2019年高考物理总复习（教科版）试题选修3-4第2课时机械波

第2课时机械波1.(2018·浙江温州乐清芙蓉中学月考)分析下列物理现象:(1)夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝;(2)“闻其声而不见其人”;(3)围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音;(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高.这些物理现象分别属于波的(A)A.反射、衍射、干涉、多普勒效应B.折射、衍射、多普勒效应、干涉C.反射、折射、干涉、多普勒效应D.衍射、折射、干涉、多普勒效应解析:夏天里在一次闪电过后,有时雷声轰鸣不绝,是由于声音在云层间来回传播,这是声音的反射;“闻其声而不见其人”,听到声音,却看不见人,这是声音的衍射;围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音,音叉发出两个频率相同的声波相互叠加,从而出现加强区与减弱区.这是声音的干涉;当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到汽笛声的音调变高.音调变高就是频率变高,因此这是多普勒效应,综合以上分析,A正确.2.(2018·黑龙江牡丹江期中)(多选)关于机械波的说法中,正确的是(BC)A.产生多普勒效应的原因是波源的频率发生了变化B.产生干涉现象时,介质中振动加强的点振动能量最大,减弱点振动能量可能为零C.振动图像和波动图像横坐标反映的意义是不同的D.超声波比次声波更容易发生衍射解析:产生多普勒效应的原因不是波源频率变化,而是波源与观察者的相对运动导致接收频率发生变化,故A错误;频率相同的波,发生干涉现象时,振动加强点的振幅最大,则振动能量最大,振动减弱点的振幅最小,可能为零,即振动能量可能为零,故B正确;振动图像和波动的图像中,横坐标所反映的物理意义不同,振动图像横轴是时间,而波动图像是各质点的平衡位置,故C正确;次声波的波长比超声波的波长长,因此次声波更容易发生衍射,故D错误.3.(2018·湖北荆州质检)(多选)一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示.介质中x=2m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10sin5πt(cm).关于这列简谐波,下列说法正确的是(CD)A.周期为4.0s B.振幅为20cmC.传播方向沿x轴正方向 D.传播速度为10m/s解析:由波形图可得A=10cm,λ=4m.由简谐运动的表达式得ω=5πrad/s;T=2πω=0.4s;v=λT4.(2018·安徽黄山联考)(多选)在均质弹性绳中有一振源S,它以5Hz的频率上下做简谐运动,振幅为5cm,形成的波沿绳向左、右两边传播,从振源开始振动计时,t时刻的波形如图所示,质点P右边的绳还未振动,S左边的波形没有画出,则(BD)A.该波的波速为60cm/sB.波源S开始振动的方向向下C.图中的质点Q在t时刻处在波谷D.在t=0至t=1.0s时间内质点P运动的路程为70cm解析:该波的频率f=5Hz,周期T=0.2s,由图知该波在t=32T=0.3s时间内,波传播了12cm,则波速v=ΔxΔt=40cm/s,选项A错误;此时P点的振动方向向下,则波源的起振方向向下,选项B正确;由对称性知x=-6cm处质点t时刻处于波峰,选项C错误;在t=0至t=1.0s时间内,即Δt=1s,质点P已振动0.7s,运动的路程为0.70.2×4A=5.导学号(2017·四川仁寿三诊)(多选)一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,质点P经过0.1s第一次到达平衡位置,已知此列波的波速为6m/s,则(ACD)A.该波沿x轴负方向传播B.t=0时刻质点P沿y轴正方向振动C.质点Q(坐标为x=7.5m的点)的振动方程y=5cos2πt(cm)D.质点P平衡位置的横坐标为x=2.4mE.质点Q需经过0.85s才重复质点P此时的振动速度解析:由题图知,波长λ=6m,根据波速v=λT得,T=1s,质点P经过0.1s第一次到达平衡位置,用时不到T4,说明波沿x轴负方向传播,A正确;根据“上下波”法可知,t=0时刻质点P沿y轴负方向振动,B错误;由题图可知A=5cm,又ω=2πT=2πrad/s,则质点Q的振动方程为y=5cos2πt(cm),C正确;质点P的平衡位置到3m处的距离x1=vt=6×0.1m=0.6m,质点P的平衡位置的横坐标为x=3m-0.6m=2.4m,D正确;与质点P振动情况相同的质点距离质点Q最近的在其右侧距离为x′=λ4-0.6m=0.9m,6.(2017·河南南阳四模)(多选)如图所示,两列简谐横波a和b均沿x轴正方向传播,波速为40m/s,下列说法正确的是(ACE)A.a波的周期为0.2s,b波的周期为0.1sB.对于b波,x轴上的1m处的质点经过0.1s就传到x=5m处C.a,b两列波相遇时不能发生稳定干涉D.x=8m处的质点振动总是加强的E.若两列波进入另一种介质,它们的频率都不会改变解析:由图可知λa=8m,λb=4m,故Ta=λava=840s=0.2s,Tb=7.(2018·内蒙古包钢第一中学高三适应性考试)(多选)图(甲)是一列简谐横波在t0=0时刻的波形图,P,Q分别是平衡位置在x1=1m、x2=12m处的质点,图(乙)为质点Q的振动图像,下列说法正确的是(ACE)A.波速大小为6m/sB.波沿x轴正方向传播C.t1=11s时质点Q沿y轴负方向运动D.质点P,Q振动速度的方向不可能相同E.质点P简谐运动的表达式为y=0.10sin(πt+π6)解析:从图中读出波长λ=12m;周期T=2s,则波速v=λT=122m/s=6m/s,选项A正确;根据振动图像可知,t=0时刻,质点Q向上振动,可知该波沿x轴负方向传播,选项B错误;t1=11s=512T时质点Q沿y轴负方向运动,选项C正确;由波形图可知,在t=0时刻,质点PQ的振动方向就是相同的,均向上,选项D错误;质点P振动的初相位为π6,ω=2πT=πrad/s,则简谐运动的表达式为y=0.10sin8.(2017·河南鹤壁二模)(多选)振源S在O点做沿竖直方向的简谐运动,频率为10Hz,t=0时刻向右传播的简谐横波如图所示,(向左传播的简谐横波图中未画出)则以下说法正确的是(ABE)A.该横波的波速大小为20m/sB.t=0时,x=1m处的质点振动方向向上C.t=0.175s时,x=-1m处的质点处在波峰位置D.若振源S向右匀速运动,右侧静止的接收者收到的频率小于10HzE.传播过程中该横波遇到小于2m的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象解析:由图可知,波长λ=2m,故波速为v=λf=20m/s,A正确;波向右传播,根据“上下坡”法可知,t=0时,x=1m处的质点向上振动,B正确;周期T=1f=0.1s,则t=0.175s=134T,x=1m处的质点,处于波谷,C错误;若振源S向右匀速运动,即向接收者移动,则接收者收到的频率大于10Hz,D错误;因为波长为2m,所以传播过程中遇到小于9.(2018·黑龙江大庆实验中学考前模拟)(多选)如图所示为某时刻从O点同时发出的两列简谐横波在同一介质中沿相同方向传播的波形图,P点在甲波最大位移处,Q点在乙波最大位移处,下列说法中正确的是(ADE)A.两列波具有相同的波速B.两列波传播相同距离时,乙波所用的时间比甲波的短C.P点比Q点先回到平衡位置D.在P质点完成20次全振动的时间内Q质点可完成30次全振动E.甲波和乙波在空间相遇处不会产生稳定的干涉图样解析:两列简谐横波在同一介质中波速相同,传播相同距离所用时间相同,故A正确,B错误.由图可知,两列波波长之比λ甲∶λ乙=3∶2,波速相同,由波速公式v=λT得到周期之比为T甲∶T乙=3∶2,Q点与P点都要经过14周期才回到平衡位置.所以Q点比P点先回到平衡位置,故C错误.两列波的频率之比为f甲∶f乙=210.(多选)如图(甲)所示,一列机械波沿直线ab向右传播,ab=2m,a,b两点的振动情况如图(乙)所示,下列说法中正确的是(ABD)A.波速可能是243m/s B.波长可能是8C.波速可能是37m/s D.波速可能是2E.波长可能大于83解析:由振动图像可看出t=0时刻,点a在波谷,点b在平衡位置且向上振动,所以ab=2m=34λ+nλ(n=0,1,2,3,…),解得λ=84n+3m(n=0,1,2,3,…)①,所以波速v=λT=24n+3m/s(n=0,1,2,3…)②,11.(2017·山东日照三模)(多选)两列简谐横波的振幅都是20cm,传播速度大小相同.实线波的频率为2Hz,沿x轴正方向传播;虚线波沿x轴负方向传播.某时刻两列波在如图所示的区域相遇,则(BDE)A.在相遇区域会形成稳定的干涉图样B.实线波和虚线波的频率之比为3∶2C.平衡位置为x=6m处的质点此刻速度为零D.平衡位置为x=8.5m处的质点此刻位移y>20cmE.从图示时刻起再经过0.25s,平衡位置为x=5m处质点的位移y<0解析:实线波的频率为f1=2Hz,其周期为T1=0.5s,波长λ1=4m,则波速v=λ1T1=40.5m/s=8m/s;由图可知,虚线波的波长为λ2=6m,则周期为T2=λ2v=68s=0.75s,频率f2=1T2=43Hz,则两波的频率不同,所以不能发生干涉现象,故A错误;实线波和虚线波的频率之比为f1∶f2=312.导学号(2017·山东潍坊三模)如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时波形如图所示,此时波刚好传到x=5m处P点;t=1.2s时x=6m处Q点第一次有沿y轴正方向的最大速度.(1)求这列简谐波传播的周期与波速;(2)写出x=4m处质点的振动方程;(3)画出这列简谐波在t=1.2s时的波形图.解析:(1)由题意可知,图示时刻x=3m处的振动形式传播到x=6m处所用时间t=1.2s,则速度v=xt=31.由图可知,波长λ=4m,则周期T=λv=4(2)由图可知,A=10cm=0.1m,又ω=2πT=5π4rad/s,则x=4m处质点的振动方程为y=0.1sin(5(3)画出在t=1.2s时的波形图,如图所示.答案:(1)1.6s2.5m/s(2)y=0.1sin(5π4tπ(3)见解析13.(2017·山东临沂二模)如图所示为一列简谐横波沿x轴负方向传播在t=0时刻的波形图,M,N两点的坐标分别为(2,0)和(7,0),已知t=0.5s时,M点第二次出现波峰.(1)这列波的传播速度多大?(2)从t=0时刻起,经过多长时间N点第一次出现波峰?(3)当N点第一次出现波峰时,M点通过的路程为多少?解析:(1)根据图像可知,该波波长λ=4m,M点与最近波峰的水平距离为6m,距离下一个波峰的水平距离为10m,所以波速为v=xt=100.(2)N点与最近波峰的水平距离为x′=11m当最近的波峰传到N点时N点第一次出现波峰,经历的时间为t1=x'v=(3)该波中各质点振动的周期为T=λvN点第一次出现波峰时质点M振动了t2=0.4s=2TM点通过的路程为s=8×5cm=40cm=0.4m.答案:(1)20m/s(2)0.55s(3)0.4m14.导学号(2018·吉林大学附中月考)已知在t1时刻简谐横波的波形如图中实线所示,在时刻t2该波的波形如图中虚线所示.t2t1=0.02s,求:(1)该波可能的传播速度.(2)若已知T<t2t1<2T,且图中P质点在t1时刻的瞬时速度方向向上,求可能的波速.(3)若0.01s<T<0.02s,且从t1时刻起,图中Q质点比R质点先回到平衡位置,求可能的波速.解析:(1)如果这列简谐横波向右传播,在0.02s内波形向右匀速传播距离为x=(n+13)λ=6n+