高考物理二轮复习 第十四章 波与相对论 提能增分练（一）机械波的三类典型问题 选修34.doc

提能增分练(一)机械波的三类典型问题a级夺高分1(2015北京高考)周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图像如图所示，此时质点p沿y轴负方向运动，则该波()a沿x轴正方向传播，波速v20 m/sb沿x轴正方向传播，波速v10 m/sc沿x轴负方向传播，波速v20 m/sd沿x轴负方向传播，波速v10 m/s解析：选b质点p沿y轴负方向运动，根据振动方向与波的传播方向的关系，可判定该波沿x轴正方向传播。由波的图像可知20 m，根据v得波速v10 m/s。选项b正确。2(多选)(2014全国卷)图(a)为一列简谐横波在t0.10 s 时刻的波形图，p是平衡位置在x1.0 m处的质点，q是平衡位置在x4.0 m处的质点；图(b)为质点q的振动图像。下列说法正确的是()a在t0.10 s时，质点q向y轴正方向运动b在t0.25 s时，质点p的加速度方向与y轴正方向相同c从t0.10 s到t0.25 s，该波沿x轴负方向传播了6 md从t0.10 s到t0.25 s，质点p通过的路程为30 cme质点q简谐运动的表达式为y0.10sin 10t(国际单位制)解析：选bce由振动图像可知，在t0.10 s时，质点q向y轴负方向运动，a项错误；结合波形图及质点运动方向与波的传播方向的“上坡下、下坡上”规律可知，波沿x轴负方向传播，由题图(b)可知，波的周期t0.2 s，题图(a)中质点p经t0.25 s0.10 s0.15 st时间，位移变为负值，则此时质点p的加速度方向沿y轴正方向，b项正确；由题图(a)知8 m，波在0.15 st时间内沿x轴负方向传播6 m，c项正确；任意质点在半个周期内通过的路程为2倍振幅，即20 cm，从平衡位置或最大位移处开始，t时间内通过的路程等于振幅，而题图(a)中质点p在半个周期后，已经过平衡位置并向负方向运动，再过t时间通过的路程小于振幅，所以d项错误；由振动图像，质点q的振幅a10 cm0.10 m，周期为0.2 s，10 rad/s，所以其运动表达式为yasin t0.10sin 10t m，e项正确。3(2014北京高考)一简谐机械横波沿x轴正方向传播，波长为，周期为t。t0时刻的波形如图甲所示，a、b是波上的两个质点。图乙是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的是()at0时质点a的速度比质点b的大bt0时质点a的加速度比质点b的小c图乙可以表示质点a的振动d图乙可以表示质点b的振动解析：选d根据题图甲所示的波动图像，由于波沿x轴正方向传播，t0时刻a点速度为零，b点速度最大，即t0时刻质点a的速度比质点b的速度小，选项a错误；由于t0 时刻质点a位移最大，所受回复力最大，加速度最大，质点b处于平衡位置，位移为零，回复力为零，加速度为零，所以t0时刻质点a的加速度比质点b的大，选项b错误；根据题图甲所示的波的图像，由于波沿x轴正方向传播，t0 时刻，质点a从正的最大位移处向下运动，质点b从平衡位置向下运动，所以题图乙可以表示质点b的振动，选项c错误，d正确。4一列简谐横波沿直线传播，某时刻该列波上正好经过平衡位置的两质点相距6 m，且这两质点之间的波峰只有一个，则该简谐波可能的波长为()a4 m、6 m和8 mb6 m、8 m和12 mc4 m、6 m和12 m d4 m、8 m和12 m解析：选c画出符合条件的所有可能波形，如图所示。分别有6 m、6 m、6 m，则可能为4 m、6 m和12 m，c正确。5(2014四川高考)如图所示，甲为t1 s时某横波的波形图像，乙为该波传播方向上某一质点的振动图像，距该质点x0.5 m处质点的振动图像可能是()解析：选a方法一：若波沿x 方向传播，则t0时的波形图如图(a)虚线所示，则质点p的振动图像为题图乙所示。距p点0.5 m的质点的位移y0，且向下运动，或y0，且向上运动；若波沿x方向传播，则t0时的波形图如图(a)虚线所示，则质点q的振动图像为题图乙所示。距q点0.5 m的质点的位移y0，且向上运动，或y0，且向下运动。所以选项a正确。 方法二：根据波形图像可得波长2 m，根据振动图像可得周期t2 s。两质点之间的距离x0.5 m。根据振动和波动之间的关系，则另一质点相对该质点的振动延迟t，如图(b)所示，或者提前t，如图(c)所示。符合条件的只有选项a。6(多选)一列简谐横波沿直线传播，该直线上平衡位置相距9 m的a、b两质点的振动图像如图所示。下列描述该波的图像可能正确的是() 解析：选ac由振动图像可知，在t0时，质点a处在波峰位置，质点b处在平衡位置且向下运动。当简谐横波沿直线由a向b传播时，有n9 m(n0,1,2，)，解得波长的表达式为 m(n0,1,2，)，其波长可能值为12 m、 m、；当简谐横波沿直线由b向a传播时，有n9 m(n0,1,2，)，解得波长的表达式为 m(n0,1,2，)，其波长可能值为36 m、 m、4 m、，故选项a、c正确。7(多选)(2017河北邯郸一中模拟)a、b两列简谐横波均沿x轴正方向传播，在某时刻的波形分别如图中甲、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()a11b21c12d31e13解析：选ace从甲图可得a24 cm0.24 m，从乙图可知b12 cm0.12 m，因为t小于a波的周期ta，所以从甲图到丙图一定是半个周期，故有ta2t，乙图与丁图的波形图一样，所以经过了周期整数倍，即tb，根据公式v可得，波速va，vb，即vavb1n，所以a、b两列波的波速va、vb之比可能是a、c、e。8(2017福州质检)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时刻的波形如图甲所示。(1)求横波中质点振动的周期t；(2)在图乙中画出t1 s时刻的波形图(至少画出一个波长)；(3)在图丙中画出平衡位置为x0.5 m处质点的振动图像(t0时刻开始计时，在图中标出横轴的标度，至少画出一个周期)。解析：(1)由于波速为0.5 m/s，波长为2 m，故质点振动的周期t4 s。(2)当t1 s时刻，相当于经过了，又因为波沿x轴正方向传播，故振源向下运动到负的最大位置处，然后依次画出波上各质点即可。如图(a)所示。(3)x0.5 m处的质点在t0时处于波峰的位置，故其振动图像如图(b)所示。答案：(1)4 s(2)见解析图(a)(3)见解析图(b)b级冲满分9(多选)(2017吉安质检)如图甲所示，一列简谐横波在x轴上传播，图乙和图丙分别为x轴上a、b两质点的振动图像，且xab6 m。下列判断正确的是()a波一定沿x轴正方向传播b波长可能是8 mc波速一定是6 m/sd波速可能是2 m/s解析：选bd由振动图像无法比较a、b两质点振动的先后，所以无法判断波的传播方向，故a错误；若波沿x轴正方向传播时，由振动图像读出t0时刻，a质点经过平衡位置向下运动，而b位于波峰，结合波形得到：xab(n0,1，2，)，得到波长为 m，由题图可读出波的周期t0.4 s，波速为v m/s，同理可知，若波沿x轴负方向传播时，波长为 m，波速为v m/s，由于n是整数，则当n0，波向x轴负方向传播时，8 m，故b正确；由上可知，波速不一定等于6 m/s，故c错误；若波沿x轴负方向传播，由波速的公式v m/s(n0,1,2，)得知，当n0时，v2 m/s，故d正确。10(2017衡水二中模拟)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两质点的振动图像，已知该波波长大于2 m，求这列波可能的波速。解析：由振动图像得质点振动周期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 m，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 m；2 m，所以n0,1，当n0时，116 m，v140 m/s，当n1时，2 m，v28 m/s。答案：若波由a向b传播，则波速为 m/s或者 m/s；若波由b向a传播，则波速为40 m/s或者8 m/s。11(2017南昌模拟)如图所示实线是一列简谐横波在t10时刻的波形，虚线是这列波在t20.5 s时刻的波形，这列波的周期t符合：3tt2t14t，求：(1)若波速向右，波速多大；(2)若波速向左，波速多大；(3)若波速大小为74 m/s，波速方向如何。解析：(1)波向右传播时，传播距离x满足xk(k0,1,2,3，)由t，波速v知传播时间满足tktt(k0,1,2,3，)由3tt2t14t，可知k取3故t3tt，解得t s，由波形图知