第36讲　机械波-高三物理一轮复习题.doc

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1、第36讲机械波时间:40分钟1.(多选)关于机械振动和机械波,下列说法正确的是()A.机械波的传播过程是大量质点依次重复波源振动的过程B.单个物体的振动在介质中不会产生波C.在波的传播过程中,质点只振动不随波迁移D.在波的传播过程中,质点均做受迫振动E.横波和纵波都能出现偏振现象2.(多选) 用弹簧将一物块悬挂于天花板上,使物块在竖直方向做简谐运动,其振动图像如图K36-1所示,则()图K36-1A.该简谐运动的周期为2.0 sB.t=1.0 s时刻系统能量达到最小值C.t=1.0 s和t=2.0 s两个时刻物块动能相等D.t=0.5 s和t=1.5 s两个时刻弹簧的弹性势能相等E.t=0.5

2、 s和t=1.5 s两个时刻物块的加速度均为最大值但不相同3.(多选)一振动周期为T、位于x=0处的波源从平衡位置开始沿y轴正方向做简谐运动,该波源产生的简谐横波沿x轴正方向传播,波速为v.关于在x=3vT2处的质点P,下列说法正确的是()A.质点P振动周期为T,速度的最大值为vB.若某时刻质点P的速度方向沿y轴负方向,则该时刻波源速度方向沿y轴正方向C.质点P开始振动的方向沿y轴正方向D.当质点P开始振动后,若某时刻波源在波峰,则质点P一定在波谷E.当质点P开始振动后,若某时刻波源在波谷,则质点P也一定在波谷4.(多选) 图K36-2甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为质点P以此时刻为

3、计时起点的振动图像.由图可知()图K36-2A.质点振动的周期T=0.2 sB.波速v=20 m/sC.因为一个周期质点运动0.8 m,所以波长=0.8 mD.从该时刻起经过0.15 s,波沿x轴的正方向传播了3 mE.从该时刻起经过0.25 s时,质点Q的加速度大于质点P的加速度5.(多选)如图K36-3甲所示,沿波的传播方向上有六个质点a、b、c、d、e、f,相邻两质点之间的距离均为2 m,各质点均静止在各自的平衡位置.t=0时刻振源a开始做简谐运动,取竖直向上为振动位移的正方向,其振动图像如图乙所示,形成的简谐横波以2 m/s的速度水平向右传播.则下列说法中正确的是()图K36-3A.波

4、传播到质点c时,质点c开始振动的方向沿y轴正方向B.04 s内质点b运动的路程为12 cmC.45 s内质点d的加速度正在逐渐减小D.t=6 s时质点e第一次回到平衡位置E.各质点都振动起来后,a与c的振动方向始终相同6.(多选)一列简谐横波沿x轴传播,t=0时的波形如图K36-4所示,质点A与质点B相距1 m,质点A速度沿y轴正方向,t=0.02 s时,质点A第一次到达正方向最大位移处.由此可知()图K36-4A.此波沿x轴负方向传播B.此波的传播速度为25 m/sC.从t=0时起,经过0.04 s,质点A沿波传播方向迁移了1 mD.在t=0.04 s时,质点B处在平衡位置,速度沿y轴正方向

5、E.能与该波发生干涉的横波的频率一定为25 Hz7.(多选)如图K36-5所示,实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,虚线是这列波在t=0.16 s时刻的波形图.已知该波的波速是1 m/s,则下列说法正确的是()图K36-5A.这列波的波长是12 cmB.这列波可能是沿x轴正方向传播的C.t=0.04 s时,x=4 cm处的质点速度沿y轴负方向D.00.16 s内,x=6 cm处的质点振动方向改变了3次E.若此波传入另一介质中其波速变为0.5 m/s,则它在该介质中的波长为6 cm8.(多选)有两列简谐横波的振幅都是10 cm,传播速度大小相等.O点是实线波的波源,实线波沿x轴正

6、方向传播,波的频率为3 Hz;虚线波沿x轴负方向传播.某时刻实线波刚好传到x=12 m的质点处,虚线波刚好传到x=0的质点处,如图K36-6所示,则下列说法正确的是()图K36-6A.实线波和虚线波的频率之比为23B.平衡位置为x=6 m处的质点此刻振动速度最大C.实线波源的振动方程为y=10sin(6t+)cmD.平衡位置为x=6 m处的质点始终处于振动加强区,振幅为20 cmE.从图示时刻起再经过0.75 s,平衡位置为x=5 m处的质点的位移y09.(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播,图K36-7甲中A、B两质点平衡位置间的距离为2 m,且小于一个波长,图乙为A、B两质点的振动图像.由

7、此可知()图K36-7A.B质点在一个周期内通过的路程为8 cmB.该机械波的周期为4 sC.该机械波的波速为4 m/sD.t=1.5 s时A、B两质点的位移相同E.t=1.5 s时A、B两质点的振动速度相同10.(多选) 图K36-8甲为一列简谐横波在t=0时刻的波形图,P是平衡位置为x=1 m处的质点,Q是平衡位置为x=4 m处的质点,图乙为质点Q的振动图像,则下列说法正确的是()图K36-8A.该波的周期是0.10 sB.该波的传播速度是40 m/sC.该波沿x轴的正方向传播D.t=0.10 s时,质点Q的速度方向向下E.从t=0到t=0.15 s,质点P通过的路程为30 cm11.如图

8、K36-9甲所示,一个不计重力的弹性绳水平放置,O、b、c是弹性绳上的三个质点.现让质点O从t=0时刻开始,在竖直面内做简谐运动,其振动方程为y=20sin 5t(cm),形成的简谐横波同时沿该弹性绳向Ob和Oc方向传播.在t1=0.5 s时,质点b恰好第一次到达正向最大位移处,O、b两质点平衡位置间的距离L1=0.8 m,O、c两质点平衡位置间的距离L2=0.6 m.(1)求此横波的波长和波速;(2)求01.0 s的时间内质点c运动的总路程,并在图乙中画出t=10 s时刻向两方向传播的大致波形图.(画波形图时不要求书写解题过程)图K36-912.甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和

9、负向传播,波速均为v=25 cm/s.两列波在t=0时的波形图如图K36-10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.图K36-101.ACD解析 机械波是振动在介质中传播形成的,需要大量质点依次重复波源的振动,A正确;单个物体可以作为波源,在介质中会产生机械波,B错误;波传播的是机械振动形式,同时传播了能量,介质中的质点做受迫振动,质点只在平衡位置附近振动,并不随波迁移,C、D正确;只有横波会出现偏振现象,纵波不会出现偏振现象,E错误.2.ACE解析 由图像读出周期为T=2.

10、0 s,故A正确.质点做简谐运动的过程中系统的能量守恒,各时刻的能量都是相等的,故B错误.由图像可知t=1.0 s和t=2.0 s两个时刻物块都在平衡位置,则两个时刻的动能相等且为最大值,故C正确.由图像看出,t=0.5 s时物块位于正的最大位移处,t=1.5 s时物块位于负的最大位移处,两个时刻物块的位移大小相等、方向相反,由于物块在平衡位置时,弹簧处于拉伸状态,所以t=0.5 s和t=1.5 s两个时刻弹簧的弹性势能不相等,故D错误.因为t=0.5 s和t=1.5 s两个时刻物块的位移大小相等、方向相反,所以两个时刻物块的回复力以及加速度都是大小相等,为最大值,但方向相反,故E正确.3.B

11、CD解析 质点P振动周期与波源振动周期相同,也为T,但其振动速度与波速不同,故A错误.x=3vT2=32,质点P与波源是反相点,若某时刻质点P的速度方向沿y轴负方向,则该时刻波源速度方向沿y轴正方向,故B正确.简谐波传播过程中,质点的起振方向都与波源的起振方向相同,故质点P开始振动的方向沿y轴正方向,故C正确.质点P与波源是反相点,故当质点P开始振动后,若某时刻波源在波峰,则质点P一定在波谷,故D正确,E错误.4.ABD解析 由图甲读出波长=4 m,由图乙读出周期T=0.2 s,波速v=T=20 m/s,故A、B正确,C错误;由图乙可知质点P开始时向下振动,结合甲图知简谐横波沿x轴正方向传播,

12、经过0.15 s,传播距离s=vt=200.15 m=3 m,故D正确;因为周期为0.2 s,经过0.25 s,质点运动了114个周期,质点P到达负向最大位移处,质点Q在平衡位置上方但未到达最大位移处,由a=Fm=-kxm可知,质点Q的加速度小于质点P的加速度,故E错误.5.ABE解析 由振动图像可知,振动周期为T=2 s,波长为=vT=4 m,质点a起振的方向为y轴正方向,故波传播到质点c时,质点c开始振动的方向也沿y轴正方向,选项A正确;振动传到质点b需要的时间为1 s,故在剩下的3 s内,质点b通过的路程为6A=12 cm,选项B正确;第4 s末振动传到质点e,此时质点d在平衡位置,且向

13、下振动,故45 s内质点d的加速度先逐渐增大后逐渐减小,选项C错误;振动传到质点e需4 s,故t=6 s时质点e正好振动一个周期,第二次回到平衡位置,选项D错误;因质点a、c之间正好相差一个波长的距离,故各质点都振动起来后,质点a与质点c的振动方向始终相同,选项E正确.6.ABD解析 图示时刻质点A速度沿y轴正方向,所以此波沿x轴负方向传播,选项A正确;由图像和题给条件可知,波长=2 m,14T=0.02 s,则周期T=0.08 s,所以波速v=T=25 m/s,选项B正确;由于是横波,所以在波的传播过程中,质点并不随波迁移,选项C错误;t=0时质点B位于平衡位置且速度沿y轴负方向,经过半个周

14、期,质点B仍处在平衡位置,但速度沿y轴正方向,选项D正确;该波的频率f=1T=12.5 Hz,而发生干涉的条件是两波频率相同,选项E错误.7.ADE解析 由图可知=12 cm,选项A正确;周期为T=v=0.12 s,t=0.16 s=T+T3,对应x=+3,由图像可知,传播方向沿x轴负方向,选项B错误;由图像可知,t=0.04 s时x=4 cm处的质点在y轴负方向位置沿y轴正方向振动,选项C错误;T=0.12 s,x=6 cm处的质点在43T内振动方向共改变了3次,选项D正确;若此波传入另一介质中速度变为0.5 m/s,则它在该介质中的波长为=vT=0.50.12 m=6 cm,选项E正确.8

15、.BCE解析 由图可知,实线波的波长1=4 m,虚线波的波长2=6 m,由v=f可知,实线波和虚线波的频率之比为f1f2=21=32,故A错误;平衡位置为x=6 m处的质点此时正处于平衡位置,且两列波单独引起该质点振动的速度方向均向上,所以该质点此刻振动速度最大,故B正确;振动方程y=Asin(t+0),振幅A=10 cm,=2T=2f=6 rad/s,实线波沿x轴正向传播,根据同侧法可知,x=12 m处的质点起振方向沿y轴负方向,则波源的起振方向也沿y轴负方向,0=,故振动方程为y=10sin(6t+)cm,故C正确;两列波的频率不一致,不是相干波,无法产生干涉现象,故不能形成稳定的振动加强

16、和减弱的点,故D错误;v=1f1=43 m/s=12 m/s,从图示时刻起再经过0.75 s,实线波沿x轴正向传播了9 m,对应的x=5 m处质点位移为y1=0,虚线波沿x轴负向传播了9 m,对应的x=5 m处的质点位移y20,则y=y1+y20,故E正确.9.ABE解析 由图像可得,振幅A=2 cm,故波中任意质点在一个周期内通过的路程为4A=8 cm,选项A正确;由振动图像可知,该机械波的周期为4 s,选项B正确;波由质点A处向质点B处传播,则质点A处振动比质点B处振动超前1 s,该机械波的波速为v=xt=21 m/s=2 m/s,选项C错误;由振动图像可知,t=1.5 s时A、B两质点的

17、位移大小相等,方向相反,而振动速度的大小和方向都相同,选项D错误,E正确.10.BCD解析 由图甲可得该波的波长为=8 m,由图乙可得该波的周期为T=0.2 s,故波速为v=T=40 m/s,A错误,B正确;t=0.10 s时,Q点处在平衡位置,且向下振动,根据波形平移法可知,该波沿x轴正方向传播,C、D正确;从t=0到t=0.15 s,经历时间t=0.15 s=34T,t=0时刻质点P不在平衡位置或最大位移处,所以通过的路程不是3A=30 cm,E错误.11.(1)0.8 m2 m/s(2)1.4 m如图所示解析 (1)由质点O的振动方程可知T=2=0.4 s设质点O振动产生的机械波的波长为

18、,波速为v,由题意可得 t1=L1v+T4解得v=2 m/s根据波长、波速和周期的关系,可得该波的波长=vT=0.8 m(2)设波由质点O传播到质点c所用时间为t2,t2时刻之前质点c处于静止状态.t2=L2v=0.3 s从t=0开始经过t2=0.3 s=34T后,质点c即将向上振动,其振幅为A=20 cm,振动周期和振源O的周期相等,均为T=0.4 s,则运动时间为t=0.7 s=T+34T走过的路程为s=4A+3A=7A=1.4 mt=10 s时刻的波形图如图所示.12.(1)x=(50+300n)cm,n=0,1,2,(2)0.1 s解析 (1)t=0时,在x=50 cm处两列波的波峰相

19、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.从波形图可以看出,甲、乙两列波的波长分别为1=50 cm,2=60 cm甲、乙两列波波峰的x坐标分别为x1=50 cm+k11,k1=0,1,2,x2=50 cm+k22,k2=0,1,2,由式得,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,(2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为-16 cm.t=0时,两列波波谷的x坐标之差为x=50cm+(2m2+1)22-50+(2m1+1)12式中,m1和m2均为整数.将式代入式得x=10(6m2-5m1) cm+5 cm由于m1、m2均为整数,相向传播的两列波的波谷间的距离最小为x0=5 cm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=x02v代入数值得t=0.1 s