高考物理总复习选考3-4第2课时机械波课时训练教科版(2021年整理)

2019年高考物理总复习选考3-4 第2课时机械波课时训练教科版
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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=2 m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4.0 s
B.振幅为20 cm
C.传播方向沿x轴正方向
D.传播速度为10 m/s
解析:由波形图可得A=10 cm,λ=4 m.由简谐运动的表达式得ω=5π rad/s；T==0.4 s;v==10 m/s。

故A，B错误,D正确。

质点P起振方向沿y轴正方向,故波沿x轴正方向传播，C正确.
4.(2018·安徽黄山联考）（多选)在均质弹性绳中有一振源S,它以5 Hz的频率上下做简谐运动，振幅为5 cm,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60 cm/s
B.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。

0 s时间内质点P运动的路程为70 cm
解析：该波的频率f=5 Hz，周期T=0。

2 s，由图知该波在t=T=0.3 s时间内,波传播了12 cm，则波速v==40 cm/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= -6 cm处质点t 时刻处于波峰，选项C错误;在t=0至t=1。

0 s时间内，即Δt=1 s，质点P 已振动0。

7 s,运动的路程为×4 A=×4×5 cm= 70 cm,选项D正确. 5。

导学号 58826286（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0.1 s第一次到达平衡位置，已知此列波的波速为6 m/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。

5 m的点)的振动方程y=5cos 2πt（cm)
D。

质点P平衡位置的横坐标为x=2。

4 m
E.质点Q需经过0。

85 s才重复质点P此时的振动速度
解析：由题图知,波长λ=6 m,根据波速v=得,T=1 s,质点P经过0。

1 s第一次到达平衡位置，用时不到，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=5 cm,又ω==2π rad/s,则质点Q的振动方程为y= 5 cos2πt（cm),C正确;质点P的平衡位置到3 m处的距离x1=vt=6× 0。

1 m=0.6 m，质点P的平衡位置的横坐标为x=3 m-0。

6 m=2。

4 m,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′=—0。

6 m=0。

9 m，Δt== s=0.15 s,质点Q需经过0.15 s才重复质点P此时的振动速度，E错误.
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40 m/s,下列说法正确的是( ACE )
A.a波的周期为0.2 s,b波的周期为0.1 s
B。

对于b波,x轴上的1 m处的质点经过0.1 s就传到x=5 m处
C。

a,b两列波相遇时不能发生稳定干涉
D.x=8 m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=8 m,λb=4 m,故T a== s=0.2 s，T b== s=0.1 s,A 正确；在波的传播过程中,波上的质点只在平衡位置附近上下振动,并不随波迁移，B错误；两列波的周期不相同,即频率不相等，故不能发生稳定干涉,C
正确，D错误；波的频率等于波源的振动频率，由波源决定，与介质无关，E 正确.
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=1 m、x2= 12 m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6 m/s
B.波沿x轴正方向传播
C.t1=11 s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=0.10 sin(πt+) m
解析：从图中读出波长λ=12 m;周期T=2 s,则波速v== m/s=6 m/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=11 s=5T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，ω==π rad/s，则简谐运动的表达式为y=0.10sin(πt+) m，选项E正确。

8.（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10 Hz,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20 m/s
B。

t=0时,x=1 m处的质点振动方向向上
C.t=0.175 s时，x=-1 m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10 Hz
E。

传播过程中该横波遇到小于2 m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=2 m，故波速为v=λf=20 m/s，A正确;波向右传播，根据“上下坡"法可知,t=0时，x=1 m处的质点向上振动,B正确;周期T==0.1 s,则t=0.175 s=1T，x=-1 m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10 Hz,D错误；因为波长为2 m,所以传播过程中遇到小于2 m的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象，E正确.
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=得到周期之比为T甲∶T乙=3∶2,Q点与P点都要经过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=2∶3,则在P质点完成20次全振动的时间内Q质点完成了30次全振动,故D正确.两列波的频率不同，不能产生稳定的干涉图样，故E正确.
10。

(多选)如图(甲）所示,一列机械波沿直线ab向右传播，ab=2 m，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 m/s
B.波长可能是 m
C.波速可能是 m/s D。

波速可能是 m/s
E.波长可能大于 m/s
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=2 m=λ+nλ(n=0,1,2,3,…)，解得λ= m(n=0,1，2, 3，…）①，所以波速v== m/s(n=0，1，2，3…)②,②式中当n=10 时， A正确；①式中当n=0时,B正确；②式中当n=1时,D正确。

11。

(2017·山东日照三模）（多选)两列简谐横波的振幅都是20 cm,传播速度大小相同.实线波的频率为2 Hz，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∶2
C.平衡位置为x=6 m处的质点此刻速度为零
D.平衡位置为x=8。

5 m处的质点此刻位移y〉20 cm
E.从图示时刻起再经过0.25 s,平衡位置为x=5 m处质点的位移y〈0
解析：实线波的频率为f1=2 Hz,其周期为T1=0。

5 s,波长λ1=4 m,则波速
v== m/s=8 m/s;由图可知,虚线波的波长为λ2=6 m，则周期为T2==
s=0。

75 s,频率f2== Hz,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=3∶2，选项B正确;平衡位置为x=6 m处的质点由实线波和虚线波引起的振动方向均向上,速度是两者之和,故此刻速度不为零,选项C错误;两列简谐横波在平衡位置为x=8.5 m处的质点是振动方向相同,此刻各自位移都大于10 cm,故质点此刻位移y〉20 cm,
选项D正确;从图示时刻起再经过0。

25 s,实线波在平衡位置为x=5 m处的质点位于波谷,而虚线波也处于y轴上方,但不在波峰处，所以质点的位移y<0,故E正确.
12。

导学号 58826287（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=5 m处P点;t=1。

2 s 时x=6 m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=4 m处质点的振动方程;
(3）画出这列简谐波在t=1.2 s时的波形图。

解析：(1）由题意可知,图示时刻x=3 m处的振动形式传播到x=6 m处所用时间t=1.2 s,
则速度v== m/s=2。

5 m/s，
由图可知，波长λ=4 m，则周期T== s=1。

6 s
(2）由图可知，A=10 cm=0.1 m,又ω== rad/s,则x=4 m处质点的振动方程为y=0。

1sin（t—）（m）。

(3)画出在t=1。

2 s时的波形图，如图所示。

答案：（1)1.6 s 2.5 m/s （2）y=0.1sin(t—） (m)
（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=0.5 s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=4 m，
M点与最近波峰的水平距离为6 m，距离下一个波峰的水平距离为10 m,所以波速为v== m/s=20 m/s.
(2）N点与最近波峰的水平距离为x′=11 m
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==
s=0.55 s.
(3)该波中各质点振动的周期为T==0.2 s
N点第一次出现波峰时质点M振动了t2=0.4 s=2T
M点通过的路程为s=8×5 cm=40 cm=0。

4 m。

答案：（1）20 m/s (2)0.55 s (3)0.4 m
14.导学号 58826288（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.t2—t1=0.02 s,求：
(1）该波可能的传播速度。

(2）若已知T<t2—t1<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0.01 s〈T〈0。

02 s，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。

02 s内波形向右匀速传播距离为x=(n+）λ=6n+2（m)，所以波速v==100（3n+1） m/s（n=0, 1,2，…)同理可得，若该波向左传播，则波速v=100(3n+2) m/s(n=0，1,2，…）（2)P质点在t1时刻速度方向向上，说明波向左传播，T<t2-t1〈2T,说明这段时间内向左传播了个波长,所以波速v=500 m/s。

（3）“Q比R先回到平衡位置”，说明波向右传播,而0.01 s<T〈0。

02 s,也就是T〈0.02 s<2T,所以这段时间内波向右传播了个波长，波速v=400 m/s。

答案：(1）见解析(2）500 m/s （3）400 m/s。