2020高考物理總復(fù)習(xí) 易錯(cuò)題與高考綜合問題解讀 考點(diǎn) 6 機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波 命題角度4

機(jī)械振動(dòng) 機(jī)械波命題角度4 波的羆加、干涉、衍射、聲波 多普勒效應(yīng) 1. 聲波屬于機(jī)械波．下列有關(guān)聲波的描述中正確的是 ( ) A同一列聲波在各種介質(zhì)中的波長(zhǎng)是相同的 B聲波的頻率越高，它在空氣中傳播的速度越快 C．聲波可以繞過障礙物傳播，即它可以發(fā)生衍射 D．人能辨別不同樂器同時(shí)發(fā)出的聲音，證明聲波不會(huì)發(fā)生干涉 [考場(chǎng)錯(cuò)解]D 不能區(qū)別波的干涉、衍射現(xiàn)象． C同一列聲波在不同介質(zhì)中波速往往不同，由v=fλ，知波長(zhǎng)λ也會(huì)不同，即A選項(xiàng)不對(duì)；聲速由介質(zhì)決定，即B選項(xiàng)不對(duì)；聲波繞過障礙物傳播，即為聲波的衍射現(xiàn)象，C選項(xiàng)正確；人年能同時(shí)分辨不同樂器的聲音，是根據(jù)音色等辨別的．干涉須疊加波頻率相同．故D不對(duì)． 2. 兩個(gè)不等幅的脈沖波在均勻介質(zhì)中均以1.0 m/s的速率沿同一直線相向傳播，t=O時(shí)刻的波形如圖6—1l所示，圖中小方格的邊長(zhǎng)為0.1 m，則以下不同時(shí)刻，波形正確的是( ) [考場(chǎng)錯(cuò)解]漏解較多 不理解波的疊加原理或移動(dòng)時(shí)位置弄錯(cuò)． ABD由△x= w·△t可求得波在不同時(shí)間內(nèi)傳播的距離分別為△x1=0．3 m，△x2=0.4 m，△x3=0.5 m，△x4= 0.6 m，波形平移后由波的疊加原理可得ABD正確，t=0.5 s時(shí)的波形如圖6—13所示，所以選項(xiàng)C錯(cuò)． 3. 頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng)．以“表示聲源的速度，V表示聲波的速度(v<V)，v表示接收器接收到的頻率．若“增大，則 ( ) A v增大，V增大 Bv增大，V不變 C．v不變，V增大 D．v減少，V不變 [考場(chǎng)錯(cuò)解]A 沒有掌握機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的規(guī)律，不理解產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因． B該聲波在空氣中的傳播速度V與聲源的速度M無關(guān)，所以“增大，V不變，選項(xiàng)AC錯(cuò)；頻率一定的聲源在空氣中向著靜止的接收器勻速運(yùn)動(dòng)，接收器在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波個(gè)數(shù)比聲源在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的完全波個(gè)數(shù)多，即接收器接收到的頻率u大于聲源的頻率，并且u隨聲源速度“的增大而增大，所以選項(xiàng)B正確，D錯(cuò)誤． 應(yīng)理解機(jī)械波的疊加、干涉、衍射現(xiàn)象及相關(guān)條件，理解多普勒效應(yīng)的基本原理，能畫圖分析作答． 考場(chǎng)思維訓(xùn)練 1 下列關(guān)于單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的論述中正確的是( ) A．單擺在振動(dòng)過程中任意時(shí)刻一定受到回復(fù)力的作用 B．單擺在振動(dòng)過程中所受重力與繩的拉力的合力就是它的回復(fù)力 C．單擺振動(dòng)到達(dá)平衡位置因?yàn)樗俣茸畲?，所以它的加速度和合外力一定為? D．單擺的振動(dòng)如果是在外來驅(qū)動(dòng)力作用下發(fā)生的，那么它的振動(dòng)周期與其擺長(zhǎng)無關(guān) 1.D解析：?jiǎn)螖[在振動(dòng)過程中所受重力沿圓弧切線方向的分力是單擺做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的回復(fù)力，擺球所受重力與繩的拉力的合力不沿圓弧切線方向，所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤；擺球過平衡位置時(shí)，回復(fù)力為零，但合外力方向指向圓心，所以選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤，單擺做受迫振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)頻率由驅(qū)動(dòng)力的頻率決定，與單擺的固有頻率無關(guān)，所以選項(xiàng)D正確. 2 如圖6—14，某同學(xué)看到一只鳥落在樹枝上的P處，樹枝在10 s內(nèi)上下振動(dòng)了6次，鳥飛走后，他把50 g的砝碼掛在P處，發(fā)現(xiàn)樹枝在10 s內(nèi)上下振動(dòng)了12次，將50 g的砝碼換成500 g砝碼后，他發(fā)現(xiàn)樹枝在15 s內(nèi)上下振動(dòng)了6次，你估計(jì)鳥的質(zhì)量最接近 ( ) A 50 g B．200 g C.500 g D.550 g 2.B解析：在P處掛50 g的砝碼時(shí)，樹枝的振動(dòng)周期為T1=，在P處掛500 g的砝碼時(shí)，樹枝的振動(dòng)周期為 ，由此可判斷樹枝的振動(dòng)周期隨所掛砝碼質(zhì)量的增加而增大.鳥落在樹枝上的P處，樹枝的振動(dòng)周期，因T1<T0<T2，所以鳥的質(zhì)量應(yīng)小于500g、大于50g，選項(xiàng)B正確. 3 如圖6—15所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置，AC、BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)縫，0是波源，圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況，圖中曲線表示波峰，則關(guān)于波經(jīng)過縫之后的傳播情況，下列描述中正確的是 ( ) A．此圖中能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象 B．擋板前后波紋間距離相等 C．如果將縫AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象 D．如果縫的寬度不變，使波源頻率增大，能更明顯觀察到衍射現(xiàn)象 3.ABC解析：由產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件和圖中隱含條件縫寬小于波長(zhǎng)可判斷，選項(xiàng)A、B正確；波的頻率由波源決定，與介質(zhì)無關(guān)，傳播速度由介質(zhì)決定，所以C選項(xiàng)正確；若波源頻率增大，因波速不變，波長(zhǎng)要變短，則有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 4 鋪設(shè)鐵軌時(shí)，每?jī)筛撥壗涌p處都必須留有一定的間隙，勻速運(yùn)行列車經(jīng)過軌端接縫處時(shí)，車輪就會(huì)受到一次沖擊．由于每一根鋼軌長(zhǎng)度相等，所以這個(gè)沖擊力是周期性的，列車受到周期性的沖擊做受迫振動(dòng)．普通鋼軌長(zhǎng)為12.6 m，列車固有振動(dòng)周期為0.315 s．下列說法正確的是 ( ) A 列車的危險(xiǎn)速率為40 m/s B 列車過橋需要減速，是為了防止列車發(fā)生共振現(xiàn)象 C．列車運(yùn)行的振動(dòng)頻率和列車的固有頻率總是相等的 D 增加鋼軌的長(zhǎng)度有利于列車高速運(yùn)行 4.ABD解析：如果列車在0.315 s內(nèi)運(yùn)行12.6 m，即運(yùn)行速率為40.0 m/s，則沖擊力的周期與列車的固有周期相等，列車發(fā)生共振不利于安全行駛，所以選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)；列車過橋需要減速行駛，使沖擊力的周期遠(yuǎn)小于列車的固有周期，防止列車發(fā)生共振而損壞橋梁，選項(xiàng)B正確；增加鋼軌的長(zhǎng)度，使沖擊力的周期與列車的固有周期差別大些，避免發(fā)生共振，有利于列車高速行駛，選項(xiàng)D正確. 5 如圖6—16所示，沿x軸正方向傳播的一列橫波在某時(shí)刻的波形圖為一正弦曲線，其波速為200 m/s，下列說法中正確的是 ( ) A．從圖示時(shí)刻開始，經(jīng)過0.01 s質(zhì)點(diǎn)n通過的路程為0.4 m B．從圖示時(shí)刻開始，質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)a先到平衡位置 C．若此波遇到另一列波并產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉條紋，則另一列波的頻率為50 Hz D．若該波傳播中遇到寬約3 m的障礙物能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 5.ACD解析：由波形圖可知波長(zhǎng)為λ=4 m，障礙物的寬3 m小于波長(zhǎng)，所以能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，選項(xiàng)D正確；因T=，所以，故選項(xiàng)C正確；從圖示時(shí)刻開始，經(jīng)過0.01 s質(zhì)點(diǎn)a由波峰振到波谷，通過的路程為0.4 m，故選項(xiàng)A正確；此時(shí)質(zhì)點(diǎn)b振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，所以從圖示時(shí)刻開始，質(zhì)點(diǎn)a比質(zhì)點(diǎn)b先到平衡位置，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤. 6 當(dāng)兩列振動(dòng)情況完全相同的水波發(fā)生干涉時(shí)，如果兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，下列說法正確的是 ( ) A質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)始終是加強(qiáng)的 B質(zhì)點(diǎn)P的振幅最大 C．質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大 D質(zhì)點(diǎn)P的位移有時(shí)為零 6.ABD解析：對(duì)于相干波，波峰相遇振動(dòng)始終加強(qiáng)；依照波的疊加，P點(diǎn)振幅為單列波引起振動(dòng)的振幅的2倍，為最大；在波峰相遇之后的四分之一周期時(shí)刻，P質(zhì)點(diǎn)的位移為零，故ABD正確；振動(dòng)加強(qiáng)意味著振幅變大，而不是位移最大，若那樣，則為不振動(dòng)了，即C錯(cuò). 7 一列簡(jiǎn)諧橫波在x的綜合軸上傳播著，如圖6—17圖所示，實(shí)線為t=O時(shí)刻的波形圖，虛線為△t=0.2 s后的波形圖． (1)波速多大? (2)若2T<△t><3T，波速多大? (3)若△t>T，且波速為85 m/s時(shí)，波向何方傳播? 7.(1)若波沿+x方向傳播，v=(20n+5)m/s，(n=O，1，2，…)；若波沿-x方向傳播，則v=(20n+15)m/s，(n=O，1，2，…).(2)若v沿+x方向，v=45m/s；若v沿-x方向，v=55 m/s.(3)波向+z方向傳播. 解析：(1)若波沿+x方向傳播，則0.2 s內(nèi)傳播△x= 則波速 2，…)，若波向-x傳播，則 2，…)，則 (2)若2T<△t<3T，則2λ<△x<3λ，即n=2，故v沿+x方向時(shí)，v=(20n+5)m/s=45 m/s， v沿-x方向時(shí)，v=(20n+15)m/s=55m/s. (3) ，即v沿+x方向傳播. 8 如圖6—18所示是一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播在t1=O時(shí)刻的波形圖，在波的傳播方向上有一質(zhì)點(diǎn)a，xa=8 m，已知a質(zhì)點(diǎn)在t2=0.6 s時(shí)刻第一次出現(xiàn)波峰，求： (1)該橫波的波速； (2)a質(zhì)點(diǎn)第一次出現(xiàn)波谷的時(shí)刻t3． 8.(1)10m/s (2)0.8 s 解析：(1)經(jīng)△t=0.6 s，波動(dòng)從x=2 m傳至x=8 m處，故波速 (2)從圖知，波長(zhǎng)λ=2(3—1)m=4 m，則周期 ，而a點(diǎn)起始抓動(dòng)方向同t1=0時(shí)x=3 m處質(zhì)點(diǎn)，向上，故n點(diǎn)第一次出現(xiàn)波谷時(shí)刻 9 如圖6—19所示，聲波S和觀察者A都沿x軸正方向運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于地面的速率分別為vS和vA．空氣中聲音傳播的速率為vp，設(shè)vs<vp，vA<vp，空氣相對(duì)于地面沒有流動(dòng)． (1)若聲源相繼發(fā)出兩個(gè)聲信號(hào)，時(shí)間間隔為△t，請(qǐng)根據(jù)發(fā)出的這兩個(gè)聲信號(hào)從聲源傳播到觀察者的過程，確定觀察者接收到這兩個(gè)聲信號(hào)的時(shí)間間隔△t′； (2)請(qǐng)利用(1)的結(jié)果，推導(dǎo)此情形下觀察者接收到的聲波頻率與聲源發(fā)出的聲波頻率間的關(guān)系式． 9.(1) (2) 解析：由于本題涉及聲源、聲波、觀察者三種運(yùn)動(dòng)，所以巧設(shè)中間物理量和找出等量關(guān)系是高考 資源網(wǎng)解題的關(guān)鍵，為了直觀，可先畫出運(yùn)動(dòng)草圖，標(biāo)注物理量.(1)設(shè)t1、t2為聲源S發(fā)出兩個(gè)信號(hào)的時(shí)刻.則第一個(gè)信號(hào)經(jīng)過(t′1-t1)時(shí)間被觀察者A接收到，第二個(gè)信號(hào)經(jīng)過(t′2-ts)時(shí)間被觀察者A接收到，且 t2-t1=△t，t′2-t′l=△t′.設(shè)聲源發(fā)出第一個(gè)信號(hào)時(shí)，S、A兩點(diǎn)間的距離為L(zhǎng)，兩個(gè)聲信號(hào)從聲源傳播到觀察者的過程中，它們運(yùn)動(dòng)的距離關(guān)系如圖所示， 可得 由以上各式，得 (2)設(shè)聲源發(fā)出聲波的振動(dòng)周期為T，這樣，由以上結(jié)論，觀察者接收到的聲波振動(dòng)的周期 由此可得，觀察者接收到的聲波頻率與聲源發(fā)出聲波頻率間的關(guān)系為 \