2019版高考物理一轮复习第15章鸭部分54机械波能力训练151115.doc

54 机械波1关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是()A两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零D两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大答案C解析两列波相遇，都会发生叠加现象，每一质点的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和，频率不相同只是不能形成稳定的干涉图样，A错误；振动加强的区域内各质点的振动方向均相同，可在波峰上，也可在波谷，也可能在平衡位置，B错误、C正确；在叠加区域，振动加强的质点的位移不一定比振动减弱的质点的位移大，D错误。2(多选)下列说法正确的是()A在同一地点，单摆做简谐振动的周期的平方与其摆长成正比B水面波是一种机械波C两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇时，波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1A2D一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率不变E相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关答案ABE解析在同一地点，重力加速度g为定值，根据单摆周期公式T2 可知，周期的平方与摆长成正比，A正确；水面波是一种机械波，B正确；波峰与波峰相遇处质点的振动加强，其振幅为两者振幅的和，但质点依然在平衡位置附近做往复运动，因此位移不断变化，C错误；在同种介质中，超声波的传播速度保持不变，根据多普勒效应可知，当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率大于波源发出的频率，频率会变高，D错误；相对论认为时间和空间与物质的运动状态有关，E正确。3如图所示为一列简谐横波t时刻的图象，已知波速为0.2 m/s，以下结论正确的是()A经过0.5 s，质点a、b、c通过的路程均为75 cmB若从t时刻起质点a比质点b先回到平衡位置，则波沿x轴正方向传播C图示时刻质点a、b、c所受的回复力大小之比为213D振源的振动频率为0.4 Hz答案C解析由图知，8 cm0.08 m，则该波的周期T s0.4 s，时间t0.5 s1T。质点在一个周期内通过的路程是4A，则知质点c通过的路程为5A515 cm75 cm。若此刻质点a、b的振动方向向下，a的速度增大，通过的路程大于75 cm。b的速度减小，通过的路程小于75 cm，反之，a、b的振动方向向上，a的速度减小，通过的路程小于75 cm。b的速度增大，通过的路程大于75 cm，故A错误；从t时刻起质点a比质点b先回到平衡位置，说明此刻a、b向下运动，由“同侧法”可知，波沿x轴负方向传播，故B错误；由图知a、b、c的位移大小分别为10 cm、5 cm和15 cm，三个质点都做简谐运动，由Fkx，k相同，则得回复力大小之比等于位移大小之比，为213，故C正确；振源的振动频率为f Hz2.5 Hz，故D错误。4(多选)P、Q是一列沿x轴传播的简谐横波中的两质点，水平间距为x40 cm，从某时刻开始计时，两质点的振动图象如图所示，则下列说法中正确的是()AP点的振动方程是y0.05cos50t(m)B经过时间0.03 s，质点P运动到Q位置C这列波遇到5 m的障碍物，也能发生很明显的衍射现象D简谐横波的传播速度可能是 m/sE简谐横波的传播速度可能是8 m/s答案ADE解析从振动图可知，振幅A0.05 m，周期T0.04 s，所以50(rad/s)，分析可得P点的振动方程是yAcost0.05cos50t(m)，A正确；在波的传播过程中，质点不会随波运动，B错误；根据振动图象：若波由P传到Q那么x(n0,1,2，)，解得波长(n0,1,2，)，传播速度v(n0,1,2，)，当n2时，波速v m/s，D正确；若波由Q传到P那么x(n0,1,2，)，解得波长(n0,1,2，)，传播速度v(n0,1,2，)，当n1时，波速v8 m/s，E正确；障碍物的尺寸都比波长大得多，不会发生明显的衍射现象，故C错误。5如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形图，已知波的传播速度v2 m/s，试回答下列问题：(1)写出x1.0 m处质点的振动函数表达式；(2)求出x2.5 m处质点在4.5 s内通过的路程及t4.5 s时的位移。答案(1)y5sin2t(cm)(2)90 cm5 cm解析(1)波长2.0 m，周期T1.0 s，振幅A5 cm。则2 rad/s。则x1.0 m处质点振动的函数表达式为y5sin2t(cm)。(2)n4.5, 则4.5 s内路程sn4A90 cm。x2.5 m处质点在t0时位移y5 cm。则经过4个周期后与初始时刻相同，经过4.5个周期后该质点位移y5 cm，即t4.5 s时刻该质点的位移y5 cm。6在一列沿水平直线传播的简谐横波上有相距4 m的A、B两点，如图甲、乙分别是A、B两质点的振动图象，已知该波波长大于2 m，求这列波可能的波速。答案 m/s、 m/s、40 m/s、8 m/s解析由振动图象得质点振动周期T0.4 s，若波由A向B传播，B点比A点晚振动的时间tnTT(n0,1,2,3，)，所以A、B间的距离为sn(n0,1,2,3，)，则波长为，因为2 m，所以n0,1，当n0时，1 m, v1 m/s，当n1时，2 m，v2 m/s。若波由B向A传播，A点比B点晚振动的时间tnTT(n0,1,2,3，)，所以A、B间的距离为sn(n0,1,2,3，)，则波长为，2 m，所以n0,1，当n0时，116 m, v140 m/s，当n1时，23.2 m, v28 m/s。7(2017全国卷)(多选)如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t0时的波形图，虚线为t0.5 s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关于该简谐波，下列说法正确的是()A波长为2 mB波速为6 m/sC频率为1.5 HzDt1 s时，x1 m处的质点处于波峰Et2 s时，x2 m处的质点经过平衡位置答案BCE解析由简谐波的波动图象可知，波长为4 m，A错误；t0.5 s时波向x轴正方向传播的距离为x(n0,1,2,3)，即tT0.5 s(n0,1,2，3)，又T0.5 s，解之得T，当n0时，T s符合题意；当n1时，T s0.5 s，不符合题意，则波速v m/s6 m/s，B正确；频率f1.5 Hz，C正确；t0时x1 m处的质点处于波峰，因t1 s1T时，分析可得质点处于波谷，D错误；t0时x2 m处的质点经过平衡位置向上振动，因t2 s3T时质点还是经过平衡位置向上振动，E正确。8(2016四川高考)(多选)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10 m的两质点。波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图象如图所示。则()A质点Q开始振动的方向沿y轴正方向B该波从P传到Q的时间可能为7 sC该波的传播速度可能为2 m/sD该波的波长可能为6 m答案AD解析由图可知Q的起振方向沿y轴正方向，A正确；由图可知T6 s，质点Q比质点P晚起振的时间为tnTT(6n4)s(n0,1，2，)，即为该波从P传到Q所需的时间，当t7 s时n，故B错误；由v m/s(n0,1,2，)，当v2 m/s时可得n，故C错误；再由vT m(n0,1,2，)，当n1时可得6 m，故D正确。9(2017山东模拟)(多选)一列简谐横波在某时刻的波形如图所示，此时刻质点P的速度为v，经过1 s后它的速度大小、方向第一次与v相同，再经过0.2 s它的速度大小、方向第二次与v相同，则下列判断正确的是()A波沿x轴负方向传播，且周期为1.2 sB波沿x轴正方向传播，且波速为10 m/sC质点M与质点Q的位移大小总是相等，方向总是相反D若某时刻N质点速度为零，则Q质点一定速度为零E从图示位置开始计时，在3 s时刻，质点M偏离平衡位置的位移y10 cm答案ADE解析根据图示时刻质点P的速度为v，经过1 s它的速度大小、方向第一次与v相同，质点P运动到关于平衡位置对称的位置，再经过0.2 s它的速度大小、方向第二次与v相同时，回到原来位置，完成一次全振动，则P振动的周期T1.2 s，根据回到对称点时间长，从对称点回到原来位置时间短可判断初始时刻P点在向下振动，根据“同侧法”可判断波的传播方向向左，A正确、B错误；MQ之间的距离不是的奇数倍，不属于反相点，故振动步调不总是相反，C错误；NQ之间的距离为，为反相点，若某时刻N质点速度为零，Q质点一定速度为零，D正确；故从图示位置开始计时，在3 s时刻即经过了2T，根据对称性可得质点M在y10 cm处，E正确。10.(2017重庆一诊)(多选)如图所示，一简谐横波在某区域沿x轴传播，实线a为t0时刻的波形图线，虚线b为tt时刻的波形图线，已知该简谐横波波源振动的频率f2.5 Hz，虚线b与x轴交点P的坐标xP1 m。则下列说法正确的是()A这列波的传播速度大小一定为20 m/sB这列波一定沿x轴正向传播C可能有t1.25 sD可能有t1.45 sE若该列波遇到宽度为6 m的障碍物能发生明显的衍射现象答案ACE解析由横波的图象可知8 m，则vf82.5 m/s20 m/s, A正确。波可能沿x轴正向或x轴负向传播，B错误；若波沿x轴正向传播，则距离1 m，故tnT(n0,1,2，)，即t0.050.4n，当n3时，t1.25 s；若波沿x轴负向传播，则距离7 m，故tmT(m0,1,2，)，即t0.350.4m，t0.35 s、0.75 s、1.15 s、1.55 s、1.95 s，C正确、D错误；障碍物宽度d6 m，比波长8 m小，能发生明显的衍射现象，E正确。11(2017湖北黄冈调研)(多选)一列自右向左传播的简谐横波，在t0时刻的波形图如图所示，此时坐标为(1,0)的质点刚好开始运动，在t0.3 s时刻，质点P在t0时刻后首次到达波峰位置，质点Q的坐标是(3，0)，则下列说法正确的是()A在t0时刻，质点P的速度方向沿y轴负方向B这列波的传播速度为 m/sC在00.3 s时间内，质点A运动的路程为0.03 mD在t0.5 s时刻，质点Q首次到达波峰位置E这列波的波源起振方向沿y轴正方向答案ADE解析根据t0时刻的波形图，可知波长4 cm，在t0时刻质点P沿y轴负方向运动，故质点P的速度方向沿y轴负方向，A正确；在t0.3 s时，质点P在t0时刻后首次到达波峰位置，说明0.3 sT，即波动周期T0.4 s，这列波的传播速度为v10 cm/s0.1 m/s，B错误；在00.3 s时间内，即T时间内，质点A运动的路程为3个振幅，即38 cm24 cm0.24 m，C错误；在t0.5 s时，波沿x轴负方向传播了xvt0.10.5 m5 cm，知t0.4 s时波传播到Q，质点Q开始向上起振，t0.5 s时质点Q首次到达波峰位置，D正确；t0时刻坐标为(1,0)的质点刚好开始运动，由“上下坡”法可知该点的起振方向沿y轴正方向，所以这列波的波源起振方向沿y轴正方向，E正确。12(2017河北衡水模拟)(多选)如图甲所示，一单摆做小角度摆动，从某次摆球由左向右通过平衡位置开始计时，相对平衡位置的位移x随时间t变化的图象如图乙所示。不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。对于这个单摆的振动过程，下列说法正确的是()A单摆的摆长约为1.0 mB单摆的位移x随时间t变化的关系式为x8sin(t) cmC从t0.5 s到t1.0 s的过程中，摆球的重力势能逐渐增大D从t1.