2020高考物理必考知识点典型题过关练习《机械波》(精品含详细答案)17278.pdf

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1、第 1 页，共 19 页 2020高考物理必考知识点典型题过关练习 机械波 总分 100分，时间 100分钟 第一卷（共 56 分）一、单选题（本大题共 10 小题，共 40 分）1.关于机械波，下列说法中正确的是（）A.机械波的振幅与波源振动的振幅不相等 B.在波的传播过程中，介质中质点的振动频率等于波源的振动频率 C.在波的传播过程中，介质中质点的振动速度等于波的传播速度 D.在机械波的传播过程中，离波源越远的质点振动的周期越大 2.在平静的湖面上漂着一小木条，现向湖中央扔一石子，圆形波纹一圈圈地向外传播，当波传到小木条处时，小木条将（）A.随波纹漂向湖岸 B.波纹传到小木条处，小木条仍不

2、动 C.向波源处漂动 D.在原来位置做上下振动 3.分析下列物理现象：“闻其声而不见其人”；雷声轰鸣不绝；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高。这些物理现象分别属于波的（）A.折射、干涉、多普勒效应 B.衍射、多普勒效应、干涉 C.折射、衍射、多普勒效应 D.衍射、反射、多普勒效应 4.周期为 2.0s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=20m/s B.沿x轴正方向传播，波速v=10m/s C.沿x轴负方向传播，波速v=20m/s D.沿x轴负方向传播，波速v=10m/s 5.一列简谐横波

3、沿x轴正向传播,传到M点时波形如图所示,再经0.6s,N点开始振动,则该波的振幅A 和频率f 为（）第 2 页，共 19 页 A.A=1mf=5Hz B.A=0.5mf=5Hz C.A=0.5mf=2.5Hz D.A=1mf=2.5Hz 6.如图所示，S1和S2是两个相干波源，其振幅均为A，周期均为T实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。此刻，c是波谷与波谷的相遇点，下列说法中正确的是（）A.a处质点始终处于离平衡位置 2A处 B.随着时间的推移，c处的质点将向右移动 C.从该时刻起，经过T，c处的质点将通过平衡位置 D.若S2不动，S1沿S1b连线向b运动，则b处质点仍然始终处于平衡位置 7

4、.某横波在介质中沿x轴传播，图甲为t0.75 s时的波形图，图乙为P点(x1.5 m处的质点)的振动图象，那么下列说法正确的有 A.该波向右传播，波速为 2 m/s B.质点L与质点N的运动方向总相反 C.t1.0 s时，质点P处于平衡位置，并正在往y轴正方向运动 D.在 0.5 s时间内，质点P向右运动了 1 m 8.图甲为一列简谐波在t=0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1.0m处的质点，Q是平衡位置为x=4.0m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则（）第 3 页，共 19 页 A.在t=0.25s时，质点P的速度方向为y轴正方向 B.质点Q简谐运动的表达式为x=10sint（cm

5、）C.从t=0.10s到t=0.20s，该波沿x轴正方向传播了 4m D.从t=0.10s到t=0.25s，质点P通过的路程为 30cm 9.某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为 4km/s和 9km/s一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成（如图）在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差 5s开始振动，则（）A.H先开始振动，震源距地震仪约 25km B.P先开始振动，震源距地震仪约 25km C.H先开始振动，震源距地震仪约 36km D.P先开始振动，震源距地震仪约 36km 10.如图表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰，观察到波的频率最低

6、的位置是（）A.A B.B C.C D.D 二、多选题（本大题共 4 小题，共 16 分）11.对于如图所示的两个图象，下列判断中正确的是（）第 4 页，共 19 页 A.图甲表示振动图象，且P在向上振动 B.图乙表示振动图象，且Q在向上振动 C.图甲表示波动图象，图乙表示振动图象 D.图甲表示振动图象，图乙表示波动图象 12.一列向右传播的简谐横波，当波传到x=2.0处的P点时开始计时时，该时刻波形如图所示，t=0.9s时，观测到质点P第三次到达波峰位置，下列说法正确的是（）A.波速为 0.5m/s B.经过 1.4s质点P运动的路程为 70cm C.t=1.6s时，x=4.5m处的质点Q第

7、三次到达波谷 D.与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5Hz 13.甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播，波速为2m/s，振幅相同；某时刻的图象如图所示。则（）A.甲乙两波的起振方向相反 第 5 页，共 19 页 B.甲乙两波的频率之比为 3：2 C.再经过 3s，平衡位置在x=7m出的质点振动方向向下 D.再经过 3s，两波源间（不含波源）有 5 个质点位移为零 14.如图所示是水面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)；S1的振幅A13 cm，S2的振幅为A22 cm，下

8、列说法正确的是()A.质点D是振动减弱点 B.质点A、D在该时刻的高度差为 10 cm C.再过半个周期，质点B、C是振动加强点 D.质点C的振幅为 1 cm 第二卷(共 44 分)三、计算题（本大题共 5 小题，共 44 分）15.如图是一列简谐波某时刻的波形图，已知波速v20 m/s，波沿x轴负方向传播。（1）求这列波的周期是多少。（2）在图中标出A、B、C三点在该时刻的速度方向。（3）在图中作出 0.25 s后的波形图。第 6 页，共 19 页 16.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，其简谐运动表达式为x2 sin(2t)m，介质中P点与A、B两波源间距离分

9、别为 30m和 45 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）试分析说明P点是加强点还是减弱点 17.如图所示，实线是某时刻的波形图，虚线是 0.3 s后的波形图 (1)若波沿x轴正方向传播，求它传播的可能距离(2)若波沿x轴负方向传播，求它的最大周期(3)若波速是 70 m/s，求波的传播方向 第 7 页，共 19 页 18.一列简谐横波，在t0 时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为20cmP、Q两点的坐标分别为1m和5m，波由右向左传播已知t0 5s时，P点第一次出现波谷试计算：这列波的传播速度多大；从t0 时刻起，经多长时间

10、Q点第一次出现波谷 当Q点第二次出现波峰时，P点通过的路程为多少 19.一列沿x轴传播的简谐横波，t=0 时刻的波形图如图甲所示 图乙表示x=1.0m处的质点的振动图象，则 （1）求简谐横波传播速度的大小；（2）在图丙中画出平衡位置为x=2.0m处质点的振动图象（从t=0 时刻开始计时，至少画出一个周期）；（3）在图丁中画出简谐横波t=0.3s时的波形图（至少画出一个波长）第 8 页，共 19 页 答案和解析 1.【答案】B【解析】【分析】波动过程是传播波源的振动形式和能量的过程，振动质点并不随波一起传播，二是在自己平衡位置振动，因此明确波的形成是解本题关键。本题考查了波的形成和传播这一基础性

11、知识，要注意质点在其平衡位置附近振动，要明确波的速度和质点的振动速度不相同。【解析】A.波在传播过程中，机械波的振幅与波源振动的振幅是相等的，故 A 错误；B.每个质点都在重复波源的振动因此质点的振动频率和波源的振动频率是相同的，故 B 正确；C.振动速度与波的传播速度是不相同的，故 C 错误；D.在波传播中各点的振动周期均与波源的周期相同，故 D 错误。故选 B。2.【答案】D【解析】解：向湖中央扔一石子，圆形水波一圈圈地向外传播，当波传到小木条处时，小木条在原来位置附近上下振动，则不向前移动故 ABC错误，D 正确；故选：D 根据机械波向前传播的过程中，介质中质点在各自的平衡附近在振动，而

12、不随波向前迁移，分析小木条的运动情况 本题考查机械波最基本的特点：机械波向前传播的过程中，介质中质点不随波向前迁移，概括为不“随波逐流”3.【答案】D【解析】第 9 页，共 19 页 解：“闻其声而不见其人”属于声音的衍射；夏天里在一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝，属于声音的反射；当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高，属于波的多普勒效应；综上所述，故 ABC错误，D 正确；故选：D。波偏离原来直线方向传播的现象为波的衍射；雷声轰鸣不绝是波在介质中来回反射；两频率相同的波，相互叠加，从而形成干涉现象；当间距变化时，导致接收的频率变化，从而出现多普勒效应现象。考查波的干涉、衍

13、射与反射的原理，注意它们之间的区别与联系，同时掌握多普勒效应的接收频率与间距大小关系，同时注意发射频率是不变的。4.【答案】B【解析】解：由题，此时 P 点向 y 轴负方向运动，根据平移法可知，波形将向右平移，则知，该波沿 x 轴正方向传播。由图读出波长 =20m，故波速 v=m/s。故 B 正确。故选：B。根据P 点的速度方向可运用波形平移法判断波的传播方向。由图读出波长，由v=求出波速。本题结合波形图考查波长、波速与周期之间的关系，其中根据质点的振动方向判断波的传播方向、读出波长等是基本能力，要加强训练，熟练掌握。5.【答案】C【解析】【分析】振幅等于位移的最大值通过波传播的距离除以传播的

14、时间求出波速由波速公式 v=f，求出频率。第 10 页，共 19 页 解决本题的关键知道波传播到哪一点，该点开始振动以及知道波速的两个公式v=f。【解答】振幅等于位移的最大值，由图读出振幅 A=0.5m，波长为 =4m，波速v=m/s=10m/s，又由波速公式 v=f，该波的波长 =4m，则频率f=Hz=2.5Hz，故 ABD错误，C 正确。故选 C。6.【答案】C【解析】解：A、a 点是波峰和波峰叠加，由于两列波的振幅相等，其的振幅为 2A，虽此时位移为 2A，但不是始终处于 2A 处，故 A 错误；B、振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”，则 c 处的质点将向右移动，故

15、 B 错误；C、由图知 c 点是波谷和波谷叠加的位置，是振动加强点，经过T，c 处的质点将通过平衡位置，故 C 正确；D、若 S2不动，S1沿 S1b 连线向 b 运动，则 b 处质点不一定始终处于平衡位置，原因是移动后，b 处不一定就是波峰与波谷相遇，故 D 错误；故选：C。由图知 b、c 是振动减弱的点，a 处于振动加强的点；在波的传播过程中，质点不会向前移动，振幅为质点离开平衡的位置的最大位移；振动加强点不一定是位移最大；只有满足路程差是波长的整数倍时，才出现振动加强，若满足路程差是半个波长的奇数倍，从而即可求解。介质中同时存在几列波时，每列波能保持各自的传播规律而不互相干扰。在波的重叠

16、区域里各点的振动的物理量等于各列波在该点引起的物理量的矢量和。第 11 页，共 19 页 7.【答案】B【解析】【分析】根据质点 P 点的振动图象，可确定波的传播方向，再由波的传播方向来确定质点L 的振动方向由振动图象读出质点的振动周期，从而知道波的传播周期，根据，从而求出波速，质点不随着波迁移 本题考查识别、理解振动图象和波动图象的能力，以及把握两种图象联系的能力，同时掌握由振动图象来确定波动图象的传播方向【解答】A、从振动图象可知，在 t=0.75s时，P 点振动方向向下，所以波向左传播，且据，则有，故 A 错误；B、由波动图象可知，质点 L 与质点 N 平衡间距为半个波长，因此运动方向总

17、是相反，故 B 正确。C、甲为 t=0.75s时的波形图，再经过 t，即当 t=1.0s时，质点 P处于在平衡位置，振动方向向下，往 y 轴负方向运动，故 C 错误；D、在 0.5s时间内，质点 P 在平衡位置来回振动，并不随着波迁移，故 D 错误。故选：B。8.【答案】A【解析】解：A、由振动图象知，t=0.10s时，Q 处于平衡位置向下振动，根据上下坡法知，波沿 x 轴负方向传播，当 t=0.25s时，即在 t=0.10s开始经过，质点 P 在平衡位置以下向上振动，即速度方向沿 y 轴正方向，故 A 正确。B、，则质点 Q 简谐运动的表达式为 y=10sin10 t（cm），故 B 错误。

18、C、根据图象可以看出波在向左传播，故 C 错误。D、由于 P 点不是在波峰或波谷，或平衡位置，经过 0.15s，即经过个周期，质第 12 页，共 19 页 点经历的路程不等于 3A，即 30cm，故 D 错误。故选：A。t=0.10s时 Q 点在平衡位置上，由乙图确定 Q 的运动方向，从而确定了该波向左传播，结合经历的时间确定质点 P 的位置，从而得出质点 P 的运动方向根据周期得出角速度，从而得出振动的表达式根据波长求出波速，结合经历的时间求出波传播的距离 本题的关键是会根据振动情况来判断波的传播方向，抓住振动图象和波动图象之间的内在联系要知道质点做简谐运动时，在一个周期通过的路程是 4A，

19、半个周期内通过的路程是 2A，但时间内通过的路程不能类推，要根据起点位置分析 9.【答案】D【解析】解：纵波的速度快，纵波先到，所以 P 先开始振动，根据，解得：x=36km 故选：D 纵波的速度快，纵波先到根据求出震源距地震仪的距离 解决本题的关键运用运动学公式判断哪个波先到属于容易题 10.【答案】B【解析】解：根据多普勒效应产生的原因，该图表示波源正在向A 点移动；当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高当波源和观察者距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，所以观察者观察到波的频率最低的位置是 B 点故 ACD均错误，B 正确 故选：B 多普勒效应产生原因：声源完成

20、一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而观察者听到的声音的音调，是由观察者接受到的频率，即单位时第 13 页，共 19 页 间接收到的完全波的个数决定的当波源和观察者有相对运动时，观察者接收到的频率会改变在单位时间内，观察者接收到的完全波的个数增多，即接收到的频率增大同样的道理，当观察者远离波源，观察者在单位时间内接收到的完全波的个数减少，即接收到的频率减小 多普勒效应是波特有的现象，熟知多普勒效应产生的原因和特点是解答该题的关键 11.【答案】BC【解析】解：甲图反映了同一时刻介质中各个质点的位移，是波动图

21、象，而图乙反映了质点的位移随时间的变化规律，是振动图象在图乙中，根据斜率表示速度，可知Q 速度为正，表示 Q 在向上振动故 AD 错误，BC 正确 故选：BC 振动图象表示质点的位移随时间的变化规律，而波动图象表示同一时刻介质中各个质点的位移振动图象根据斜率分析速度的方向，波动图象中根据波形的平移法判断质点的振动方向 解决本题的关键要明确振动图象与波动图象物理意义的不同，掌握两种图象判断质点振动方向的方法，要注意它们的区别 12.【答案】BCD【解析】【分析】本题考查波的图像和传播特点。本题采用分段法求解 Q 第三次形成波谷的时间，也可以根据波形平移法求要知道质点在一个周期通过的路程是四倍的振

22、幅。简谐横波向右传播过程中，介质中质点做简谐运动，根据波传播方向判断出质点P 的振动方向，根据 t=0.9s时，观测到质点 P 第三次到达波峰位置，分析得到周期，由图象读出波长，求出波速根据时间与周期的关系求经过 1.4s质点 P 运动的路程波在同一均匀介质中匀速传播的，运用分段法求质点 Q 第三次到达波谷的时间，发生干涉的条件是两列波的频率相同。【解答】A.简谐横波向右传播，由波形平移法知，各点的起振方向为竖直向上，t=0.9s时，第 14 页，共 19 页 P 点第三次到达波峰，即有，T=0.4s，波长为 =2m 所以波速，故 A 错误；B.t=1.4s相当于 3.5 个周期，每个周期路程

23、为 4A=20cm，所以经过 1.4s 质点 P运动的路程为 S=3.54A=145cm=70cm，故 B 正确；C.经过波传到 Q，经过 2.75T 即再经过 1.1s 后 Q 第三次到达波谷，所以 t=1.6s 时，x=4.5m 处的质点 Q 第三次到达波谷，故 C 正确；D.要发生干涉现象，另外一列波的频率一定相同，即，故 D 正确。故选 BCD。13.【答案】ABD【解析】解：A、根据上下坡法知，甲波的起振方向向下，乙波的起振方向向上，可知甲乙两波的起振方向相反，故 A 正确。B、两列波的波速相同，甲波的波长为 4m，乙波的波长为 6m，则两列波的波长之比为 2：3，根据 f=知，频率

24、之比为 3：2，故 B 正确。C、再经过 3s，甲乙两波传播的距离 x=23m=6m，即波谷到达 x=7m 处，乙波是平衡位置与波峰之间某一振动到达 x=7m 处，根据叠加知，该质点向上振动，故 C错误；D、根据波的叠加知，此时除了波源还有 x=9m处、x=6-7m处、x=6m 处、x=5-6m处、x=2-3m处质点位移为零，故 D 正确。故选：ABD。根据上下坡法判断甲乙两波的起振方向，根据波长关系，结合波速相等，求出甲乙两波的频率之比，根据 3s 内两波传播的距离，通过波的叠加分析 x=7m 处质点的振动方向以及合位移为零的位置。本题考查了波长、波速、频率之间的关系以及波的叠加，会根据波的

25、传播方向判断振动方向，知道质点的实际位移等于两列波单独传播时引起位移的矢量和。第 15 页，共 19 页 14.【答案】BD【解析】【分析】两列频率相同，振幅不同的相干波，当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，当波峰与波谷相遇时振动减弱，则振动情况相同时振动加强；振动情况相反时振动减弱，从而即可求解。波的叠加满足矢量法则，当振动情况相同则相加，振动情况相反时则相减，且两列波互不干扰例如当该波的波峰与波峰相遇时，此处相对平衡位置的位移为振幅的之和；当波峰与波谷相遇时此处的位移为振幅之差。【解答】图是两列频率相同的相干水波于某时刻的叠加情况，实线和虚线分别表示波峰和波谷，则 D 点是波谷与波

26、谷相遇点，A 是波峰与波峰相遇点，B、C 两点是波峰与波谷相遇点则 A、D 两点是振动加强的，且 B、C 两点是振动减弱的，A.质点 D 是振动加强点，故 A 错误；B.S1的振幅 A1=3cm，S2的振幅 A2=2cm，质点 A 是处于波峰叠加位置，相对平衡位置高度为 5cm，而质点 D 处于波谷叠加位置，相对平衡位置为-5cm，因此质点 A、D 在该时刻的高度差为 10cm，故 B 正确；C.B、C 两点是振动减弱点，再过半个周期，质点 B、C 是振动仍是减弱点，故 C错误；D.质点 C 是波峰与波谷的叠加点，则其合振幅为 1cm，故 D 正确。故选 BD。15.【答案】解：（1）由图像可

27、知，该波的波长，则周期；（2）波沿x轴负方向传播，用同侧法容易得出各点的振动方向，如图所示：；（3），所以 0.25s后的波形图为现有图线向波的传播方向平移，第 16 页，共 19 页 如图中的虚线所示，。【解析】（1）根据波速公式，变式即可求解；（2）根据同侧法可以求出质点振动方向和波传播方向的关系，同侧法：在波型图线的相同一侧做互相垂直的两个方向，x 轴向上的方向为波的传播方向，y 轴向上的方向为质点振动方向；（3）首先把时间化为周期个数，改时间后的波形，就把波沿传播方向平移相同个数的波长。16.【答案】解：（1）由振动方程可知：，s，；（2）由于，所以P点是加强点 【解析】由简谐运动表达

28、式为 x=0.1 sin（20 t）m，读出 ，由 T=求得波的周期T，由 v=求解波长；根据 P 点与 A、B 两波源的路程差与波长的关系，分析 P 点的振动情况，若路程差是波长的整数倍，则振动加强；若路程差是半个波长的奇数倍，则振动减弱 本题要掌握简谐运动的表达式 x=Asin t，即可读出 ，求出周期和波长根据路程与波长的关系，确定质点的振动强弱是常用的方法 17.【答案】解：（1）若波沿 轴正方向传播，根据波的周期性可得传播的可能距离为：第 17 页，共 19 页（2）若波沿 轴负方向传播时，由图可知：得：当时，最大，（3）若波沿 轴负方向传播，根据波的周期性可得传播的可能距离为：则有

29、：解得：若波沿 轴正方向传播，根据波的周期性可得传播的可能距离为：则有：可得 无解，故波沿 轴负方向传播【解析】本题知道两个时刻的波形，常常要考虑波的周期性和双向性，得到周期或波速的通项表达式，再确定特殊情况下的值。（1）若波沿 轴负方向传播，在内波传播的最短距离是，根据周期性写出它传播的可能距离；（2）若波沿 轴正方向传播，波传播的最短时间为周期，根据波形的平移和波的周期性，得出时间与周期的关系式，再求出最大周期；（3）根据速度的表达式，找到满足要求的值即可确定波的传播方向。18.【答案】解：根据t=0 时刻，第一个波谷在x=4m处，波长 =4m；故由t=0.9s时，P点第二次出现波谷可得波

30、速为：；从t=0 时刻起，Q点第一次出现波谷，波谷从x=4m处传播到x=-9m处，故波的传播距离为 13m，那么时间为：；波从x=1m处传播到P点的时间为 故当Q点第一次出现波谷时，P点振动时间为：t2=1.3s-0.2s=1.1s；第 18 页，共 19 页 根据波长和波速可得周期为：故质点P振动的时间为：；根据质点从平衡位置起振，故P点通过的路程为s=24A+3A=11A=110cm=1.1m；答：这列波的传播速度为 10m/s；从t=0 时刻起，经 1.3sQ点第一次出现波谷；当Q点第一次出现波谷时，P点通过的路程为 1.1m。【解析】根据波的传播方向和波形图得到 P 点第二次出现波谷时

31、波的传播距离，即可根据传播时间得到波速；根据 Q 点第一次出现波谷波的传播距离，由波速求得时间；根据传播距离得到波传播到 P 点的时间，从而得到 P 的振动时间，即可根据振动时间和周期关系，由振幅求得通过的路程。机械振动问题中，一般根据振动图或质点振动得到周期、质点振动方向；再根据波形图得到波长和波的传播方向，从而得到波速及质点振动，进而根据周期得到路程。19.【答案】解：（1）从图甲可知波长=2m，从图乙可知周期为：T=0.4s 则波速为：v=5m/s（2）由图乙知，t=0 时刻x=1.0m处的质点通过平衡位置向上运动，由于x=2.0m处的质点与x=1.0m处的质点相距半个波长，振动情况总是

32、相反，则平衡位置为x=2.0m处质点的振动图象如丙所示（3）由图乙知，t=0 时刻x=1.0m处的质点通过平衡位置向上运动，所以该波向右传播，由于t=0.3s=T，则知波形向右平移 ，波形图如丁所示 答：（1）简谐横波传播速度的大小是 5m/s 第 19 页，共 19 页（2）、（3）如图所示【解析】（1）由甲图读出波长，由乙图读出周期，根据 v=求解波速；（2）根据乙图和 x=2m处质点和 x=1m处质点状态关系，分析 t=0时刻 x=2.0m处质点的位置和速度方向，即可画出平衡位置为 x=2.0m处质点的振动图象（3）根据时间 t=0.3s与周期的关系，画出波形图 本题关键要把握两种图象的联系，能根据振动图象读出质点的速度方向，在波动图象上判断出波的传播方向，要知道平衡位置相距半个波长的两个质点振动情况是相反