2017年高考物理大一轮复习第12章机械振动机械波光电磁波与相对论第2节机械波课时规范训练

机械波1．(多选)关于波的干涉、衍射等现象，下列说法正确的是( )A ．有的波只能发生干涉现象，有的波只能发生衍射现象B ．产生干涉现象的必要条件之一，就是两列波的频率相等C ．能观察到明显的衍射现象的条件是障碍物的尺寸与波长比较相差不多或比波长更小D ．在干涉图样中，振动加强区域中的质点，其位移始终最大，振动减弱区域的质点，其位移始终保持最小E ．当观测者靠近波源时，接收到的波的频率会大于波源的振动频率解析：选BCE.干涉、衍射是波共有的特性，所以A 错误．干涉具备两波频率相同、相位差恒定的条件，B 正确．当满足d ≤λ时产生明显的衍射现象，C 正确．在干涉图样中，质点的位移随时间时刻发生变化，D 错误．在多普勒效应中，观测者与波源相对靠近时，接收到的波的频率大于波源的振动频率，E 正确．2．频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以v 表示声源的速度，V 表示声波的速度(v ＜V )，f 表示接收器接收到的频率．若v 增大，则( )A ．f 增大，V 增大B ．f 增大，V 不变C ．f 不变，V 增大D ．f 减小，V 不变解析：选B.由于声波的速度由介质决定，故V 不变，据多普勒效应可知，当声源靠近接收器时接收器接收到的频率变高，f 增加，B 正确．3．(2015·高考北京卷)周期为2.0 s 的简谐横波沿x 轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P 沿y 轴负方向运动．则该波( )A ．沿x 轴正方向传播，波速v ＝20 m/sB ．沿x 轴正方向传播，波速v ＝10 m/sC ．沿x 轴负方向传播，波速v ＝20 m/sD ．沿x 轴负方向传播，波速v ＝10 m/s解析：选B.质点P 沿y 轴负方向运动，根据振动方向与波的传播方向的关系，可判定该波沿x 轴正方向传播．由波的图象可知λ＝20 m ，根据v ＝λT得波速v ＝10 m/s.选项B 正确．4．(2016·安徽马鞍山三模)(多选)一列简谐横波沿x 轴正向传播，t ＝0时的图象如图所示．此时刻后介质中P 质点回到平衡位置的最短时间为0.2 s ，Q 质点回到平衡位置的最短时间为1 s ，已知t ＝0时两质点相对平衡位置的位移相同，则( )A ．该简谐波的传播周期为1.2 sB ．该简谐波的传播速度为0.05 m/sC ．t ＝0.4 s ，质点P 的加速度沿y 轴正方向D ．经过1 s 质点Q 向右移动了0.05 m解析：选BC.由简谐横波沿x 轴正向传播知，此时P 点向下运动，Q 点向上，传播周期T ＝2×(0.2＋1)s ＝2.4 s ，A 错误．λ＝12 cm ，v ＝λT＝0.05 m/s ，B 正确．由题分析可知，P 质点回到平衡位置的最短时间为0.2 s ．从平衡位置到达波谷的最短时间为0.6 s ，则t ＝0.4 s 时P 点位于向负的最大位移运动过程中，加速度为y 轴正向．C 正确．简谐横波沿x 轴正向传播，质点Q 振动方向与x 轴垂直，在x 轴方向没有位移，D 错误．5．(2014·高考四川卷)如图所示，甲为t ＝1 s 时某横波的波形图象，乙为该波传播方向上某一质点的振动图象，距该质点Δx ＝0.5 m 处质点的振动图象可能是( )解析：选A.根据振动与波动的关系解决问题．图1(法一)若波沿＋x 方向传播，则t ＝0时的波形图如图1虚线所示，则质点P 的振动图象为题中乙图所示．距P 点0.5 m 的质点的位移y >0，且向下运动，或y <0，且向上运动；若波沿－x 方向传播，则t ＝0时的波形图如图1虚线所示，则质点Q 的振动图象为题中乙图所示．距Q 点0.5 m 的质点的位移y <0，且向上运动，或y >0，且向下运动．所以选项A 正确．(法二)根据波形图象可得波长λ＝2 m ，根据振动图象可得周期T ＝2 s ．两质点之间的距离Δx ＝0.5 m ＝14λ.根据振动和波动之间的关系，则另一质点相对该质点的振动延迟14T ，如图2所示，或者提前14T ，如图3所示．符合条件的只有选项A.图2 图36．一列简谐横波沿x 轴传播，t ＝0时刻的波形如下图甲所示，此时质点P 正沿y 轴负方向运动，其振动图象如下图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是( )A ．沿x 轴负方向，60 m/sB ．沿x 轴正方向，60 m/sC ．沿x 轴负方向，30 m/sD ．沿x 轴正方向，30 m/s解析：选A.根据波的形成和传播规律可知，波沿x 轴负方向传播，B 、D 错误；根据图甲可知波长λ＝24 m ，根据图乙可知周期T ＝(0.55－0.15)s ＝0.40 s ，则波速v ＝λT ＝240.40m/s ＝60 m/s ，A 正确、C 错误．7．一列简谐横波沿x 轴正向传播，传到M 点时波形如下图所示，再经0.6 s ，N 点开始振动，则该波的振幅A 和频率f 为( )A ．A ＝1 m ，f ＝5 HzB ．A ＝0.5 m ，f ＝5 HzC ．A ＝1 m ，f ＝2.5 HzD ．A ＝0.5 m ，f ＝2.5 Hz解析：选D.由图象可知，该简谐横波的振幅A ＝0.5 m ，波的传播速度v ＝Δx Δt＝λf ，则f ＝Δx λΔt ＝64×0.6Hz ＝2.5 Hz ，D 正确． 8．(2016·山西四校联考)(多选)振源S 在O 点做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( )A ．t ＝0时，x ＝1 m 处的质点振动方向向上B ．t ＝0时，x ＝－2 m 处的质点振动方向向上C ．t ＝0.175 s 时，x ＝－1 m 处的质点处在波谷位置D ．t ＝0.175 s 时，x ＝1 m 处的质点处在波峰位置解析：选AC.t ＝0时，x ＝1 m 处的质点振动方向向上，选项A 正确；根据波动传播的双向性和对称性，画出向左传播波的波形图，t ＝0时，x ＝－2 m 处的质点振动方向向下，选项B 错误；波长为λ＝2 m ，周期T ＝1f＝0.1 s ，波速v ＝λf ＝20 m/s.t ＝0.175 s 时，x ＝－1 m 处的质点处在波谷位置，选项C 正确、D 错误．9．(2016·河北邯郸质检)(多选)图甲为某一列沿x 轴正向传播的简谐横波在t ＝1.0 s 时刻的波形图，图乙为参与波动的某一质点的振动图象，下列说法正确的是( )A ．该简谐横波的传播速度为4 m/sB ．从此时刻起，经过2 s ，P 质点运动了8 m 的路程C ．从此时刻起，P 质点比Q 质点先回到平衡位置D ．乙图可能是甲图x ＝2 m 处质点的振动图象E ．此时刻M 质点的振动速度小于Q 质点的振动速度解析：选ACD.由波动图象甲读出波长λ＝4 m ，由振动图象乙读出周期T ＝1 s ，则波速v ＝λT＝4 m/s ，A 正确．简谐横波中质点只在平衡位置附近振动，并不随着波迁移，经过2 s ，P 质点振动了2个周期，运动的路程为0.2×8 cm＝1.6 cm ，B 错误．由题知，波沿x 轴正方向传播，此时刻Q 点振动方向向上，而P 在波峰，则图示时刻起Q 质点比P 质点后回到平衡位置，C 正确．根据振动图象乙可知，t ＝1 s 时刻质点从平衡位置沿y 轴负方向振动，而甲图中x ＝2 m 处质点t ＝1 s 时刻(图示时刻)振动方向沿y 轴负方向，乙图可能是甲图x ＝2 m 处质点的振动图象，D 正确，此时刻M 点在平衡位置，速度最大，E 错误．10．(2016·河南豫北六校联考)(多选)在某一均匀介质中由波源O 发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5 m/s ，则下列说法正确的是( )A ．此时P (－2 m,0 cm)、Q (2 m 、0 cm)两点运动方向相同B ．再经过0.5 s 质点N 刚好在(－5 m,20 cm)位置C ．能与该波发生干涉的横波的频率一定为3 HzD ．波的频率与波源的振动频率无关解析：选AB.由同侧法可得P 、Q 两点振动方向均为y 轴负方向，所以A 正确；由题图知λ＝2 m ，v ＝λT 得T ＝λv ＝0.4 s ，所以t ＝0.5 s ＝114T 时，由平移法可得波再传播114λ，N 处于波峰，B 项正确；因该波的频率f ＝1T＝2.5 Hz ，所以频率为3 Hz 的横波不满足干涉条件，C 错误；因波源振动一个周期波传播一个波长，故波的频率必与波源的振动频率相同，D 错误．11.如图所示，在某一均匀介质中，A 、B 是振动情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为x ＝0.1sin(20πt )m ，介质中P 点与A 、B 两波源间的距离分别为4 m 和5 m ，两波源形成的简谐横波分别沿AP 、BP 方向传播，波速都是10 m/s.(1)求简谐横波的波长；(2)P 点的振动________(填“加强”或“减弱”)．解析：(1)设简谐波的速度为v ，波长为λ，周期为T ，由题意知T ＝2πω＝0.1 s 波速v ＝λT代入数据得λ＝1 m(2)因为x PB －x PA ＝1 m ＝λ，所以P 点的振动加强．答案：(1)1 m (2)加强12．(2015·高考全国卷Ⅰ)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x 轴正向和负向传播，波速均为v ＝25 cm/s.两列波在t ＝0时的波形曲线如图所示．求：(1)t ＝0时，介质中偏离平衡位置位移为16 cm 的所有质点的x 坐标；(2)从t ＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的质点的时间．解析：(1)t ＝0时，在x ＝50 cm 处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为16 cm.两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16 cm.从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为λ1＝50 cm ，λ2＝60 cm ①甲、乙两列波波峰的x 坐标分别为x 1＝50＋k 1λ1，k 1＝0，±1，±2，…②x 2＝50＋k 2λ2，k 2＝0，±1，±2，…③由①②③式得，介质中偏离平衡位置位移为16 cm 的所有质点的x 坐标为x ＝(50＋300n ) cm n ＝0，±1，±2，…④(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为－16 cm.t ＝0时，两列波波谷间的x 坐标之差为Δx ′＝[50＋(2m 2＋1)λ22]－[50＋(2m 1＋1)λ12]⑤式中，m 1和m 2均为整数．将①式代入⑤式得Δx ′＝10×(6m 2－5m 1)＋5⑥由于m 1、m 2均为整数，相向传播的波谷间的距离最小为Δx 0′＝5 cm ⑦从t ＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的质点的时间为 t ＝Δx 0′2v ⑧代入数值得t ＝0.1 s答案：(1)x ＝(50＋300n ) cm n ＝0，±1，±2，…(2)0.1 s。