2020届高考物理一轮复习重要题型名师精讲之机械振动振动波第2讲机械波.pdf

2020届高考物理一轮复习重要题型名师精讲之机械振动振动波第 2 讲机械波图 1214 1(1)同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图1214 所示，以下讲法正确的选项是_.A声波在水中波长较大，b 是水中声波的波形曲线B声波在空气中波长较大，b 是空气中声波的波形曲线C水中质点振动频率较高，a 是水中声波的波形曲线D空气中质点振动频率较高，a 是空气中声波的波形曲线(2)一列简谐横波沿x 负方向传播，速度为10 m/s，t 0 时刻的波形图如图1 215 甲所示图中P 点现在正通过平稳位置沿_方向运动，将t0.5 s 时的波形图画在图1215 乙上(至少要画一个半波长)图 1215 解析：(1)因声波的波速在水中较空气中快，而波的频率等于振源的振动频率，那么声波在水和空气中传播的频率相同，再由vf知，声波在水中传播的波长长答案：(1)A(2)y 轴正如右图2(1)如图 1216 所示，是用a、b 两束不同频率的光分不照耀同一双缝干涉装置，在距双缝恒定距离的屏上用照相底片感光得到的干涉图样，其中图甲是用a 光照耀时形成的，图乙是用b 光照耀时形成的那么关于 a、b 两束光，下述正确的选项是()图 1216 A a 光的波长比b光短，频率比b 光高B b 光的波长比a 光短，频率比a 光高C b 光比 a 光衍射现象更明显D a 光比 b 光衍射现象更明显(2)在平均介质中，各质点的平稳位置均在同一直线上，图中正方形方格的边长均为1.5 cm.波源在坐标原点处，t 0 时波源开始向y 轴负方向振动，如图1217 为 t0 时刻的波动图象，通过0.24 s 时刻第三次形成如下图波形，那么此波的周期T 和波速 v 分不为多大？图 1217 解析：(1)b 光的干涉条纹间距比a 光小，由 xLd 可知 b 光的波长比a 光短，频率比a 光高，选项A 错误；选项 B 正确；波长越长，衍射现象越明显，选项C 错误；选项D 正确(2)又 t0 时波源开始向y 轴负方向振动，通过0.24 s 时刻第三次形成如下图波形，因此t3T，T0.24/3 s0.08 s图中正方形方格的边长均为1.5 cm，波长为 8 1.5 cm，因此波速v /T1.5 m/s.答案：(1)BD(2)0.08 s1.5 m/s 图 1218 3.如图 1218 所示为一列简谐波在t10 时刻的图象现在波中质点M 的运动方向沿y 轴负方向，且t20.55 s 时质点 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，质点 N 运动的路程和t3时刻相关于平稳位置的位移分不是多少？解析：(1)此波沿 x 轴负方向传播(2)在 t10 到 t20.55 s 这段时刻时，质点 M 恰好第 3 次到达沿y 轴正方向的最大位移处，那么有：(234)T0.55 s，得 T0.2 s.由图象得简谐波的波长为 0.4 m，那么波速vT 2 m/s.(3)在 t10 至 t31.2 s 这段时刻，波中质点N 通过了 6 个周期，即质点N 回到始点，因此走过的路程为s6 54 cm120 cm.相关于平稳位置的位移为2.5 cm.答案：(1)沿 x 轴负方向(2)2 m/s(3)120 cm2.5 cm 4振幅 A2 cm，f 50 Hz 的横波沿x 正方向传播，波源在坐标原点O 处，从 t 0 开始振动，在 t0.5 s 末，此波传到距波源O 为 x10 m 处的 P 点，同时 P 点向 y 方向开始振动求：(1)该波的波速、波长(2)画出 t10.4 s 末的波形图(3)画出距波源O 为 x25 m 处 Q 点的振动图象解析：(1)周期 T1/f0.02 s 波速 vx/t20 m/s 波长 vT0.4 m.(2)t10.4 s 末，波传到距波源x1vt18 m 处，由于各点开始振动的方向相同，故该点也开始由平稳位置向 y 方向振动由于x120，故该时刻波源O 刚好过平稳位置向y 方向振动那么t10.4 s末的波形图如上图所示(3)波传到 Q 点需用时刻tx2/v0.25 s Q 点做简谐运动的周期T0.02 s，开始振动的方向也为y 方向，故画出如下图的距波源O 为 x25 m 处Q 点的振动如以下图所示答案：(1)20 m/s0.4 m(2)见解析(3)图 1219 5如图 12 19 所示，甲为某一列简谐波tt0时刻的图象，乙是这列波上P 点从这一时刻起的振动图象，试讨论：(1)波的传播方向；并求其波速(2)画出通过2.3 s 后波的图象，并求0 2.3 s 内 P 质点的位移和路程解析：(1)依照振动图象能够判定P 质点在 tt0时刻在平稳位置且向负的最大位移运动，由此可确定波沿x轴正向传播由tt0时该波的图象可知 2.0 m，依照 v f，波传播的频率与波源振动频率相同，而波源振动的频率与介质中各质点振动频率相同，由P 质点的振动图象可知，f1T10.4Hz2.5 Hz，因此 v2.02.5 m/s5.0 m/s.(2)由于 T0.4 s，因此 2.3 s534T，波形重复5 次再沿 x 轴推进34个波长，通过2.3 s 后波的图象如以下图所示，P 质点的位移为10 cm，路程 s4A53A23A2.3 m.答案：(1)沿 x 轴正向5.0 m/s(2)10 cm2.3 m 1.如图 1220 所示，O 是波源，a、b、c、d 是波传播方向上各质点的平稳位置，且Oaabbc cd0.6 m，开始各质点均静止在平稳位置，t0 时波源 O 开始向上做简谐运动，振幅是0.02 m，波沿 Ox 方向传播，波长是1.6 m，当波源O 点振动了一段时刻t1，其通过的路程是0.1 m，在 t1时刻，各质点运动的方向是(填向上、向下或未振动)a 质点 _，b 质点 _，c 质点 _，d 质点 _图 1220 解析：O 点在 t1时刻的路程是0.1 m5.0 A，因质点每个周期振动4A，因此 t15.0A4A 1.25 T，现在 O 点位于正最大位移处，对应图形如下图能够判定 a 质点向上振，b 质点向下振，c质点向上振，d 质点现在刻未振动，速度为零答案：向上向下向上未振动2(1)摆长为L 的单摆做简谐运动，假设从某时刻开始计时(取 t0)，当运动至t32Lg时，摆球具有负向最大速度，那么单摆的振动图象为以下图中的()(2)图 1221 为一列沿x 轴负方向传播的简谐横波，实线为t0 时刻的波形图，虚线为t0.6 s 时的波形图，波的周期T0.6 s，那么()图 1221 A波的周期为2.4 s B在 t0.9 s 时，P 点沿 y 轴正方向运动C通过 0.4 s，P点通过的路程为4 m D在 t 0.5 s时，Q 点到达波峰位置解析：(1)单摆的摆长为L，其做简谐运动的周期T 2 Lg，从 t 0到 t32Lg时，运动的时刻为34T，现在摆球具有负向最大速度，即摆球正在平稳位置向负方向运动，明显，34T 前摆球应在负向最大位移处，即摆球在负向最大位移处开始计时的，单摆的振动图象应为D.(2)从两时刻的波形图能够看出，在 t0.6 s 时刻内，波传播的距离 x34 6 m，故传播时刻 t3T40.6 s，周期 T0.8 s，A 项错误；同时可求波速为10 m/s；t0 时刻 P 点向 y 轴负方向振动，通过 t0.9 s118T，P 点正向 y 轴负方向振动，B 项错误；通过t0.4 s，即半个周期，P 点通过的路程为2A0.4 m，C 项错误；通过t0.5 s，波向 x 轴负方向平移 xvt5 m，可知 Q 点处于波峰，D 项正确答案：(1)D(2)D 3如图 1222 所示，一根柔软的弹性绳子右端固定，左端自由，A、B、C、D为绳上等间隔的点，点间间隔为 50 cm.现用手拉着绳子的端点A 使其上下振动，假设A 点开始向上振动，经0.1 s 第一次达到最大位移时，C 点恰好开始振动那么：图 1222(1)绳子形成的向右传播的横波速度为多大？(2)从 A 开始振动，经多长时刻J 点第一次向下达到最大位移？解析：(1)v xt10.1m/s 10 m/s.(2)波传播到J 点的时刻为：t1 xv9 0.510s0.45 s，J 点第一次向下达到最大位移时，振动了34个周期t234T34 0.4 s0.3 s，t2t1t20.75 s.答案：(1)10 m/s(2)0.75 s 4.图 1223 在平均介质中选取平稳位置在同一直线上的9 个质点，相邻两质点的距离均为L，如图 1223(a)所示一列横波沿该直到向右传播，t0 时到达质点1，质点 1 开始向下运动，通过时刻 t 第一次显现如图(b)所示的波形那么该波：(1)波长为多少？(2)质点振动的周期为多少？解析：由图可知该波的波长为8L，由波的传播方向可推知质点9 在 t 时刻的振动方向向上，而t0 时刻波刚传到质点1 时其振动方向是向下的，由此可见质点9 并非是 t 时刻波的前沿，由题意知(b)所示是经 t时刻第一次显现的波形，可知 t 时刻在质点9 的右侧还应有半个波长的波形未画出来，即经 t 波应从质点 1 传播到质点13.(未画出)传播的距离 x1.5 12L，故波速v x t12L t，波的周期Tv8L12L t2 t3.答案：(1)8L(2)2 t35 如图 1224 为一列横波某时刻的波形图，该波沿x 方向连续传播，传播速度为2 m/s.(1)求波上质点P 的振动周期并画出从该时刻计时开始的振动图象(2)如图 1225 所示，在探究共振现象的实验中发觉：当作用在装置上MN 间的驱动力的频率与上述横波的频率相同时，MN 间五个单摆中D 摆恰好发生共振 现测得 D 摆摆线长l99.6 cm.摆球的直径d0.8 cm，求当地重力加速度g.(结果取 2 位有效数字)图 1224 解析：(1)由图象能够看出：4 m.由 Tv可解得：Tv42s 2 s.由于 t0 时刻 P 点向上振动，那么P 点的振动图象如以下图所示：(2)由 T2 Lg得：g42LT2又 Lld2，联立可解得：g42(99.60.4)102229.9 m/s2.答案：(1)(2)9.9 m/s26.一列简谐横波在t 0 时刻的波形图象如图12 26 所示，再通过1.1 s，P 点第 3 次显现波峰求：图 1226(1)波速 v 为多少？(2)由图示时刻起，Q 点再通过多长时刻第一次显现波峰？(3)从现在刻开始计时，试写出坐标为x3 m 的质点的位移与时刻的关系式解析：由传播方向能够判定，现在此刻P 点的振动方向是向下的，通过 t134T 第一次到达波峰位置，通过t2 134T，第二次到达波峰位置，通过t3234T，第三次到达波峰位置，即234T1.1 s，T0.4 s.(1)从题中波形图上能够看出，波长 4 m，因此波速vT4 m0.4 s10 m/s.(2)由图上能够看出波向右传播，t0 时，离 A 点最近的波峰在x2 m 处，该点距 Q 点距离为s4 m，因此再通过t1时刻，Q 点第一次显现波峰，t1sv4 m10 m/s0.4 s.(3)坐标为 x3 m 的质点现在处在平稳位置，由于波沿x 轴正方向传播，因此质点向上运动，周期为 0.4 s，因此质点的振动周期也为0.4 s，从图上能够看出振幅为0.5 m，因此坐标为x3 m 的质点的位移与时刻关系式为 y0.5sin 20.4t0.5sin 5t.答案：(1)10 m/s(2)0.4 s(3)y0.5sin 5 t7.两列横波在x 轴上沿相反方向传播，如图1 227 所示，传播速度v6 m/s，两列波的频率差不多上f 30 Hz，在 t0时，这两列波分不从左和右刚刚传到S1和 S2处，使 S1和 S2都开始向上做简谐振动，S1的振幅为2 cm，S2的振幅为1 cm，质点 A 与 S1、S2的距离分不是S1A2.95 m，S2A4.25 m，当两列波在 A 点相遇时，A 点的振幅为多大？图 1227 解析：依照 vf，那么 vf630m0.2 m，S1、S2两波源到A 点的波程差，SS2AS1A(4.252.95)m1.3 m.因为是完全相同的波源，因此 S假设满足半波长的偶数倍，A 点振动加强，振幅为两振幅之和，S 假设满足半波长的奇数倍，A 点振动减弱，振幅为两振幅之差，由此判定 S/2 1.32/0.2 13.即满足半波长的奇数倍，A 点为振动减弱点，振动振幅为AA1A2(21)cm1 cm.答案：1 cm 8.如图 1228 所示为波源O 振动 1.5 s 时沿波的传播方向上部分质点振动的波形图波源O 在 t0 时开始沿 y 轴负方向振动，t 1.5 s 时它正好第二次到达波谷咨询：图 1228(1)再通过多长时刻x5.4 m 处的质点第一次到达波峰？(2)从 t0 开始至 x5.4 m 处的质点第一次到达波峰这段时刻内，波源通过的路程是多少？解析：(1)从图象可知 60 cm0.6 m，t114T因此 T45t1.2 s，又因为xtT，因此 xtT0.75 m 因此 t1.5 s 时波刚好传至距波源0.75 m 的质点处，最前面的波峰位于x0.3 m 的质点又因为 x tT，因此 t xT(5.4 0.3)1.20.6s10.2 s(2)从 t0 至 x5.4 m 处的质点第一次到达波峰时所用总时刻tt t1.5 s10.2 s11.7 s 因此波源通过的总路程x路4AtT 1.95 m 答案：(1)10.2 s(2)1.95 m