高考物理一轮复习 第14章 振动 波动 光 电磁波与相对论 第2节 课时提能练39 机械波

到乌蒙山区的昭通;从甘肃中部的定西，到内蒙古边陲的阿尔山，看真贫、知真贫，真扶贫、扶真贫，成为“花的精力最多”的事;“扶贫先扶志”“扶贫必扶智”“实施精准扶贫”课时提能练(三十九)机械波(限时：40分钟)A级基础过关练1(2016全国乙卷)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水面波是一种机械波，说法A正确根据题意得周期T s s，频率f0.6 Hz，说法B错误波长 m3 m，说法C正确波传播过程中，传播的是振动形式和能量，能量可以传递出去，但质点并不随波迁移，说法D错误，说法E正确2(2017佳木斯一模)如图1429所示是一列简谐波在t0时的波形图象，波速为v10 m/s，此时波恰好传到I点，下列说法中正确的是() 【导学号：92492424】图1429A此列波的周期为T0.4 sB质点B、F在振动过程中位移总是相等C质点I的起振方向沿y轴负方向D当t5.1 s时，x10 m的质点处于平衡位置处E质点A、C、E、G、I在振动过程中位移总是相同ABC由波形图可知，波长4 m，则T0.4 s，故A正确；质点B、F之间的距离正好是一个波长，振动情况完全相同，所以质点B、F在振动过程中位移总是相等，故B正确；由图可知，I刚开始振动时的方向沿y轴负方向，故C正确；波从x0传到x10 m的质点的时间t1 s，当t5.1 s时，x10 m的质点又振动了4.1 s10T，所以此时处于波谷处，故D错误；相邻质点间的距离为半个波长，振动情况相反，所以位移的方向不同，故E错误3如图14210所示，甲为一列横波在t1.0 s时的波动图象，乙为P点的振动图象，则对该波下列说法正确的是 ()甲乙图14210A沿x轴正方向传播B沿x轴负方向传播C波速为4 m/sD波速为6 m/sE周期为1.0 sACE由振动图象可知，t1.0 s末质点P向y轴负方向振动，由“上下坡”法或“同侧”法可知，波沿x轴正向传播；由振动图象可知，波的周期为T1.0 s，由波动图象可知，波的波长为4 m，则波速为v4 m/s.选项B、D错误，A、C、E正确4A、B两列简谐横波均沿x轴正向传播，在某时刻的波形分别如图14211中甲、乙所示，经过时间t(t小于A波的周期TA)，这两列简谐横波的波形分别变为图中丙、丁所示，则A、B两列波的波速vA、vB之比可能是()图14211A11B21C12D31E13ACE由图读出，A波波长为A24 cm，甲图到丙图一定是半个周期，所以周期TA2t；B波波长为B12 cm，乙图与丁图的波形图相同，经过的时间一定是整数个周期，所以周期TB，波速vA，vB，得到1n，所以A、B两列波的波速vA、vB之比可能是A、C、E，不可能的是B、D.B级题型组合练5.(1)一列简谐横波沿x轴传播，x0与x1 m处两质点的振动图线分别如图14212中实线与虚线所示，由此可以得出()图14212A波长一定是4 mB周期一定是4 sC最大波速一定是1 m/sD波的传播速度可能是0.125 m/sE波的传播速度可能是0.2 m/sBCE根据图象可得，该波的周期为T4 s，选项B正确；两质点之间距离为x1 m，则波向x轴正向传播时有1 m(n为自然数)，当波向x轴负向传播时有1 m(n为自然数)，可得波长的最大值为4 m，最大波速v1 m/s，选项A错误，选项C正确；波速v m/s或v m/s，则当n1时，可得波速v0.2 m/s，向x轴正向传播，选项E正确；无论n取何值，都不能使波速为0.125 m/s，选项D错误(2)(2015全国卷)平衡位置位于原点O的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x轴传播，P、Q为x轴上的两个点(均位于x轴正向)，P与O的距离为35 cm，此距离介于一倍波长与二倍波长之间已知波源自t0时由平衡位置开始向上振动，周期T1 s，振幅A5 cm.当波传到P点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置求：P、Q间的距离；从t0开始到平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程. 【导学号：92492425】【解析】由题意，O、P两点间的距离与波长之间满足OP波速v与波长的关系为v在t5 s的时间间隔内，波传播的路程为vt.由题意有vtPQ式中，PQ为P、Q间的距离由式和题给数据，得PQ133 cm.Q处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为t1tT波源从平衡位置开始运动，每经过，波源运动的路程为A.由题给条件得t125故t1时间内，波源运动的路程为s25A125 cm. 【答案】133 cm125 cm6(1)如图14213所示为一列简谐横波在t0时的波形图，波源位于坐标原点，已知当t0.5 s时x4 cm处的质点第一次位于波谷下列说法正确的是()图14213A此波的波速为5 cm/sB此波的频率为1.5 HzC波源在t0时运动速度沿y轴正方向D波源振动已经历0.6 sEx10 cm处的质点在t1.5 s时处于波峰ADEt0.5 s时，x1.5 cm处的波谷传播到x4 cm处，v5 cm/s，A正确；由波形图可得波长2 cm，由vf可得f2.5 Hz，B错误；波源在t0时是上坡，则向y轴负向运动，C错误；题图所示时刻此波传播位移x3 cm，则t0.6 s，D正确；x10 cm处的质点达到波峰所用的时间为x2.5 cm处的质点的波峰传播到此处所用的时间t1.5 s，E正确(2)一列简谐横波，某时刻的波形图象如图14214甲所示，从该时刻开始计时，波上A质点的振动图象如图14214乙所示，则：甲乙图14214从该时刻起，再经过t0.4 s，P质点的位移、通过的路程和波传播的距离分别为多少？若t0时振动刚刚传到A点，从该时刻起再经多长时间坐标为45 m的质点(未画出)第二次位于波峰？【解析】由振动图象可以看出，此波的周期为0.8 s，所以频率为1.25 Hz.因为t0.4 s，故经0.4 sP质点回到平衡位置，位移为0；质点P通过的路程为2A4 cm，在时间内波传播的距离为10 m.由A点在t0时刻向上振动知，波沿x轴正方向传播，波速v m/s25 m/s，x45 m处的质点第一次到达波峰的时间t1 s1 s，此质点第二次位于波峰的时间tt1T1.8 s.【答案】04 cm10 m1.8 s7(1)一列简谐波沿x轴方向传播，已知x轴上x0和x1 m处质点的振动图象分别如图14215甲、乙所示，则此波()甲乙图14215A周期为2103 sB频率为4103 HzC波沿x轴正方向传播时的波速为 m/s(n0,1,2，)D波沿x轴负方向传播时的波速 m/s(n0,1,2，)E该简谐波的波长可能为4 mCDE由所给出的振动图象可知周期T4103 s，频率f250 Hz，选项A、B错误；由题图可知，t0时刻，x0处的质点在正向最大位移处，x1处的质点在平衡位置向y轴负方向运动，所以当波沿x轴正方向传播时，两质点平衡位置间距离为11 m，波速v1 m/s(n0,1,2，)，可得选项C正确；当波沿x轴负方向传播时，两质点平衡位置间距离为21 m，波速v2 m/s(n0,1,2，)，可得选项D正确；波长为4 m时，波沿x轴负方向传播，选项E正确(2)(2016全国甲卷)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在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)4 s7.5 cm/s30 cm(2)y0.08cos(国际单位制)或y0.08sin(国际单位制)8(1)如图14216所示为一列简谐横波在t10.7 s时刻的波形，波自右向左传播从该时刻开始到t21.4 s时，P点刚好第二次到达波峰，则以下判断中正确的是()图14216A该波的传播速度为0.1 m/sB在t00时刻，质点C向上运动C在t31.6 s末，Q点第一次出现波峰D在t1到t41.9 s过程中，Q点通过的路程为0.2 mEP点的起振方向沿y轴负方向ACD设波传播的周期为T，由题图可知，P点经过T时间第二次到达波峰位置，所以T0.7 s，解得T0.4 s，波速v0.1 m/s，选项A正确；在t00时刻，C点处于波峰位置，选项B错误；波峰A传播到Q需要的时间t0.9 s，选项C正确；经t10.8 s，Q点开始振动，t41.9 s时Q已振动了0.4 s，通过路程s4A40.05 m0.2 m，选项D正确；波传播的过程中所有质点的起振方向都相同，P点的起振方向与x1 cm处质点的起振方向相同，沿y轴正方向，选项E错误(2)(2015全国卷)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播，波速均为v25 cm/s.两列波在t0时的波形曲线如图14217所示求：图14217(1)t0时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标；(2)从t0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为16 cm的质点的时间. 【导学号：92492426】【解析】(1)t0时，在x50 cm处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为16 cm.两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16 cm.从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为150 cm，260 cm甲、乙两列波波峰的x坐标分别为x150k11，k10，1，2，x250k22，k20，1，2，由式得，介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标为x(50300n)cm，n0，1，2，(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为16