高考物理二輪復(fù)習(xí)專題分層突破練5振動(dòng)與波(含解析)

專題分層突破練5振動(dòng)與波A組1.(2020北京東城區(qū)高三下學(xué)期模擬)機(jī)械波和電磁波都能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。下列現(xiàn)象中不屬于利用多普勒效應(yīng)的是()A.交通警察利用測速儀向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波,根據(jù)反射波的頻率變化判斷車速B.醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波,根據(jù)接收到的被血管中的血流反射后的超聲波的頻率變化,判斷血流的速度是否正常C.發(fā)生雷電時(shí),人們利用看見閃電與聽見雷聲的時(shí)間間隔來估算自己與雷電發(fā)生處之間的距離D.天文學(xué)上通過對(duì)比某些元素在遙遠(yuǎn)天體上的發(fā)光頻率與其靜止在地球上的發(fā)光頻率,判斷天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度2.(2020上海長寧區(qū)高三下學(xué)期5月二模)如圖為一列機(jī)械波t時(shí)刻的波形圖,已知該波的周期為T,波長為L,a、b、c、d為四個(gè)質(zhì)量相等的振動(dòng)質(zhì)點(diǎn),則()A.在t時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)b的速度大于c的速度B.在t+T4時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)dC.從t時(shí)刻起,質(zhì)點(diǎn)c比質(zhì)點(diǎn)b先回到平衡位置D.從t時(shí)刻起,到t+T時(shí)刻止,四個(gè)質(zhì)點(diǎn)所通過的路程均為L3.(2020山東濰坊高三期末)一列簡諧橫波某時(shí)刻的波形如圖所示,該時(shí)刻a、b兩質(zhì)點(diǎn)均到達(dá)波峰位置,c質(zhì)點(diǎn)加速度正在增大。下列判斷正確的是()A.a、b兩質(zhì)點(diǎn)之間的距離為半個(gè)波長B.a、b兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)開始時(shí)刻相差半個(gè)周期C.a質(zhì)點(diǎn)完成全振動(dòng)的次數(shù)比b多一次D.a質(zhì)點(diǎn)完成全振動(dòng)的次數(shù)比b少一次4.(多選)(2020廣東佛山高三模擬)平靜的水池表面有兩個(gè)振源A、B,固有振動(dòng)周期均為T。某時(shí)刻A開始向下振動(dòng),相隔半個(gè)周期B開始向下振動(dòng),二者振動(dòng)的振幅相同,某時(shí)刻在水面上形成如圖所示的水波圖。其中O是振源連線的中點(diǎn),OH為中垂線,交叉點(diǎn)G、H的中點(diǎn)為D,C點(diǎn)位于波峰和波谷的正中間,實(shí)線代表波峰,虛線代表波谷。下列說法中正確的是()A.如果在E點(diǎn)有一個(gè)小的漂浮物,經(jīng)半個(gè)周期將向左漂到F點(diǎn)B.兩列波疊加后,O點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱C.圖中G、H兩點(diǎn)振幅為零,D點(diǎn)的振幅也為零D.C點(diǎn)此時(shí)振動(dòng)的速度為零5.(2020東北三省四市高三模擬)如圖甲所示在一條張緊的繩子上掛幾個(gè)擺,a、c擺的擺長相同且小于b擺的擺長。當(dāng)a擺振動(dòng)的時(shí)候,通過張緊的繩子給其他各擺施加驅(qū)動(dòng)力,使其余各擺也振動(dòng)起來。圖乙是c擺穩(wěn)定以后的振動(dòng)圖像,重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,則下列說法錯(cuò)誤的是()A.a、b、c單擺的固有周期關(guān)系為Ta=Tc<TbB.b、c擺振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí),c擺振幅較大C.由圖乙可知,此時(shí)b擺的周期Tb小于t0D.a擺的擺長為g6.(多選)如圖所示,實(shí)線是沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖,虛線是這列波在t=0.2s時(shí)刻的波形圖,已知該波的波速大小是0.8m/s,則下列說法中正確的是()A.這列波的波長是14cmB.這列波的周期是0.15sC.這列波一定沿x軸負(fù)方向傳播D.從t=0時(shí)刻開始,x=5cm處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)0.1s振動(dòng)到波峰7.(2020山東濰坊高三下學(xué)期4月模擬)甲、乙兩列簡諧橫波沿同一直線傳播,t=0時(shí)刻兩波疊加區(qū)域各自的波形如圖所示,已知甲沿x軸正方向傳播,乙沿x軸負(fù)方向傳播,兩列波的傳播速度相同,甲的周期為0.4s,則()A.兩列波在相遇區(qū)域會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象B.t=0s時(shí),x=4m處質(zhì)點(diǎn)速度沿y軸正方向C.t=0.2s時(shí),x=4m處質(zhì)點(diǎn)位置為y=-1cmD.t=0.2s時(shí),x=4m處質(zhì)點(diǎn)速度為零8.(2020山東普通高中學(xué)業(yè)水平等級(jí)考模擬卷)一列簡諧橫波沿x軸傳播,t=0.1s時(shí)的波形圖如圖甲所示,A、B為介質(zhì)中的兩質(zhì)點(diǎn)。圖乙為質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖像。以下判斷正確的是()A.t=0.15s時(shí),A的加速度為零B.t=0.15s時(shí),B的速度沿y軸正方向C.從t=0.1s到t=0.25s,B的位移大小為10cmD.從t=0.1s到t=0.25s,波沿x軸負(fù)方向傳播了7.5cmB組9.(2020福建廈門高三下學(xué)期5月質(zhì)檢)如圖所示,均勻介質(zhì)中兩波源S1、S2分別位于x軸上x1=0、x2=14m處,波源S1振動(dòng)方程為y=2sin5πt(cm),波源S2振動(dòng)方程為y=5sin5πt(cm),質(zhì)點(diǎn)P位于x軸上xP=4m處,已知質(zhì)點(diǎn)P在t1=0.4s時(shí)開始振動(dòng),兩波的波速和波長相等,求:(1)這兩列波在均勻介質(zhì)中的波長;(2)t=0至t=1.5s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過的路程。10.(2020四川綿陽高三下學(xué)期模擬)同一種均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播的簡諧橫波上有兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)M和N,其平衡位置分別是xM=10cm和xN=22cm。t1=14s時(shí)刻,M離開平衡位置的位移是2cm,N在波峰;t2=16s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M第一次回到平衡位置;t3=20s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)N第一次回到平衡位置。求:(1)簡諧橫波的波長;(2)質(zhì)點(diǎn)M離開平衡位置的位移y與時(shí)刻t的關(guān)系式。11.(2020湖北七市教科研協(xié)作體高三下學(xué)期5月聯(lián)考)在某均勻介質(zhì)中,一列橫波在x軸上傳播,t=0時(shí)刻的波形如圖所示,其中P、Q兩質(zhì)點(diǎn)(圖中未標(biāo)明)的平衡位置坐標(biāo)分別為xP=0.4m,xQ=0.7m,以圖示時(shí)刻作為計(jì)時(shí)起點(diǎn)。(1)若質(zhì)點(diǎn)P連續(xù)兩次出現(xiàn)在平衡位置的時(shí)間間隔為Δt=0.4s,求該波的傳播速度;(2)若t=0.1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q出現(xiàn)在波谷位置,求該波的周期。12.(2020北京通州區(qū)高三下學(xué)期5月模擬)有些知識(shí)我們可能沒有學(xué)過,但運(yùn)用我們已有的物理思想和科學(xué)方法,通過必要的分析和推理可以解決一些新的問題。(1)單擺做簡諧振動(dòng),請(qǐng)推導(dǎo)出其振動(dòng)頻率f表達(dá)式(已知單擺擺長為L、單擺擺球質(zhì)量為m、當(dāng)?shù)刂亓铀俣葹間);(2)在彈吉他時(shí),撥動(dòng)琴弦,琴弦會(huì)發(fā)生振動(dòng),琴弦振動(dòng)的頻率f由琴弦的質(zhì)量m、長度L和所受彈撥力F決定。請(qǐng)寫出琴弦振動(dòng)的頻率f與琴弦的質(zhì)量m、長度L和所受彈撥力F的關(guān)系式;(3)現(xiàn)將(2)中弦的長度L減小18%,試推導(dǎo)琴弦振動(dòng)的頻率將如何改變?參考答案專題分層突破練5振動(dòng)與波1.C解析交通警察利用測速儀向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波,根據(jù)反射波的頻率變化判斷車速利用了聲波多普勒效應(yīng)的原理,選項(xiàng)A不符合題意;醫(yī)生向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波,根據(jù)接收到的被血管中的血流反射后的超聲波的頻率變化,判斷血流的速度是否正常也屬于聲波多普勒效應(yīng)的應(yīng)用,選項(xiàng)B也不符合題意;發(fā)生雷電時(shí),人們利用看見閃電與聽見雷聲的時(shí)間間隔來估算自己與雷電發(fā)生處之間的距離是通過光速遠(yuǎn)大于聲速,用這個(gè)時(shí)間間隔乘聲速來估算的,它不屬于多普勒效應(yīng)的應(yīng)用,選項(xiàng)C符合題意;天文學(xué)上通過對(duì)比某些元素在遙遠(yuǎn)天體上的發(fā)光頻率與其靜止在地球上的發(fā)光頻率,判斷天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度是屬于光波的多普勒效應(yīng)的應(yīng)用,選項(xiàng)D不符合題意。2.B解析由于機(jī)械波平衡位置速度最大,由圖可知質(zhì)點(diǎn)b的速度小于c的速度,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;機(jī)械波向左傳播,在t+T4時(shí)刻,d質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過平衡位置,其動(dòng)能最大,選項(xiàng)B正確;機(jī)械波向左傳播,b、c的速度都向下,b靠近平衡位置,c遠(yuǎn)離平衡位置,所以質(zhì)點(diǎn)b先回到平衡位置,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;在一個(gè)周期內(nèi)質(zhì)點(diǎn)通過的路程是四個(gè)振幅,與波長無關(guān),故D3.D解析a、b兩質(zhì)點(diǎn)是波形圖上相鄰的兩個(gè)波峰,所以兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)的距離為一個(gè)波長,開始振動(dòng)的時(shí)刻相差一個(gè)周期,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;c質(zhì)點(diǎn)加速度正在增大,所以c往下振動(dòng),波向左傳播,a質(zhì)點(diǎn)完成全振動(dòng)的次數(shù)比b少一次,選項(xiàng)C錯(cuò)誤、D正確。4.BCD解析波在傳播過程中,介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng),不會(huì)隨著波的傳播向前移動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤;O點(diǎn)是振源連線的中點(diǎn),波的傳播路程差等于零,由于相位恰好相反,所以O(shè)點(diǎn)以及中垂線上所有質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)均為疊加減弱,選項(xiàng)B、C正確;B引起的振動(dòng)此時(shí)在C點(diǎn)使得質(zhì)點(diǎn)具有向上的速度,而A剛好傳到C點(diǎn),具有向下的速度,疊加后速度為零,選項(xiàng)D正確。5.C解析由單擺周期公式T=2πLg,知固有周期關(guān)系為Ta=Tc<Tb,選項(xiàng)A正確;因?yàn)門a=Tc,所以c擺共振,達(dá)到穩(wěn)定時(shí),c擺振幅較大,選項(xiàng)B正確;受迫振動(dòng)的頻率等于驅(qū)動(dòng)力的頻率,所以三個(gè)單擺的頻率相同,周期相同,故Tb等于t0,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由圖乙與前面的分析可知a擺的周期為t0,由T=2πLg解得L=gt06.BCD解析從題圖可知波長λ=12cm,則波的周期為T=λv=0.120.8s=0.15s,故A錯(cuò)誤,B正確;由于t=0.2s=43T,0.2s內(nèi)波傳播距離為x=vt=43T×v=43λ=λ+13λ,由圖可知,波由實(shí)線到虛線傳播距離向右平移了12cm-4cm=8cm=23λ,向左平移了4cm-0cm=4cm=13λ,故波沿x軸負(fù)方向傳播,故C正確;根據(jù)平移法可知x=13cm處的波峰經(jīng)過t=(13-5)7.C解析由圖可知,乙波的波長為8m,甲波的波長為4m,由于波速相同,故兩波的頻率不同,所以兩列波在相遇區(qū)域不會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由圖可知,兩列波在x=4m處的振動(dòng)方向均沿y軸負(fù)方向,則t=0s時(shí),x=4m處質(zhì)點(diǎn)速度沿y軸負(fù)方向,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;乙波的波長為甲波的兩倍,波速相同,則乙波的周期為甲波的兩倍即為0.8s,從圖示位置開始經(jīng)過0.2s甲波使x=4m處質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置,經(jīng)過0.2s乙波使x=4m處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)到波谷位置,由疊加原理可知,此時(shí)x=4m處質(zhì)點(diǎn)位置為y=-1cm,此時(shí)由于甲波使x=4m處質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置,所以此時(shí)速度不為0,選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤。8.D解析由圖乙可知,t=0.15s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A處于波谷位置,則此時(shí)A的加速度為最大,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由圖乙可知,波的周期為0.20s,則從圖甲所示t=0.1s時(shí)開始經(jīng)過0.05s即四分之一周期質(zhì)點(diǎn)B處于平衡位置,速度方向沿y軸負(fù)方向,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;從t=0.1s到t=0.25s經(jīng)歷四分之三周期,質(zhì)點(diǎn)B處于平衡位置,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由圖乙可知在t=0.1s時(shí)質(zhì)點(diǎn)A處于平衡位置且向下振動(dòng),結(jié)合圖甲可知,波沿x軸負(fù)方向傳播,由圖甲可知,波長λ=10cm,由圖乙可知,波的周期為0.20s,則波速為v=λT=100.20cm/s=50cm/s,從t=0.1s到t=0.25s,波沿x軸負(fù)方向傳播了s=50×0.15cm=7.9.答案(1)4m(2)27cm解析(1)波源S1的振動(dòng)先傳到P波速v=dS1Pt根據(jù)T=2πω、λ=vT可得λ=4m,T=0.4(2)波源S2的振動(dòng)傳到P所用的時(shí)間為t2=dS2Pv=1故質(zhì)點(diǎn)P在0~0.4s內(nèi)靜止不動(dòng),0.4~1.0s內(nèi)僅參與波源S1的振動(dòng)s1=6A1=12cm1.0~1.5s質(zhì)點(diǎn)P同時(shí)參與兩列波的振動(dòng),兩列波頻率相同,發(fā)生干涉δP=|S1P-S2P|=6m可得δP=32λ,故質(zhì)點(diǎn)P為振動(dòng)減弱點(diǎn),其振幅為AP=|A1-A2|=3cm1.0~1.5s質(zhì)點(diǎn)P的路程為s2=5AP=15cm故質(zhì)點(diǎn)P在t=0至t2=1.5s內(nèi)通過的路程為sP=s1+s2=27cm10.答案(1)λ=72cm(2)y=4sinπ12t-13π(cm)(t≥4s)解析(1)質(zhì)點(diǎn)N,t1=14s時(shí)刻在波峰,t3=20s時(shí)刻第一次回到平衡位置,經(jīng)過了四分之一個(gè)周期,設(shè)簡諧波的周期為T,則T4=t3-t解得T=24st2=16s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M第一次回到平衡位置,t3=20s時(shí),質(zhì)點(diǎn)N第一次回到平衡位置,即波從M到N經(jīng)過的時(shí)間為t3-t2,設(shè)波速為v,則v=x解得v=3cm/s設(shè)簡諧橫波的波長為λ,則λ=vT,解得λ=72cm(2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)M振幅為A,初相位為φ,則質(zhì)點(diǎn)M離開平衡位置的位移x與時(shí)刻t的關(guān)系式是y=Asin2πTt+φ將質(zhì)點(diǎn)M在t1=14s時(shí)刻位移為2cm,t2=16s時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M第一次回到平衡位置,代入上式解得A=4cm,φ=-π又有y=0(0≤t≤4s),所以y=4sinπ12t-13π(cm)(t≥4s)11.答案(1)1m/s(2)440n+5s或4解析(1)由題意可知,波的周期T=2Δt=0.8s波長為λ=0.8m,根據(jù)波速公式v=λ代入數(shù)據(jù)可得v=1m/s(2)若波沿x軸正方向傳播,則在t時(shí)間內(nèi),波的傳播距離為Δx1=0.1m+nλ(n=0、1、2、3…)波的傳播速度為v1=Δx1t=(8n+1)m/s(n=0、1、2、周期為T1=λv1=440n+5s(n=0、若波沿x軸負(fù)方向傳播,則在t時(shí)間內(nèi),波的傳播距離為Δx2=0.7m+nλ