2021版高考物理一輪復(fù)習(xí)課時分層提升練五十二機(jī)械波含解析

PAGE9-機(jī)械波(建議用時45分鐘)1.(多選)(2020·瀘州模擬)下列說法正確的是 ()A.彈簧振子的回復(fù)力,一定由彈簧的彈力提供B.單擺振動的周期,一定等于它的固有周期C.機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),如果波速變大,那么波長一定變大D.在干涉現(xiàn)象中,振動加強(qiáng)點的位移有時可能比振動減弱點的位移小E.發(fā)生多普勒效應(yīng)時,波源發(fā)出的波的頻率并沒有發(fā)生變化【解析】選C、D、E。水平方向的彈簧振子的回復(fù)力由彈簧的彈力提供,豎直方向的彈簧振子的回復(fù)力由振子的合力提供,故A錯誤;自由擺動的單擺振動周期,一定等于它的固有周期;若單擺做受迫振動,則它的周期不一定等于其固有周期,而等于驅(qū)動力的周期,故B錯誤;機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),頻率不變,由波速v=λf知,如果波速變大,那么波長一定變大,故C正確;在干涉現(xiàn)象中,振動加強(qiáng)點的振幅總比振動減弱點的振幅大,由于位移是隨時間周期性變化的,所以在干涉現(xiàn)象中,振動加強(qiáng)點的位移有時可能比振動減弱點的位移小,故D正確;多普勒效應(yīng)說明觀察者與波源有相對運動時,接收到的頻率會發(fā)生變化,但波源的頻率不變,故E正確?！狙a償訓(xùn)練】物理學(xué)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展推動了醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)的進(jìn)步。彩色超聲波檢測儀,簡稱彩超,工作時向人體發(fā)射頻率已知的超聲波,當(dāng)超聲波遇到流向遠(yuǎn)離探頭的血流時探頭接收的回波信號頻率會降低,當(dāng)超聲波遇到流向靠近探頭的血流時探頭接收的回波信號頻率會升高。利用計算機(jī)技術(shù)給這些信號加上色彩,顯示在屏幕上,可以幫助醫(yī)生判定血流的方向、流速的大小和性質(zhì)。計算機(jī)輔助X射線斷層攝影,簡稱CT。工作時X射線束對人體的某一部分按一定厚度的層面進(jìn)行掃描,部分射線穿透人體被檢測器接收。由于人體各種組織的疏密程度不變,檢測器接收到的射線就有了差異,從而可以幫助醫(yī)生診斷病變。根據(jù)以上信息,可以判斷下列說法中正確的是 ()A.彩超和CT工作時向人體發(fā)射的波都是電磁波B.CT工作時利用了波的衍射現(xiàn)象C.CT和彩超工作時向人體發(fā)射的波都是橫波D.彩超工作時利用了多普勒效應(yīng)【解析】選D。彩超發(fā)射的是超聲波,超聲波是機(jī)械波;CT發(fā)射的是X射線,X射線是電磁波,電磁波是橫波,故A錯誤;CT工作利用的是X射線穿透不同組織后的強(qiáng)度不同,與衍射無關(guān),故B錯誤;CT是橫波,彩超工作時向人體發(fā)射的波是縱波,故C錯誤;根據(jù)題目的描述可知,彩超工作利用的是超聲波的多普勒效應(yīng),故D正確。2.(2018·北京高考)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0.15m。當(dāng)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,A.0.60mB.0.30m【解析】選B。P、Q兩質(zhì)點平衡位置相距0.15m。當(dāng)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,則有:(n+解得:λ=0.15n+12=0.32當(dāng)n=0時,λ=0.30當(dāng)n=1時,λ=0.10m,故B正確,A、C、3.(2019·北京高考)一列簡諧橫波某時刻的波形如圖所示,比較介質(zhì)中的三個質(zhì)點a、b、c,則 ()A.此刻a的加速度最小B.此刻b的速度最小C.若波沿x軸正方向傳播,此刻b向y軸正方向運動D.若波沿x軸負(fù)方向傳播,a比c先回到平衡位置【解析】選C。沿波的傳播,波上各質(zhì)點振動方向滿足“上坡下,下坡上”,若波沿x軸正方向傳播,b質(zhì)點處在下坡位置,所以沿y軸正方向運動,C正確;質(zhì)點的加速度與位移的關(guān)系滿足F=-kx=ma,由此可知位移越大,加速度越大,質(zhì)點a加速度最大,選項A錯誤;根據(jù)能量守恒可以知道,越靠近平衡位置速度越大,質(zhì)點b的速度最大,選項B錯誤;若波沿x軸負(fù)方向傳播,質(zhì)點a經(jīng)過四分之一周期回到平衡位置,質(zhì)點c向上運動,回到平衡位置的時間小于四分之一周期,選項D錯誤。4.(多選)警車向路上的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波,同時探測反射波的頻率。下列說法正確的是 ()A.車輛勻速駛向停在路邊的警車,警車探測到的反射波頻率增高B.車輛勻速駛離停在路邊的警車,警車探測到的反射波頻率降低C.警車勻速駛向停在路邊的汽車,探測到的反射波頻率降低D.警車勻速駛離停在路邊的汽車,探測到的反射波頻率不變【解析】選A、B。車輛勻速駛向停在路邊的警車,兩者間距變小,產(chǎn)生多普勒效應(yīng),警車探測到的反射波頻率增高,故A正確,C錯誤。車輛勻速駛離停在路邊的警車,兩者間距變大,產(chǎn)生多普勒效應(yīng),警車探測到的反射波頻率降低,故B正確,D錯誤。5.(多選)如圖甲所示,在水平面內(nèi)的三個質(zhì)點分別位于直角三角形ABC的頂點上,已知AB=6m,AC=8m。t0=0時刻A、B開始振動,波動圖像均如圖乙所示,所形成的機(jī)械波在水平面內(nèi)傳播,在t=4sA.該機(jī)械波的傳播速度大小為4B.兩列波相遇后,C點振動加強(qiáng)C.兩列波相遇后,C點振動減弱D.該列波的波長是2E.該列波的周期T=1s【解析】選B、D、E。由于兩列波的波速相同,則A處振動先到達(dá)C點,波速為v=ACt=84m/s=2m/s,故A錯誤。由圖知:波長為λ=2m,C點到A、B兩點的路程差為Δs=BC-AC=2m=λ,故C點振動加強(qiáng),故B正確,C錯誤。該列波的波長是2m,故D正確。由v=λT得6.(多選)(2020·廣元模擬)在某一均勻介質(zhì)中由波源O發(fā)出的簡諧橫波沿x軸傳播,某時刻的波形如圖所示,其波速為5m/s,A.此時P、Q兩點運動方向相同B.再經(jīng)過0.5s質(zhì)點N剛好位于(-5m,20C.該波只有遇到2D.波的頻率與波源的振動頻率無關(guān)E.能與該波發(fā)生干涉的橫波的頻率一定為2.5Hz【解析】選A、B、E。波同時向兩側(cè)傳播,根據(jù)對稱性可知,此時P(-2m,0cm)、Q(2m,0cm)兩點運動方向相同,故A正確;由圖可知,N到波的前沿的距離為2m,波傳播到N的時間:t1=sv=25s=0.4s,由圖知波長λ=2m,周期為T=λv=25s=0.4s,經(jīng)過時間t=0.5s=114T,波傳到N點時間為T,波傳到N點時,N點向上運動,則經(jīng)過0.5s質(zhì)點N剛好到達(dá)波峰位置,其坐標(biāo)為(-5m,20cm),故B正確;由圖可知波長為λ=2m,則障礙物的尺寸為2m或比2m更小,7.一簡諧波在如圖所示的x軸上傳播,實線和虛線分別是t1=0和t2=0.2s時刻的波形圖。則 ()A.若該波與另一頻率為1.25Hz的簡諧波相遇時發(fā)生干涉,則該波沿-x方向傳播B.若該波在t2=0.2s時刻,x=2.5m處的質(zhì)點向-y方向運動,則該波向C.若該波的傳播速度是75m/s,則該波沿D.若該波在t1=0時刻已沿+x方向恰傳播到x=6m處【解析】選C。頻率為1.25Hz的簡諧波周期為11.25s=0.8s,則0.20.8=14,根據(jù)波的平移法實線右移14波長為虛線波形,則波向右傳播,A錯誤;t2=0.2s時刻,x=2.5m處的質(zhì)點向-y方向運動,則波源在右側(cè),波向-x方向傳播,B錯誤;根據(jù)s=vt=75m/s×0.2s=15m,154=334,即傳播距離為334λ,根據(jù)波的平移法,波向左平移34波長為虛線波形,故波向-x方向傳播,C正確;若該波在t1=0時刻已沿+x方向恰傳播到x=6m處,從t=0時刻的波形圖上判斷8.(多選)(2020·南寧模擬)如圖所示,一列橫波在x軸上沿x軸正方向傳播,實線表示t=0時刻的波形圖,虛線是t=0.5s時刻的波形圖,已知該列波的周期T>1s,下列說法正確的是 ()A.質(zhì)點的振動周期一定是2.0sB.該波的波速可能是20C.t=0時刻,x=4D.t=1.0s時刻,x=6E.在0～0.5s時間內(nèi),x=3m【解析】選A、C、D。根據(jù)題意可知14T+nT=0.5s,周期為T=λv=24n+1n=0、1、2、3…,由于T>1s,則質(zhì)點的振動周期一定是2s,選項A正確;0.5s內(nèi)波向右傳播的距離為:x=2m,則波速v=20.5m/s=4m/s,選項B錯誤;波向右傳播,根據(jù)“逆向爬坡法”可知,t=0時刻,x=4m處的質(zhì)點振動方向向上,選項C正確;由波形圖可知,t=1.0s時刻,在x=2m處的波峰恰能傳到x=6m處,則此時9.圖示為一列沿x軸負(fù)方向傳播的機(jī)械波,實線和虛線分別為t時刻和t+Δt時刻的波形,B和C是橫坐標(biāo)分別為d和3d的兩個質(zhì)點。則t時刻質(zhì)點B的振動方向為________,該波的波速為________。

【解析】波沿x軸負(fù)方向傳播,運用波形平移法分析知,t時刻質(zhì)點B的振動方向為y軸正方向。由圖知,該波的波長為λ=3d根據(jù)波的周期性,可知波在Δt時間傳播的距離為Δx=kλ+52d=3kd+52d(其中k=0,1,2,3…則波速為v=ΔxΔt=(6k+5)d答案:y軸正方向(6k+5)d10.(多選)(2019·南平模擬)如圖所示是水平面上兩列頻率相同的簡諧波在某時刻的疊加情況,圖中實線為波峰。虛線為波谷。已知兩列波的振幅均為2cm。波速為2m/s,波長為8cm,E點是B、DA.A、C兩處兩質(zhì)點是振動減弱的點B.B、D兩處兩質(zhì)點在該時刻的豎直高度差是4C.E處質(zhì)點是振動減弱的點D.經(jīng)0.02s,B處質(zhì)點通過的路程是8E.經(jīng)0.01s,D處質(zhì)點的位移為零【解析】選A、D、E。由圖可知,A、C處兩質(zhì)點是兩列波波峰與波谷疊加的地方,振動減弱,故A正確。由圖可知,B、D兩點都是振動加強(qiáng)的點,振幅都是4cm,此時D點處于波峰,B點處于波谷,則B、D處兩質(zhì)點在該時刻的豎直高度差是8cm,故B錯誤。B、D兩點都是振動加強(qiáng)的點,它們的連線上各點振動也加強(qiáng),形成振動加強(qiáng)的區(qū)域,所以E點處質(zhì)點是振動加強(qiáng)的點,故C錯誤。由T=λv=0.082s=0.04s,知時間t=0.02s為半個周期,則B點處質(zhì)點通過的路程是s=2A=2×4cm=8cm,故D正確。經(jīng)0.01s即T4,D11.(多選)(2020·桂林模擬)甲、乙兩列簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中相向傳播并相遇,在t=0時刻兩列波的位置如圖所示。若兩列波的周期分別為T甲和T乙,則 ()A.這兩列波相遇時能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B.這兩列波將同時到達(dá)坐標(biāo)原點C.這兩列波到達(dá)坐標(biāo)原點后,原點處的質(zhì)點也有振幅D.在t=34T乙時刻,x=0.1E.在t=2T甲時刻,x=0.1【解析】選B、C、E。兩列簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)內(nèi)傳播,可知波速相等,由圖可知兩列波的波長不相等,v=λf可知,頻率不相等,不能產(chǎn)生干涉,故A項錯誤;兩列簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)內(nèi)傳播,可知波速相等,此時兩列波到原點的距離相等,根據(jù)t=xv可知這兩列波將同時到達(dá)坐標(biāo)原點,故B項正確;振幅為質(zhì)點離開平衡位置的最大距離,且兩列波的振幅不同,所以原點處的質(zhì)點也有振幅,故C項正確;.在t=34T乙時刻,乙波剛好傳播到原點處,此時x=0.1m處質(zhì)點位于波峰,受到的回復(fù)力不為零,故T甲=0.2mv即T乙=2T甲在t=2T甲時刻,甲波剛好傳播到x=0.1m處,乙波剛好傳播到x=-0.1m處,此時x=0.112.如圖所示,在半徑R=45m的圓心O和圓周A處,有兩個功率相同的喇叭,同時發(fā)出完全相同的聲波,且波長λ=10m,若人站在B處,正好聽不到聲音;若逆時針方向沿著圓周從B走到A,則時