高三物理一轮复习随堂检测 机械波（3-4-1-2） 新人教版

1 第第 2 2 讲讲 机械波机械波 图图 1 2 14 1 1 同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播 某时刻的波形曲线如图同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播 某时刻的波形曲线如图 1 2 14 所示 以所示 以 下说法正确的是下说法正确的是 A 声波在水中波长较大 声波在水中波长较大 b 是水中声波的波形曲线是水中声波的波形曲线 B 声波在空气中波长较大 声波在空气中波长较大 b 是空气中声波的波形曲线是空气中声波的波形曲线 C 水中质点振动频率较高 水中质点振动频率较高 a 是水中声波的波形曲线是水中声波的波形曲线 D 空气中质点振动频率较高 空气中质点振动频率较高 a 是空气中声波的波形曲线是空气中声波的波形曲线 2 一列简谐横波沿一列简谐横波沿 x 负方向传播 速度为负方向传播 速度为 10 m s 已知 已知 t 0 时刻的波形图如图时刻的波形图如图 1 2 15 甲甲 所示 图中所示 图中 P 点此时正经过平衡位置沿点此时正经过平衡位置沿 方向运动 将方向运动 将 t 0 5 s 时的波形图画在图时的波形图画在图 1 2 15 乙上乙上 至少要画一个半波长至少要画一个半波长 图图 1 2 15 解析 解析 1 因声波的波速在水中因声波的波速在水中较较空气中快 而波的空气中快 而波的频频率等于振源的振率等于振源的振动频动频率 率 则则声波在水和空声波在水和空 气中气中传传播的播的频频率相同 再由率相同 再由 v f 知 声波在水中知 声波在水中传传播的波播的波长长长长 答案 答案 1 A 2 y 轴正轴正 如右图如右图 2 1 如图如图 1 2 16 所示 是用所示 是用 a b 两束不同频率的光分别照射同一双缝干涉装置 在距双缝两束不同频率的光分别照射同一双缝干涉装置 在距双缝 恒定距离的屏上用照相底片感光得到的干涉图样 其中图甲是用恒定距离的屏上用照相底片感光得到的干涉图样 其中图甲是用 a 光照射时形成的 图乙是光照射时形成的 图乙是 用用 b 光照射时形成的 则关于光照射时形成的 则关于 a b 两束光 下述正确的是两束光 下述正确的是 图图 1 2 16 A a 光的波长比光的波长比 b 光短 频率比光短 频率比 b 光高光高 2 B b 光的波长比光的波长比 a 光短 频率比光短 频率比 a 光高光高 C b 光比光比 a 光衍射现象更明显光衍射现象更明显 D a 光比光比 b 光衍射现象更明显光衍射现象更明显 2 在均匀介质中 各质点的平衡位置均在同一直线上 图中正方形方格的边长均为在均匀介质中 各质点的平衡位置均在同一直线上 图中正方形方格的边长均为 1 5 cm 波波 源在坐标原点处 源在坐标原点处 t 0 时波源开始向时波源开始向 y 轴负方向振动 如图轴负方向振动 如图 1 2 17 为为 t 0 时刻的波动图时刻的波动图 象 经过象 经过 0 24 s 时间第三次形成如图所示波形 则此波的周期时间第三次形成如图所示波形 则此波的周期 T 和波速和波速 v 分别为多大 分别为多大 图图 1 2 17 解析 解析 1 b 光的干涉条光的干涉条纹间纹间距比距比 a 光小 由光小 由 x 可知可知 b 光的波光的波长长比比 a 光短 光短 频频率比率比 a 光高 光高 L d 选项选项 A 错误错误 选项选项 B 正确 波正确 波长长越越长长 衍射 衍射现现象越明象越明显显 选项选项 C 错误错误 选项选项 D 正确 正确 2 又又 t 0 时时波源开始向波源开始向 y 轴负轴负方向振方向振动动 经过经过 0 24 s 时间时间第三次形成如第三次形成如图图所示波形 所以所示波形 所以 t 3T T 0 24 3 s 0 08 s 图图中正方形方格的中正方形方格的边长边长均均为为 1 5 cm 波 波长为长为 8 1 5 cm 所以波 所以波 速速 v T 1 5 m s 答案 答案 1 BD 2 0 08 s 1 5 m s 图图 1 2 18 3 如图如图 1 2 18 所示为一列简谐波在所示为一列简谐波在 t1 0 时刻的图象 此时波中质点时刻的图象 此时波中质点 M 的运动方向沿的运动方向沿 y 轴负轴负 方向 且方向 且 t2 0 55 s 时质点时质点 M 恰好第恰好第 3 次到达次到达 y 轴正方向最大位移处 试求 轴正方向最大位移处 试求 1 此波沿什么方向传播 此波沿什么方向传播 2 波速是多大 波速是多大 3 从从 t1 0 至至 t3 1 2 s 质点 质点 N 运动的路程和运动的路程和 t3时刻相对于平衡位置的位移分别是多少 时刻相对于平衡位置的位移分别是多少 解析 解析 1 此波沿此波沿 x 轴负轴负方向方向传传播 播 2 在在 t1 0 到到 t2 0 55 s 这这段段时间时时间时 质质点点 M 恰好第恰好第 3 次到达沿次到达沿 y 轴轴正方向的最大位移正方向的最大位移处处 则则 有 有 2 T 0 55 s 得 得 T 0 2 s 3 4 由由图图象得象得简谐简谐波的波波的波长为长为 0 4 m 则则波速波速 v 2 m s T 3 在在 t1 0 至至 t3 1 2 s 这这段段时间时间 波中 波中质质点点 N 经过经过了了 6 个周期 即个周期 即质质点点 N 回到始点 所以走回到始点 所以走过过 的路程的路程为为 s 6 5 4 cm 120 cm 相相对对于平衡位置的位移于平衡位置的位移为为 2 5 cm 答案 答案 1 沿沿 x 轴负方向轴负方向 2 2 m s 3 120 cm 2 5 cm 3 4 振幅 振幅 A 2 cm f 50 Hz 的横波沿的横波沿 x 正方向传播 波源在坐标原点正方向传播 波源在坐标原点 O 处 从处 从 t 0 开始振动 开始振动 已知在已知在 t 0 5 s 末 此波传到距波源末 此波传到距波源 O 为为 x 10 m 处的处的 P 点 并且点 并且 P 点向 点向 y 方向开始振方向开始振 动 求 动 求 1 该波的波速 波长 该波的波速 波长 2 画出画出 t1 0 4 s 末的波形图 末的波形图 3 画出距波源画出距波源 O 为为 x2 5 m 处处 Q 点的振动图象 点的振动图象 解析 解析 1 周期周期 T 1 f 0 02 s 波速波速 v x t 20 m s 波波长长 vT 0 4 m 2 t1 0 4 s 末 波末 波传传到距波源到距波源 x1 vt1 8 m 处处 由于各点开始振 由于各点开始振动动的方向相同 故的方向相同 故该该点也开始点也开始 由平衡位置向 由平衡位置向 y 方向振方向振动动 由于 由于 x1 20 故 故该时该时刻波源刻波源 O 刚刚好好过过平衡位置向 平衡位置向 y 方方 向振向振动动 则则 t1 0 4 s 末的波形末的波形图图如上如上图图所示 所示 3 波波传传到到 Q 点需用点需用时间时间 t x2 v 0 25 s Q 点做点做简谐简谐运运动动的周期的周期 T 0 02 s 开始振 开始振动动的方向也的方向也为为 y 方向 故画出如方向 故画出如图图所示的距波源所示的距波源 O 为为 x2 5 m 处处 Q 点的振点的振动动如下如下图图所示 所示 答案 答案 1 20 m s 0 4 m 2 见解析见解析 3 图图 1 2 19 5 如图 如图 1 2 19 所示 甲为某一列简谐波所示 甲为某一列简谐波 t t0时刻的图象 乙是这列波上时刻的图象 乙是这列波上 P 点从这一时刻起点从这一时刻起 的振动图象 试讨论 的振动图象 试讨论 1 波的传播方向 并求其波速 波的传播方向 并求其波速 2 画出经过画出经过 2 3 s 后波的图象 并求后波的图象 并求 0 2 3 s 内内 P 质点的位移和路程 质点的位移和路程 解析 解析 1 根据振根据振动图动图象可以判断象可以判断 P 质质点在点在 t t0时时刻在平衡位置且向刻在平衡位置且向负负的最大位移运的最大位移运动动 由此 由此 可确定波沿可确定波沿 x 轴轴正向正向传传播 由播 由 t t0时该时该波的波的图图象可知象可知 2 0 m 根据 根据 v f 波 波传传播的播的频频率与率与 4 波源振波源振动频动频率相同 而波源振率相同 而波源振动动的的频频率与介率与介质质中各中各质质点振点振动频动频率相同 由率相同 由 P 质质点的振点的振动图动图象可象可 知 知 f Hz 2 5 Hz 所以 所以 v 2 0 2 5 m s 5 0 m s 1 T 1 0 4 2 由于由于 T 0 4 s 所以 所以 2 3 s 5 T 波形重复 波形重复 5 次再沿次再沿 x 轴轴推推进进 个波个波长长 经过经过 2 3 s 后波的后波的图图 3 4 3 4 象如下象如下图图所示 所示 P 质质点的位移点的位移为为 10 cm 路程 路程 s 4A 5 3A 23A 2 3 m 答案 答案 1 沿沿 x 轴正向轴正向 5 0 m s 2 10 cm 2 3 m 1 如图如图 1 2 20 所示 所示 O 是波源 是波源 a b c d 是波传播方向上各质点的平衡位置 且是波传播方向上各质点的平衡位置 且 Oa ab bc cd 0 6 m 开始各质点均静止在平衡位置 开始各质点均静止在平衡位置 t 0 时波源时波源 O 开始向上做简谐运开始向上做简谐运 动 振幅是动 振幅是 0 02 m 波沿 波沿 Ox 方向传播 波长是方向传播 波长是 1 6 m 当波源 当波源 O 点振动了一段时间点振动了一段时间 t1 其经 其经 过的路程是过的路程是 0 1 m 在 在 t1时刻 各质点运动的方向是时刻 各质点运动的方向是 填向上 向下或未振动填向上 向下或未振动 a 质点质点 b 质点质点 c 质点质点 d 质点质点 图图 1 2 20 解析 解析 O 点在点在 t1时间时间的路程是的路程是 0 1 m 5 0 A 因 因质质点每个周期振点每个周期振动动 4A 所以 所以 t1 1 25 5 0A 4A T 此 此时时 O 点位于正最大位移点位于正最大位移处处 对应图对应图形如形如图图所示 所示 可以判断可以判断 a 质质 点向上振 点向上振 b 质质点向下振 点向下振 c 质质点向上振 点向上振 d 质质点此点此时时刻未振刻未振动动 速度 速度为为零 零 答案 答案 向上向上 向下向下 向上向上 未振动未振动 2 1 摆长为摆长为 L 的单摆做简谐运动 若从某时刻开始计时的单摆做简谐运动 若从某时刻开始计时 取取 t 0 当运动至 当运动至 t 时 摆球具时 摆球具 3 2 L g 有负向最大速度 则单摆的振动图象为下图中的有负向最大速度 则单摆的振动图象为下图中的 2 图图 1 2 21 为一列沿为一列沿 x 轴负方向传播的简谐横波 实线为轴负方向传播的简谐横波 实线为 t 0 时刻的波形图 虚线为时刻的波形图 虚线为 t 0 6 s 时的波形图 波的周期时的波形图 波的周期 T 0 6 s 则 则 5 图图 1 2 21 A 波的周期为 波的周期为 2 4 s B 在 在 t 0 9 s 时 时 P 点沿点沿 y 轴正方向运动轴正方向运动 C 经过 经过 0 4 s P 点经过的路程为点经过的路程为 4 m D 在 在 t 0 5 s 时 时 Q 点到达波峰位置点到达波峰位置 解析 解析 1 单摆单摆的的摆长为摆长为 L 其做 其做简谐简谐运运动动的周期的周期 T 2 从 从 t 0 到到 t 时时 运 运动动的的时时 L g 3 2 L g 间为间为 T 此 此时摆时摆球具有球具有负负向最大速度 即向最大速度 即摆摆球正在平衡位置向球正在平衡位置向负负方向运方向运动动 显显然 然 T 前前摆摆球球应应 3 4 3 4 在在负负向最大位移向最大位移处处 即 即摆摆球在球在负负向最大位移向最大位移处处开始开始计时计时的 的 单摆单摆的振的振动图动图象象应为应为 D 2 从两从两时时刻的波形刻的波形图图可以看出 在可以看出 在 t 0 6 s 时间时间内 波内 波传传播的距离播的距离 x 6 m 故 故传传播播时时 3 4 间间 t 0 6 s 周期 周期 T 0 8 s A 项错误项错误 同 同时时可求波速可求波速为为 10 m s t 0 时时刻刻 P 点向点向 y 轴负轴负方方 3T 4 向振向振动动 经过经过 t 0 9 s 1 T P 点正向点正向 y 轴负轴负方向振方向振动动 B 项错误项错误 经过经过 t 0 4 s 即半个周期 即半个周期 1 8 P 点点经过经过的路程的路程为为 2A 0 4 m C 项错误项错误 经过经过 t 0 5 s 波向 波向 x 轴负轴负方向平移方向平移 x vt 5 m 可 可 知知 Q 点点处处于波峰 于波峰 D 项项正确 正确 答案 答案 1 D 2 D 3 如图 如图 1 2 22 所示 一根柔软的弹性绳子右端固定 左端自由 所示 一根柔软的弹性绳子右端固定 左端自由 A B C D 为绳上等间为绳上等间 隔的点 点间间隔为隔的点 点间间隔为 50 cm 现用手拉着绳子的端点现用手拉着绳子的端点 A 使其上下振动 若使其上下振动 若 A 点开始向上振动 点开始向上振动 经经 0 1 s 第一次达到最大位移时 第一次达到最大位移时 C 点恰好开始振动 则 点恰好开始振动 则 图图 1 2 22 1 绳子形成的向右传播的横波速度为多大 绳子形成的向右传播的横波速度为多大 2 从从 A 开始振动 经多长时间开始振动 经多长时间 J 点第一次向下达到最大位移 点第一次向下达到最大位移 解析 解析 1 v m s 10 m s x t 1 0 1 2 波波传传播到播到 J 点的点的时间为时间为 t1 s 0 45 s x v 9 0 5 10 J 点第一次向下达到最大位移点第一次向下达到最大位移时时 振 振动动了了 个周期 个周期 3 4 t2 T 0 4 s 0 3 s t2 t1 t2 0 75 s 3 4 3 4 答案 答案 1 10 m s 2 0 75 s 6 4 图图 1 2 23 在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的 9 个质点 相邻两质点的距离均为个质点 相邻两质点的距离均为 L 如图 如图 1 2 23 a 所示 一列横波沿该直到向右传播 所示 一列横波沿该直到向右传播 t 0 时到达质点时到达质点 1 质点 质点 1 开始向下运动 开始向下运动 经过时间经过时间 t 第一次出现如图第一次出现如图 b 所示的波形 则该波 所示的波形 则该波 1 波长为多少 波长为多少 2 质点振动的周期为多少 质点振动的周期为多少 解析 解析 由由图图可知可知该该波的波波的波长为长为 8L 由波的 由波的传传播方向可推知播方向可推知质质点点 9 在在 t 时时刻的振刻的振动动方向向上 方向向上 而而 t 0 时时刻波刻波刚传刚传到到质质点点 1 时时其振其振动动方向是向下的 由此可方向是向下的 由此可见质见质点点 9 并非是并非是 t 时时刻波的前沿 刻波的前沿 由由题题意知意知 b 所示是所示是经经 t 时间时间第一次出第一次出现现的波形 可知的波形 可知 t 时时刻在刻在质质点点 9 的右的右侧还应侧还应有半个波有半个波 长长的波形未画出来 即的波形未画出来 即经经 t 波波应应从从质质点点 1 传传播到播到质质点点 13 未画出未画出 传传播的距离播的距离 x 1 5 12L 故波速 故波速 v 波的周期 波的周期 T x t 12L t v 8L 12L t 2 t 3 答案 答案 1 8L 2 2 t 3 5 如图如图 1 2 24 为一列横波某时刻的波形图 已知该波沿 为一列横波某时刻的波形图 已知该波沿 x 方向连续传播 传播速度为方向连续传播 传播速度为 2 m s 1 求波上质点求波上质点 P 的振动周期并画出从该时刻计时开始的振动图象 的振动周期并画出从该时刻计时开始的振动图象 2 如图如图 1 2 25 所示 在探究共振现象的实验中发现 当作用在装置上所示 在探究共振现象的实验中发现 当作用在装置上 MN 间的驱动力的间的驱动力的 频率与上述横波的频率相同时 频率与上述横波的频率相同时 MN 间五个单摆中间五个单摆中 D 摆恰好发生共振 现测得摆恰好发生共振 现测得 D 摆摆线长摆摆线长 l 99 6 cm 摆球的直径摆球的直径 d 0 8 cm 求当地重力加速度 求当地重力加速度 g 结果取结果取 2 位有效数字位有效数字 图图 1 2 24 解析 解析 1 由由图图象可以看出 象可以看出 4 m 由由 T 可解得 可解得 T s 2 s v v 4 2 由于由于 t 0 时时刻刻 P 点向上振点向上振动动 则则 P 点的振点的振动图动图象如下象如下图图所示 所示 2 由由 T 2 得 得 g L g 4 2L T2 7 又又 L l 联联立可解得 立可解得 g 9 9 m s2 d 2 4 2 99 6 0 4 10 2 22 答案 答案 1 2 9 9 m s2 6 已知一列简谐横波在已知一列简谐横波在 t 0 时刻的波形图象如图时刻的波形图象如图 1 2 26 所示 再经过所示 再经过 1 1 s P 点第点第 3 次出次出 现波峰 求 现波峰 求 图图 1 2 26 1 波速波速 v 为多少 为多少 2 由图示时刻起 由图示时刻起 Q 点再经过多长时间第一次出现波峰 点再经过多长时间第一次出现波峰 3 从此时刻开始计时 试写出坐标为从此时刻开始计时 试写出坐标为 x 3 m 的质点的位移与时间的关系式 的质点的位移与时间的关系式 解析 解析 由由传传播方向可以判断 此播方向可以判断 此时时此刻此刻 P 点的振点的振动动方向是向下的 方向是向下的 经过经过 t1 T 第一次到达波第一次到达波 3 4 峰位置 峰位置 经过经过 t2 1 T 第二次到达波峰位置 第二次到达波峰位置 经过经过 t3 2 T 第三次到达波峰位置 即 第三次到达波峰位置 即 2 T 1 1 3 4 3 4 3 4 s T 0 4 s 1 从从题题中波形中波形图图上可以看出 波上可以看出 波长长 4 m 所以波速 所以波速 v 10 m s T 4 m 0 4 s 2 由由图图上可以看出波向右上可以看出波向右传传播 播 t 0 时时 离 离 A 点最近的波峰在点最近的波峰在 x 2 m 处处 该该点距点距 Q 点距离点距离为为 s 4 m 因此再 因此再经过经过 t1时间时间 Q 点第一次出点第一次出现现波峰 波峰 t1 0 4 s s v 4 m 10 m s 3 坐坐标为标为 x 3 m 的的质质点此点此时处时处在平衡位置 由于波沿在平衡位置 由于波沿 x 轴轴正方向正方向传传播 所以播 所以质质点向上运点向上运动动 周期周期为为 0 4 s 所以 所以质质点的振点的振动动周期也周期也为为 0 4 s 从 从图图上可以看出振幅上可以看出振幅为为 0 5 m 因此坐 因此坐标为标为 x 3 m 的的质质点的位移与点的位移与时间时间关系式关系式为为 y 0 5sin t 0 5sin 5 t 2 0 4 答案 答案 1 10 m s 2 0 4 s 3 y 0 5sin 5 t 7 两列横波在两列横波在 x 轴上沿相反方向传播 如图轴上沿相反方向传播 如图 1 2 27 所示 传播速度所示 传播速度 v 6 m s 两列波的频 两列波的频 率都是率都是 f 30 Hz 在 在 t 0 时 这两列波分别从左和右刚刚传到时 这两列波分别从左和右刚刚传到 S1和和 S2处 使处 使 S1和和 S2都开都开 始向上做简谐振动 始向上做简谐振动 S1的振幅为的振幅为 2 cm S2的振幅为的振幅为 1 cm 已知质点 已知质点 A 与与 S1 S2的距离分别的距离分别 是是 S1A 2 95 m S2A 4 25 m 当两列波在 当两列波在 A 点相遇时 点相遇时 A 点的振幅为多大 点的振幅为多大 图图 1 2 27 8 解析 解析 根据根据 v f 则则 m 0 2 m v f 6 30 S1 S2两波源到两波源到 A 点的波程差 点的波程差 S S