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1、2020版高三物理一輪復(fù)習(xí) 機(jī)械波的概念及圖象 1.如圖所示為兩個(gè)波源S1和S2在水面產(chǎn)生的兩列波疊加后的干涉圖樣,由圖可推知下列說(shuō)法正確的是( ) A.兩波源振動(dòng)頻率一定相同 B.兩波源振動(dòng)頻率可能不相同 C.兩列水波的波長(zhǎng)相等 D.兩列水波的波長(zhǎng)可能不相等 解析:兩列波產(chǎn)生干涉圖樣的條件是波的頻率必須相同,故A項(xiàng)正確;在同種介質(zhì)中,各種水波的傳播速度相同,根據(jù)波長(zhǎng)、波速和頻率的關(guān)系可知,兩列水波的波長(zhǎng)一定相同,C項(xiàng)正確. 答案:AC 2.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播,周期為T(mén).t=0時(shí)刻的波形如圖所示.此時(shí)平衡位置位于x=3 m處的質(zhì)點(diǎn)正在向上運(yùn)動(dòng),若a?b兩質(zhì)點(diǎn)平

2、衡位置的坐標(biāo)分別為xa=2.5 m,xb=5.5 m,則( ) A.當(dāng)a質(zhì)點(diǎn)處在波峰時(shí),b質(zhì)點(diǎn)恰在波谷 B.t=T/4時(shí),a質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) C.t=3T/4時(shí),b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) D.在某一時(shí)刻,a?b兩質(zhì)點(diǎn)的位移和速度可能相同 解析:a?b兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置之間的距離為Δx=xb-xa=3 m=λ,所以,當(dāng)a質(zhì)點(diǎn)處在波峰時(shí),b質(zhì)點(diǎn)恰在平衡位置,A錯(cuò);由圖象可知波沿x軸負(fù)方向傳播,將波沿x軸負(fù)方向分別平移波長(zhǎng)和波長(zhǎng),可知B錯(cuò)?C正確;只有平衡位置間的距離為波長(zhǎng)整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)位移和速度才分別相同,故D錯(cuò). 答案:C 3.一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸正方向傳播,振幅為A

3、.t=0時(shí),平衡位置在x=0處的質(zhì)元位于y=0處,且向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng);此時(shí),平衡位置在x=0.15 m處的質(zhì)元位于y=A處.該波的波長(zhǎng)可能等于( ) A.0.60 m B.0.20 m C.0.12 m D.0.086 m 解析:由題意知,其波形如下圖.所以,λ,λ=m,(n=0,1,2……),當(dāng)n=0時(shí),λ=0.6 m,A對(duì);當(dāng)n=1,λ=0.12 m,C對(duì),故選A?C. 答案:AC 4.一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線(xiàn)由a向b傳播,相距10.5 m的a?b兩處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)圖象如圖中a?b所示,則( ) A.該波的振幅可能是2

4、0 cm B.該波的波長(zhǎng)可能是8.4 m C.該波的波速可能是10.5 m/s D.該波由a傳播到b可能歷時(shí)7 s 解析:由振動(dòng)圖象可知T=4 s,振幅A=10 cm,且a?b距離相差(n+0.75)λ,a?b的振動(dòng)時(shí)間相差(n+0.75)T,又10.5=(n+0.75)λ,則λ=10.5/(n+0.75),v=λ/T=10.5/(4n+3),因而D對(duì).(n取0,1,2,3……) 答案:D 5.一列簡(jiǎn)諧橫波沿直線(xiàn)傳播,該直線(xiàn)上的a?b兩點(diǎn)相距4.42 m.圖中實(shí)?虛兩條曲線(xiàn)分別表示平衡位置在a?b兩點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)曲線(xiàn).從圖示可知( ) A.此時(shí)波的頻率一定是10 Hz

5、 B.此列波的波長(zhǎng)一定是0.1 m C.此列波的傳播速度可能是34 m/s D.a點(diǎn)一定比b點(diǎn)距波源近 解析:由振動(dòng)曲線(xiàn)知T=0.1 s,故f==10 Hz,A正確.若波經(jīng)a→b,則Δt1=0.1k+0.03.若波經(jīng)b→a,則Δt2=0.1k+0.07.由v1·Δt1=sab和v2·Δt2=sab,取k=0,1,2……可知C正確,B?D錯(cuò). 答案:AC 6.一列橫波沿x軸正向傳播,a?b?c?d為介質(zhì)中沿波傳播方向上四個(gè)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置.某時(shí)刻的波形如圖甲所示,此后,若經(jīng)過(guò)周期開(kāi)始計(jì)時(shí),則圖乙描述的是( ) A.a處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 B.b處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖

6、象 C.c處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 D.d處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 解析:本題考查波動(dòng)圖象與振動(dòng)圖象的綜合應(yīng)用.由振動(dòng)圖象可知,在計(jì)時(shí)起點(diǎn)時(shí)刻,該質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是沿y軸負(fù)方向,且處于平衡位置.在波動(dòng)圖象中,經(jīng),質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是沿y軸負(fù)方向,且處于平衡位置處,A錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)b的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,且處于平衡位置,B正確;質(zhì)點(diǎn)c的振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,且處于y軸正向最大值處,C錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)d的振動(dòng)方向沿y軸正方向,且處于平衡位置處,D錯(cuò)誤. 答案:B 7.某質(zhì)點(diǎn)在y方向做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),平衡位置在坐標(biāo)原點(diǎn)O處,其振幅為0.05 m,振動(dòng)周期為0.4 s,振動(dòng)在介質(zhì)中沿x軸正方向傳播,傳播速度為1

7、 m/s.當(dāng)它由平衡位置O開(kāi)始向上振動(dòng),經(jīng)過(guò)0.2 s后立即停止振動(dòng),由此振動(dòng)在介質(zhì)中形成一個(gè)脈沖波.那么,在停止振動(dòng)后經(jīng)過(guò)0.2 s的波形可能是圖中的( ) 解析:在O處,質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始向上振動(dòng),經(jīng)0.2 s時(shí),O處質(zhì)點(diǎn)向下振動(dòng),且波向右傳播半個(gè)波長(zhǎng),x=0.2 m的質(zhì)點(diǎn)將要振動(dòng).此時(shí)停止振動(dòng),波形不變,在0.2 s內(nèi)又向右傳播半個(gè)波長(zhǎng),故B正確. 答案:B 8.如圖所示,兩列簡(jiǎn)諧橫波分別沿x軸正方向和負(fù)方向傳播,兩波源分子位于x=-2?10-1m和x=12×10-1m處,兩列波的波速均為v=0.4 m/s,兩波源的振幅均為A=2 cm.圖示為t=0時(shí)刻兩列波的圖象(傳播方向如

8、圖),此刻處于平衡位置x=0.2 m和0.8 m的P?Q兩質(zhì)點(diǎn)剛開(kāi)始振動(dòng).質(zhì)點(diǎn)M的平衡位置處于x=0.5 m處.關(guān)于各質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)情況的判斷正確的是( ) A.質(zhì)點(diǎn)P?Q都首先沿y軸正方向運(yùn)動(dòng) B.t=0.75 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)P?Q都運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn) C.t=1 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M的位移為+4 cm D.t=1 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M的位移為-4 cm 解析:根據(jù)波動(dòng)與振動(dòng)方向間的關(guān)系可知,此時(shí)P?Q兩質(zhì)點(diǎn)均向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤.再經(jīng)過(guò)t=0.75 s,兩列波都傳播Δx=vt=0.3 m,恰好都傳播到M點(diǎn),但P?Q兩質(zhì)點(diǎn)并未隨波遷移,選項(xiàng)B錯(cuò)誤.t=1 s時(shí),兩列波都傳播Δx=vt=0.4

9、 m,兩列波的波谷同時(shí)傳播到M點(diǎn),根據(jù)波的疊加原理,質(zhì)點(diǎn)M的位移為-4 cm,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,選項(xiàng)D正確. 答案:D 9.一列沿著x軸正方向傳播的橫波,在t=0時(shí)刻的波形如圖甲所示.圖甲中某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如圖乙所示. 質(zhì)點(diǎn) N的振幅是__________m,振動(dòng)周期為_(kāi)_________s,圖乙表示質(zhì)點(diǎn)__________(從質(zhì)點(diǎn)K?L?M? N中選填)的振動(dòng)圖象.該波的波速為_(kāi)_________ m/s. 解析:由圖甲可知,振幅為0.8 m.由圖乙可知,振動(dòng)周期T=4 s.由圖乙可知該質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí),正由平衡位置向y軸正方向振動(dòng),故它表示質(zhì)點(diǎn)L的振動(dòng)圖象.由λ=vT可得,v= m/s

10、=0.5 m/s. 答案:0.8 4 L 0.5 10.如圖所示,一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波,波速大小為0.6 m/s,P點(diǎn)的橫坐標(biāo)為96 cm.從圖中狀態(tài)開(kāi)始計(jì)時(shí),問(wèn): (1)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間,P質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)?振動(dòng)時(shí)方向如何? (2)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間,P質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰? 解析:(1)開(kāi)始計(jì)時(shí)時(shí),這列波的最前端的質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)是24 cm,據(jù)波的傳播方向可知這一質(zhì)點(diǎn)沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),因此在波前進(jìn)方向的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn),開(kāi)始振動(dòng)的方向都是沿y軸負(fù)方向,故P點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向是沿y軸負(fù)方向,故P質(zhì)點(diǎn)開(kāi)始振動(dòng)的時(shí)間是t=s=1.2 s. (2)質(zhì)點(diǎn)P第一次到達(dá)波峰,即初始時(shí)刻這列波的波

11、峰傳到P點(diǎn),因此所用的時(shí)間是t′s=1.5 s. 答案:(1)1.2 s y軸負(fù)方向 (2)1.5 s 11.有兩列簡(jiǎn)諧橫波a?b在同一媒質(zhì)中沿x軸正方向傳播,波速均為v=2.5 m/s.在t=0時(shí),兩列波的波峰正好在x=2.5 m處重合,如圖所示: (1)求兩列波的周期Ta和Tb. (2)求t=0時(shí),兩列波的波峰重合處的所有位置. 解析:(1)從圖中可以看出兩列波的波長(zhǎng)分別為λa=2.5 m,λb=4.0 m,因此它們的周期分別為 Ta=s=1 s Tb=s=1.6 s. (2)兩列波波長(zhǎng)的最小公倍數(shù)為s=20 m t=0時(shí),兩列波的波峰重合處的所有位置為 x=

12、(2.5±20k)m,k=0,1,2,3,…… 答案:(1)1 s 1.6 s (2)x=(2.5±20k)m,k=0,1,2,3,… 12.一列橫波在x軸上傳播,t1=0和t2=0.005 s時(shí)的波形,如圖所示的實(shí)線(xiàn)和虛線(xiàn). (1)設(shè)周期大于(t2-t1),求波速. (2)設(shè)周期小于(t2-t1),并且波速為6000 m/s.求波的傳播方向. 解析:當(dāng)波傳播時(shí)間小于周期時(shí),波沿傳播方向前進(jìn)的距離小于一個(gè)波長(zhǎng),當(dāng)波傳播的時(shí)間大于周期時(shí),波沿傳播方向前進(jìn)的距離大于波長(zhǎng).這時(shí)從波形的變化上看出的傳播距離加上n個(gè)波長(zhǎng)才是波實(shí)際傳播的距離. (1)因Δt=(t2-t1)T,所以波傳播的距離大于一個(gè)波長(zhǎng),在0.005 s內(nèi)傳播的距離為 Δx=vt=6000×0.005 m=30 m, 即Δx=3λ+λ. 因此,可得波的傳播方向沿x軸的負(fù)方向. 答案:(1)若波沿x軸正向,v=400 m/s 若波沿x軸負(fù)向,v=1200 m/s (2)沿x軸負(fù)向