2020版高考物理总复习第2节机械波练习（含解析）（选修3_4）.docx

第2节机械波1.(2018北京海淀区一模)关于机械波,下列说法中正确的是(B)A.机械波的振幅与波源振动的振幅不相等B.在波的传播过程中,介质中质点的振动频率等于波源的振动频率C.在波的传播过程中,介质中质点的振动速度等于波的传播速度D.在机械波的传播过程中,离波源越远的质点振动的周期越大解析:波在传播过程中,机械波的振幅与波源振动的振幅是相等的,故A错误;每个质点都在重复波源的振动,质点的振动频率和波源的振动频率是相同的,故B正确;振动速度与波的传播速度是不相同的,故C错误;在机械波传播过程中各质点的振动周期均与波源的周期相同,故D错误.2.一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速为5.0 m/s,某时刻的波形如图所示,下列说法正确的是(D)A.这列波的周期为4.0 sB.这列波的振幅为8 cmC.此时x=2 m处的质点速度最大D.此时x=3 m处的质点沿y轴负方向运动解析:由图可得振幅A=4 cm,波长=4 m,故周期T=0.8 s,故A,B错误;此时x=2 m处的质点位于波谷,故速度为零,加速度最大,故C错误;根据波沿x轴正方向传播可得,此时x=3 m处的质点沿y轴负方向运动,故D正确.3.(2018天津和平区二模)一列简谐横波,在t=0.6 s时刻的图像如图(甲)所示,此时,P,Q两质点的位移均为-1 cm,波上A质点的振动图像如图(乙)所示,则以下说法正确的是(B)A.这列波沿x轴负方向传播B.这列波的波速是 m/sC.从t=0.6 s开始,紧接着的t=0.6 s时间内,A质点通过的路程是10 mD.从t=0.6 s开始,质点P比质点Q早0.6 s回到平衡位置解析:由(乙)图读出t=0.6 s时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向,由(甲)图判断出波的传播方向为沿x轴正方向,故A错误;由(甲)图读出该波的波长为=20 m,由(乙)图得周期为T=1.2 s,则波速为v= m/s=m/s,故B正确.t=0.6 s=0.5T,质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅,则经过t=0.6 s,A质点通过的路程是s=2A=22 cm=4 cm,故C错误;图示时刻质点P沿y轴正方向运动,质点Q沿y轴负方向运动,所以质点P将比质点Q早回到平衡位置.将此图像与正弦曲线进行对比可知:P点的横坐标为xP= m,Q点的横坐标为xQ=m,根据波形的平移法可知质点P比质点Q早回到平衡位置的时间为t= s=0.4 s,故D错误.4. (2019天津模拟)一根弹性长绳沿x轴放置,左端点位于坐标原点,A点和B点分别是绳上x1=2 m,x2=5 m处的质点.用手握住绳的左端,当t=0时使手开始沿y轴做简谐振动,在t=0.5 s时,绳上形成如图所示的波形.下列说法中正确的是(C)A.此列波的波长为1 m,波速为4 m/sB.此列波为横波,左端点开始时先沿y轴正方向运动C.当t=2.5 s时,质点B开始振动D.在t=3.5 s后,A,B两点的振动情况总相同解析:由图知,波长=2 m,周期T=1 s,则波速为v=2 m/s,故A错误;此列波为横波,左端点开始时的运动方向与图示时刻x=1 m处质点的振动方向相同,沿y轴负方向,故B错误;波从图示位置传到质点B用时t= s=2 s,因此t=2.5 s时质点B开始振动,故C正确;由于AB间的距离s=3 m=,因此它们的振动情况总是相反,故D错误.5.(2018上海松江区一模)一列简谐横波沿x轴传播,a,b为x轴上的两质点,平衡位置分别为x=0,x=xb(xb0).a点的振动规律如图所示.已知波速为v=1 m/s,在t=1 s时b的位移为0.05 m,则下列判断正确的是(D)A.从t=0时刻起的2 s内,a质点随波迁移了2 mB.t=0.5 s时,质点a的位移为0.05 mC.若波沿x轴正向传播,则可能xb=0.5 mD.若波沿x轴负向传播,则可能xb=2.5 m解析:根据图像可知该波的周期为T=2 s,振幅为A=0.05 m;在波传播过程中,各质点在自己的平衡位置附近振动,并不随波传播,故A错误;由图可知,t=0.5 s时,质点a的位移为-0.05 m,故B错误;已知波速为v=1 m/s,则波长=vT=12 m=2 m;由图可知,在t=1 s时刻a位于平衡位置而且振动的方向向上,而在t=1 s时b的位移为0.05 m,位于正的最大位移处,可知若波沿x轴正向传播,则b与a之间的距离为(n+)(n=0,1,2,3,),则xb不可能为0.5 m,故C错误;若波沿x轴负向传播,则b与a之间的距离为xb=n+(n=0,1,2,3,),则xb可能为2.5 m,故D正确.6.(2019辽宁抚顺模拟)(多选)关于机械振动和机械波,下列说法正确的是(ACD)A.共振是受迫振动的一种特殊情况B.机械波传播过程中,介质中的单个质点的能量是守恒的C.当障碍物 的尺寸比波长大很多时,就不能观察到明显的波的衍射现象D.如图所示,频率恒定的声源按路线abcda逆时针做匀速圆周运动,观察者在圆心不动,则观察者接收到的声波频率始终与声源频率相同E.同一机械波在不同介质中传播时,频率往往不同解析:共振是受迫振动时,驱动频率和固有频率相等时,振幅最大的现象,故A正确;机械波传播过程,能量随波的传播而传播;由介质中的单个质点的速度变化可得到其能量随振动做周期性变化,故B错误;波的衍射现象发生在障碍物的尺寸与波长接近时,当障碍物的尺寸比波长大很多时,观测到的是直线传播,故C正确;观察者在圆心不动,那么,观察者和声源的距离不变,故观察者接收到的声波频率始终与声源频率相同,故D正确;同一机械波在不同介质中传播时,频率不变,波速和波长变化,故E错误.7.(2019福建宁德模拟)(多选)下列说法正确的是(BDE)A.改变单摆的振幅,振动周期会随之改变B.声音由空气传播到水中,波长会发生变化C.发生干涉现象时,介质中振动加强的点,位移始终最大D.某些次声波对人体有危害,是由于其频率接近人体内脏振动的固有频率E.根据多普勒效应,比较接收与发射的超声波频率的变化,可测量心脏血液流速解析:单摆周期T=2只和摆长、重力加速度相关,故改变单摆的振幅,振动周期不变,故A错误;声音在不同介质中传播,频率不变,波速和波长会发生变化,故B正确;发生干涉现象时,振动加强点的振幅变大,质点仍做简谐运动,故位移做周期性变化,故C错误;次声波频率接近人体器官的固有频率,当次声波作用于人体时,人体器官容易发生共振,从而对人体产生危害,故D正确;根据血液流动,可得到血液相对于外界测试点的相对速度,从而由多普勒效应得到超声波频率变化,根据频率变化和血液流速的对应关系可反过来应用于测量血液流速,故E正确.8.(2018河北石家庄一模)(多选)甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中传播,如图所示为t=0时刻两列波恰好在坐标原点相遇时的波形图,两列波的频率均为2 Hz,甲波沿x轴正方向传播,乙波沿x轴负方向传播,则(BDE)A.甲、乙两波的波长之比为21B.两列波的传播速度为4 m/sC.两列波叠加后,x=0处的质点振幅为20 cmD.t=0.25 s时,x=0处的质点处于平衡位置,且沿y轴负方向运动E.两列波叠加后,x=2 m处为振动加强点解析:由图知,甲=2 m,乙=2 m,甲、乙两波的波长之比为11,故A错误;两列波的传播速度为v=f=22 m/s=4 m/s,故B正确;两列波叠加后,x=0处的质点振动加强,振幅为A0=A甲+A乙=10 cm+20 cm=30 cm,故C错误;两波的周期为T=0.5 s,t=0时刻,x=0处的质点处于平衡位置,且沿y轴正方向运动,因为t=0.25 s=,所以t=0.25 s时,x=0处的质点处于平衡位置,且沿y轴负方向运动,故D正确;两列波叠加后,在x=2 m处两波的波峰与波峰或波谷与波谷相遇,振动加强,故E正确.9.(2018山西四模)(多选)一列简谐横波在介质中沿x轴负方向传播,t=0时刻的波形如图所示,此时刻质点P的位移为5 cm,质点Q位于x=4 m处.从t=0时刻开始计时,当t=16.5 s时质点Q刚好第3次到达波峰.下列说法正确的是(BCD)A.该波的振动周期为4 sB.该波的传播速度为m/sC.t=3 s时质点P沿y轴负方向运动D.030 s内质点Q通过的路程为2 mE.03 s内质点P通过的路程为10 cm解析:简谐横波沿x轴负方向传播,由波形平移法知t=0时刻质点Q向下振动,根据当t=16.5 s时质点Q刚好第3次到达波峰,有t=16.5 s=2T,得T=6 s,故A错误;根据波形图得到波长=8 m,则这列简谐横波的波速为v= m/s,故B正确;t=0时刻质点P正沿y轴正方向运动,经过t=3 s=质点P沿y轴负方向运动,故C正确;因为t=30 s=5T,所以030 s内质点Q通过 的路程为s=54A=2010 cm=2 m,故D正确;t=3 s=0.5T,03 s内 质点P通过的路程应等于2A=20 cm,故E错误.10.(2018宁夏银川三模)如图(甲)所示,介质中 振源位于O点位置,它的振动图 像如图(乙)所示,P点距离O点8 m,Q点距离O点5 m,振源振动所形 成的机械波在传播过程中两相邻波谷之间的距离为0.8 m.求:(1)振源的振动方程;(2)从振源振动开始计时,P点第一次到达波谷时所需要的时间t;(3)P点第一次经过平衡位置向下运动时Q点的位置以及Q点运动的路程.解析:(1)由题意得=0.8 m由图(乙)可知A=0.4 m,T=0.4 s则= rad/s=5 rad/s根据图(乙)可得振源的振动方程为y=0.4sin 5t(m).(2)波速为v=2 m/s波传到P点的时间t1=4 s,由于波源起振方向为向上,因此该质点从开始振动到第一次到达波谷的时间t2=T=0.3 sP点第一次到达波谷所需的时间为t=t1+t2=4.3 s.(3)波传到Q点用时t3=2.5 s,P点第一次经过平衡位置向下运动的时间t3=t1+=4.2 s,Q点的运动时间t4=4.2 s-2.5 s=1.7 s=T,所以,此时Q点在波峰,振动的总路程为s=40.4 m=6.8 m.答案:(1)y=0.4sin 5t(m)(2)4.3 s(3)波峰6.8 m11.(2018湖北二模)一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻波形图如图中的实线所示,此时波刚好传到P点,t=0.6 s时刻,这列波刚好传到Q点,波形如图中的虚线所示,a,b,P,Q是介质中的质点.(1)求波速;(2)写出b点的振动方程;(3)求a点第N次经过平衡位置所经历的时间.解析:(1)经过t=0.6 s,波前从P传播到Q,故波的传播距离x=30 m,故波速v=50 m/s;(2)由图可知,A=10 cm,又= rad/s=2.5 rad/s,b点的振动方程为y=10cos 2.5t(cm);(3)由波形图可得y=Asin,故a点平衡位置的横坐标xa= m;故根据波的传播可得:a点第N次经过平衡位置时,实线波向右传播(N-1)+xa,故所经历的时间t= s= s.答案:(1)50 m/s(2)y=10cos 2.5t(cm)(3) s12.(2018河南郑州三模)有两列简谐横波a,b在同一介质中沿x轴正方向传播,速度均为v=2.5 m/s,在t=0时,两列波的波峰正好在x=2.5 m处重合,如图所