高考物理一轮复习 第十五章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 课后分级演练39 机械波

1、课后分级演练(三十九) 机械波【a级基础练】1如图所示是波遇到小孔或障碍物后的图象，图中每两条实线间的距离表示一个波长，其中正确的图象是()解析：ba图孔的尺寸比波长大得多，不会发生明显的衍射现象，a错；b、c图中障碍物的大小比波长小故可以发生明显的衍射现象，b对，c错d图中孔的大小与波长相差不多，应发生明显的衍射现象，d错2.(2015·上海高考)如图，p为桥墩，a为靠近桥墩浮在水面的叶片，波源s连续振动，形成水波，此时叶片a静止不动为使水波能带动叶片振动，可用的方法是()a提高波源频率b降低波源频率c增加波源距桥墩的距离d减小波源距桥墩的距离解析：b为使水波能带动叶片振动，需要使

2、波发生衍射现象，即使障碍物的大小接近水波的波长，根据波长、频率和波速关系可知，增大波的波长，可以通过降低波的频率来实现，b项正确3如图，t0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正向开始振动，振动周期为0.4 s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波下图中能够正确表示t0.6 s时波形的图是()解析：c由于波沿正、负两方向传播的波形关于y轴对称，a、b错；t0时刻波源沿y轴正向开始振动，经过0.6 s即1.5 t，波源位于平衡位置且沿y轴负向振动，据“同侧法”可知c对，d错4.一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波，波速为4 m/s.某时刻波形如图所示，下列说法正确的是()a这列波的

3、振幅为4 cmb这列波的周期为1 sc此时x4 m处质点沿y轴负方向运动d此时x4 m处质点的加速度为0解析：d读懂波形图，明确波动与振动的关系由题图可得，这列波的振幅为2 cm，选项a错误；由题图得，波长8 m，由t得t2 s，选项b错误；由波动与振动的关系得，此时x4 m处质点沿y轴正方向运动，且此质点正处在平衡位置，故加速度a0，选项c错误，选项d正确5(多选)a、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

4、：ace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.6(多选)如图(a)所示，一根水平张紧的弹性长绳上有等间距的q、p、o、p、q质点，相邻两质点间距离为1 mt0时刻o质点从平衡位置开始沿y轴正方向振动，并产生分别向左、向右传播的波，o质点振动图象如图(b)所示，当o点第一次达到正方向最大位移的时刻，p点刚开始振动，则()ap、p两点距离为半个波长，因此它们的振动步调始终相

5、反b当q点振动第一次达到负向最大位移时，o质点已经通过25 cm路程c当波在绳中传播时，波速为1 m/sd若o质点振动加快，波的传播速度变大解析：bc依题，向左、向右传播的两列波关于y轴左右对称，步调总是相同，a错误；振动从o点传到q时，o点已经振动了半个周期，q起振方向向上，当q点振动第一次达到负向最大位移时，质点o第二次到达正向最大位移处，共运动了1周期，通过的路程为s5a25 cm，b正确；t1 s时刻，o点第一次达到正方向最大位移，p点刚开始振动，即波传播了1 m，故波速v1 m/s，c正确；波速由介质决定，与频率无关，故o质点振动加快，波的传播速度不变，d错误7.在均匀介质中，各质点

6、的平衡位置在同一水平直线上，相邻两质点的距离均为a，如图所示，振动从质点1开始向右传播，经过时间t，前11个质点第一次形成如图所示的波形，则此波的最大可能波速为()a.b.c.d.解析：b若波源的起振方向向上，前11个质点第一次形成如图所示的波形时，波恰好传到17质点，波传播的距离最大，最大距离s16a，则最大波速v.故选b.8一列简谐横波沿x轴正方向传播，o为波源，如图所示是波源开始振动后0.1 s时的波形图，则下列判断正确的是()a这列波的周期为0.4 s，振幅为20 cmb这列波的波速为40 m/s，波长为4 mc再经过0.15 s，x6 m处质点的位置坐标为(x6 m，y0 cm)d再

7、经过0.55 s，x24 m处的质点第一次到达波谷解析：c观察振动0.1 s时的波形图可知周期为0.2 s，波长为8 m，振幅为10 cm，可算出波速为40 m/s，选项a、b错误再经过0.15 s，波继续向前传播四分之三个周期，x6 m处的质点正经过平衡位置向下振动，选项c正确.0.1 s时的波峰在2 m处，x24 m处的质点离它有22 m，这个波峰传播到x24 m处所需的时间为t s0.55 s，选项d错误9(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，图(a)是t0时刻的波形图，图(b)和图(c)分别是x轴上某两处质点的振动图象由此可知，这两质点平衡位置之间的距离可能是()a. mb. mc1

8、md.m解析：bd题图(b)所示质点在t0时在正向最大位移处，题图(c)所示质点在t0时，x0.05 m(振幅的一半)，运动方向沿y轴负方向，结合波形图找到对应的点，若图(c)所示质点在图(b)所示质点的左侧，有nn，当n0时，b正确；若图(c)所示质点在图(b)所示质点的右侧，有nn，当n0时，d正确10(2017·哈尔滨第三中学模拟)一列横波在x轴上传播，在t10时刻波形如图中实线所示，t20.05 s时刻，波形如图中虚线所示若周期大于(t1t2)，则最小波速和最大波速分别是多少？传播方向如何？解析：由题图可知，8 m.当波沿x轴正方向传播时，有tnt，且n0或1，当波沿x轴负方

9、向传播时，有tnt，且n0或1，由波速公式v知，当速度最小时，周期最大，当速度最大时，周期最小分析上面两类情况可知当周期最大时，波沿x轴正方向传播，且在tnt中取n0，即t，则t大0.2 s，最小速度v小40 m/s，方向为沿x轴正方向当v最大时，波沿x轴负方向传播，且在tnt中取n1，即tt，则t小 s，最大速度v大280 m/s，方向为沿x轴负方向答案：最小波速40 m/s，方向为沿x轴正方向；最大波速280 m/s，方向为沿x轴负方向【b级提升练】11.(2017·上海徐汇模拟)一列向右传播的简谐波，振幅为a、波长为、周期为t.在t0时的波形如图所示，质点p处于平衡位置，则t时

10、，质点p的坐标为()a(，a)b(，a)c(，0)d(，a)解析：b在t0时刻，质点p在平衡位置向上振动，故在t时质点p振动到最低点，其坐标为(，a)，故选b.12.(2017·上海静安期中)为了比较同一声源发出的声波在空气中和水中的传播情况，将某时刻的波形图画在了同一坐标纸上，如图所示，以下说法正确的是()aa是空气中的波形图，a、b的频率相同ba是水中的波形图，a、b的频率相同cb是水中的波形图，a、b的频率不同da的频率较高，b的波长较大 解析：a同一声源发出的声波，频率f相同，周期t相同，又因为声波在水中传播的速度比在空气中大，根据波长vt可知声波在水中波长较大，故b是水中的

11、波形图，a是空气中的波形图，故选a.13.(多选)(2017·陕西师大附中七模)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时波形图如图中实线所示，此时波刚好传到c点；t0.6 s时波恰好传到e点，波形如图中虚线所示，a、b、c、d、e是介质中的质点下列说法正确的是()a这列波的周期为t0.8 sb当t0.6 s时质点a速度沿y轴负方向c质点c在这段时间内沿x轴正方向移动了3 md质点d在这段时间内通过的路程为20 cmet0.6 s时，质点e将要沿y轴正方向运动解析：ade由题意可得该波向右传播，起振方向向上，波长是4 m,0.6 s的时间内传播的距离是，所以波的周期：t0.6×

12、s0.8 s，故a正确；由题意可得该波向右传播，由平移法可知，当t0.6 s时质点a速度沿y轴正方向，故b错误；质点c在这段时间内只是沿振动的方向运动，没有沿x轴正方向移动，故c错误；由图可知，质点d在0.6 s内先向上运动到达最高点后又返回平衡位置，在这段时间内通过的路程是2倍的振幅，为20 cm，故d正确；由题意可得该波向右传播，由平移法可知，当t0.6 s时质点e将要沿y轴正方向运动，故e正确14(多选)(2017·湖南名校联盟第三次大联考)如图所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x0.2 m和x1.2 m处，传播速度均为v0.2 m/s，振幅均为a2

13、 cm.图示为t0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此时平衡位置处于x0.2 m和x0.8 m的p、q两质点刚开始振动质点m的平衡位置处于x0.5 m处，则下列判断正确的是()a两列波的周期均为2 s，且起振方向均沿y轴负方向bt0时刻，x0处的质点处于平衡位置向y轴正方向运动cx0.1 m处的质点处于平衡位置向y轴负方向运动t1.5 s时刻之前，质点m始终处于静止状态dm点开始振动后做振幅为4 cm，周期为4 s的简谐运动et2.5 s时m点处于平衡位置向y轴正方向运动解析：ace两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，则质点p、q的起振方向均沿y轴负方向，由图知波长0.4 m，由v知

14、t s2 s，选项a正确；由波形图可知在t0时刻，x0处的质点处于平衡位置向y轴正方向运动，x0.1 m处的质点处于波谷位置，即在最低点，选项b错误；因波的周期为t2 s，两列波传到质点m的时间为1.5 s，t1.5 s时刻m点开始振动，则此时刻之前，质点m始终处于静止状态，故c正确；m点开始振动后振动加强，做振幅为4 cm、周期为2 s的简谐运动，选项d错误；t2.5 s1.5 st，质点m已振动了t，因此m点处于平衡位置向y轴正方向运动，故e正确15(2016·课标)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

15、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(0)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.