2022版高考物理一轮复习第十四章机械振动与机械波2第二节机械波课后达标含解析.doc

第二节 机械波(建议用时：40分钟)一、选择题1.(2017·高考天津卷)手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L.t0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是()A该简谐波是纵波B该简谐波的最大波长为2LCt时，P在平衡位置上方Dt时，P的速度方向竖直向上解析：选C.由题意知绳上的质点在竖直方向上振动，波水平向右传播，故该波为横波，A错误；在t0时刻，P点在如图所示位置时，波长最大，则有L，4L，B错误；t0时，P在平衡位置且向上振动，当t时，P在平衡位置上方，C正确；当tT时，P处于从最高点向平衡位置运动过程中，故速度方向向下，D错误2(2018·高考北京卷)如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15 m当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是()A0.60 mB0.30 mC0.20 m D0.15 m解析：选B.由题意，P、Q两点之间的距离为n0.15 m，n0，1，2，故n0时，0.30 m，n1时，0.10 m，B正确，其余选项错误3(2020·烟台模拟)如图甲所示，O、P为介质中的两点，O为波源，OP间距为6 mt0时刻O点由平衡位置开始向上振动，向右产生沿直线传播的简谐横波，图乙表示t0时刻开始P点振动的图象则以下说法不正确的是()A该波的波长为12 mB该波的波速为2 m/sC该波的周期为4 sD从开始振动到t10 s，质点P经过的路程为1.6 m解析：选B.由图乙所示的P点振动的图象可知波动周期为T4 s，选项C正确；波动从O传播到P点需要时间为2 s(半个周期)，OP，该波的波长12 m，该波的波速为v3 m/s，选项A正确，B错误；从开始振动到t10 s，质点P振动了8 s，两个周期，经过的路程为s2×4A2×4×0.2 m1.6 m，选项D正确4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v20 m/sB沿x轴正方向传播，波速v10 m/sC沿x轴负方向传播，波速v20 m/sD沿x轴负方向传播，波速v10 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20 m，根据v得波速v10 m/s.B正确5.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：选BDE.不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度远大于波长，只要增大波长可满足题目要求由知，v不变，减小f，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6在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为y5sint(m)，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x12 m处，波形图象如图所示，则()A此后再经6 s该波传播到x24 m处BM点在此后第3 s末的振动方向沿y轴正方向C波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D此后M点第一次到达y3 m处所需时间是2 s解析：选AB.由题中波的图象可知，该波的波长8 m由波源简谐运动的表达式y5sint(m)可知， rad/s，周期T4 s，波速v2 m/s.此后再经6 s，该波再向前传播的距离svt2×6 m12 m，即再经6 s，该波传播到x12 m12 m24 m处，A正确题中波的图象上此时M点向下振动，在此后的第3 s末的振动方向沿y轴正方向，B正确由题图为某时刻波刚好传播到x12 m时的波的图象可知，波源开始振动时的方向沿y轴正方向，C错误题图中M点振动方向向下，此后M点第一次到达y3 m处所需的时间小于半个周期，即小于2 s，D错误7(2018·高考海南卷)警车向路上的车辆发射频率已知的超声波，同时探测反射波的频率下列说法正确的是()A车辆匀速驶向停在路边的警车，警车探测到的反射波频率增高B车辆匀速驶离停在路边的警车，警车探测到的反射波频率降低C警车匀速驶向停在路边的汽车，探测到的反射波频率降低D警车匀速驶离停在路边的汽车，探测到的反射波频率不变解析：选AB.根据多普勒效应，靠近时高，远离时低，选AB.8一频率为600 Hz的声源以20 rad/s 的角速度沿一半径为0.8 m的圆周(圆心为O点)做匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图所示，则观察者接收到()A声源在A点时发出声音的频率大于600 HzB声源在B点时发出声音的频率等于600 HzC声源在C点时发出声音的频率等于600 HzD声源在C点时发出声音的频率小于600 HzE声源在D点时发出声音的频率小于600 Hz解析：选ABD.根据多普勒效应，当声源和观察者相向运动时，观察者接收到的频率大于声源的频率，当声源和观察者反向运动时，观察者接收到的频率小于声源的频率，将声源运动至A、B、C、D四个点时相对于观察者的速度方向标出来，A点有接近观察者的趋势，C点有远离观察者的趋势，声源在B、D两点的速度方向垂直O点与观察者的连线，故A、B、D正确，C、E错误9简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v.若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()解析：选D.根据机械波传播方向与质点振动方向之间的关系可知，A、C选项中的质点a此时刻沿y轴正方向振动，a点要到达波谷至少还需个周期，B、D选项中的质点a此时刻沿y轴负方向振动，只需再经过个周期即可第一次到达波谷已知a、b两质点间的距离为s，则A选项中2s，B、C选项中s，D选项中s，因波速均为v，则由T可知，A选项中a点到达波谷最少用时为T··，B选项中a点到达波谷最少用时为T··，C选项中a点到达波谷最少用时为T·，D选项中a点到达波谷最少用时为T··，经比较可知，D选项中质点a最早到达波谷10(2018·高考天津卷)一振子沿x轴做简谐运动，平衡位置在坐标原点t0时振子的位移为0.1 m，t1 s时位移为0.1 m，则()A若振幅为0.1 m，振子的周期可能为 sB若振幅为0.1 m，振子的周期可能为 sC若振幅为0.2 m，振子的周期可能为4 sD若振幅为0.2 m，振子的周期可能为6 s解析：选AD.若振幅为0.1 m，由题意知，t(n)T，n0，1，2，解得T s，n0，1，2，A正确，B错误；若振幅为0.2 m，t0时，由质点简谐运动表达式y0.2sin(t0) m可知，0.2sin 0 m0.1 m，t1 s时，有0.2sin(0) m0.1 m，解得0或0；将T6 s代入0.2sin(0) m0.1 m可得，D正确；将T4 s代入0.2sin(0) m0.1 m，得T4 s不满足题意，C错误11(2020·河北石家庄调研)如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象下列说法正确的是()A这列波的传播方向是沿x轴正方向B这列波的传播速度是20 m/sC经过0.15 s，质点P沿x轴的正方向传播了3 mD经过0.1 s，质点Q的运动方向沿y轴正方向E经过0.35 s, 质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离解析：选ABE.由题中甲、乙两图可知，该波向x轴正方向传播，A正确；由题图甲知波长4 m，由题图乙知周期T0.2 s，则波速v m/s20 m/s，B正确；质点不随波迁移，只在其平衡位置附近振动，C错误；经过0.1 sT，质点Q的运动方向沿y轴负方向，D错误；经过0.35 s1T，质点P到达波峰，而质点Q在波谷与平衡位置之间，故E正确12一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3 m已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s，下列说法正确的是()A波速为4 m/sB波的频率为1.25 HzCx坐标为15 m的质点在t0.6 s时恰好位于波谷Dx坐标为22 m的质点在t0.2 s时恰好位于波峰E当质点P位于波峰时，x坐标为17 m的质点恰好位于波谷解析：选BDE.任意振动质点连续两次通过平衡位置的时间间隔为0.4 s，则T0.4 s，解得T0.8 s，f1.25 Hz，B正确；由题图知：该波的波长4 m，波速v5 m/s，故A错误；画出t0.6 s时的波形图如图所示，因15 m3，故x坐标为15 m的质点与x3 m处的质点振动情况一样，即在平衡位置向下振动，C错误；画出t0.2 s时的波形图如图所示，因22 m5，故x22 m处的质点与x2 m处的质点振动情况一样，即在波峰位置，D正确；因质点P与x17 m处质点平衡位置间距离x14 m3，故两质点振动步调相反，E正确13一列简谐横波，某时刻的波形图如图甲所示，从该时刻计时，波上质点A的振动图象如图乙所示，则()A若此波传播过程中遇到频率为1.25 Hz的同类波，一定会发生干涉，产生稳定的干涉图样B若此波传播过程中遇到波长为20 m的同类波，一定会发生干涉，产生稳定的干涉图样C若此波传播过程中遇到的障碍物的尺寸为2 000 m，可能发生明显衍射现象D该波的传播速度为2.5 m/sE该波的传播速度为25 m/s解析：选ABE.由题图甲可知，该波的波长为20 m，由题图乙可知，周期为T0.8 s，频率为f1.25 Hz.该波的传播速度为v25 m/s，D错误，E正确；根据干涉的产生条件可知，若此波传播过程中遇到频率为1.25 Hz的同类波，一定会发生干涉，产生稳定的干涉图样，而遇到波长为20 m的同类波，也一定会发生干涉，产生稳定的干涉图样，A、B正确；根据产生明显衍射现象的条件，若此波传播过程中遇到的障碍物的尺寸为2 000 m，不可能发生明显衍射现象，C错误二、非选择题14.(1)(2017·高考全国卷)如图(a)，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0，4)和S2(0，2)两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示两列波的波速均为1.00 m/s.两列波从波源传播到点A(8，2)的路程差为_m，两列波引起的点B(4，1)处质点的振动相互_(填“加强”或“减弱”)，点C(0，0.5)处质点的振动相互_(填“加强”或“减弱”)(2)(2018·高考全国卷)声波在空气中的传播速度为340 m/s，在钢铁中的传播速度为4 900 m/s，一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00 s，桥的长度为_m若该声波在空气中的波长为，则它在钢铁中的波长为的_倍解析：(1)点波源S1(0，4)的振动形式传播到点A(8，2)的路程为L110 m，点波源S2(0，2)的振动形式传播到点A(8，2)的路程为L28 m，两列波从波源传播到点A(8，2)的路程差为LL1L22 m由于两列波的波源到点B(4，1)的路程相等，路程差为零，且t0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点B时振动方向相反，引起的点B处质点的振动相互减弱；由振动图线可知，波动周期为T2 s，波长vT2 m由于两列波的波源到点C(0，0.5)的路程分别为3.5 m和2.5 m，路程差为1 m，而t0时两列波的波源的振动方向相反，所以两列波到达点C时振动方向相同，引起的点C处质点的振动相互加强(2)设声波在钢铁中的传播时间为t1、传播速度为v1，在空气中的传播时间为t2、传播速度为v2，桥长为l，则lv1t1v2t2，而t2t11.00 s，代入数据解得l365 m又，声波频率不变，所以，得钢空.答案：(1)2减弱加强(2)36515实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t10和t20.06 s时刻的波形图已知在t0时刻，x1.5 m处的质点向y轴正方向运动(1)判断该波的传播方向；(2)求该波的最小频率；(3)若3T<0.06 s<4T，求该波的波速大小解析：(1)由题意可知该波向x轴正方向传播(2)因波的传播具有周期性，设波的周期为T，t20.06 s时刻，则有(下列各式中n0，1，2)T0.06 s得T s则f Hz当n0时，f最小为fmin Hz12.5 Hz.(3)由3T<0.06 s<4T，T0.06 s得：n3，T0.016 s所以v m/s75 m/s.答案：(1)向x轴正方向传播(2)12.5 Hz(3)75 m/s7