2019版一轮物理复习(教科版)：机械波含解析

[课时作业] 单独成册 方便使用一、选择题1.设x 轴方向的一条细绳上有O 、A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 八个点，OA ＝AB ＝BC ＝CD ＝DE ＝EF ＝FG ＝1 m ，质点O 在垂直于x 轴方向上做简谐运动，沿x 轴方向传播形成横波. t ＝0时刻，O 点开始向上运动，经t ＝0.2 s ，O 点第一次到达上方最大位移处，这时A 点刚好开始运动．那么在t ＝2.5 s 时刻，以下说法中正确的是( )A ．B 点位于x 轴下方B ．A 点与E 点的位移相同C ．D 点的速度最大D ．C 点正向上运动E ．这列波的波速为5 m/s解析：由题可知，T 4＝0.2 s ，周期T ＝0.8 s ，14λ＝1 m ，波长λ＝4 m ，由v ＝λT 得波速v＝5 m/s ，则可判断E 项正确；当t ＝2.5 s 时，波源O 已振动了318个周期，此时O 位于x 轴上方向上振动，B 点与O 点之间相距半个波长，可判断B 点位于x 轴下方，A 项正确；2.5 s 时E 点已经振动了一段时间，A 点与E 点间距1个波长，两点振动情况完全一样，则B 项正确；O 点与D 点间距1个波长，两点的振动情况完全一样，此时，O 点已经离开平衡位置向上振动，D 点也一样，则D 点的速度不是最大，C 项错误；波传播到C 点的时间为t ＝3×0.2 s ＝0.6 s ，在t ＝2.5 s 时刻质点C 已振动的时间t ′＝2.5 s －0.6 s ＝1.9 s ＝238T ，质点C 的起振方向向上，则在2.5 s 时刻C 点应向下振动，则D 项错误．答案：ABE2.如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射．下列措施可能使波发生较为明显衍射的是( )A ．增大波源的振动频率B ．减小波源的振动频率C ．增大障碍物的长度D ．减小障碍物的长度E ．波源远离障碍物运动解析：不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度远大于波长，只要增大波长或减小障碍物的长度即可满足题目要求，由λ＝v f 知，v 不变，减小f ，λ增大，故A 、C 错，B、D对；波源远离障碍物将产生多普勒效应，等效于增大波长，故E对．答案：BDE3．一列简谐横波在某时刻的波形如图所示，此时刻质点P的速度为v，经过1.0 s它的速度大小、方向第一次与v相同，再经过0.2 s它的速度大小、方向第二次与v相同，则下列判断中正确的是()A．波沿x轴负方向传播，波速为5 m/sB．波沿x轴正方向传播，波速为5 m/sC．若某时刻质点M到达波谷处，则质点P一定到达波峰处D．质点M与质点Q的位移大小总是相等、方向总是相反E．从图示位置开始计时，在2.0 s时刻，质点P在y轴上的坐标为20 cm解析：由题意可知，波沿x轴负方向传播，其周期T＝1.2 s，根据v＝λT得v＝5 m/s，A正确，B错误；当两质点平衡位置间的距离相差半个波长的奇数倍时，振动步调相反，C正确，D错误；波的周期为T＝1.2 s，根据对称性可知，从图示位置开始计时，在2.0 s时刻，质点P到达波峰处，其y坐标为20 cm，E正确．答案：ACE4.一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示．介质中x＝2 m处的质点P沿y轴正方向做简谐运动的表达式为y＝10sin(5πt) cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是()A．周期为4.0 sB．振幅为20 cmC．传播方向沿x轴正向D．传播速度为10 m/sE．经1 s波向前传播10 m，而质点不随波移动解析：由题意知ω＝5π rad/s，周期T＝2πω＝0.4 s，由波的图像得振幅A＝10 cm，波长λ＝4 m，故波速v＝λT＝10 m/s，P点在t＝0时振动方向为正y方向，波向正x方向传播，由Δx＝v t1知，1 s后波向前传播10 m，各质点仍在平衡位置附近振动而不随波移动．答案：CDE5．(2018·安徽江南十校联考)一简谐机械横波沿x轴负方向传播，已知波的波长为8 m，周期为2 s，t＝1 s时刻波形如图a所示，a、b是波上的两个质点．图b是波上某一点的振动图像．则下列说法正确的是()A．图b可以表示d质点的振动B．图b可以表示b质点的振动C．a、b两质点在t＝1.5 s时速度大小相同D．该波传播速度为v＝4 m/sE．t＝0时b质点速度沿y轴正向解析：a、b、d三质点中在t＝1 s时位于平衡位置的是b和d质点，其中d质点向上振动、b质点向下振动，则图b可以表示d质点的振动，A项正确，B项错误．t＝1.5 s时的波形图如图甲所示，则知此时a质点速度大于b质点速度，C项错误．波速v＝λT＝4 m/s，D项正确．t＝0时波形如图乙所示，此时b质点速度沿y轴正方向，E项正确．答案：ADE6．(2018·河北唐山模拟)如图所示为一列向左传播的横波的图像，图中实线表示t时刻的波形，虚线表示又经Δt＝0.2 s时刻的波形，已知波长为2 m，下列说法正确的是()A ．波的周期的最大值为2 sB ．波的周期的最大值为29 sC ．波的速度的最小值为9 m/sD ．这列波不能发生偏振现象E ．这列波遇到直径r ＝1 m 的障碍物会发生明显的衍射现象解析：0.2 m ＝110λ，因波向左传播，则由图像可知波向左传播的距离为(n ＋910)λ(n ＝0,1,2，…)，所以0.2 s ＝(n ＋910)T (n ＝0,1,2，…)，n ＝0时，周期最大，为T m ＝29 s ，波速最小，为v min ＝λT m ＝9 m/s ，所以A 错误，B 、C 正确．横波可以发生偏振现象，D 错误．因为障碍物的直径r ＝1 m<λ＝2 m ，则这列波遇到此障碍物可以发生明显的衍射现象，E 正确．答案：BCE7.图为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t ＝0时刻的波形图，已知t 1＝0.3 s 时，质点P 首次位于波谷，质点Q 的坐标是(1.5，0)，质点M 的坐标是(13,0)(图中未画出)，则以下说法正确的是( )A ．波的传播速度为0.3 m/sB ．从t ＝0开始，质点Q 一定比P 先到达波峰C ．每经0.2 s ，质点Q 的路程一定是10 cmD ．在t 2＝1.6 s 时刻，质点M 第二次位于波峰E ．P 、Q 两质点的速度方向始终相同解析：由题图知波长为λ＝4 cm ，v ＝34λt 1＝0.1 m/s ，故选项A 错误；因为该波沿x 轴正方向传播，质点Q 在质点P 的左侧，由题图可知质点Q 一定比P先到达波峰，故选项B 正确；波的周期T ＝λv ＝0.4 s ，每经0.2 s 即半个周期，质点Q 运动的路程s ＝2A ＝2×5 cm ＝10 cm ，故选项C 正确；波峰第一次到达质点M 的时间t 3＝Δx v ＝0.13－0.010.1s ＝1.2 s ，再经过一个周期即t 2＝1.6 s 时，质点M 第二次位于波峰，故选项D 正确；P 、Q 两质点相距Δx ′＝0.5 cm<λ，不是同相位点，故选项E 错误． 答案：BCD8.如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此刻，M 是波蜂与波峰的相遇点，设这两列波的振幅均为A ，则下列说法中正确的是( )A ．此时刻位于O 处的质点正处于平衡位置B ．P 、N 两处的质点始终处在平衡位置C ．随着时间的推移，M 处的质点将向O 处移动D ．从此时刻起，经过四分之一周期，M 处的质点到达平衡位置，此时位移为零E ．O 、M 连线的中点是振动加强的点，其振幅为2A解析：此时刻位于O 处的质点正处于波谷与波谷的相遇点，不在平衡位置，选项A 错误；P 、N 两处的质点处于波峰和波谷的相遇点，两列波在这两处的位移始终相反，合位移为零，选项B 正确；质点并不随波迁移，选项C 错误；从此时刻起，经过四分之一周期，两列波在M 点的振动均达到平衡位置，合位移为零，选项D 正确；O 、M 连线的中点是振动加强区的点，其振幅为2A ，选项E 正确．答案：BDE9．如图所示，有一列减幅传播的简谐横波，x ＝0与x ＝75 m 处的A 、B 两个质点的振动图像分别如图中实线与虚线所示．则这列波的( )A ．A 点处波长是10 cm ，B 点处波长是5 cmB ．周期一定都是2×10－2 sC ．t ＝0.012 5 s 时刻，两质点的振动速度方向相反D ．传播速度一定是600 m/sE ．A 质点的振幅是B 质点的振幅的2倍解析：由A 、B 两质点的振动图像可知两质点的周期均为2×10－2 s ，所以B 项正确；再由振动图像知t ＝0时，质点A 在平衡位置且向上振动，B 处在波峰，则有75 m ＝34λ＋nλ(n ＝0,1,2,3，…)，解得λ＝3004n ＋3 m(n ＝0,1,2,3，…)，所以A 项错；在t ＝0.0125 s ＝58T 时，质点A 向下振动，B 向上振动，所以C 项正确；波的传播速度v ＝λT ＝15 0004n ＋3 m/s(n ＝0,1,2,3，…)，有多种可能，D 项错；由图可知质点A 的振幅为10 cm ，质点B 的振幅为5 cm ，所以E 项正确．答案：BCE二、非选择题10.一列沿－x 方向传播的简谐横波，在t ＝0时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为10 cm.P 、Q 两点的坐标分别为(－1,0)和(－9,0)，已知t ＝0.7 s 时，P 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Q 点第一次出现波峰？(3)当Q 点第一次出现波峰时，P 点通过的路程为多少？解析：(1)由题意可知该波的波长为λ＝4 m ，P 点与最近波峰的水平距离为3 m ，距离下一个波峰的水平距离为7 m所以v ＝s t ＝10 m/s(2)Q 点与最近波峰的水平距离为11 m故Q 点第一次出现波峰的时间为t 1＝s 1v ＝1.1 s(3)该波中各质点振动的周期为T ＝λv ＝0.4 sQ 点第一次出现波峰时质点P 振动了t 2＝0.9 s则t 2＝2T ＋14T ＝9T 4质点每振动T 4经过的路程为10 cm当Q 点第一次出现波峰时，P 点通过的路程s ′＝0.9 m.答案：见解析11．(2018·湖北武汉调研)有两列简谐横波a 、b 在同一介质中分别沿x 轴正方向和负方向传播，两列波在t ＝0时刻的波形曲线如图所示，已知a 波的周期T a ＝ 1 s ．求：(1)两列波的传播速度；(2)从t ＝0时刻开始，最短经过多长时间x ＝1.0 m 的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m?解析：(1)由图可知a 、b 两列波的波长分别为λa ＝2.5 m ，λb ＝4.0 m.两列波在同种介质中的传播速度相同，为v ＝λa T a ＝2.5 m/s.(2)a 波的波峰传播到x ＝1.0 m 的质点经历的时间t a ＝Δx a v ＝1＋mλa v ，b 波的波峰传播到x ＝1.0 m 的质点经历的时间t b ＝Δx b v ＝1.5＋nλb v，又t a ＝t b ＝t ，联立解得5m －8n ＝1(式中m 、n 均为正整数)，分析知，当m ＝5、n ＝3时，x ＝1.0 m 的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m 时经过时间最短，将m ＝5代入t ＝1＋mλa ，解得t ＝5.4 s.答案：(1)均为2.5 m/s (2)5.4 s12．如图甲所示，一列简谐横波沿直线AB 传播，A 、B 之间的距离为1 m ，A 、B 两点的振动情况如图乙所示．则这列波波速为多少？解析：该波的周期为T ＝4 s.如果该波向右传播x AB ＝nλ＋34λ(n ＝0,1,2,3，…)解得波长λ＝44n ＋3 m(n ＝0,1,2,3，…) 波速v ＝λT ＝14n ＋3 m/s(n ＝0,1,2,3，…)． 如果该波向左传播x AB ＝nλ＋14λ(n ＝0,1,2,3，…)解得波长λ＝44n ＋1 m(n ＝0,1,2,3，…) 波速v ＝λT ＝14n ＋1 m/s(n ＝0,1,2,3，…)． 答案：见解析。