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(新課標(biāo))2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)作業(yè)60 機(jī)械波(含解析)新人教版

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1、機(jī)械波 一、選擇題 1.(2018·安徽三模)(多選)下列說法正確的是(  ) A.聲源與觀察者相互靠近時(shí),觀察者所接收的聲波波速大于聲源發(fā)出的聲波波速 B.在波的傳播方向上,某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動速度就是波的傳播速度 C.機(jī)械波傳播過程中即使遇見尺寸比機(jī)械波波長大得多的障礙物也能發(fā)生衍射 D.同一聲波由空氣傳入水中,波長變大 E.圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音是干涉現(xiàn)象 答案 CDE 解析 A項(xiàng),根據(jù)多普勒效應(yīng),聲源與觀察者相互靠近時(shí),觀察者所接收的聲波波速與聲源發(fā)出的聲波波速相等.故A項(xiàng)錯(cuò)誤; B項(xiàng),對于機(jī)械波,某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動速度與波的傳播速度不同,故B項(xiàng)錯(cuò)誤; C

2、項(xiàng),只有當(dāng)障礙物的尺寸與機(jī)械波的波長差不多或比機(jī)械波的波長小,才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象;當(dāng)障礙物的尺寸與機(jī)械波的波長大得多時(shí),也能發(fā)生衍射現(xiàn)象,只是不明顯.故C項(xiàng)正確; D項(xiàng),在水和空氣中傳播的頻率相同,波速在水中較空氣中快,由v=λf知,聲波在水中傳播的波長長. E項(xiàng),圍繞振動的音叉轉(zhuǎn)一圈會聽到忽強(qiáng)忽弱的聲音,是聲波疊加產(chǎn)生加強(qiáng)與減弱的干涉的結(jié)果.故E項(xiàng)正確. 2.(2018·東城區(qū)二模)在介質(zhì)中有一沿水平方向傳播的簡諧橫波.一質(zhì)點(diǎn)由平衡位置豎直向上運(yùn)動,經(jīng)0.1 s第一次達(dá)到最大位移處,在這段時(shí)間內(nèi)波傳播了0.8 m,則可知這列波(  ) A.周期是0.2 s      B.波長是0

3、.8 m C.波速是8 m/s D.振幅是0.4 m 答案 C 解析 A項(xiàng),由于在平衡位置的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)0.1 s第一次到達(dá)最大位移處,故周期T=0.1×4 s=0.4 s,故A項(xiàng)錯(cuò)誤. B、C兩項(xiàng),波的傳播速度v== m/s=8 m/s,波長λ=v·T=8×0.4 m=3.2 m,B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正確. D項(xiàng),由題意不明確質(zhì)點(diǎn)的振動情況,故無法確定振幅大小,故D項(xiàng)錯(cuò)誤. 3.(2018·合肥模擬)(多選)將一根較長的彈性細(xì)繩沿x軸放置,左端記為坐標(biāo)原點(diǎn),將繩子拉平后,手握左端,以固定的頻率和振幅上下抖動(簡諧運(yùn)動),如圖1所示.從抖動開始計(jì)時(shí),在t=0.3 s時(shí)的波形如圖2所示,下列

4、說法正確的是(  ) A.手抖動繩的頻率為2.5 Hz B.在t=0.75 s時(shí),A點(diǎn)的速度方向向上 C.在0~0.3 s的時(shí)間內(nèi),質(zhì)點(diǎn)B經(jīng)過的路程為6 cm D.該列波遇到寬度為6 m的障礙物時(shí)不能發(fā)生衍射 答案 ABC 解析 A項(xiàng),在0.3 s時(shí),波形傳播0.75 m,故波速為:v===2.5 m/s, 波長λ=1 m,故周期:T===0.4 s, 故手抖動繩的頻率為:f==2.5 Hz,故A項(xiàng)正確; B項(xiàng),根據(jù)波形微平移法可知,A點(diǎn)此時(shí)速度方向向上; t=0.75 s=1T,故A點(diǎn)的速度方向與圖示時(shí)刻速度方向相同,也向上,故B項(xiàng)正確; C項(xiàng),在0~0.3

5、 s,B點(diǎn)從0.2 s開始向下運(yùn)動到最低點(diǎn),故路程等于一倍的振幅,為6 cm,故C項(xiàng)正確; D項(xiàng),該列波遇到寬度為6 m的障礙物時(shí)可以發(fā)生衍射,由于波長λ=1 m<6 m,不會發(fā)生明顯衍射,故D項(xiàng)錯(cuò)誤. 4.(2018·浙江模擬)如圖所示,S1和S2是兩個(gè)相干波源,其振幅均為A,周期均為T.實(shí)線與虛線分別表示兩列波的波峰和波谷.此刻,c是波谷與波谷的相遇點(diǎn),下列說法中正確的是(  ) A.a(chǎn)處質(zhì)點(diǎn)始終處于離平衡位置2A處 B.隨著時(shí)間的推移,c處的質(zhì)點(diǎn)將向右移動 C.從該時(shí)刻起,經(jīng)過T,c處的質(zhì)點(diǎn)將通過平衡位置 D.若S2不動,S1沿S1b連線向b運(yùn)動,則b處質(zhì)點(diǎn)仍然始終處于平

6、衡位置 答案 C 解析 A項(xiàng),a點(diǎn)是波峰和波峰疊加,由于兩列波的振幅相等,其的振幅為2A,雖此時(shí)位移為2A,但不是始終處于2A處,故A項(xiàng)錯(cuò)誤; B項(xiàng),振動的質(zhì)點(diǎn)只是在各自的平衡位置附近振動,不會“隨波逐流”,則c處的質(zhì)點(diǎn)將不會向右移動,故B項(xiàng)錯(cuò)誤; C項(xiàng),由圖知c點(diǎn)是波谷和波谷疊加的位置,是振動加強(qiáng)點(diǎn),經(jīng)過T,c處的質(zhì)點(diǎn)將通過平衡位置,故C項(xiàng)正確; D項(xiàng),若S2不動,S1沿S1b連線向b運(yùn)動,b處不一定就是波峰與波谷相遇,故D項(xiàng)錯(cuò)誤. 5.(2018·菏澤一模)(多選)如圖所示,在x=5 cm處有一質(zhì)點(diǎn)此時(shí)一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波,波長為λ=4 m,經(jīng)過一段時(shí)間,x=1 m處

7、的質(zhì)點(diǎn)C剛好開始振動,振動方向沿y軸正方向,將該時(shí)間作為計(jì)時(shí)起點(diǎn),即t=0,從計(jì)時(shí)開始經(jīng)0.3 s,x=3 m處的質(zhì)點(diǎn)B第一次到達(dá)波峰,則下列說法正確的是(  ) A.該簡諧波的波速大小為10 m/s B.t=0時(shí)質(zhì)點(diǎn)B的振動方向沿y軸正方向 C.在t=0.3 s時(shí),x=4 m處的質(zhì)點(diǎn)A位于平衡位置且運(yùn)動方向沿y軸正方向 D.在t=0.4 s時(shí),x=4 m處的質(zhì)點(diǎn)A的加速度最大且沿y軸正方向 E.在t=0.5 s時(shí),位于x=-3 m處的質(zhì)點(diǎn)D第一次到達(dá)波峰 答案 ADE 解析 B項(xiàng),該簡諧波沿x軸負(fù)方向傳播,t=0時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)C開始振動,且振動方向沿y軸正方向,則由振動和波動的

8、關(guān)系可知x=3 m處的質(zhì)點(diǎn)B的振動方向沿y軸負(fù)方向,B項(xiàng)錯(cuò)誤; A項(xiàng),當(dāng)質(zhì)點(diǎn)B第一次出現(xiàn)在波峰時(shí)滿足T=0.3,解得T=0.4 s,因此波速v==10 m/s,A項(xiàng)正確; C項(xiàng),t=0.3 s時(shí)x=4 m處的質(zhì)點(diǎn)A位于平衡位置且運(yùn)動方向沿y軸負(fù)方向,C項(xiàng)錯(cuò)誤; D項(xiàng),在t=0.4 s時(shí),x=4 m處的質(zhì)點(diǎn)A位于波谷,位移為負(fù)方向最大,則此時(shí)的加速度沿y軸正方向且最大,D項(xiàng)正確; E項(xiàng),由題意可知t=0時(shí),x=2 m處質(zhì)點(diǎn)位于波峰,當(dāng)該振動形式第一次傳到x=-3m處的D點(diǎn)時(shí),所需的時(shí)間為t== s=0.5 s,則t=0.5 s時(shí),位于x=-3 m處的質(zhì)點(diǎn)D第一次在波峰,E項(xiàng)正確. 6.

9、(2018·揭陽二模)(多選)如圖為一列簡諧橫波某時(shí)刻的波形圖,介質(zhì)中有P、Q、M三個(gè)質(zhì)點(diǎn),此時(shí)的縱坐標(biāo)分別為yP=2 cm,yQ=-2 cm.下列說法正確的是(  ) A.P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的速度方向總是相同 B.Q、M兩質(zhì)點(diǎn)的加速度總是相同 C.P、M兩質(zhì)點(diǎn)的速度總是大小相等、方向相反 D.在任何相等時(shí)間內(nèi),P、M兩質(zhì)點(diǎn)通過的路程總相等 E.P、M兩質(zhì)點(diǎn)對平衡位置的位移總是大小相等、方向相反 答案 CDE 解析 A項(xiàng),P、Q兩點(diǎn)平衡位置間的距離小于半個(gè)波長,它們的速度方向不總是相同,故A項(xiàng)錯(cuò)誤. B項(xiàng),圖示時(shí)刻Q、M的位移相同,加速度相同,但由于它們此時(shí)的速度方向相反,所以加

10、速度不總是相同.故B項(xiàng)錯(cuò)誤. C、D、E三項(xiàng),P、M兩點(diǎn)平衡位置間的距離等于半個(gè)波長,振動情況總是相反,速度總是大小相等、方向相反,在任何相等時(shí)間內(nèi),P、M兩質(zhì)點(diǎn)通過的路程總相等,P、M兩質(zhì)點(diǎn)對平衡位置的位移總是大小相等、方向相反,故C、D、E三項(xiàng)正確. 7.(2018·海淀區(qū)二模)如圖所示為一列沿著x軸正方向傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖.已知這列波的波速v=5.0 m/s.下列說法正確的是(  ) A.這列波的頻率f=1.0 Hz B.經(jīng)過一個(gè)周期,x=0.5 m處的質(zhì)點(diǎn)沿著x軸正向運(yùn)動的距離為1.0 m C.在t=0到t1=0.4 s時(shí)間內(nèi),x=0.5 m處的質(zhì)點(diǎn)通過的

11、路程是20 cm D.在t=0時(shí)刻,x=0.5 m處的質(zhì)點(diǎn)正在沿著y軸負(fù)方向運(yùn)動 答案 D 解析 A項(xiàng),由圖知:波長λ=1 m,則波速v=,可求出周期T===0.2 s,則頻率為f===5 Hz.故A項(xiàng)錯(cuò)誤. B項(xiàng),在t=0時(shí),x=0.5 m處的質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置,該質(zhì)點(diǎn)不隨著波遷移.故B項(xiàng)錯(cuò)誤. C項(xiàng),在t=0到t1=0.4 s時(shí)間內(nèi),x=0.5 m處的質(zhì)點(diǎn)振動了兩個(gè)周期,則通過的路程是2×4×5=40 cm,故C項(xiàng)錯(cuò)誤. D項(xiàng),t=0時(shí),x=0.5 m處的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向?yàn)閥軸負(fù)方向.故D項(xiàng)正確. 8.(2018·武漢模擬)(多選)一列簡諧橫波某時(shí)刻的波形圖如圖(a)所示,從該時(shí)

12、刻開始計(jì)時(shí),質(zhì)點(diǎn)A的振動圖像如圖(b)所示.下列說法正確的是(  ) A.t=0.6 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P的位移為2 m B.0~0.6 s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動的路程為6 m C.t=0.6 s時(shí),波傳播的距離為6 m D.若t=0時(shí),振動剛剛傳到A點(diǎn),則t=1.6 s時(shí),x=50 m的質(zhì)點(diǎn)第二次位于波峰 E.若t=0時(shí),振動剛剛傳到A點(diǎn),則t=2.4 s時(shí),x=50 m的質(zhì)點(diǎn)第二次位于波峰 答案 ABE 解析 A、B兩項(xiàng),由圖(a)可得:質(zhì)點(diǎn)P和質(zhì)點(diǎn)A的振動完全一致;由圖(b)可得:t=0.6 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A在波峰位置,位移為2 m;0~0.6 s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)A運(yùn)動的路程為3A=6 m; 故

13、t=0.6 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)P在波峰位置,位移為2 m;0~0.6 s內(nèi),質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動的路程為3A=6 m;故A、B兩項(xiàng)正確; C項(xiàng),由圖(a)可得:波長λ=20 m,由圖(b)可得:周期T=0.8 s,故波速v==25 m/s;故經(jīng)過時(shí)間0.6 s,波傳播的距離為25 m/s×0.6 s=15 m,故C項(xiàng)錯(cuò)誤; D項(xiàng),若t=0時(shí),振動剛剛傳到A點(diǎn),那么,波前起振方向向下;根據(jù)波速可得:x=50 m的質(zhì)點(diǎn)在t=1 s時(shí)開始振動,經(jīng)過1T=1.2 s后第二次位于波峰,故t=2.4 s時(shí),x=50 m的質(zhì)點(diǎn)第二次位于波峰,故D項(xiàng)錯(cuò)誤,E項(xiàng)正確. 9.(2018·東城區(qū)二模)一列簡諧橫波,在t=0.6

14、 s時(shí)刻的圖像如圖甲所示,此時(shí),P、Q兩質(zhì)點(diǎn)的位移均為-1 cm,波上A質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖乙所示,則以下說法正確的是(  ) A.這列波沿x軸負(fù)方向傳播 B.這列波的波速是 m/s C.從t=0.6 s開始,緊接著的Δt=0.6 s時(shí)間內(nèi),A質(zhì)點(diǎn)通過的路程是10 m D.從t=0.6 s開始,質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q早0.6 s回到平衡位置 答案 B 解析 A項(xiàng),由乙圖讀出t=0.6 s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)A的速度方向?yàn)檠貀軸負(fù)方向,由甲圖判斷出波的傳播方向?yàn)檠豿軸正向.故A項(xiàng)錯(cuò)誤. B項(xiàng),由甲圖讀出該波的波長為λ=20 m,由乙圖周期為:T=1.2 s,則波速為:v== m/s= m/s.故B項(xiàng)

15、正確. C項(xiàng),Δt=0.6 s=0.5 T,質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動時(shí)在一個(gè)周期內(nèi)質(zhì)點(diǎn)A通過的路程是4倍振幅,則經(jīng)過Δt=0.6 s,A質(zhì)點(diǎn)通過的路程是:S=2A=2×2 cm=4 cm.故C項(xiàng)錯(cuò)誤. D項(xiàng),圖示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P沿y軸正方向,質(zhì)點(diǎn)Q沿y軸負(fù)方向,所以質(zhì)點(diǎn)P將比質(zhì)點(diǎn)Q早回到平衡位置.將此圖像與正弦曲線進(jìn)行對比可知:P點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xP= m,Q點(diǎn)的橫坐標(biāo)為xQ= m,根據(jù)波形的平移法可知質(zhì)點(diǎn)P比質(zhì)點(diǎn)Q早回到平衡位置的時(shí)間為:t== s=0.4 s,故D項(xiàng)錯(cuò)誤. 10.(2018·浙江模擬)(多選)如圖所示,同一介質(zhì)中的P、Q兩列持續(xù)振動的簡諧橫波分別沿x軸正向和負(fù)向傳播,質(zhì)a、b、c、d分別

16、位于x=6 m、7 m、8 m、7.5 m處,若波的傳播速度為10 m/s,圖示為t=0 s時(shí)刻的波形圖.則再經(jīng)過t=0.5 s時(shí)(  ) A.質(zhì)點(diǎn)振動的頻率為0.4 Hz B.質(zhì)點(diǎn)a、c處于平衡位置 C.質(zhì)點(diǎn)b的位移大小為30 cm D.質(zhì)點(diǎn)d的振動方向沿-y軸 答案 BD 解析 A項(xiàng),由題意知,v=10 m/s,λ=4 m,由v=λf得質(zhì)點(diǎn)振動的頻率為f===2.5 Hz,振動周期為T==0.4 s,故A項(xiàng)錯(cuò)誤. B項(xiàng),質(zhì)點(diǎn)a、c為振動減弱點(diǎn),當(dāng)t=0.5 s,兩波振動方向相反,所以質(zhì)點(diǎn)a、c處于平衡位置,故B項(xiàng)正確. C項(xiàng),質(zhì)點(diǎn)b是振動加強(qiáng)點(diǎn),t=0.5 s時(shí),兩列波

17、在質(zhì)點(diǎn)b的位移均為0,故質(zhì)點(diǎn)b的位移為0,故C項(xiàng)錯(cuò)誤. D項(xiàng),t=0.5 s時(shí),簡諧橫波P在d處向下振動,簡諧橫波Q在d處也向下振動,所以質(zhì)點(diǎn)d的振動方向沿-y軸方向,故D項(xiàng)正確. 11.(2018·江蘇模擬)如圖所示,一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波,實(shí)線是在t=0時(shí)刻的波形圖,虛線是這列波經(jīng)Δt=0.2 s的波形圖,T<Δt<2 T.則下列說法正確的是(  ) A.這列波的波長是12 cm B.這列波的周期是0.25 s C.這列波的波速是0.4 m/s D.從t=0時(shí)刻開始,x=5 cm處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)0.5 s振動到波峰 答案 A 解析 A項(xiàng),由圖可得:波長λ=12 cm,

18、故A項(xiàng)正確; B、C兩項(xiàng),根據(jù)波沿x軸負(fù)方向傳播,由兩時(shí)刻的波形圖及T<Δt<2 T可得:波在Δt內(nèi)傳播的距離vΔt=λ+4 cm=16 cm=0.16 m,故波速v=0.8 m/s,周期T==0.15 s,故B、C兩項(xiàng)錯(cuò)誤; D項(xiàng),根據(jù)波沿x軸負(fù)方向傳播可得:波經(jīng)過0.5 s向左傳播0.4 m=40 cm;故從t=0時(shí)刻開始,x=5 cm處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)0.5 s的振動與t=0時(shí),x=45 cm處質(zhì)點(diǎn)振動一致; x=45 cm=3λ+9 cm,故質(zhì)點(diǎn)振動和t=0時(shí),x=9 cm處質(zhì)點(diǎn)振動一致,由圖可得:質(zhì)點(diǎn)并不在波峰,故D項(xiàng)錯(cuò)誤. 12.(多選)一列簡諧橫波沿直線傳播,該直線上平衡位置相距

19、9 m的a、b兩質(zhì)點(diǎn)的振動圖像如圖所示,下列描述該波的圖像可能正確的是(  ) 答案 AC 解析 由振動圖像可知,a、b兩點(diǎn)的振動相位相差四分之一或四分之三周期,由波的傳播規(guī)律可知,一個(gè)周期內(nèi)波向前傳播一個(gè)波長,所以a、b間的距離x=(n+)λ或x=(n+)λ(n=0,1,2,3……). 由第一個(gè)表達(dá)式,當(dāng)n=0時(shí),λ=36 m;當(dāng)n=1時(shí),λ=7.2 m;當(dāng)n=2時(shí),λ=4 m,A項(xiàng)正確;由第二個(gè)表達(dá)式,當(dāng)n=0時(shí),λ=12 m;當(dāng)n=1時(shí),λ= m;當(dāng)n=2時(shí),λ= m,C項(xiàng)正確. 二、非選擇題 13.(2018·銀川三模)如圖甲所示,介質(zhì)中振源位于O點(diǎn)位置,它的振動圖像

20、如圖乙所示,P點(diǎn)距離O點(diǎn)8 m,Q點(diǎn)距離O點(diǎn)5 m,振源振動所形成的機(jī)械波在傳播過程中兩相鄰波谷之間的距離為0.8 m.求: (1)振源的振動方程; (2)從振源振動開始計(jì)時(shí),P點(diǎn)第一次到達(dá)波谷時(shí)所需要的時(shí)間t; (3)P點(diǎn)第一次經(jīng)過平衡位置向下運(yùn)動時(shí)Q點(diǎn)的位置以及Q點(diǎn)運(yùn)動的路程. 解析 (1)由題意得λ=0.8 m 由圖乙可知A=0.4 m,T=0.4 s 則ω==rad/s=5πrad/s 根據(jù)圖乙可得 振源的振動方程為:y=0.4sin5πt(m) (2)波速為v==2 m/s 因此波傳到P點(diǎn)用時(shí):t1==4 s, 又由于波源起振方向?yàn)橄蛏?,因此該質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波谷仍

21、需:t2=T=0.3 s 所以P點(diǎn)第一次到達(dá)波谷所需的時(shí)間為t=t1+t2=4.3 s; (3)波傳到Q點(diǎn)用時(shí)t3==2.5 s, P點(diǎn)第一次經(jīng)過平衡位置向下運(yùn)動用時(shí)由(2)可知用時(shí)t3=t1+=4.2 s, 因此Q點(diǎn)共振動t4=4.2-2.5=1.7 s,合計(jì)振動=4個(gè)周期, 所以此時(shí)Q點(diǎn)在在波峰, 振動的總路程為:s=×4×0.4 m=6.8 m. 14.一列簡諧橫波,沿波的傳播方向依次有P、Q兩點(diǎn),平衡位置相距5.5 m,其振動圖像如圖所示,實(shí)線為P點(diǎn)的振動圖像,虛線為Q點(diǎn)的振動圖像,求: (1)該波的波長; (2)該波的最大傳播速度. 答案 (1) m(n=0、1、2、3、…) (2)6 m/s 解析 (1)根據(jù)題意,畫出如圖所示的波動圖像, 其對應(yīng)的方程y=-10sinx,當(dāng)y=5時(shí),sinx=- 解得x=2nπ+π(n=0、1、2、3、…) 根據(jù)數(shù)學(xué)關(guān)系類比可得 =(n=0、1、2、3、…) nλ+λ=5.5(n=0、1、2、3、…) 解得λ= m(n=0、1、2、3、…) (2)由圖像可知:周期T=1 s,由波速公式可得 v== m/s(n=0、1、2、3、…) 當(dāng)n=0時(shí),vm=6 m/s 10

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