高中物理二輪復(fù)習(xí)-30-機(jī)械波的形成和傳播

30.機(jī)械波的形成和傳播1.(多選)(2021·山東省第二次模擬)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，波速v＝4m/s。已知坐標(biāo)原點(diǎn)(x＝0)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像如圖1甲所示，t＝0.45s時(shí)部分波形圖如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是()圖1A.簡(jiǎn)諧橫波的傳播方向沿x軸正方向B.x＝0.5m處的質(zhì)點(diǎn)比x＝0處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)滯后0.5sC.x＝0處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)0.6s的路程為0.6mD.t＝0.45s時(shí)x＝0處的質(zhì)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的縱坐標(biāo)為0.05m答案AC解析由圖可知，x＝0處質(zhì)點(diǎn)在t＝0.45s時(shí)沿y軸正方向振動(dòng)，則該波沿x軸正方向傳播，故A正確；x＝0.5m處的質(zhì)點(diǎn)比x＝0處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)滯后時(shí)間t＝eq\f(x,v)＝0.125s，故B錯(cuò)誤；簡(jiǎn)諧波的周期T＝0.4s，x＝0處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)0.6s的路程s＝eq\f(0.6,0.4)×4A＝0.6m，故C正確；x＝0處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程為y＝0.1sin5πt(m)，將t＝0.45s代入得y＝eq\f(\r(2),20)m，故D錯(cuò)誤。2.(2021·天津市等級(jí)性考試模擬試)如圖2為一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形圖(振動(dòng)剛傳到x＝0.2m處)，已知該波的周期為0.4s，a、b、c為沿波傳播方向上的質(zhì)點(diǎn)，則下列說(shuō)法中正確的是()圖2A.質(zhì)點(diǎn)a比質(zhì)點(diǎn)b先回到平衡位置B.在t＝0.4s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)b的速度方向?yàn)閥軸負(fù)方向C.在t＝0.6s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)c的速度達(dá)到最大值D.在t＝0.8s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)d的加速度達(dá)到y(tǒng)軸負(fù)向最大值答案D解析波沿x軸正方向傳播，則質(zhì)點(diǎn)ab均沿y軸正向運(yùn)動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)a先回到平衡位置，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在t＝0.4s＝T時(shí)，質(zhì)點(diǎn)回到原來(lái)的位置，即b的速度方向?yàn)閥軸正方向，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在t＝0.6s＝1eq\f(1,2)T時(shí)，質(zhì)點(diǎn)c到達(dá)最高點(diǎn)，速度為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；在t＝0.8s＝2T時(shí)，在t＝0時(shí)刻的x＝0.05m處的波峰恰傳到d點(diǎn)，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)d在波峰位置，此時(shí)它的加速度達(dá)到y(tǒng)軸負(fù)向最大值，選項(xiàng)D正確。3.(多選)[2021·湖北七市(州)教科研協(xié)作體3月聯(lián)考]如圖3所示，實(shí)線是沿x軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形圖，虛線是這列波在t＝2s時(shí)刻的波形圖。已知該波的波速v＝8m/s，振幅為4cm，則下列說(shuō)法正確的是()圖3A.t＝0時(shí)刻x＝8m處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向振動(dòng)B.若該波與頻率為1.5Hz的另一列波相遇，可能發(fā)生干涉C.t＝1s時(shí)x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置且沿y軸負(fù)方向振動(dòng)D.t＝2.75s時(shí)刻x＝4m處的質(zhì)點(diǎn)位移為2eq\r(3)cm答案AD解析分析波形圖可知，波長(zhǎng)λ＝12m，波速v＝8m/s，則周期T＝eq\f(λ,v)＝1.5s，根據(jù)時(shí)間和周期的關(guān)系得t＝2s＝eq\f(4,3)T，因?yàn)槊拷?jīng)過(guò)一個(gè)周期圖像重復(fù)一次，所以只要看經(jīng)過(guò)eq\f(1,3)T的振動(dòng)情況即可，有波形平移法知，該波一定沿x軸負(fù)方向傳播，根據(jù)波動(dòng)規(guī)律可知，t＝0時(shí)刻x＝8m處的質(zhì)點(diǎn)沿y軸正方向振動(dòng)，故A正確；該波的頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(2,3)Hz，則該橫波若與頻率為1.5Hz的波相遇，不可能發(fā)生干涉，故B錯(cuò)誤；經(jīng)過(guò)t＝1s時(shí)間，波傳播的距離x＝vt＝8m，根據(jù)波形平移法可知，經(jīng)過(guò)t＝1s，x＝2m處的質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置沿y軸正方向振動(dòng)，故C錯(cuò)誤；x＝4m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方程y＝Asinωt＝－4sineq\f(2π,1.5)t(cm)＝－4sineq\f(4,3)πt(cm)，則t＝2.75s時(shí)刻，x＝4m處的質(zhì)點(diǎn)位移為2eq\r(3)cm，故D正確。4.(2021·山東青島市期末教學(xué)質(zhì)檢)如圖4甲，為一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形圖，圖乙為從t＝0時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動(dòng)的v－t圖像，沿y軸正向?yàn)檎駝?dòng)正方向，下列說(shuō)法中正確的是()圖4A.該列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播B.該列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播的速度為1.25m/sC.t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P離開(kāi)平衡位置的位移為eq\r(2)cmD.從t＝0開(kāi)始，經(jīng)過(guò)2s，質(zhì)點(diǎn)Q將沿x軸移動(dòng)2m答案C解析根據(jù)“上下坡”法則，該列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播，所以A錯(cuò)誤；由圖像可知波長(zhǎng)為λ＝4m，周期為T(mén)＝4s，則有v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,4)m/s＝1m/s，所以B錯(cuò)誤；由乙圖知P點(diǎn)經(jīng)過(guò)0.5s時(shí)達(dá)到最大的速度，P點(diǎn)處于平衡位置，此時(shí)P點(diǎn)振動(dòng)了eq\f(1,8)個(gè)周期，則P點(diǎn)在t＝0時(shí)刻時(shí)離開(kāi)平衡位置的位移為x＝Asinωt＝2sineq\f(2π,8)(cm)＝eq\r(2)cm，所以C正確；質(zhì)點(diǎn)只能在平衡位置做上下振動(dòng)不會(huì)隨波移動(dòng)，所以D錯(cuò)誤。5.(多選)(2021·武漢高三3月質(zhì)檢)如圖5所示，一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播，P為介質(zhì)中平衡位置坐標(biāo)為(6cm，0)處的質(zhì)點(diǎn)，t＝0時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示，經(jīng)過(guò)Δt＝0.6s，該波第一次出現(xiàn)如圖中虛線所示的波形。下列說(shuō)法正確的是()圖5A.該波的周期為0.8sB.t＝0時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P沿y軸正方向運(yùn)動(dòng)C.在Δt＝0.6s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為16cmD.t＝0.45s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的速度方向與加速度方向相同答案BD解析由圖像可知，簡(jiǎn)諧橫波由實(shí)線變?yōu)樘摼€傳播的距離為Δx＝8cm，波長(zhǎng)為λ＝12cm，則該波的傳播速度為v＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(8,0.6)cm/s＝eq\f(40,3)cm/s，所以周期為T(mén)＝eq\f(λ,v)＝eq\f(12,\f(40,3))s＝0.9s，A錯(cuò)誤；由波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向的關(guān)系可知，t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)方向沿y軸的正方向，B正確；由圖可知t＝0時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P偏離平衡位置的距離為yP＝6×eq\f(\r(3),2)cm＝3eq\r(3)cm，因此0～0.6s的時(shí)間內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為s＝(12＋3eq\r(3))cm，C錯(cuò)誤；t＝0.45s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P應(yīng)位于平衡位置上方且向下振動(dòng)，則質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)的速度方向與加速度方向相同，D正確。6.(2021·湖北恩施高中等三校4月聯(lián)合考試)如圖6，在xy平面內(nèi)有兩個(gè)點(diǎn)波源S1、S2分別位于x軸上x(chóng)1＝0、x2＝10m處，它們?cè)谕痪鶆蚪橘|(zhì)中均從t＝0開(kāi)始沿y軸正方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)。波源S1振動(dòng)方程為y1＝3sin10πt(cm)，波源S2振動(dòng)方程為y2＝5sin10πt(cm)。質(zhì)點(diǎn)P位于x軸上x(chóng)3＝2m處，已知質(zhì)點(diǎn)P在t＝0.1s時(shí)開(kāi)始振動(dòng)，求：圖6(1)這兩列波在介質(zhì)中的波長(zhǎng)；(2)在t＝0.1s至t＝0.7s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程。答案(1)4m(2)30cm解析(1)P在t＝0.1s時(shí)開(kāi)始振動(dòng)，即波源S1的振動(dòng)傳到P所用時(shí)間t1＝0.1s，則波速v＝eq\f(S1P,t1)＝eq\f(2,0.1)m/s＝20m/s由波源S1振動(dòng)方程知波源的圓頻率ω＝10πrad/s則T＝eq\f(2π,ω)＝0.2s由于兩列波在介質(zhì)中的波長(zhǎng)相同，根據(jù)λ＝vT聯(lián)立求得λ＝4m。(2)波源S2的振動(dòng)傳到P所用的時(shí)間t2＝eq\f(S2P,v)＝eq\f(8,20)s＝0.4s所以在0.1～0.4s內(nèi)只有S1在P點(diǎn)引起振動(dòng)，時(shí)間為eq\f(3T,2)，該段時(shí)間的路程s1＝6A1＝6×3cm＝18