2023鲁科版新教材高中物理选择性必修第一册同步练习--第3章机械波综合拔高练.pdf

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1、综合拔高练五年高考练考 点 1关于波长、波速、周期的分析与计算1.（2020天津,4）一列简谐横波沿x 轴正方向传播,周期为T,t=0时的波形如图所示。t=5 时（）A.质点a 速度方向沿y 轴负方向B.质点b 沿 x 轴正方向迁移了 1 mC.质点c的加速度为零D.质点d的位移为-5 c m2.（2019 天津理综,7）（多选）一列简谐横波沿x 轴传播，已知x 轴 上 x,=l m和 x2=7 m处质点的振动图像分别A.7 m/s B.2 m/s C.1.2 m/s D.1 m/s3.2021全国乙,3 4（1）图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线，经 过 0.3 s后，其波形曲线如图

2、中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3 s。若波是沿x轴正方向传播的,则该波的速度大小为 m/s,周期为 s;若波是沿x 轴负方向传播的,该波的周期为 s 4.2020课标山,3 4（1）如图，一列简谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为t=0和 t=0.1 s时的波形图。已知平衡位置在x=6 m 处的质点,在0 到 0.1 s时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为 s,波速为 m/s,传播方向沿x 轴（填“正方向”或“负方向”）。5.2021全国甲，3 4(2)均匀介质中质点A、B 的平衡位置位于x轴上，坐标分别为。和XR=16 c m。某简谐横波 沿 x轴正方向传播,波速为v=20

3、c m/s,波长大于20 c m,振幅为y0=l c m,且传播时无衰减。t=0时刻A、B偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同,运动方向相反，此 后 每 隔 At=0.6 s两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同。已知在t i 时刻(t i 0),质点A 位于波峰。求：(i )从 L 时刻开始,质点B 最少要经过多长时间位于波峰；(i i)匕时刻质点B 偏离平衡位置的位移。考点2振动与波的关系6.(2021山东，10)(多选)一列简谐横波沿x 轴传播,如图所示,实线为t,=2 s 时的波形图,虚线为t 2=5 s时的波形图。以下关于平衡位置在0 点处质点的振动图像，可 能 正 确 的 是()

4、7.（2020山东,4）一列简谐横波在均匀介质中沿x轴负方向传播，已 知 x=1 x 处质点的振动方程为y=A c o s（竿 t）,则 t=1T 时刻的波形图正确的是（）8.2021湖南，16（1）（多选）均匀介质中，波源位于0 点的简谐横波在x Oy水平面内传播,波面为圆。t=0时刻,波面分布如图（a）所示,其中实线表示波峰,虚线表示相邻的波谷。A 处质点的振动图像如图（b）所示,z 轴正方向竖直向上。下列说法正确的是（）图（b）A.该波从A 点传播到B 点,所需时间为4 sB.t=6 s 时,B 处质点位于波峰C.t=8 s 时,C处质点振动速度方向竖直向上D.t=10 s 时,D处质点

5、所受回复力方向竖直向上E.E处质点起振后，12 s内经过的路程为12 c m9.2018 课 标 1 ,3 4 (2)一列 简 谐 横 波 在 s时的波形图如图(a)所示,P、Q 是介质中的两个质点，图(b)是质点Q 的振动图像。求：(i)波速及波的传播方向；(i i)质点Q 的平衡位置的x 坐标。三年模拟练应用实践1.(2022北京师大附中期中)在观察水波衍射实验的时候，在发波水槽盛有一定深度的水,改变波源的频率和狭缝的宽度,分别拍摄了以下四幅照片。对于照片上出现的情景，下列判断正确的是()卬 乙 丙 丁已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显已知甲、乙中水波波长相同，

6、由图可知狭缝的宽度越大衍射现象越明显已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越短的水波衍射现象越明显已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越长的水波衍射现象越明显A.B.C.D.2.(20 22湖北新高考联考协作体期中)(多选)如图所示,两波源S i 和&位 于 x轴上,其中S i 位于坐标原点,S i与呈相距2 倍波长,两波源的振动规律均为A s i n 2 n ft,产生的简谐横波在x O y 平面内传播，图中实线表示波峰,虚线表示波谷,y 轴上的P 点距坐标原点为1.5 倍波长,则两列波叠加后()A.P点是振动减弱点,振幅为零B.P点是振动加强点,振幅为2AC.P点振动频率为fD.P点振动

7、频率为03.（2022江苏苏州中学期中）单音源发声器装置在小车上，其发音频率为f。图1中小车沿一圆形跑道做匀速圆周运动，观察者甲静止于圆心处，测得频率为储；图2中小车沿直线向左匀速运动，观察者乙、丙静止于该直线上,丙在乙的右侧,观察者乙测得频率为f2.观察者丙测得频率为f3,则（）笆乙丙图1图2A.f,fof2f3B.fi=fof2f3C.fl=O f2=f3D.f,时而大于fo时而小于fo,f2=f34.（2021江西模拟）（多选）通过战斗绳进行全身高效训练是健身房的最新健身潮流之一。如图甲所示，健身爱好者训练时，手持绳的一端上下甩动战斗绳,形成的绳波可简化为简谐横波,手的平衡位置在x=0处

8、,手从平衡位置开始甩动时开始计时，图乙是t=0.3 s时的波形图,此时波刚好传播到x=6 m处,则（）A.x=6 m处质点的起振方向沿y轴正方向B.x=6 m处的质点振动的周期为0.3 sC.波传播的速度大小为20 m/sD.当x=6 m处的质点第一次到达波峰时,x=3 m处的质点通过的路程为0.8 mE.手握着绳端上下做简谐运动的振动方程为y=-20 s i n年 nt cm5.（20 22四川达州一模）（多选）如图所示，图中的实线为一列简谐横波在t=0 时刻的波形图,且x=1 2 cm 处的质点向y 轴负方向运动,虚线是t=0.3 s 时的波形图。设该波的周期T大于0.3 s,下列说法正确

9、的是（）A.波沿x 轴正方向传播B.该波波速为0.2 m/sC.该波波速为0.6 m/sD.t=0.3 s 时,x=20 cm处的质点向y 轴正方向运动E.该波通过直径为d=0.2 i n的小孔时能发生明显的衍射现象6.（20 22浙江金华一模）如图甲、乙分别为两列横波波源A、B 的振动图像,两列波t=0 时刻同时从图丙的A、B 两点开始向四周传播,并在t=l.5 s 时恰好在C点相遇，已知A、B 相距0.6 m,C为 A B 中点,D距 A 点 0.15y/cm乙4 D C H丙A.在 t=2.5 s 到 t=5 s的这段时间内，E点振动通过的路程为10 0 c mB.从 t=0 到 t=3

10、.7 5 s的这段时间内，D点振动通过的路程为9 0 c mC.直线AB上 A、B外侧均为振动加强点D.直线AB上 A、B间（不包括A、B点）共有6 个点的振幅为0迁移创新7.资料记载,海啸波是重力长波,波长可达100公里以上,它的传播速度等于重力加速度g 与海水深度乘积的平方根,在开阔的深海区振幅低于几米的一个波浪,到达浅海区波长减小,振幅增大,掀起1040米高的拍岸巨浪,有时最先到达海岸的海啸是波谷,水位下落,暴露出浅滩海底;几分钟后波峰到来,一退一进,造成毁灭性的破坏。乙（1）在深海区有一海啸波，波形图（忽略海水深度变化引起的波形变化）如图甲，实线是某时刻的波形图，虚线是 t=900 s

11、 后首次出现的波形图。已知波沿x 轴正方向传播,波源到浅海区的水平距离SF1.08万公里,求海啸波到浅海区的时间t10（2）该海啸波到达浅海区时的波形图（忽略海水深度变化引起的波形变化）如图乙,海啸波从进入浅海区至到达海岸的水平距离为S2,写出该海啸波在浅海区的振动方程和波谷最先到达海岸的时间表达式。答案全解全析综合拔高练五年高考练1.c 如题图所示,t=0 时刻质点a位于波谷,故当t g 时质点a 恰好回到平衡位置且继续向y 轴正方向运动,即速度方向沿y 轴正方向,A 项错误。波在传播过程中每个质点均在各自的平衡位置附近上下振动,并不随波向 x轴正方向迁移,B 项错误。由于t=0 时刻质点c

12、位于波峰,故当t=；时质点c恰好回到平衡位置,此时其加速度为0,C项正确。因波沿x轴正方向传播,可知每个质点的振动均滞后于其左方相邻质点，由于t=0 时刻质点d 左方相邻质点的位置在其上方,故可知t=0 时刻质点d 正从平衡位置向y 轴正方向运动,则当t=；时质点d 恰好运动到波峰,位移为y=5 c m,D项错误。2.B C若波沿x轴正向传播，则;A+n A=6 m,故 A*m(n=0,1,2)，由振动图像可知波的周期T=4 s,故波速 V=4TT m/s(n=0,1,2)，当 n=l 时，v=l.2 m/s,当 n=0 时，v=6 m/s。若 波 沿 x轴负向传播，则 卜+n 入=6 m,故

13、 人 二 2 m(n=0,1,2)，则波速丫亍3 m/s(n=0,1,2)，当 n=0时,v=2 m/s,当 n=l 时,v=,m/s,故选项B、C 正确。3.答案 0.5 0.4 1.2解析 波沿x 轴正方向传播时，由题中图像可知,0.3 s 传播了 1 5 c m 的距离,故波速v=台 鹄 m/s=0.5 m/s,由 v 号得T=y 1 s=0.4 s;波沿x 轴负方向传播时,v 猾 m/s=j m/s,由 v 哈 得 T 整 s=l.2 s。64 .答 案 0.4 10负方向解析 平衡位置在x=6 m 处的质点在0到 0.1 s时间内运动方向不变,则质点从最大位移处向下运动/个周期,得周

14、期T=0.4 s;由图像可知波长入=4 m,由 v g 得波速为1 0 m/s;由题意知波传播)个周期,实线波形向左平移;个波长与虚线波形重叠，故波沿x 轴负方向传播。4 45 .答 案(i )0.8 s (i i)-0.5 c m解 析(i )由“每 隔 t=0.6 s 两者偏离平衡位置的位移大小相等、方向相同”可知T=2 A t=L 2 s因波速v=2 0 c m/s故波长入=v T=2 4 c m因 t1 时 刻A位于波峰,A、B间水平距离Ax=1 6 c m f2=f3o综上所述,有fl=fo f2=f3,故选 C o4.BCE根据波的传播方向与振动方向的关系可知,x=6 m 处质点的

15、起振方向沿y 轴负方向，故 A 错误；图乙是t=0.3 s 时的波形图,此时波刚好传播到x=6 m 处,可知此波的周期为T=0.3 s,故 x=6 m 处的质点振动的周期 为 0.3 s,故 B正确;波传播的速度v二台六m/s=2 0 m/s,故 C正确;x=6 m 处质点的起振方向沿y 轴负方向,x=6 m 处的质点从起振到第一次到达波峰历时为x=3 m 处的质点振动的时间为t T+咨 T,经过的路程为5 A,由图乙可知A=2 0 c m,所以s=5 X 2 0 c m=l m,故 D错误；由以上分析可知,手从平衡位置开始甩动时起振方向沿y 轴负方向，简谐运动的振动方程为y=-A si n

16、t=-2 0 si n g n t (c m),故 E正确。5.B D E t=0 时刻,x=1 2 c m处的质点向y 轴负方向运动,根据波形图由同侧法可知，波沿x 轴负方向传播,故A错误;根据图像可知，波长为入二0.2 4 m,结合图像可知传播时间t=0.3 s=；T,解得周期为T=l.2 s,则波速为vy=0.2 m/s,故 B正确,C错误；由同侧法可知t=0.3 s 时,x=2 0 c m 处的质点向y 轴正方向运动，故 D正确；由于波长为入=0.2 4 m,则波通过直径为d=0.2 m 的小孔时能发生明显的衍射现象，故 E正确。6.B由题意可知,A、B振动的周期相同，起振方向相反，相

17、同时间传播的距离相同，所以波速大小相等，为v=0.2 m/s,波 长 X=vT=0.2 m,波长也相等,A、B到 E的距离相等,所以两个波源的振动形式传播到E点时，振动方向始终相反,所以在t=2.5 s 到 t=5 s 的这段时间内，E点振动通过的路程为零,故A错误;D点到A、B的距离差是半波长的奇数倍,所以D点是振动加强点,A波源的振动形式传播到D需要t 广 20.7 5 s4 T,B 波源的振动形式传播到D需要tB=2.2 5 s=2（T,所以从t=0 到 t=3.7 5 s 的这段时间内，A的振动形式传播到D 后又完成了 3 个周期的振动,B的振动形式传播到D后又完成了 1.5 个周期的

18、振动,所以D点振动通过的路程 为 s=3 X 4 X 5 c m+1.5 X 4 X 5 c m=9 0 c m,故 B正确；由题可知,A、B间距离是波长的整数倍,波源起振方向相反,故直线A B 上 A、B外侧均为振动减弱点，故 C错误;振动减弱点到A、B的距离差是波长的整数倍,所以直 线 A B 上 A、B间（不包括A、B点）振动减弱点到A的距离分别为0.1 m、0.2 m、0.3 m、0.4 m、0.5 m,即共有5个振动减弱点，故 D 错误。故选B。7.答案（1）1 5 h y=2 0 si 嗑t m t=（隘+3 0 0）s解 析（1）由题图甲得1=2 4 0 k m依题意有t=J r V i 与 S i=V|t i 联立，解得t尸1 5 ho（2）由题图乙得波的振幅A=2 0 m,波长入2=4 0 km由式得波的周期T=1 2 0 0 s又 3=y由 y=A sin 3 t 得该海啸波在浅海区的振动方程为丫=2 0 sin 焉 t m海啸波在浅海区的传播速度V?辛哼m/s波谷最先到达海岸的关系式为S2+；X 2 7 2 t解得波谷最先到达海岸的时间t=（普+3 0 0）s