高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題51 機(jī)械波 橫波的圖象(測)(含解析)1
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專題51 機(jī)械波 橫波的圖象(測) 【滿分:110分 時(shí)間:90分鐘】 一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分。填正確答案標(biāo)號,選對一個(gè)得2分,選對2個(gè)得4分,選對3個(gè)得5分。每選錯(cuò)一個(gè)扣3分,最低得分為0分) 1.如圖所示為某時(shí)刻的兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中沿相同方向傳播的波形圖,此時(shí)a波上某質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向如圖所示,則下列說法正確的是: ( ) A.兩列波具有相同的波速 B.此時(shí)b波上的質(zhì)點(diǎn)Q正向上運(yùn)動(dòng) C.一個(gè)周期內(nèi),Q質(zhì)點(diǎn)沿x軸前進(jìn)的距離是P質(zhì)點(diǎn)的1.5倍 D.在P質(zhì)點(diǎn)完成30次全振動(dòng)的時(shí)間內(nèi)Q質(zhì)點(diǎn)可完成20次全振動(dòng) E.a(chǎn)波和b波在空間相遇處會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣 【答案】ABD 【名師點(diǎn)睛】此題是關(guān)于機(jī)械波的傳播問題;要知道波速由介質(zhì)決定;質(zhì)點(diǎn)只在自己平衡位置附近上下振動(dòng),不隨波遷移;只有當(dāng)兩列波的頻率相同時(shí)才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣. 2.一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示,此時(shí)平衡位置位于x=3m處的質(zhì)點(diǎn)正在向y軸正方向運(yùn)動(dòng),若a、b兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的坐標(biāo)分別為,周期為T,則: ( ) A.波沿x正方向傳播 B.t=T/4時(shí),a質(zhì)點(diǎn)正向y軸正方向運(yùn)動(dòng) C.當(dāng)a質(zhì)點(diǎn)處在波峰時(shí),b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸正方向運(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 E.t=3T/4時(shí),b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 【答案】BCE 【名師點(diǎn)睛】本題考查識別、理解波動(dòng)圖象的能力,根據(jù)波動(dòng)圖象,分析質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)過程是應(yīng)具備的能力,尤其是判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的方法很多,要對一種方法做到熟練掌握,例如“同側(cè)法”等. 3.如圖為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)的波形圖,當(dāng)Q點(diǎn)在t=0時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)傳到P點(diǎn)時(shí),則: ( ) A.0cm<x<2cm范圍內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)正在向y軸的正方向運(yùn)動(dòng) B.Q處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)的加速度沿y軸的正方向 C.Q處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)正在波谷位置 D.Q處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)運(yùn)動(dòng)到P處 E.Q處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)的速度沿y軸正方向 【答案】ABC 【解析】 當(dāng)Q點(diǎn)在t=0時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)傳到P點(diǎn)時(shí),Q點(diǎn)在t=0時(shí)的波沿也向左傳到P點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)四分之三周期,所以x=0cm處質(zhì)點(diǎn)在波谷,x=2cm處質(zhì)元在波峰,則0cm<x<2cm的質(zhì)點(diǎn)向y軸的正方向運(yùn)動(dòng), A正確;Q點(diǎn)振動(dòng)四分之三周期后到達(dá)波谷,速度為零,加速度沿y軸的正方向最大,BC正確,E錯(cuò)誤;機(jī)械波傳播過程中,質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng),不隨波遷移,故C錯(cuò)誤.故選ABC. 【名師點(diǎn)睛】本題是對機(jī)械波的傳播的考查,解題時(shí)畫波形是關(guān)鍵,只要畫出新的波形各點(diǎn)的振動(dòng)即可明確,也可利用平移法可知Q點(diǎn)的狀態(tài)傳到P點(diǎn)時(shí)的波形圖,由波形圖可判斷各點(diǎn)的振動(dòng)情況。 4.是一列機(jī)械波在零時(shí)刻的波形,圖(b)是這列機(jī)械波上P點(diǎn)的振動(dòng)圖像,P點(diǎn)坐標(biāo)2.0m<<2.5m,Q點(diǎn)坐標(biāo),下列說法正確的是: ( ) A.這列機(jī)械波的波速一定是1m/s B.這列機(jī)械波一定是沿x軸正方向傳播 C.P點(diǎn)一定先于Q點(diǎn)回到平衡位置 D.經(jīng)過,P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程一定為4cm E.P點(diǎn)的坐標(biāo)一定是=2.25m 【答案】ADE 【名師點(diǎn)睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或者根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向時(shí),走坡法是一種重要的方法,即下坡路上,上坡路下,簡諧橫波在傳播過程中波上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng),不會隨波遷移,當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔波長的整數(shù)倍時(shí),則這兩個(gè)點(diǎn)為同相點(diǎn),即振動(dòng)步調(diào)相同,如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔半波長的奇數(shù)倍時(shí),兩個(gè)點(diǎn)為反相點(diǎn),即振動(dòng)步調(diào)相反。 5.設(shè)沿x軸方向的一條細(xì)繩上有O、A、B、C、D、E、F、G八個(gè)點(diǎn),OA=AB=BC=CD=DE=EF=FG=1 m,質(zhì)點(diǎn)O在垂直于x軸方向上做簡諧運(yùn)動(dòng),沿x軸方向傳播形成橫波.t1=0 s時(shí)刻,O點(diǎn)開始向上運(yùn)動(dòng),經(jīng)0.2 s,O點(diǎn)第一次到達(dá)上方最大位移處,這時(shí)A點(diǎn)剛好開始運(yùn)動(dòng).那么在t2=2.5 s時(shí)刻,以下說法中正確的是: ( ) A.B點(diǎn)位于x軸下方 B.A點(diǎn)與E點(diǎn)的位移相同 C.D點(diǎn)的速度最大 D.C點(diǎn)正向上運(yùn)動(dòng) E.這列波的波速為5m/s 【答案】ABE 【名師點(diǎn)睛】本題要會分析波動(dòng)形成的過程,根據(jù)時(shí)間與周期的關(guān)系分析質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是基本能力,要加強(qiáng)訓(xùn)練,熟練掌握。 6.一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波t時(shí)刻的波形圖象如圖所示,已知該波的周期為T,a、b、c、d 為沿波傳播方向上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)。則下列說法中正確的是: ( ) A.在時(shí),質(zhì)點(diǎn)c的速度達(dá)到最大值 B.在t+2T時(shí),質(zhì)點(diǎn)d的加速度達(dá)到最大值 C.從t到t+2T的時(shí)間間隔內(nèi),質(zhì)點(diǎn)d通過的路程為6cm D.t時(shí)刻后,質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)a先回到平衡位置 E.從t時(shí)刻起,在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi),a、b、c、d四個(gè)質(zhì)點(diǎn)沿x軸通過的路程均為一個(gè)波長 【答案】BCD 【名師點(diǎn)睛】對于波動(dòng)過程中質(zhì)點(diǎn)速度、加速度大小的分析,可根據(jù)時(shí)間確定出質(zhì)點(diǎn)的位置判斷。 7.圖a為一列簡諧橫波在時(shí)刻的波形圖,P是平衡位置為處的質(zhì)點(diǎn),Q是平衡位置為處的質(zhì)點(diǎn),圖b為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像,則下列說法正確的是: ( ) A.該波的周期是 B.該波的傳播速度為 C.該波沿軸的負(fù)方向傳播 D.時(shí),質(zhì)點(diǎn)Q的速度方向向下 E.從到,質(zhì)點(diǎn)P通過的路程為 【答案】BCD 【解析】 由圖乙知該波的周期是,故A錯(cuò)誤;由甲圖知波長λ=8m,則波速為:,故B正確;在時(shí),由乙圖知質(zhì)點(diǎn)Q正向下運(yùn)動(dòng),根據(jù)波形平移法可知該波沿軸負(fù)方向傳播,故C、D正確;該波沿軸負(fù)方向傳播,此時(shí)P點(diǎn)正向上運(yùn)動(dòng).從到經(jīng)過的時(shí)間為,由于時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P不在平衡位置或波峰、波谷處,所以質(zhì)點(diǎn)P通過的路程不是,故E錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】本題有一定的綜合性,考察了波動(dòng)和振動(dòng)圖象問題,關(guān)鍵是會根據(jù)振動(dòng)情況來判斷波的傳播方向,抓住振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象之間的內(nèi)在聯(lián)系.要知道質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動(dòng)時(shí),只有在平衡位置或波峰、波谷處的質(zhì)點(diǎn),在周期內(nèi)振動(dòng)的路程才是。 8.一列沿x軸傳播的簡諧橫波,t=0時(shí)刻的波形如圖所示,此時(shí)質(zhì)元P恰在波峰,質(zhì)元Q恰在平衡位置且向上振動(dòng).再過0.2s,質(zhì)點(diǎn)Q第一次到達(dá)波峰,則下列說法正確的是: ( ) A.波沿x軸負(fù)方向傳播 B.波的傳播速度為30m/s C.1s末質(zhì)點(diǎn)P的位移為零 D.質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為x=0.2sin(2πt+)m E.0~0.9s 時(shí)間內(nèi)P點(diǎn)通過的路程為()m 【答案】BCE 【名師點(diǎn)睛】本題要能根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)過程確定周期,判斷波的傳播方向是應(yīng)具備的基本功.質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程要根據(jù)位移和速度方向由數(shù)學(xué)知識分析函數(shù)特征,寫出振動(dòng)方程。 9.一列簡諧橫波在某時(shí)刻的波形如圖所示,此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度為v,經(jīng)過0.2s它的速度大小、方向第一次與v相同,再經(jīng)過1.0s它的速度大小、方向第二次與v相同,則下列判斷中正確的有: ( ) A.波沿x軸正方向傳播,波速為5m/s B.波沿x軸負(fù)方向傳播,波速為5m/s C.質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)Q的位移大小總是相等、方向總是相反 D.若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)波谷處,則質(zhì)點(diǎn)P一定到達(dá)波峰處 E.從圖示位置開始計(jì)時(shí),在2.2 s時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)P的位移為-20cm 【答案】ADE 【名師點(diǎn)睛】本題在于關(guān)鍵分析質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)情況,確定P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和周期.考查把握振動(dòng)與波動(dòng)聯(lián)系的能力. 10.一列簡諧橫波在某時(shí)刻的波形如圖所示,此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度為,經(jīng)過它的速度大小、方向第一次與相同,再經(jīng)過它的速度大小、方向第二次與相同,則下列判斷中正確的是: ( ) A.波沿軸負(fù)方向傳播,波速為 B.波沿軸正方向傳播,波速為 C.若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)波谷處,則質(zhì)點(diǎn)P一定到達(dá)波峰處 D.質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)Q的位移大小總是相等、方向總是相反 E.從圖示位置開始計(jì)時(shí),在時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)P的位移為 【答案】ACE 【解析】 由圖讀出波長,根據(jù)題意分析得到該波的周期,則波速為.而且圖示時(shí)刻P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向沿軸負(fù)方向,則沿軸負(fù)方向傳播,故A正確,B錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)M與P平衡位置間相距半個(gè)波長,振動(dòng)情況總是相反,M質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波谷處,P質(zhì)點(diǎn)一定到達(dá)波峰處,故C正確;圖示時(shí)刻,質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)Q的位移大小相等、方向相反,但它們平衡位置之間的距離不是半個(gè)波長的奇數(shù)倍,位移不是總是相反,故D錯(cuò)誤;波的周期,從圖示位置開始計(jì)時(shí),在時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P正處于波峰位置,故位移為,故E正確。 【名師點(diǎn)睛】本題在于關(guān)鍵分析質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)情況,確定P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和周期.考查把握振動(dòng)與波動(dòng)聯(lián)系的能力。 11.兩列簡諧橫波的振幅都是20cm,傳播速度大小相同。實(shí)線波的頻率為2Hz,沿x軸正方向傳播;虛線波沿x軸負(fù)方向傳播。某時(shí)刻兩列波在如圖所示區(qū)域相遇,則: ( ) A.在相遇區(qū)域會發(fā)生干涉現(xiàn)象 B.實(shí)線波和虛線波的頻率之比為3:2 C.平衡位置為x=6m處的質(zhì)點(diǎn)此刻速度為零 D.平衡位置為x=8.5m處的質(zhì)點(diǎn)此刻位移y>20cm E.從圖示時(shí)刻起再經(jīng)過0.25s,平衡位置為x=5m處的質(zhì)點(diǎn)的位移y<0 【答案】BDE 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或者根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向時(shí),走坡法是一種重要的方法,即下坡路上,上坡路下,簡諧橫波在傳播過程中波上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng),不會隨波遷移,當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔波長的整數(shù)倍時(shí),則這兩個(gè)點(diǎn)為同相點(diǎn),即振動(dòng)步調(diào)相同,如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔半波長的奇數(shù)倍時(shí),兩個(gè)點(diǎn)為反相點(diǎn),即振動(dòng)步調(diào)相反。 12.一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示,此時(shí)平衡位置位于x=3m處的質(zhì)點(diǎn)正在向y軸正方向運(yùn)動(dòng),若a、b兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的坐標(biāo)分別為,周期為T,則: ( ) A、波沿x負(fù)方向傳播 B、t=T/4時(shí),a質(zhì)點(diǎn)正向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) C、當(dāng)a質(zhì)點(diǎn)處在波峰時(shí),b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸方向運(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 E、t=3T/4時(shí),b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng) 【答案】ACE 【名師點(diǎn)睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或者根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向時(shí),走坡法是一種重要的方法,即下坡路上,上坡路下,簡諧橫波在傳播過程中波上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng),不會隨波遷移,當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔波長的整數(shù)倍時(shí),則這兩個(gè)點(diǎn)為同相點(diǎn),即振動(dòng)步調(diào)相同,如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔半波長的奇數(shù)倍時(shí),兩個(gè)點(diǎn)為反相點(diǎn),即振動(dòng)步調(diào)相反。 二、非選擇題(本大題共4小題,第13、14題每題10分;第15、16題每題15分;共50分) 13.(10分)一列橫波在x軸上傳播,在t1=0時(shí)刻波形如下圖實(shí)線所示,t2=0.05 s時(shí)刻波形如下圖虛線所示。若周期大于0.025s,則最小波速和最大波速分別是多少?方向如何? 【答案】最小速度,方向沿x軸正向;最大速度,方向?yàn)檠豿軸負(fù)方向 【解析】當(dāng)波沿x軸正方向傳播時(shí),有:,且n=0或1 . 當(dāng)波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí),有:,且n=0或1 由波速公式可知,當(dāng)速度v最小時(shí),周期T最大,當(dāng)速度最大時(shí),周期最小。 分析上面兩類情況可知 當(dāng)周期最大時(shí),波沿x軸正方向傳播,且在中取n=0,即,則,最小速度,方向沿x軸正向 當(dāng)v最大時(shí),波沿x軸負(fù)方向傳播,且在中取n=1,即,則,最大速度,方向?yàn)檠豿軸負(fù)方向 【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵要抓住波的周期性和雙向性,根據(jù)波形的平移法確定波傳播距離與波長的關(guān)系,再求解波速的通項(xiàng),而不是特殊值。 14.(10分)如圖所示是一列沿x軸正向傳播的簡諧橫波在t=0.25s時(shí)刻的波形圖,已知波的傳播速度v=4m/s。 (1)(4分)求x=2.5m處的質(zhì)點(diǎn)在0—4.5s內(nèi)通過的路程及t=4.5s時(shí)的位移; (2)(6分)此時(shí)A點(diǎn)的橫坐標(biāo)為0.25米,試求從圖示時(shí)刻開始經(jīng)過多少時(shí)間A點(diǎn)第三次出現(xiàn)波峰? 【答案】(1)s=1.44mx=-4cm(2)t=1.4375s 【名師點(diǎn)睛】此題是關(guān)于機(jī)械波的傳播問題;解決本題的關(guān)鍵要知道質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)的路程等于4倍的振幅,波形平移法是研究波動(dòng)圖象常用的方法,要能熟練運(yùn)用。 15.(15分)如圖所示為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波,t=0時(shí)刻傳播到O點(diǎn),實(shí)線為此時(shí)的波形圖,虛線為t=0.9s時(shí)的波形圖,波的周期T>0.9s, ①求波的傳播速度; ②寫出t=0時(shí)刻離開平衡位置-0.2m、離O點(diǎn)最近的質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo); ③畫出t=0時(shí)刻離開平衡位置-0.2m質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像。 【答案】①②(7,-0.2)③如圖所示 【名師點(diǎn)睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或者根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向時(shí),走坡法是一種重要的方法,即下坡路上,上坡路下,簡諧橫波在傳播過程中波上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng),不會隨波遷移,當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔波長的整數(shù)倍時(shí),則這兩個(gè)點(diǎn)為同相點(diǎn),即振動(dòng)步調(diào)相同,如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔半波長的奇數(shù)倍時(shí),兩個(gè)點(diǎn)為反相點(diǎn),即振動(dòng)步調(diào)相反。 16.(15分)如圖所示,實(shí)線和虛線分別表示沿軸傳播的一列簡諧橫波在和時(shí)刻的波形圖,已知在時(shí)刻,處的質(zhì)點(diǎn)向軸正方向運(yùn)動(dòng)。 (1)判斷該波的傳播方向; (2)求該波的最小頻率; (3)若,求該波的波速。 【答案】(1)向右傳播;(2);(3) 【解析】 (1)已知在時(shí)刻,處的質(zhì)點(diǎn)向軸正方向運(yùn)動(dòng),波形向右平移,所以該波向右傳播。 (2)由圖得:,得: 解得:頻率的通項(xiàng)為 當(dāng),為最小頻率。 (3)當(dāng)時(shí),上題中:,則波速為:。 【名師點(diǎn)睛】本題是多解問題,關(guān)鍵是會通過波形微平移得到各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向,然后由圖象得到周期的通項(xiàng),最后求解傳播速度。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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