高考物理复习152机械波.docx

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高考物理复习152机械波

　　时间：

45分钟　　　满分：

100分

一、选择题（本题共10小题，每小题7分，共70分。

其中1～4为单选，5～10为多选）

1．[2015·四川高考]平静湖面传播着一列水面波（横波），在波的传播方向上有相距3m的甲、乙两小木块随波上下运动。

测得两小木块每分钟都上下30次。

甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰，这列水面波（　　）

A．频率是30HzB．波长是3m

C．波速是1m/sD．周期是0.1s

答案　C

解析　由题意知甲、乙两小木块间的距离x＝3m＝λ，故波长λ＝2m。

又知两小木块都是每分钟振动30次，故周期T＝2s，频率f＝0.5Hz，则波速v＝＝1m/s。

故选项C正确。

2．[2016·淮北模拟]2014年2月12日在新疆于田县附近发生7.3级左右地震，震源深度12千米。

如果该地震中的简谐横波在地球中匀速传播的速度大小为4km/s。

已知x轴正方向指向地面，某时刻刚好传到x＝120m处。

如图所示，则（　　）

A．从波源开始振动到波源迁移到x＝120m处需要经过0.03s时间

B．从波传到x＝120m处开始计时，经过t＝0.06s位于x＝360m处的质点开始振动

C．波动图象上M点此时速度方向沿y轴正向，动能在减小

D．此刻波动图象上除M点外与M点势能相同的质点有5个

答案　B

解析　波上所有质点并不随波迁移，故A错误；由题意可知该波的周期为：

T＝＝0.015s，从波传到x＝120m处开始计时，经过t＝0.06s，恰好完成了4个周期，位于x＝360m处的质点在平衡位置刚好起振，B正确；由“上下坡”法，可得M点的速度方向沿y轴负向，正在往平衡位置运动，速度增大、动能增大，C错误；由简谐运动的对称性可得，除M点外与M点势能相同的质点有7个，D错误。

3．[2017·南充模拟]在均匀介质中，各质点的平衡位置在同一水平直线上，相邻两质点的距离均为a，如图所示，振动从质点1开始向右传播，经过时间t，前11个质点第一次形成如图所示的波形，则此波的最大波速可能为（　　）

A.B.C.D.

答案　B

解析　若波源的起振方向向上，前11个质点第一次形成如图所示的波形时，分析可得波恰好传到17质点。

波传播的距离最大，最大距离s＝16a，则最大波速v＝。

故选B。

4．[2016·资阳模拟]如图所示为t＝0时刻简谐横波a与b的波形图，其中a沿x轴正方向传播，b沿x轴负方向传播，波速都是10m/s，振动方向都平行于y轴。

下图画出的是平衡位置在x＝2m处的质点从t＝0开始在一个周期内振动的图象，其中正确的是（　　）

答案　B

解析　由题可知，两列波的波速相等，波长相等，则频率相等，能发生干涉。

过周期后，两列波的波峰同时到达x＝2m处的质点，则此质点振动总是加强，振幅为两列波振幅之和，即为3cm。

开始从平衡位置沿y轴正方向振动，所以图象B正确。

5．如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波的部分波形图。

若该波波速v＝40m/s，在t＝0时刻波刚好传播到x＝13m处，下列关于波在t＝0.45s时的运动情况分析，其中正确的是（　　）

A．该波x＝9m处的质点的位移为－5cm

B．该波x＝11m处的质点的位移为5cm

C．该波x＝11m处的质点速度方向沿y轴负向

D．该波刚好传播到x＝31m处

E．该波刚好传播到x＝18m处

答案　ACD

解析　据图象可知λ＝8m。

根据λ＝vT可得波的周期为T＝＝0.2s，所以在t＝0.45s时，已传播了2个周期，据波的周期性特点，可将t＝0时的波形图向右移λ，即可得t＝0.45s时的波形图，则x＝9m处的质点的位移为－5cm，x＝11m处的质点的位移为0，A正确，B错误。

x＝11m处的质点沿y轴负方向运动，故C正确。

t＝0时刻，该波传播到13m处，在t＝0.45s时间内又传播x′＝vt＝18m，故t＝0.45s时波传播到31m处，所以D正确、E错误。

6．关于机械波的形成，下列说法中正确的是（　　）

A．物体做机械振动，一定产生机械波

B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步

C．参与振动的质点群有相同的频率

D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递

答案　BC

解析　机械振动在介质中传播形成机械波，只有机械振动，没有介质不会有机械波，选项A错误；机械波实质是传播的振动形式和能量，波源振动带动其周围质点振动，后振动的质点总是落后于前面振动的质点，但振动周期和频率一致，故选项B、C正确；机械波并不是介质随波而迁移，参与波动的各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移，选项D错误。

7．一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图中的实线所示，t＝0.02s时刻的波形如图中虚线所示。

若该波的周期T大于0.02s，则该波的传播速度可能是（　　）

A．1m/sB．3m/sC．4m/sD．5m/s

答案　AB

解析　由于该波的周期大于0.02s，则波沿传播方向传播的距离小于一个波长，即Δx<8cm。

若波向右传播，则Δx＝2cm，v＝＝＝1m/s。

若波向左传播，则Δx＝6cm，v＝＝＝3m/s，故A、B正确，C、D错误。

8．[2017·合肥质检]图甲为一列简谐横波在t＝2s时的波形图，图乙为介质中平衡位置在x＝0.5m处的质点P的振动图象，Q是平衡位置为x＝2m的质点。

下列说法正确的是（　　）

A．波速为0.5m/s

B．波的传播方向向左

C．0～2s时间内Q向y轴负方向运动

D．当t＝7s时Q恰好回到平衡位置

答案　ACD

解析　根据振动图象和波动图象知，波长λ＝2m，周期T＝4s，所以波速为v＝＝0.5m/s，选项A正确；根据质点P的振动图象，t＝2s时P向y轴负向运动，故波的传播方向向右，选项B错误；t＝0时，Q点在波峰位置，且将向下运动，0～2s时间内Q向y轴负方向运动，选项C正确；从t＝2s到t＝7s时Q振动了1T，恰好回到平衡位置，选项D正确。

9．[2017·宝鸡高三质检]如图所示，一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2Hz。

现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同振幅A上下振动一段时间，某时刻两个振源在绳上形成的波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了显著的振动，则以下说法正确的是（　　）

A．由P振源产生的波先到达弹簧处

B．由Q振源产生的波先到达弹簧处

C．两列波可能形成干涉

D．由Q振源产生的波的波速接近4m/s

E．绳上会出现振动位移大小为2A的点

答案　ADE

解析　由于两列波的波速相等，由图可知P波的起振方向向上，Q波起振方向向下，故先到达弹簧处的是P波，选项A正确，B错误；由图可知两列波的波长不同，且波速相同，所以两列波的频率不同，不会产生稳定干涉现象，选项C错误；Q波后到达弹簧振子所在位置，但小球产生了较强烈的振动，即发生共振，故Q的振动频率接近2Hz，即周期接近0.5s，波速v＝＝m/s＝4m/s，选项D正确；根据波的叠加原理，两列波相遇时，绳上会出现振动位移大小为2A（振动加强）的点，选项E正确。

10．[2017·太原高三模拟]振源S在O点做沿竖直方向的简谐运动，频率为5Hz，t＝0时刻向右传播的简谐横波如图所示。

则以下说法正确的是（　　）

A．该横波的波速大小为10m/s

B．t＝0时，x＝1m处的质点振动方向向下

C．t＝0.5s时，x＝3m处的质点处在平衡位置且振动方向向下

D．传播过程中该横波遇到小于1m的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象

E．若振源S向右匀速运动，在振源S右侧静止的接收者接收到的频率小于5Hz

答案　ACD

解析　由图象可得，这列波的波长为2m，所以波速v＝λf＝10m/s，选项A正确；这列波向右传播，在t＝0时，x＝1m处的质点振动方向向上，选项B错误；这列波的周期为0.2s，在t＝0.5s时刻与t＝0.1s时刻，x＝3m处质点运动状态相同，都处于平衡位置且向下振动，选项C正确；障碍物尺寸为1m，机械波的波长为2m，根据发生明显衍射的条件，选项D正确；若振源S向右匀速运动，根据多普勒效应，在振源S右侧静止的接收者接收到的频率大于5Hz，选项E错误。

二、非选择题（本题共2小题，共30分）

11．[2017·东北四市联考]（15分）一列简谐横波沿x轴正向传播，t＝0时的图象如图所示，此时刻后介质中P质点回到平衡位置的最短时间为0.2s，Q质点回到平衡位置的最短时间为1s，已知t＝0时两质点相对平衡位置的位移相同，则：

（1）波的传播周期为多少秒？

传播速度是多大？

（2）写出质点P经过平衡位置向上运动时的振动方程；

（3）从t＝0时刻算起经过多长时间质点Q第二次回到平衡位置？

答案　

（1）2.4s,5m/s　

（2）10sincm　（3）2.2s

解析　

（1）由题意可知，此时P点正在向下运动，Q点正在向上运动，所以T＝＋0.2s＝0.6s，所以T＝2.4s。

由v＝，解得v＝5m/s。

（2）ω＝＝＝rad/s，由振动方程x＝Asinωt可得：

xP＝10sincm。

（3）经过T＝1s＋＝2.2s质点Q第二次回到平衡位置。

12．[2016·许昌模拟]（15分）如图所示，一列水平向右传播的简谐横波，波速大小为v＝0.6m/s，P质点的平衡位置坐标为x＝0.96m。

从图中状态开始计时（此时该波刚好传到距O点0.24m的位置），求：

（1）经过多长时间，P质点第一次到达波峰？

（2）经过多长时间，P质点第二次到达波谷？

P质点第二次到达波谷时，P质点通过的路程及该时刻的位移为多少？

答案　

（1）1.5s　

（2）1.7s　0.25m　－5cm

解析　由波形图可知，波长λ＝0.24m，振幅A＝5cm，周期T＝＝＝0.4s。

（1）P质点第一次到达波峰所需的时间，就是初始时刻x＝0.06m处的质点的振动状态传到P点所需的时间，由图可知：

Δx1＝0.96m－0.06m＝0.90m，则t1＝＝s＝1.5s。

（2）为了求P质点第二次到达波谷所需的时间，可选取x＝0.18m处的质点的振动状态作为研究对象，该振动状态传到P点所需的时间再加一个周期即为所求时间，则：

Δx2＝0.96m－0.18m＝0.78m，

t2＝＋T＝s＋0.4s＝1.7s。

设波最右端传到P处所需时间为t3，有：

t3＝s＝1.2s，

所以从质点P起振到第二次到达波谷历时：

Δt＝t2－t3＝1.7s－1.2s＝0.5s，相当于1T，所以P通过路程为5A＝0.25m，此时刻质点P的位移为－5cm。