2020版高考物理一轮复习第十四章波与相对论（第2课时）课时作业（含解析）（选修3_4）.docx

课时作业【基础练习】 一、机械波的形成与传播1(多选)如图，a、b、c、d是均匀媒质中z轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播，在t0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t3 s时a第一次到达最高点下列说法正确的是()A在t6 s时刻波恰好传到质点d处B在t5 s时刻质点c恰好到达最高点C质点b开始振动后，其振动周期为4 sD在4 st6 s的时间间隔内质点c向上运动E当质点d向下运动时，质点b一定向上运动ACD解析：根据题述“在t0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t3 s时a第一次到达最高点”可知周期为T4 s波长vT24 m8 m在t6 s时刻波恰好传到质点d处，选项A正确在t3 s时刻波传播到质点c，在t5 s时刻质点c恰好回到平衡位置，在t6 s时刻到达最高点，选项B错误质点b开始振动后，其振动周期为4 s，选项C正确在4 st6 s的时间间隔内质点c向上运动，选项D正确质点b和质点d相距10 m1，当质点d向下运动时，质点b不一定向上运动，选项E错误2(2017天津理综，5)手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L.t0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是()A该简谐波是纵波B该简谐波的最大波长为2LCt，P在平衡位置上方Dt时，P的速度方向竖直向上C解析：A错：由于O点的振动方向与传播方向垂直，故该简谐波为横波B错：由于P在平衡位置且向上振动，故OP间的基本波形如图所示因此nL，即，最大波长为4L.C对：0，质点P从平衡位置向正的最大位移运动，所以t时，P在平衡位置上方D错：，质点P从正的最大位移运动到负的最大位移，即P的速度方向竖直向下，即t时，P的速度方向竖直向下思路分析：t0时，O位于最高点波峰，P位移为零，速度向上平衡位置，作出波动图象，确定P点的可能位置，判断P点在不同时刻的运动方向和最大波长3(2016全国卷)(多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s下列说法正确的是()A水面波是一种机械波B该水面波的频率为6 HzC该水面波的波长为3 mD水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移ACE解析：水面波是机械波，选项A正确根据第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s可知，该水面波的周期为T s s，频率为f0.6 Hz，选项B错误该水面波的波长为vT1.8 m3 m，选项C正确水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时介质中的质点只在平衡位置附近振动，不随波迁移，但能量会传递出去，选项D错误，E正确二、波动图像和振动图像4(2017河南八市模拟)(多选)一列简谐横波在x轴上传播，波源处于x0处，在x3 m处的质点P和x6 m处的质点Q的振动图像分别如图(甲)、(乙)所示下列说法正确的是()A波长可能是4 mB波的周期一定是12 sC波的振幅一定是8 cmD波的传播速度一定是1 m/sE波由P传播到Q历时可能是9 sABE解析：若波沿x轴负方向传播，则3 mn，若波沿x轴正方向传播，则3 mn，T12 s，则v，或v，v可能为1 m/s或 m/s，当v m/s时，波由P传到Q的时间可能为9 s.5(多选)如图甲所示为x轴上的某振源所产生的简谐横波在t0时刻的波形图，x0.3 m处的质点P从t0时刻开始振动的图像如图乙所示则下列说法正确的是()图甲图乙A该简谐横波的传播方向沿x轴的负方向B该简谐横波的速度为1 m/sC如果该波与一频率为0.4 Hz的简谐横波相遇，则能产生稳定的干涉现象D如果该波遇到一大小为0.4 m的障碍物，则能发生明显的衍射现象E从计时开始，在0.8 s的时间内质点P通过的路程为80 cmBDE解析：t0时刻质点P向y轴负方向振动，依据上下坡法可判断该简谐横波沿x轴正方向传播，选项A错误；由图甲可知波长0.4 m；由图乙可知波的传播周期为T0.4 s，频率为f2.5 Hz，波速v m/s1 m/s，选项B正确；发生稳定干涉现象的必要条件是两列波的频率相等，选项C错误；要想发生明显的衍射现象，该障碍物的尺寸应跟波长(40 cm)差不多或比波长更小，选项D正确；从计时开始，在0.8 s的时间内质点P通过的路程为振幅的8倍，8A810 cm80 cm，选项E正确6(2014全国卷)(多选)图(a)为一列简谐横波在t2 s时的波形图，图(b)为媒质中平衡位置在x1.5 m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x2 m的质点下列说法正确的是()A波速为0.5 m/sB波的传播方向向右C02 s时间内，P运动的路程为8 cmD02 s时间内，P向y轴正方向运动E当t7 s时，P恰好回到平衡位置ACE解析：(1)由图(a)可知，波长2 m，由图(b)可知周期T4 s，则波速v0.5 m/s，A正确t2 s时，x1.5 m处的质点振动方向向下，则波向左传播，B错.02 s时间内P质点运动的路程xP4A8 cm，C项正确.02 s内P质点向y轴负方向运动，D项错t0时P质点位于正向最大位移处，故P质点达到平衡位置的时刻为t(2n1)(n0，1，2，3)，则n3时，t7 s，P恰好回到平衡位置，E项正确7(2015福建理综)简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v.若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a，b相距为s，a，b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()D解析：根据波的传播方向，可分别判定四幅波形图中质点a的振动方向，A图中向上振动，B图中向下振动，C图中向上振动，D图中向下振动；各图中波的周期分别为TA，TB，TC，TD，故从该时刻起，各图中质点a第一次到达波谷的时间分别为tATA，tBTB，tCTC，tDTD，可知tDtBtCtA，故选D.8(2017石家庄二模)(多选)如图甲所示，O点为振源，OA10 m，t0时刻O点由平衡位置开始振动，产生向右沿直线传播的简谐横波图(乙)为从t0时刻开始描绘的质点A的振动图像，则下列说法正确的是()A振源的起振方向向下B该波的周期为5 sC该波的传播速度为2 m/sD该波的波长为5 mE该波很容易穿过宽度为1 m的小孔BCE解析：A点的起振方向与O点的起振方向相同，由(乙)图知5 s时刻，A点的振动方向沿y轴正方向，所以振源的起振方向向上，故A错误；由(乙)图看出，周期 T10 s5 s5 s，故B正确；由(乙)图看出，波从O点传到A点的时间为5 s，传播距离为10 m，则波速为v2 m/s，则波长为vT25 m10 m，故C正确，D错误；因为1 m比波长10 m小得多，所以该波很容易穿过宽度为1 m的小孔，故E正确三、波的干涉、衍射、多普勒效应9(2018忻州校级期中)(多选)如图所示，为某一沿x轴正向传播的一列简谐波在某一时刻的波形图，若其波速为200 m/s，则下列说法中正确的是()A从图示时刻开始，经0.01 s后，质点a通过的路程为0.8 mB从图示时刻后的一小段时间里质点b的加速度将减小C若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为50 HzD若该波传播中遇到宽约4 m的障碍物，能发生明显的衍射现象CD解析：波长4 m，则T s0.02 s，则t0.01 sT，则经0.01 s后，质点a通过的路程s2A0.4 m；波沿x轴正方向传播，根据上下坡法，知图示时刻b质点沿y轴负方向振动，加速度增大；该波的频率为f50 Hz，若发生稳定的干涉现象，则遇到波的频率也应为50 Hz.该波的波长为4 m，若该波发生明显的衍射，则波遇到的障碍物或孔的尺寸比4 m小，或与4 m相当10(2017课标，34(1)如图(a)，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0，4)和S2(0，2)两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8，2)的路程差为_m，两列波引起的点B(4，1)处质点的振动相互_(填“加强”或“减弱”)，点C(0，0.5)处质点的振动相互_(填“加强”或“减弱”)图(a)图(b)图(c)解析：(1)波长vT2 m，两列波的波长相等两波源到A点的路程差x m8 m2 m.两波源到B点的路程差x m m0，初相相差，B点为振动减弱点两波源到C点的路程差x3.5 m2.5 m1 m，初相相差，C点为振动加强点答案：2减弱加强11(2018北京卷单选)用双缝干涉实验装置得到白光的干涉条纹，在光源与单缝之间加上红色滤光片后()A干涉条纹消失B彩色条纹中的红色条纹消失C中央条纹变成暗条纹D中央条纹变成红色答案：D四、波的多解问题122017湖北七市3月模拟，34(1)(多选)如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图，P是平衡位置为x1 m处的质点，Q是平衡位置为x4 m处的质点，若质点Q相继出现两个波峰的时间间隔为4 s，则下列说法正确的是()A该波的传播速度v2 m/sB从图示计时，若P质点比Q质点先到达波峰，则波的传播方向沿x轴正向CP、Q两质点的振动方向总是相反D若波沿x轴负向传播，从图示计时，至少要经过1.75 sP、Q两质点的位移才能相同E若波沿x轴正向传播，从图示计时，至少要经过0.25 sP、Q两质点的位移才能相同ADE解析：因质点Q相继出现两个波峰的时间间隔为4 s，则周期T4 s，由图知波长8 m，波速v m/s2 m/s，A正确若P质点比Q质点先到达波峰，则波的传播方向沿x轴负向，B错误因为PQ4 m1 m3 m，C项错误若波沿x轴负向传播，yP10sin cm，yQ10 sincm，将t1.75 s代入，可得yPyQ，D正确若波沿x轴正向传播，yP10sincm，yQ10 sincm，将t0.25 s代入，可得ypyQ，E正确132017湖南长沙四县3月模拟，34(1)(多选)一列简谐横波在t0时刻的波形图如图实线所示，从此刻起，以0.2 s波形图如图虚线所示，若波传播的速度为5 m/s，则()A这列波沿x轴正方向传播Bt0时刻质点a沿y轴正方向运动C若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则该波所遇到的简谐横波频率为1.25 HzD. x0.2 m处的质点的位移表达式为y0.4 sin(2.5 t)(m)E从t0时刻开始质点a经0.4 s通过的路程为0.8 mCDE解析：由图可知波长4 m，经0.2 s向前传播的距离svt1 m，可知波沿x轴负方向传播，则t0时刻质点a沿y轴负方向运动，A、B项错误由vf，得f1.25 Hz，由发生稳定的干涉现象的条件可知，C项正确由yA sin(t0)，可知x2 m处的质点的位移表达式为y0.4 sin(2.5t)(m)，D项正确T0.8 s，而0.4 s，则从t0时刻开始质点a经0.4 s通过的路程为2A0.8 m，E正确温馨提示：质点振动的位移表达式yA sin(t0)振动时间为(2n1)(n0，1，2，)时，质点对应的路程为(2n1)2A(n0，1，2)14(2018北京卷单选)如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15 m。当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是()A0.60 mB0.30 mC0.20 m D0.15 m答案：B【素能提升】 15(2016全国卷)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10 cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x0和x5 cm处的两个质点t0时开始观测，此时质点O的位移为y4 cm，质点A处于波峰位置；t s时，质点O第一次回到平衡位置，t1 s时，质点A第一次回到平衡位置求(1)简谐波的周期、波速和波长；(2)质点O的位移随时间变化的关系式解析：(1)设振动周期为T，由于质点A到0到1 s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是个周期，由此可知T4 s由于质点O与A的距离5 cm小于半个波长，且波沿x轴正向传播，O在t s时回到平衡位置，而A在t1 s时回到平衡位置，时间相差 s两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度v7.5 cm/s利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长30 cm(2)设质点O的位移随时间变化的关系为yAcos(0)将式及题给条件代入上式得解得0，A8 cm质点O的位移随时间变化的关系式为y0.08cos()(国际单位制)或y0.08sin()(国际单位制)答案：(1)30 cm(2)y0.08cos()(国际单位制)或y0.08sin()(国际单位制)16(2018烟台模拟)一列简谐横波正在沿x轴的正方向传播，波速为0.5 m/s，t0