2020屆高三物理一輪復(fù)習(xí) 第十四章 第2講 機(jī)械波課時(shí)作業(yè)（含解析）

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1、機(jī)械波 一、選擇題 1．關(guān)于機(jī)械振動與機(jī)械波說法正確的是(　　) A．機(jī)械波的頻率等于振源的振動頻率 B．機(jī)械波的傳播速度與振源的振動速度相等 C．質(zhì)點(diǎn)振動的方向總是垂直于波傳播的方向 D．在一個(gè)周期內(nèi)，沿著波的傳播方向，振動在介質(zhì)中傳播一個(gè)波長的距離 E．機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本身決定 解析：機(jī)械波的頻率就是振源的振動頻率，故A正確；機(jī)械波的傳播速度與振源的振動速度無關(guān)，故B錯(cuò)誤；波分橫波和縱波，縱波的質(zhì)點(diǎn)振動方向與波的傳播方向在同一條直線上，故C錯(cuò)誤；由v＝可知，在一個(gè)周期內(nèi)，沿波的傳播方向，振動在介質(zhì)中傳播一個(gè)波長的距離，故D正確；機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度由介質(zhì)本

2、身決定，故E正確． 答案：ADE 2．(2018·百校聯(lián)盟高考名師6月猜題卷)一列正弦式簡諧橫波，在t＝0時(shí)刻的波形圖如圖所示，已知這列波沿x軸正方向傳播，M為傳播方向上一質(zhì)點(diǎn)，此時(shí)M點(diǎn)的縱坐標(biāo)為 cm，若經(jīng)過時(shí)間Δt＝0.1 s，M點(diǎn)首次到達(dá)波峰．下列說法中正確的是(　　) A．波動方程為y＝2sin(2πx)cm B．M點(diǎn)的坐標(biāo)為(0.3 m， cm) C．波的傳播速度大小為1.25 m/s D．質(zhì)點(diǎn)的振動周期為1 s E．從t＝0時(shí)刻起，再經(jīng)過t＝0.5 s質(zhì)點(diǎn)M的路程為(6－)cm 解析：根據(jù)波形圖可知λ＝1 m，振幅A＝2 cm，則波動方程為y＝Asinx＝2si

3、n(2πx)cm，選項(xiàng)A正確；將M點(diǎn)縱坐標(biāo)y＝ cm代入波動方程，結(jié)合圖象解得M點(diǎn)的坐標(biāo)為( m， cm)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由于經(jīng)過時(shí)間Δt＝0.1 s，M點(diǎn)首次到達(dá)波峰，即M點(diǎn)左側(cè)相鄰的波峰傳播到M點(diǎn)，距離等于Δx＝(－)m＝ m，波的傳播速度v＝，代入數(shù)據(jù)可得v＝1.25 m/s，選項(xiàng)C正確；波的傳播方向上任意質(zhì)點(diǎn)的振動周期T＝，代入數(shù)據(jù)可得T＝0.8 s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；假設(shè)質(zhì)點(diǎn)M在此過程中振動了n個(gè)周期，則t＝nT，代入數(shù)據(jù)可得n＝，t＝0時(shí)刻M向上振動，t＝0.5 s時(shí)M點(diǎn)首次到達(dá)波谷位置，所以質(zhì)點(diǎn)M運(yùn)動的路程s＝(2－)＋2A＝(6－)cm，選項(xiàng)E正確． 答案：ACE 3．(201

4、9·河南三門峽高三質(zhì)檢)如圖所示，實(shí)線表示兩個(gè)相干波源S1、S2發(fā)出的波峰位置，設(shè)波的周期為T，波長為λ，波的傳播速度為v，下列說法正確的是(　　) A．圖中的a點(diǎn)為振動減弱點(diǎn)的位置 B．圖中的b點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)的位置 C．從圖中時(shí)刻開始，波源S1的波峰傳播到a、b位置的最短時(shí)間均為 D．v＝λT E．波源S1的波經(jīng)過干涉之后波的性質(zhì)完全改變 解析：由圖可以知道，a質(zhì)點(diǎn)是波峰與波谷相遇，為振動減弱點(diǎn)的位置，故A正確；b點(diǎn)到兩波源的距離相等，是波谷與波谷相遇處，為振動加強(qiáng)點(diǎn)的位置，故B正確；波在同一均勻介質(zhì)中是勻速傳播的，從圖中時(shí)刻開始，波源S1的波峰到a、b平衡位置的距離都是半個(gè)

5、波長，所以波源S1的波峰傳播到a、b位置的最短時(shí)間均為，故C正確；波速公式為v＝，故D錯(cuò)誤；波源S1的波經(jīng)過干涉之后波的性質(zhì)不變，故E錯(cuò)誤． 答案：ABC 4．一列波沿x軸傳播，t＝2 s時(shí)刻的波形如圖甲所示，圖乙是某質(zhì)點(diǎn)的振動圖象，則下列說法正確的是(　　) 　 A．波的傳播速度為1 m/s B．波如果向右傳播，則圖乙是x＝0、4 m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象 C．波如果向右傳播，則圖乙是x＝2 m、6 m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象 D．波如果向左傳播，則圖乙是x＝0、4 m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象 E．波如果向左傳播，則圖乙是x＝2 m、6 m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象 解析：根據(jù)波形圖可知該波的波長為4 m

6、，該波的周期為4 s，則v＝＝1 m/s，選項(xiàng)A正確；根據(jù)振動圖象知該質(zhì)點(diǎn)在t＝2 s時(shí)在平衡位置并且向下振動，根據(jù)波的振動方向與波的傳播方向間的關(guān)系可知，波如果向右傳播，圖乙應(yīng)是x＝0、4 m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象，選項(xiàng)B正確，C錯(cuò)誤；如果波向左傳播，圖乙是x＝2 m、6 m處質(zhì)點(diǎn)的振動圖象，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，E正確． 答案：ABE 5．如圖所示，沿x軸正方向傳播的一列橫波在某時(shí)刻的波形圖為一正弦曲線，其波速為200 m/s，則下列說法正確的是(　　) A．從圖示時(shí)刻開始，質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)a先回到平衡位置 B．從圖示時(shí)刻開始，經(jīng)0.01 s時(shí)間x＝2 m處質(zhì)點(diǎn)通過的路程為0.4 m C．若該波

7、波源從x＝0處沿x軸正方向運(yùn)動，則在x＝2 000 m處接收到的波的頻率將小于50 Hz D．若該波傳播過程中遇到寬約為3 m的障礙物，則能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 E．a(chǎn)質(zhì)點(diǎn)的振動頻率為50 Hz 解析：根據(jù)“上坡下，下坡上”知，題圖所示時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b正向y軸負(fù)方向振動，故質(zhì)點(diǎn)a比質(zhì)點(diǎn)b先回到平衡位置，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；根據(jù)題圖知波長為4 m，由T＝＝0.02 s知，f＝50 Hz，經(jīng)過0.01 s，x＝2 m處的質(zhì)點(diǎn)回到平衡位置，運(yùn)動的路程為0.4 m，選項(xiàng)B、E正確；由于波源靠近觀察者所在處，故接收到的波的頻率大于50 Hz，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；波發(fā)生明顯衍射的條件是障礙物或孔的尺寸接近或小于波長，選項(xiàng)D

8、正確． 答案：BDE 6．(2019·河南開封質(zhì)檢)圖甲為一列簡諧橫波在t＝0.10 s時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置為x＝1 m處的質(zhì)點(diǎn)，Q 是平衡位置為x＝4 m處的質(zhì)點(diǎn)，圖乙為質(zhì)點(diǎn)Q的振動圖象，則(　　) A．波沿x 軸負(fù)方向傳播 B．t＝0.15 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q 的加速度達(dá)到負(fù)向最大 C．t＝0.15 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動方向沿y 軸負(fù)方向 D．從t＝0.10 s到t＝0.25 s，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為30 cm E．質(zhì)點(diǎn)Q 的振動方程為 y＝0.1sin 10πt m 解析：由振動圖象可知，在t＝0.10 s時(shí)刻，x＝4 m處的質(zhì)點(diǎn)Q向下運(yùn)動，結(jié)合波動圖象可知波沿x軸負(fù)方

9、向傳播，選項(xiàng)A正確；t＝0.15 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q處于波谷位置，加速度為正向最大，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由振動圖象可知，周期為0.20 s，故在t＝0.15 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P振動了個(gè)周期，則質(zhì)點(diǎn)P位移為正，向平衡位置運(yùn)動，即運(yùn)動方向?yàn)檠貀軸負(fù)方向，選項(xiàng)C正確；由于質(zhì)點(diǎn)P在t＝0.10 s時(shí)刻向正向最大位移處振動，所以從t＝0.10 s到t＝0.25 s，質(zhì)點(diǎn)P通過的路程小于3個(gè)振幅，小于30 cm，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)Q的振動方程為y＝0.1sin 10πt m，選項(xiàng)E正確． 答案：ACE 7．(2019·山西五校聯(lián)考)沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t＝0時(shí)刻的波形如圖所示，兩質(zhì)點(diǎn)M、N的橫坐標(biāo)分別為x1＝1.5

10、m和x2＝2.5 m，t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動方向沿y軸的負(fù)方向．若從t＝0時(shí)刻開始，經(jīng)0.25 s質(zhì)點(diǎn)N第一次到達(dá)平衡位置，則(　　) A．該列波沿x軸負(fù)方向傳播 B．該列波的周期為1 s C．該列波的波速為2 m/s D．1 s末，質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動方向沿y軸的負(fù)方向 E．0～1 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)N通過的路程等于8 cm 解析：由t＝0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動方向沿y軸的負(fù)方向，可知該列波沿x軸負(fù)方向傳播，A項(xiàng)正確．因經(jīng)0.25 s質(zhì)點(diǎn)N第一次到達(dá)平衡位置，結(jié)合題圖可知此段時(shí)間內(nèi)波沿x軸負(fù)方向傳播了3 m－2.5 m＝0.5 m＝λ，則0.25 s＝，得T＝2 s，B項(xiàng)錯(cuò)誤．由題圖知λ＝4 m，

11、則波速v＝＝2 m/s，C項(xiàng)正確.1 s＝，這時(shí)質(zhì)點(diǎn)M的運(yùn)動方向沿y軸的正方向，D項(xiàng)錯(cuò)誤.1 s＝，0～1 s內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)N通過的路程sN＝2A＝8 cm，E項(xiàng)正確． 答案：ACE 二、非選擇題 8．(1)一漁船向魚群發(fā)出超聲波，若魚群正向漁船靠近，則被魚群反射回來的超聲波與發(fā)出的超聲波相比________． A．波速變大　　　　　 B．波速不變 C．頻率變高 D．頻率不變 (2)用2×106 Hz的超聲波檢查膽結(jié)石，該超聲波在結(jié)石和膽汁中的波速分別為2 250 m/s和1 500 m/s，則該超聲波在結(jié)石中的波長是膽汁中的________倍．用超聲波檢查膽結(jié)石是因?yàn)槌暡ǖ牟ㄩL較短

12、，遇到結(jié)石時(shí)________(選填“容易”或“不容易”)發(fā)生衍射． 解析：(1)在同種介質(zhì)中，超聲波的傳播速度保持不變，根據(jù)多普勒效應(yīng)可知，頻率變高，所以B、C正確． (2)根據(jù)λ＝，在傳播過程中，頻率保持不變，所以＝＝1.5；波長越短越不容易發(fā)生衍射，所以超聲波遇到結(jié)石時(shí)，不容易發(fā)生衍射． 答案：(1)BC　(2)1.5　不容易 9．(2019·湖北武漢調(diào)研)如圖所示是一列沿x軸負(fù)方向傳播的機(jī)械波圖象，實(shí)線是t1＝0時(shí)刻的波形，虛線是t2＝1 s時(shí)刻的波形，求： (1)該列波的周期和波速； (2)從t1時(shí)刻起質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動至波谷位置的最短時(shí)間是多少． 解析：(1)由題圖知，波長

13、λ＝4 m 波沿x軸負(fù)方向傳播，在Δt＝t2－t1＝1 s內(nèi)傳播了x＝(n＋)λ(n＝0,1,2,3，…) 即Δt＝(n＋)T(n＝0,1,2,3，…) T＝＝ s(n＝0,1,2,3，…) 波速v＝＝(4n＋3) m/s(n＝0,1,2,3，…) (2)設(shè)t1時(shí)刻起質(zhì)點(diǎn)P運(yùn)動至波谷位置的最短時(shí)間為t， 此時(shí)對應(yīng)的周期為T＝ s P運(yùn)動至波谷位置的最短時(shí)間t＝T＝ s 答案：(1) s(n＝0,1,2,3，…)　(4n＋3)m/s(n＝0,1,2,3，…)　(2) s 10．如圖，平衡位置處于原點(diǎn)O的波源發(fā)出簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P點(diǎn)坐標(biāo)為＋5 cm，Q點(diǎn)坐

14、標(biāo)為－30 cm，PQ之間的距離介于一倍波長和二倍波長之間．已知波源自t＝0時(shí)由平衡位置向上振動，周期T＝1 s，振幅A＝4 cm.當(dāng)波傳播到P點(diǎn)時(shí)，波源恰好位于波峰位置．求： (1)波的傳播速度大??； (2)從t＝0開始到平衡位置位于Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波谷時(shí)，波源通過的路程． 解析：(1)由題意，P點(diǎn)坐標(biāo)為＋5 cm，Q點(diǎn)坐標(biāo)為－30 cm，PQ之間的距離介于一倍波長和二倍波長之間得：17.5 cm<λ<35 cm 當(dāng)波傳播到P點(diǎn)時(shí)，波源恰好位于波峰位置． 則波長為λ＝20 cm 波速為v＝＝0.2 m/s (2)波傳到Q點(diǎn)所需的時(shí)間為t1＝1.5T，此過程波源通過的路程為s

15、1＝6A，從Q處的質(zhì)點(diǎn)開始振動到第一次到達(dá)波谷所需的時(shí)間t2＝T，此過程波源通過的路程為s2＝3A 則波源通過的總路程s＝s1＋s2＝9A＝36 cm. 答案：(1)0.2 m/s或20 cm/s　(2)36 cm 11．(2019·山西晉城模擬)如圖所示為一列簡諧橫波在t1＝0.05 s時(shí)的波形圖，已知該簡諧橫波沿x軸的負(fù)方向傳播，A、B兩點(diǎn)為該簡諧波上平衡位置在xA＝1.0 m、xB＝1.2 m處的質(zhì)點(diǎn)．經(jīng)觀測可知A點(diǎn)通過的路程為振幅的10倍，所用的時(shí)間為t＝0.5 s，求： (1)該簡諧橫波的傳播周期以及A點(diǎn)的振動方程； (2)由t1＝0.05 s時(shí)開始計(jì)時(shí)，B點(diǎn)回到平衡

16、位置的時(shí)間． 解析：(1)由波形圖可知，振幅為A＝0.8 cm，波長為λ＝2 m；A點(diǎn)通過的路程為振幅的10倍，需要的時(shí)間為2.5T，即2.5T＝0.5 s， 所以周期T＝0.2 s，ω＝＝10π rad/s 波沿負(fù)方向傳播，t1＝0.05 s時(shí)刻A點(diǎn)在平衡位置，且振動方向向下，0.05 s＝T，可知在t＝0時(shí)刻A位于最大位移處，則A點(diǎn)的振動方程為y＝A cos ωt＝0.8cos 10πt cm. (2)波速v＝＝10 m/s 從t1＝0.05 s時(shí)刻開始，B點(diǎn)第一次回到平衡位置時(shí)，波向x軸負(fù)方向傳播的距離為Δs＝2.0 m－1.2 m＝0.8 m 所用的時(shí)間Δt＝＝0.08 s 所以B點(diǎn)回到平衡位置的時(shí)間為 t＝Δt＋＝(0.1n＋0.08) s(n＝0,1,2,3，…)． 答案：(1)0.2 s　y＝0.8cos 10πt cm　 (2)(0.1n＋0.08) s(n＝0,1,2,3，…) 7