2022年高二物理-机械波图像分析题目带答案 .pdf

1如图甲所示，是一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t 0 时刻的波形图， P 是离原点 x1 2 m 的一个介质质点，Q 是离原点 x2 4 m 的一个介质质点，此时离原点x3 6 m 的介质质点刚刚要开始振动图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图象 (计时起点相同 )由此可知 ()A这列波的波长为 2 mB乙图可能是图甲中质点Q 的振动图象C这列波的传播速度为v 3 m/sD这列波的波源起振方向为向上答案B解析由题图甲读出波长 4 m，由图乙读出周期T2 s，波速 vT42m/s2 m/ s，故 A、C 错误；由图乙看出，t0 时刻，质点经过平衡位置向上，而图甲中，Q 点也经过平衡位置向上运动，故乙图可能是图甲中质点Q 的振动图象，故B 正确波源的起振方向与x36 m 的质点在 t0 时刻的振动方向相同，简谐波沿 x 轴正方向传播， 则知 x36 m 的质点在 t0时刻的振动方向向下， 则波源的起振方向沿y 轴负方向，故 D 错误2质点以坐标原点O 为中心位置在y 轴上做简谐运动，其振动图象如下列图，振动在介质中产生的简谐横波沿x 轴正方向传播， 波速为 1.0 m/s.0.3 s后，此质点立即停止运动，再经过0.1 s 后的波形图为 ()精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页答案C解析简谐横波沿x 轴正方向传播， 波源停止振动后， 波将继续在介质中匀速传播，0.4 s内简谐横波在介质中传播的总距离为xvt0.4 m，即 0.4 s时，x 轴上 0.4 m 处的质点刚好起振，由振动图象可知其振动方向沿y 轴正方向，故C 选项描述的波形图正确3 一简谐机械横波沿x 轴正方向传播， 波长为 ， 周期为 T.t0时刻的波形如图甲所示，a、 b 是波上的两个质点 图乙是波上某一质点的振动图象以下说法正确的选项是()At0 时质点 a 的速度比质点b 的大Bt0 时质点 a 的加速度比质点b 的小C图乙可以表示质点a 的振动D图乙可以表示质点b 的振动答案D解析题图甲为波动图象，题图乙为振动图象t0 时刻， a质点在波峰位置，速度为零，加速度最大，b 质点在平衡位置，加速度为零，速度最大，故选项A、B 错；在波的图象中，根据上下坡法可以判断出质点的振动方向，所以t0 时刻， b 点在平衡位置且向下振动，故选项C 错， D 对4(多项选择 )一列波源在 x0 处的简谐波，沿x 轴正方向传播，周期为0.02 s，t0时刻精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页的波形如图5 所示此时 x12 cm 处的质点 P 恰好开始振动则()图 5A质点 P 开始振动时的方向沿y 轴正方向B波源开始振动时的方向沿y 轴负方向C此后一个周期内，质点P 通过的路程为8 cmD这列波的波速为4 m/s答案BD解析质点 P 开始振动时的方向沿y 轴负方向，则波源开始振动时的方向也沿y 轴负方向，选项 A 错误，B 正确；此后一个周期内， 质点 P 通过的路程为4个振幅，为 45 cm20 cm，选项 C 错误；这列波的波长为8 cm，波速 vT4 m/s，选项 D 正确5 (多项选择 )在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波， 波速 v200 m/s，已知 t0时波刚好传播到x40 m 处，如图 6所示在 x400 m 处有一接收器 (图中未画出 )，则以下说法正确的选项是()图 6A波源开始振动时方向沿y 轴负方向B从 t0 开始经 0.15 s，x40 m 处的质点运动的路程为0.6 mC接收器在 t2 s 时才能接收到此波精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页D假设波源向x 轴正方向运动，接收器收到的波的频率可能为9 Hz答案AB解析由题图知， x40 m 处的质点的起振方向向下，则波源的起振方向也向下(y 轴负向)，A 对；由题图知 20 m，A10 cm，Tv0.1 s，而 t10.15 s32T，所以 x40 m 处的质点经0.15 s运动的路程为s324A6A60 cm0.6 m，B 对；波由 x40 m 处传到 x400 m 处所需时间 t xv360200s1.8 s， C 错 当波源向 x 轴正向运动时，波源将靠近接收器，由多普勒效应知，接收器收到的频率将大于波源频率，而波源频率为 f1T10 Hz，D 错二、填空题 (此题共 2 小题，共 14 分)6. (8 分)图 7 为某一简谐横波在t0 时刻的波形图，由此可知该波沿_传播，该时刻 a、b、c三点中加速度最大的是_点，假设从这一时刻开始，第一次最快回到平衡位置的是 _点，假设 t0.02 s 时，质点 c 第一次到达波谷处，则此波的波速为 _ m/s.图 7答案x 轴正方向cc1007(6 分)如图 8 所示为一列简谐波某时刻的波形图波向右传播，波速为2 m/s.由图中所示时刻起，经过5.5 s，质点A 相对平衡位置的位移为_ m，通过的路程为_ m，波传播的距离是_ m.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页图 8答案0.22.211解析要求在 t5.5 s 内质点 A 通过的路程和位移，关键是确定 t5.5 s 与周期 T 的关系由波的图象可直接读出 4 m， 则 Tv42s2 s， t234T.由波的传播方向知，此时 A 点振动方向向上，经过234T 后，质点 A 将在负方向最大位移处，即为0.2 m，质点 A 在 t 时间内通过的路程为d2344A2.2 m波在 t 内传播的距离为sv t25.5 m11 m.三、计算题 (此题共 4小题，共 46 分计算时必须有必要的文字说明、方程式和重要解题步骤，有数值计算的要注明单位)13. (10 分)如图 9 为一列沿 x 轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P 的振动周期为0.4 s求该波的波速并判断P 点此时的振动方向图 9答案2.5 m/s沿 y 轴正方向解析由波形图可知，波长 1.0 m，则波速为 vT2.5 m/s.由“上下坡法 ”可知， P点的振动方向沿y 轴正方向精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页1(10 分)一列简谐横波在t10 时刻的波形图如图10 所示，已知该波沿x 轴正方向传播，在t20.7 s末时，质点P 刚好第二次出现波峰，求：(1)波速 v；(2)x6 m 处的 Q 点第一次出现波谷的时刻t3.答案(1)5 m/s(2)0.8 s解析(1)由波形图可直接读出波长 2 m根据带动法可判断t10 时刻 P 质点应向 y轴负方向运动由题意可知t2t174T， 即 0.7 s74T， 则 T0.4 s 根据 vT得 v20.4m/s5 m/ s.(2)根据波形平移法，t10 时刻 x2 m 的质点第一次到达波谷，到t3时刻波谷沿波的传播方向平移至x6 m 的 Q 质点处，此时Q 质点第一次出现波谷，由 xv t 得 t3625s0.8 s.8. (12分)如图 11为一列简谐波在t10时刻的图象此时波中质点 M 的运动方向沿y 轴负方向，且在 t20.55 s时刻质点 M 恰好第 3 次到达 y 轴正方向最大位移处试求：(1)此波沿什么方向传播？(2)波速是多大？(3)从 t10 至 t31.2 s，波中质点N 走过的路程和相对于平衡位置的位移分别是多少？答案(1)此波向左传播(2)2 m/s精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页(3)120 cm2.5 cm解析(1)质点 M 的运动方向沿y 轴负方向，根据带动法知波向左传播(2)由题图知 0.4 m；图中 M 质点向下运动，经过234T 恰好第 3 次到达 y 轴正方向最大位移处， t20.55 s(20.75)T，得 T0.2 s，所以 vT2 m/s.(3)从 t10 至 t31.2 s， 经过时间为 t1.2 s6T， 质点 N 走过的路程为s64A120 cm，N 还在图示位置，所以位移y2.5 cm.16. (14 分)已知在 t1时刻简谐横波的波形如图12 中实线所示； 在 t2时刻该波的波形如图中虚线所示 t2t10.02 s，求：图 12(1)该波可能的传播速度(2)假设已知 Tt2t12T，且图中 P 质点在 t1时刻的瞬时速度方向向上，求波速(3)假设 0.01 sT0.02 s， 且从 t1时刻起，图中 Q 质点比 R 质点先回到平衡位置， 求波速答案(1)向右传播时， v100(3n1) m/s(n0,1，2，) 向左传播时， v100(3n2) m/ s(n0,1,2，)(2)500 m/s(3)400 m/s解析(1)由题图知 6 m，如果这列简谐横波是向右传播的，在t2t1内波形向右匀速传播了 (n13) ，所以波速 vn13t2t1100(3n1) m/s(n0,1,2 )；同理可得假设该波是向左传播的，可能的波速v100(3n2) m/s(n0,1,2)(2)P 质点瞬时速度向上，说明波向左传播，Tt2t12T，说明这段时间内波向左传播了53个波长， v53t2t1500 m/s精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页(3)“Q 质点比 R 质点先回到平衡位置”， 说明波只能是向右传播的， 而 0.01 sT0.02 s，也就是 T0.02 s2T，所以这段时间内波向右传播了43个波长， v43t2t1400 m/s.精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页