動(dòng)方程得T===0.4 s,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;根據(jù)振動(dòng)方程知P點(diǎn)在t=0后向上振動(dòng),在波形圖中由同側(cè)法得波向x軸正向傳播,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;則由波形圖得λ=4 m,則v==10 m/s,選項(xiàng)D正確;時(shí)間t=1 s=2T+,根據(jù)每發(fā)生一個(gè)振幅10 cm的路程可知s=8A+2A=10A=1 m,選項(xiàng)E正確. 9.(2018·四川涼山診斷)一列簡(jiǎn)諧橫波在t

13、1=0.02 s時(shí)刻的波形圖如圖甲所示,平衡位置在x=1 m處的質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)圖象如圖乙所示.已知質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置在x=1.75 m處.下列說(shuō)法正確的是(  ) A.該波中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期都為0.02 s B.該波波長(zhǎng)為2 m C.M點(diǎn)在t1時(shí)刻位移為 m D.質(zhì)點(diǎn)M從t1時(shí)刻起每過(guò)0.005 s通過(guò)的路程均為0.2 m E.在x軸上2 m處有一觀察者,他接收到頻率小于50 Hz 解析:選ABC.由圖乙可知,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)周期:T=0.02 s,A正確;由圖甲可知,這列波的波長(zhǎng)為:λ=2 m,B正確;質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置在x=1.75 m,與P點(diǎn)振動(dòng)情況相差T=T,根據(jù)振動(dòng)方程y=As

14、in ωt=0.2 sin×T= m,C正確;Δt=0.005 s=T,即在每個(gè)T時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)M通過(guò)的路程不是總為0.2 m.只有從平衡位置到最大位置或從最大位置到平衡位置的過(guò)程才是一個(gè)振幅,D錯(cuò)誤;結(jié)合甲、乙兩圖知,波沿x軸正方向傳播,屬于波向觀察者運(yùn)動(dòng),觀察者接收到的頻率增大,接收到的頻率大于50 Hz,E錯(cuò)誤. 二、非選擇題 10.(2018·鄭州質(zhì)量預(yù)測(cè))從坐標(biāo)原點(diǎn)O產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播,t=0時(shí)刻波的圖象如圖所示,此時(shí)波剛好傳播到M點(diǎn),x=1 m的質(zhì)點(diǎn)P的位移為10 cm,再經(jīng)Δt=0.1 s,質(zhì)點(diǎn)P第一次回到平衡位置. (1)求波源的振動(dòng)周期; (

15、2)從t=0時(shí)刻起經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間位于x=-81 m處的質(zhì)點(diǎn)N(圖中未畫(huà)出)第一次到達(dá)波峰位置?并求出在此過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的路程. 解析:(1)波在0.1 s內(nèi)傳播了1 m,波速v==10 m/s 由圖可知該波的波長(zhǎng)λ=12 m 故波源的振動(dòng)周期為T==1.2 s. (2)t=0時(shí),O點(diǎn)左側(cè)第一個(gè)波峰處于 x0=-3 m處, 設(shè)經(jīng)時(shí)間t到達(dá)N點(diǎn),則x==7.8 s=6.5T 在此過(guò)程中P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程為s=6.5×4A=5.2 m. 答案:(1)1.2 s (2)見(jiàn)解析 11.(2018·山西晉城模擬)如圖所示為一列簡(jiǎn)諧橫波在t1=0.05 s時(shí)的波形圖,已知該簡(jiǎn)諧橫波沿x軸的負(fù)方向傳

16、播,A、B兩點(diǎn)為該簡(jiǎn)諧波上平衡位置在xA=1.0 m、 xB=1.2 m處的質(zhì)點(diǎn).經(jīng)觀測(cè)可知A點(diǎn)通過(guò)的路程為振幅的10倍,所用的時(shí)間為t=0.5 s,求: (1)該簡(jiǎn)諧橫波的傳播周期以及A點(diǎn)的振動(dòng)方程; (2)由t1=0.05 s時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí),B點(diǎn)回到平衡位置的時(shí)間. 解析:(1)由波形圖可知,振幅為A=0.8 cm,波長(zhǎng)為λ=2 m;A點(diǎn)通過(guò)的路程為振幅的10倍,需要的時(shí)間為2.5T,即2.5T=0.5 s, 所以周期T=0.2 s,ω==10π rad/s 設(shè)A點(diǎn)的振動(dòng)方程為y=Asin(ωt+φ) 由波形圖可知,A點(diǎn)在t1=0.05 s時(shí)刻經(jīng)過(guò)平衡位置且向下振動(dòng),可得φ=π 則振動(dòng)方程為y=0.8sin (10πt+π)=-0.8sin 10πt (cm). (2)波速v==10 m/s 從t1=0.05 s時(shí)刻開(kāi)始,B點(diǎn)第一次回到平衡位置時(shí),波向x軸負(fù)方向傳播的距離為 Δs=2.0 m-1.2 m=0.8 m 所用的時(shí)間Δt==0.08 s 所以B點(diǎn)回到平衡位置的時(shí)間為 t=Δt+=(0.1n+0.08) s(n=0,1,2,3…). 答案:(1)0.2 s y=-0.8sin 10πt (cm) (2)t=(0.1n+0.08) s(n=0,1,2,3…)

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