2020屆高考物理總復(fù)習核心素養(yǎng)提升練四十機械波（含解析）新人教版.docx

機械波(45分鐘100分)一、選擇題(本題共10小題，每小題6分，共60分，均為多選題)1.下列說法中正確的是()A.物體做受迫振動時，驅(qū)動力的頻率越高，受迫振動的物體振幅越大B.滿足干涉條件的振幅不同的兩列簡諧橫波相遇時，某時刻振動加強點的位移可能比振動減弱點的位移小C.發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源發(fā)出的波的頻率發(fā)生了變化D.一列水波遇到障礙物發(fā)生衍射，衍射后的水波頻率不變E.機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)后，它的頻率保持不變【解析】選B、D、E。物體做受迫振動的頻率等于驅(qū)動力的頻率，當系統(tǒng)的固有頻率等于驅(qū)動力的頻率時，振幅達最大，這種現(xiàn)象稱為共振，故A項錯誤；兩列波發(fā)生干涉，振動加強區(qū)質(zhì)點的振幅總比振動減弱區(qū)質(zhì)點的振幅大，但某時刻振動加強點的位移可能比振動減弱點的位移小，故B項正確；發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源發(fā)出的波的頻率不發(fā)生變化，故C項錯誤；水波發(fā)生衍射現(xiàn)象，頻率仍不變，故D項正確；根據(jù)機械波傳播的特點可知，機械波從一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)后，它的頻率保持不變，故E項正確?！炯庸逃柧殹?多選)(2018莆田模擬)下列說法正確的是()A.“聞其聲不見其人”說明聲波能發(fā)生衍射而光不能發(fā)生衍射B.干涉是波所特有的現(xiàn)象，水波、聲波、電磁波等一切波都能發(fā)生干涉C.幾列波相遇時每列波都能保持各自的波長、頻率不變，不因其他波的存在而受影響D.當警車從遠處駛來時人們會感覺到警笛的音調(diào)變高，這是因為警笛發(fā)聲的頻率變大E.比較來自星球與地球上相同元素光譜的頻率，就可以判斷出星球在靠近或遠離地球【解析】選B、C、E。“聞其聲而不見其人”現(xiàn)象說明遇到同樣障礙物時，聲波能繞過阻礙物，繼續(xù)傳播，則聲波比光波易發(fā)生衍射，故A項錯誤；水波、聲波、電磁波等一切波都能發(fā)生干涉，故B項正確；幾列波相遇時，能保持各自的狀態(tài)互不干擾，故C項正確；警車從遠處駛來時人們會感覺到警笛的音調(diào)變高，這是因為接收到的頻率變大，故D項錯誤；根據(jù)多普勒效應(yīng)可以計算出物體相對運動的速度，所以通過測量星球上某些元素發(fā)出光波的頻率，然后與地球上這些元素靜止時發(fā)光的頻率對照，就可以判斷星球靠近還是遠離我們地球，還可以算出星球靠近或遠離我們的速度，故E項正確。2.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軸正向和負向傳播，質(zhì)點a、b、c、d分別位于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時刻的波形圖。則再經(jīng)過t=0.5 s時()A.質(zhì)點振動的頻率為0.4 HzB.質(zhì)點a、c處于平衡位置C.質(zhì)點b的位移大小為30 cmD.質(zhì)點d的振動方向沿-y軸【解析】選B、D。由題意知，v=10 m/s，=4 m，v=f得質(zhì)點振動的頻率為f=2.5 Hz，振動周期為T=0.4 s，故A項錯誤；質(zhì)點a、c為振動減弱點，當t=0.5 s時，兩波振動方向相反，所以質(zhì)點a、c處于平衡位置，故B項正確；質(zhì)點b是振動加強點，t=0.5 s時，兩列波在質(zhì)點b的位移均為0，故質(zhì)點b的位移為0，故C項錯誤；t=0.5 s時，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d的振動方向沿-y軸方向，故D項正確。3.(2018蚌埠模擬)如圖所示，A、O、B是均勻彈性介質(zhì)中x軸上的三個質(zhì)點，AO=2 m，OB=6 m。t=0時刻質(zhì)點O作為波源由平衡位置開始向下做等幅振動，并形成一列簡諧橫波以2 m/s的波速沿x軸傳播，t=3 s時波源O第一次到達波峰位置。下列說法正確的是()A.t=3 s時波剛好傳播到質(zhì)點B處B.t=4 s時質(zhì)點A恰好達到波峰C.該橫波的波長為6 m、周期為4 sD.質(zhì)點B達到波峰時，質(zhì)點A一定處于波谷E.質(zhì)點A和質(zhì)點B開始振動后，始終保持同步運動【解析】選A、B、D。根據(jù)波速v=2 m/s可得：波傳播到B點的時間t1=3 s，故A項正確；根據(jù)波源起振方向向下，在t=3 s時第一次到達波峰可得：T=3 s，所以，周期T=4 s，波長=vT=8 m，故C項錯誤；根據(jù)波源起振方向向下，由波速v=2 m/s可得：質(zhì)點A運動到波峰的時間t2=+T=4n+4(s)，nN，故B項正確；根據(jù)OB-OA=4 m=可得：A、B兩質(zhì)點振動相反，故B到達波峰時，A在波谷，故D項正確，E項錯誤。4.(2019泉州模擬)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，周期為T。在t=0時的波形如圖，波上有P、Q兩點，其縱坐標分別為yP=2 cm，yQ=-2 cm，下列說法中正確的是()A.P點的振動形式傳到Q點需要B.P、Q在振動過程中，位移的大小總相等C.在T內(nèi)，P點通過的路程小于20 cmD.經(jīng)過T，Q點回到平衡位置E.P、Q兩質(zhì)點不可能同時到達平衡位置【解析】選A、B、C。根據(jù)波向右傳播可得：t=0時，質(zhì)點P向上振動，質(zhì)點Q向下振動；故P、Q振動剛好相反，那么，兩質(zhì)點平衡位置間距離為，振動形式傳播的時間為T；兩振動總是相反，故質(zhì)點總是同時到達平衡位置，位移大小總是相等，故A、B項正確，E項錯誤；根據(jù)質(zhì)點P向上振動可得：在T內(nèi)，P點通過的路程小于5A=20 cm，故C項正確；根據(jù)質(zhì)點Q的位移和振動方向可得：振動方程YQ=4sin(cm)，故經(jīng)過T，Q點位移為4sin(cm)=4sin(cm)0，故D項錯誤?！炯庸逃柧殹?多選)一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在t=0時刻的波形圖如圖所示。已知波速為0.4 m/s，且波剛傳的c點。下列選項正確的是()A.波源的振動周期為0.2 sB.t=0時，質(zhì)點d沿y軸正方向運動C.在t=0時，質(zhì)點a的加速度比質(zhì)點b的加速度小D.質(zhì)點a比質(zhì)點b先回到平衡位置E.t=0.1 s時，質(zhì)點c將運動到x=12 cm【解析】選A、B、C。由圖可得：波長=8 cm，故周期T=0.2 s，故A項正確；根據(jù)波向右傳播，由圖可得：質(zhì)點d向上振動，故B項正確；由圖可得：質(zhì)點a比質(zhì)點b離平衡位置近，故加速度小，故C項正確；根據(jù)波向右傳播，質(zhì)點a向波谷運動，質(zhì)點b在波峰，故質(zhì)點a比質(zhì)點b晚回平衡位置，故D項錯誤；根據(jù)質(zhì)點不隨波的傳播而傳播，只在平衡位置附近振動可得：質(zhì)點橫坐標不變，故E項錯誤。5.(2018南昌模擬)如圖所示，某均勻介質(zhì)中有兩列簡諧橫波A和B同時沿x軸正方向傳播足夠長的時間，在t=0時刻兩列波的波峰正好在x=0處重合，則下列說法正確的是()A.t=0時刻x=0處質(zhì)點的振動位移為20 cmB.兩列波的頻率之比為fAfB=53C.t=0時刻一定存在振動位移為-30 cm的質(zhì)點D.t=0時刻x軸正半軸上到原點最近的另一波峰重合處的橫坐標為x=7.5 mE.t=0時刻x軸正半軸上到原點最近的波谷重合處的橫坐標為x=7.5 m【解析】選B、C、E。t=0時刻x=0處質(zhì)點的振動位移為 x=xA+xB=20 cm+20 cm=40 cm，故A項錯誤；兩列波在同一介質(zhì)中傳播，波速相等。由v=f得：當波速一定時，波長與頻率成反比，由圖可知：AB=35，所以fAfB=BA=53，故B項正確；兩列波疊加時，各個不同的質(zhì)點的位移在正負最大值之間，所以t=0時刻一定存在振動位移為-30 cm的質(zhì)點，故C項正確；由圖可知：AB=35，A=3 m，可知當t=0時刻x軸正半軸上到原點最近的另一波峰重合處的橫坐標為x=5A=15 m，故D項錯誤；結(jié)合B、D的分析可知，t=0時刻x軸正半軸上到原點最近的波谷重合處到O點的距離等于x=2.5A=1.5B=7.5 m，故E項正確。6.(2018龍巖模擬)圖甲為一列簡諧橫波在t=0時的波動圖象，圖乙為該波中x=2 m處質(zhì)點P的振動圖象，下列說法正確的是()A.該波沿x軸負方向傳播B.波速為4 m/sC.再過1.0 s，質(zhì)點P沿傳播方向移動4 mD.t=2.5 s時，質(zhì)點P恰好通過平衡位置E.質(zhì)點P的振動方程為：y=0.2sin 2t(cm)【解題指導(dǎo)】解析本題應(yīng)注意以下三點：(1)看清圖象是振動圖象還是波的圖象。(2)根據(jù)同側(cè)法、微平移法等判斷質(zhì)點的振動方向或波的傳播方向。(3)區(qū)分波的傳播位移和質(zhì)點的振動位移?！窘馕觥窟xB、D、E。t=0時刻，從圖乙可知質(zhì)點P的速度沿+y方向，甲圖中采用波形平移的方法可知波沿x軸正方向傳播，故A項錯誤；由甲圖得到波長為=4 m，由乙圖得到周期為 T=1.0 s，故波速：v=4 m/s，故B項正確；質(zhì)點P只上下振動，不向前移動，故C項錯誤；根據(jù)周期性知，t=2.5 s時與t=0.5 s時質(zhì)點P的振動情況相同，恰好通過平衡位置，故D項正確；質(zhì)點P的振動方程為 y=Asin t=0.2sin t=0.2sin 2t(cm)，故E項正確。【加固訓練】(多選)(2018濰坊模擬)一列簡諧橫波沿x軸傳播，甲圖為t=0時刻波的圖象，乙圖為質(zhì)點P的振動圖象，則下列判斷正確的是()A.該波沿x軸正方向傳播B.該波的傳播速度為4 m/sC.經(jīng)過0.5 s，P沿波的傳播方向前進2 mD.t=0.5 s時質(zhì)點P速度最大E.該波在傳播過程中若遇到4 m的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象【解析】選B、D、E。由圖乙可得：t=0時刻，質(zhì)點P在平衡位置向下振動，故由圖甲可得：波向左傳播，故A項錯誤；由圖甲可得：波長=4 m，由圖乙可得：周期T=1.0 s，故波速v=4 m/s，故B項正確；質(zhì)點不隨波的傳播而遷移，圖示簡諧橫波上質(zhì)點在波的傳播方向上位移為零，故C項錯誤；由圖乙可得：t=0.5 s時質(zhì)點P在平衡位置，故速度最大，故D項正確；根據(jù)波長=4 m可得：該波在傳播過程中若遇到4 m的障礙物，能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，故E項正確。7.一列簡諧橫波沿x軸正向傳播，振幅為4 cm，周期為T=6 s。已知在t=0時刻，質(zhì)點a坐標為(5，-2)，沿y軸正向運動，質(zhì)點b坐標為(15，2)，沿y軸負向運動，如圖所示。下列說法正確的是()A.該列簡諧橫波波長可能為4 cmB.該列簡諧橫波波長可能為10 cmC.在t=0.5 s時刻質(zhì)點a的位移為0D.a、b兩質(zhì)點可以同時在波峰E.當質(zhì)點b在波谷時，質(zhì)點a一定在波峰【解析】選A、C、E。質(zhì)點a、b振動剛好相反，故兩質(zhì)點振動總是相反，那么，兩質(zhì)點一個在波峰，另一質(zhì)點必在波谷，故D項錯誤，E項正確；根據(jù)兩質(zhì)點振動總是相反可得：兩質(zhì)點平衡位置間的距離10 cm=，nN，故波長= cm，nN，那么，波長可能為4 cm，不可能為10 cm，故A項正確，B項錯誤；根據(jù)質(zhì)點a的振動和周期可得：質(zhì)點a的振動方程為y=4sin (cm)，故在t=0.5 s時刻質(zhì)點a的位移為4sin (cm)=0，故C項正確。8.如圖所示，一列簡諧橫波向右傳播，P、Q兩質(zhì)點平衡位置相距0.15 m。當P運動到上方最大位移處時，Q剛好運動到下方最大位移處，則這列波的波長可能是()A.0.10 mB.0.30 mC.0.20 mD.0.15 mE.0.06 m【解析】選A、B、E?？梢援嫵鯬Q之間的最簡單的波形，如圖所示：由于P、Q之間可以含有多個完整的波形，則：xPQ=(n=0，1，2)整理可以得到：=(n=0，1，2)當n=0時，=0.3 m當n=1時，=0.1 m，當n=2時，=0.06 m，故選項A、B、E正確，C、D錯誤?！炯庸逃柧殹?多選)如圖甲所示，一列簡諧橫波沿長繩向右傳播，這條長繩上的a、b兩質(zhì)點平衡位置相距s=1.5 m，且s。a、b兩質(zhì)點的振動圖象分別如圖乙中實線和虛線所示。下列說法正確的是()A.從t=0時刻開始，質(zhì)點a先到達最大位移處B.該波傳播的速度為0.5 m/sC.a向上振動時b一定向下振動D.該波的波長為4 m【解析】選B、D。由圖象可知，b點最先到達波谷，最先到達最大位移處，故A項錯誤；從a傳到b經(jīng)歷的時間為t=3 s，故傳播的速度v= m/s=0.5 m/s，故B項正確；根據(jù)圖象可知，在12 s內(nèi)a、b兩點都向上運動，故C項錯誤；根據(jù)圖象可知，周期T=8 s，故波長=vT=4 m，故D項正確。9.(2018東莞模擬)如圖甲所示，在水平面內(nèi)，有三個質(zhì)點a、b、c分別位于直角三角形的三個頂點上，已知ab=6 m，ac=8 m。在t1=0時刻a、b同時開始振動，振動圖象均如圖乙所示，所形成的機械波在水平面內(nèi)傳播，在t2=4 s時c點開始振動，則 ()A.該機械波的傳播速度大小為2 m/sB.c點的振動頻率先是與a點相同，兩列波相遇后c點的振動頻率增大C.該列波的波長是2 mD.兩列波相遇后，c點振動加強E.兩列波相遇后，c點振動減弱【解析】選A、C、D。由于兩列波的波速相同，則a處振動先到達c點，所以波速為v= m/s=2 m/s，故A項正確；由于兩列波在同種介質(zhì)中傳播，且波長相同，所以兩列波的頻率相同，所以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，兩列波相遇后c點的振動頻率不變，故B項錯誤；由圖知：a到c的時間是4個周期，所以波長為=ac=2 m，c點到a、b兩點的路程差為s=bc-ac=2 m=，故兩列波相遇后，c點振動加強，故C、D項正確，E項錯誤。10.(2018鄭州模擬)如圖為振幅、頻率相同的兩列橫波在t=0時刻相遇時形成的干涉圖樣，實線與虛線分別表示波峰和波谷，已知兩列波的振幅均為5 cm，波速和波長均為1 m/s和0.4 m。下列說法正確的是()A.P點始終處于波谷位置B.R、S兩點始終處于靜止狀態(tài)C.Q點在t=0.1 s時刻將處于平衡位置D.從t=0到t=0.2 s的時間內(nèi)，Q點通過的路程為20 cmE.如果A、B兩波源頻率不同，也能產(chǎn)生類似的穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象【解析】選B、C、D。圖示時刻，P點為波谷和波谷相遇，故振動加強；那么，P點做振幅為2A=10 cm的簡諧運動，故A項錯誤。圖示時刻，R、S兩點為波峰和波谷相遇，故振動減弱；由兩波振幅相等可得：R、S兩點始終處于靜止狀態(tài)，故B項正確。圖示時刻，Q點為波峰和波峰相遇，故振動加強；那么，Q點做振幅為A=2A=10 cm的簡諧運動，t=0時位于波峰，振動周期不變；由周期T=0.4 s可得：在t=0.1 s時刻，Q點剛好從圖示時刻運動T回到平衡位置，故C項正確。由C項可知：從t=0到t=0.2 s的時間內(nèi)，Q點振動T，故路程s=2A=20 cm，故D項正確。穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象產(chǎn)生條件：兩列頻率相等的波相遇，故E項錯誤。二、計算題(本題共3小題，共40分)11.(12分)甲、乙兩列簡諧橫波傳播速率相同，分別沿x軸負方向和正方向傳播，t0時刻兩列波的前端剛好分別傳播到A點和B點，如圖所示，已知甲波的頻率為5 Hz，求：(1)t0時刻之前，平衡位置在x軸上C處的質(zhì)點已經(jīng)振動的時間。(2)以t0時刻為記時零點，在之后的0.9 s內(nèi)，x=0處的質(zhì)點位移為+6 cm的時刻。【解析】(1)由圖可得：甲波波長甲=4 m，乙波波長乙=8 m根據(jù)兩波波速v相等，甲波頻率f甲=5 Hz可得：波速v=甲f甲=20 m/s甲波周期T甲=0.2 s乙波周期T乙=0.4 s根據(jù)兩波傳播方向及波形圖可得：t0時刻之前，質(zhì)點C振動的時間為波從C點x=-4 m處傳播到B點x=-2 m處的時間；故質(zhì)點C振動時間t=0.1 s；(2)根據(jù)甲波振幅A甲=2 cm，乙波振幅A乙=4 cm可得：質(zhì)點位移為+6 cm的時刻兩波在該點處剛好到達波峰；故根據(jù)波速、波長及波形圖可得：甲波在x=0處質(zhì)點達到波峰處的時間t1=0.2n(s)，nN乙波在x=0處質(zhì)點到達波峰的時間t2=0.4n+0.2(s)，nN；故由t1=t20.9 s可得：t1=t2=0.2 s和0.6 s答案：(1)0.1 s(2)0.2 s和0.6 s12.(14分)一列簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿x軸傳播，t=0時刻的波動圖象如圖甲所示，其中處于x1=5 m處的質(zhì)點A的振動圖象如圖乙所示，此時振動恰好傳播到x2=7 m的質(zhì)點處，A、B兩點均在x軸上，兩者相距sAB=25 m，求：(1)這列波的傳播速度。(2)從t=0時刻開始10 s內(nèi)質(zhì)點B運動的路程和位移?！窘馕觥?1)由圖甲可知：此波的波長為=4 m，由圖乙可知：此波的周期T=0.4 s；所以，波速：v=10 m/s；(2)設(shè)從t=0時刻開始振動傳播到B點的時間為t1，B點振動的時間為t2，則有：波傳播到B點所需時間：t1=2.3 s所以，B點振動時間：t2=(10-2.3)s=7.7 s由圖甲可得：波源向下振動，故質(zhì)點B在t=10 s內(nèi)振動了t2=7.7 s=19T而且開始振動時從平衡位置開始方向向下；故質(zhì)點B振動的路程s=77A=7.7 mt=10 s時刻，質(zhì)點B處在負的最大位移處，所以位移為xB=-10 cm。答案：(1)10 m