2020高考物理一輪復(fù)習(xí) 限時(shí)規(guī)范專題練（五）振動(dòng)與波動(dòng)問題綜合應(yīng)用（含解析）.doc
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振動(dòng)與波動(dòng)問題綜合應(yīng)用 時(shí)間：45分鐘 滿分：100分 一、選擇題(本題共10小題，每小題7分，共70分，均為多選) 1．關(guān)于機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波，下列說法正確的是( ) A．機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播形成機(jī)械波 B．做機(jī)械振動(dòng)的物體，其振動(dòng)周期與振幅無關(guān) C．當(dāng)波從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)中時(shí)，頻率改變 D．當(dāng)兩列波產(chǎn)生干涉現(xiàn)象時(shí)，這兩列波的頻率一定相同 E．當(dāng)觀察者遠(yuǎn)離波源時(shí)，觀察者感覺到波的頻率變大 答案 ABD 解析 機(jī)械波的實(shí)質(zhì)就是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中的傳播，A正確；做機(jī)械振動(dòng)的物體，周期與頻率相關(guān)，與振幅無關(guān)，B正確；只有頻率相同的兩列波相遇時(shí)才會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，D正確；波的頻率等于波源的頻率，在傳播過程中波的頻率保持不變，C錯(cuò)誤；由多普勒效應(yīng)可知，觀察者遠(yuǎn)離波源時(shí)，觀察者會(huì)感覺波的頻率減小，E錯(cuò)誤。 2．(2016全國卷Ⅰ)某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8 m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近。該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過身下的時(shí)間間隔為15 s。下列說法正確的是( ) A．水面波是一種機(jī)械波 B．該水面波的頻率為6 Hz C．該水面波的波長為3 m D．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會(huì)傳遞出去 E．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移 答案 ACE 解析 水面波是一種機(jī)械波，傳播過程中各質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不隨波的傳播而遷移，因此水面波不會(huì)將該同學(xué)推向岸邊，故D錯(cuò)誤，A、E正確。由題意可知該波的周期T＝ s＝ s，頻率f＝＝0.6 Hz，波長λ＝vT＝1.8 m＝3 m，故B錯(cuò)誤，C正確。 3．(2016天津高考)在均勻介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)O處有一波源做簡諧運(yùn)動(dòng)，其表達(dá)式為y＝5sin，它在介質(zhì)中形成的簡諧橫波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻波剛好傳播到x＝12 m處，波形圖象如圖所示，則( ) A．此后再經(jīng)6 s該波傳播到x＝24 m處 B．M點(diǎn)在此后第3 s末的振動(dòng)方向沿y軸正方向 C．波源開始振動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向 D．此后M點(diǎn)第一次到達(dá)y＝－3 m處所需時(shí)間是2 s 答案 AB 解析 由波源振動(dòng)表達(dá)式可知ω＝，而ω＝，所以T＝4 s，由波形圖知λ＝8 m，波速v＝＝2 m/s，Δx＝vΔt＝12 m，故A項(xiàng)正確；經(jīng)過Δt′＝3 s＝T，M點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸正方向，B項(xiàng)正確；在波的傳播過程中，各質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源的起振方向相同，x＝12 m處質(zhì)點(diǎn)的起振方向沿y軸正方向，可得波源起振方向沿y軸正方向，C項(xiàng)錯(cuò)誤；此時(shí)M點(diǎn)在y＝3 m處且沿y軸負(fù)方向振動(dòng)，由于<＝sin，所以第一次到達(dá)y＝－3 m處所用時(shí)間小于，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 4．(2018廣州調(diào)研)甲、乙兩彈簧振子，振動(dòng)圖象如圖所示，則下列判斷錯(cuò)誤的是( ) A．甲速度為零時(shí)，乙加速度最大 B．甲加速度為零時(shí)，乙速度最小 C．任一時(shí)刻兩個(gè)振子受到的回復(fù)力都不相同 D．兩個(gè)振子的振動(dòng)頻率之比f甲∶f乙＝1∶2 E．兩個(gè)振子的振幅之比A甲∶A乙＝2∶1 答案 ABC 解析 由題圖可知，甲運(yùn)動(dòng)到最大位移處速度為零時(shí)，乙剛好運(yùn)動(dòng)到平衡位置，加速度為零，速度最大，A錯(cuò)誤；甲運(yùn)動(dòng)到平衡位置加速度為零時(shí)，乙也運(yùn)動(dòng)到平衡位置，速度最大，B錯(cuò)誤；由題圖易知，兩彈簧振子在2.0 s時(shí)同時(shí)到達(dá)平衡位置，此時(shí)兩振子的回復(fù)力都為零，C錯(cuò)誤；根據(jù)甲、乙兩彈簧振子的振動(dòng)圖象可知，甲的簡諧運(yùn)動(dòng)周期為T甲＝2.0 s，乙簡諧運(yùn)動(dòng)的周期T乙＝1.0 s，兩個(gè)振子的振動(dòng)周期之比T甲∶T乙＝2∶1，根據(jù)周期與頻率成反比關(guān)系，可知兩個(gè)振子的振動(dòng)頻率之比f甲∶f乙＝1∶2，D正確；甲的振幅A甲＝10 cm，乙的振幅A乙＝5 cm，兩個(gè)振子的振幅之比A甲∶A乙＝2∶1，E正確。 5．(2018河北石家莊質(zhì)檢一)甲、乙兩列簡諧橫波在同種均勻介質(zhì)中傳播，如圖所示為t＝0時(shí)刻兩列波恰好在坐標(biāo)原點(diǎn)相遇時(shí)的波形圖，甲波的頻率為2 Hz，沿x軸正方向傳播，乙波沿x軸負(fù)方向傳播，則( ) A．甲、乙兩波的頻率之比為2∶1 B．乙波的傳播速度為4 m/s C．兩列波疊加后，x＝0處的質(zhì)點(diǎn)振幅為20 cm D．t＝0.25 s時(shí)，x＝0處的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置，且向下運(yùn)動(dòng) E．兩列波疊加后，x＝2 m處為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn) 答案 BDE 解析 兩列機(jī)械波在同種均勻介質(zhì)中傳播的速度相同，且v＝λf，由圖可得λ甲＝2 m，λ乙＝2 m，得f甲∶f乙＝λ乙∶λ甲＝1∶1，則A項(xiàng)錯(cuò)誤。v乙＝λ乙f乙＝22 m/s＝4 m/s，B項(xiàng)正確。由圖可知x＝0處是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振幅A＝A甲＋A乙＝10 cm＋20 cm＝30 cm，C項(xiàng)錯(cuò)誤。周期T＝＝0.5 s，當(dāng)t＝0.25 s＝時(shí)x＝0處的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置，且向下運(yùn)動(dòng)，D項(xiàng)正確。由圖可知，兩列波疊加后，x＝2 m處為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，E項(xiàng)正確。 6．(2018武漢調(diào)研)關(guān)于機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波，下列說法正確的是( ) A．一個(gè)振動(dòng)，如果回復(fù)力與偏離平衡位置的位移的平方成正比而且方向與位移相反，就能判定它是簡諧運(yùn)動(dòng) B．如果測出單擺的擺長L、周期T，作出L－T2圖象，圖象的斜率就等于重力加速度g的大小 C．當(dāng)系統(tǒng)做受迫振動(dòng)時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率，受迫振動(dòng)的振幅最大 D．游泳時(shí)耳朵在水中聽到的音樂與在岸上聽到的是一樣的，說明機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率并不改變 E．多普勒效應(yīng)在科學(xué)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用，例如交警向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時(shí)測量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度 答案 CDE 解析 一個(gè)振動(dòng)，如果回復(fù)力與偏離平衡位置的位移成正比而且方向與位移相反，就能判定它是簡諧運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤；根據(jù)T＝2π 可得L＝T2，則如果測出單擺的擺長L、周期T，作出L－T2圖象，圖象的斜率為，B錯(cuò)誤；當(dāng)系統(tǒng)做受迫振動(dòng)時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)力的頻率等于系統(tǒng)的固有頻率，產(chǎn)生共振，此時(shí)受迫振動(dòng)的振幅最大，C正確；游泳時(shí)耳朵在水中聽到的音樂與在岸上聽到的是一樣的，說明機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，頻率不變，D正確；易知E中應(yīng)用的就是多普勒效應(yīng)，E正確。 7．(2018湖南六校聯(lián)考)下列說法中正確的是( ) A．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是波源頻率發(fā)生了變化 B．發(fā)生干涉現(xiàn)象時(shí)，介質(zhì)中振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，振動(dòng)能量最大，減弱點(diǎn)振動(dòng)能量可能為零 C．振動(dòng)圖象和波的圖象中，橫坐標(biāo)所反映的物理意義是不同的 D．超聲波比次聲波更容易發(fā)生衍射 E．在地球表面上走得很準(zhǔn)的擺鐘搬到月球表面上，其擺動(dòng)周期變大 答案 BCE 解析 當(dāng)波源與觀察者互相靠近或互相遠(yuǎn)離時(shí)，接收到的波的頻率都會(huì)發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫做多普勒效應(yīng)，波源的頻率并沒有發(fā)生變化，A錯(cuò)誤；介質(zhì)中振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)振動(dòng)能量最大，振動(dòng)減弱的點(diǎn)，能量可能為零，B正確；波的圖象表示介質(zhì)中的“各個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“某一時(shí)刻”的位移，橫坐標(biāo)表示各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，振動(dòng)圖象則表示介質(zhì)中“某個(gè)質(zhì)點(diǎn)”在“各個(gè)時(shí)刻”的位移，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，C正確；由v＝λf可知，當(dāng)波速相同時(shí)，頻率越小，波長越長，越容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以次聲波更容易發(fā)生衍射，D錯(cuò)誤；由T＝2π ，由于g月小于g地，所以擺鐘由地球搬到月球上時(shí)，擺動(dòng)周期變大，E正確。 8．(2018南昌一模)如圖甲為一列簡諧橫波在某一時(shí)刻的波形圖，圖乙為介質(zhì)中x＝2 m處的質(zhì)點(diǎn)P以此時(shí)刻為計(jì)時(shí)起點(diǎn)的振動(dòng)圖象。下列說法正確的是( ) A．這列波的傳播方向是沿x軸正方向 B．這列波的傳播速度是20 m/s C．經(jīng)過0.15 s，質(zhì)點(diǎn)P沿x軸的正方向傳播了3 m D．經(jīng)過0.1 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向 E．經(jīng)過0.35 s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點(diǎn)P距平衡位置的距離 答案 ABE 解析 根據(jù)題圖甲的波動(dòng)圖象和題圖乙介質(zhì)中x＝2 m處的質(zhì)點(diǎn)在此時(shí)刻開始計(jì)時(shí)的振動(dòng)圖象可知，這列波的傳播方向是沿x軸正方向，A正確；由題圖甲所示的波動(dòng)圖象可知，波長λ＝4 m，由題圖乙所示的振動(dòng)圖象可知，周期為0.2 s，這列波的傳播速度v＝＝20 m/s，B正確；根據(jù)波的傳播規(guī)律，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng)，不隨波遷移，C錯(cuò)誤；經(jīng)過0.1 s()時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，D錯(cuò)誤；經(jīng)過0.35 s(1T)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)P振動(dòng)到波峰，所以質(zhì)點(diǎn)Q距平衡位置的距離小于P點(diǎn)距平衡位置的距離，E正確。 9．如圖所示為一列簡諧橫波在t＝0.2 s時(shí)的波形圖，A、B、C、D是介質(zhì)中的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)，且質(zhì)點(diǎn)B的振動(dòng)方程為yB＝10sin5πt(cm)，下列關(guān)于這列簡諧波的說法正確的是( ) A．該列波沿x軸正方向傳播 B．該列波沿x軸負(fù)方向傳播 C．質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)速度一定為5 m/s D．質(zhì)點(diǎn)D比質(zhì)點(diǎn)C先回到平衡位置 E．再經(jīng)過0.2 s，質(zhì)點(diǎn)B的路程為20 cm 答案 BDE 解析 由質(zhì)點(diǎn)B的振動(dòng)方程可知，下一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)B位移為負(fù)，即質(zhì)點(diǎn)B此時(shí)正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，即可得波沿著x軸負(fù)方向傳播，A錯(cuò)誤，B正確；該波的周期T＝＝0.4 s，則該波的傳播速度v＝＝5 m/s，波的傳播速度并不等于質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)速度，C錯(cuò)誤；因?yàn)橘|(zhì)點(diǎn)D朝著平衡位置振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)C遠(yuǎn)離平衡位置振動(dòng)，故質(zhì)點(diǎn)D先回到平衡位置，D正確；在0.2 s時(shí)間內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)B的路程s＝2A＝210 cm＝20 cm，E正確。 10．(2019唐山摸底考)波源在坐標(biāo)原點(diǎn)上下振動(dòng)，形成沿x軸正、負(fù)方向傳播的兩列簡諧橫波，t1＝0時(shí)刻的波形如圖中實(shí)線所示，t2＝0.5 s時(shí)刻的波形如圖中虛線所示，P、Q是此時(shí)位于平衡位置的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)。下列說法正確的是( ) A．t1＝0時(shí)刻波源的振動(dòng)方向向下 B．t2＝0.5 s時(shí)刻P、Q質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向相反 C．波從波源分別向x軸正、負(fù)方向的傳播速度之比為4∶3 D．t3＝5.5 s時(shí)x＝10 m處的質(zhì)點(diǎn)處于波峰位置 E．從t2時(shí)刻起到x＝10 m處的質(zhì)點(diǎn)第一次到波峰，質(zhì)點(diǎn)P走過的路程為40 cm 答案 ACE 解析 根據(jù)題述和波形圖可知，t1＝0時(shí)刻，波源的振動(dòng)方向向下，A正確；t2＝0.5 s時(shí)刻，P、Q質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向都向下，B錯(cuò)誤；由波形圖可知，沿x軸正方向傳播的簡諧橫波，波長為4 m，沿x軸負(fù)方向傳播的簡諧橫波，波長為3 m，周期相等，由λ＝vT可知，波從波源分別沿x軸正、負(fù)方向傳播的速度之比為4∶3，C正確；由Δt＝0.5 s＝，可得周期T＝2 s，則沿x軸正方向傳播的波的波速為2 m/s，波從0時(shí)刻傳播到x＝10 m處需要3 s，t3＝5.5 s時(shí)刻，x＝10 m處的質(zhì)點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了T，即x＝10 m處的質(zhì)點(diǎn)處在波谷位置，D錯(cuò)誤；t2＝0.5 s時(shí)刻，波峰在x＝2 m處，再經(jīng)過2個(gè)周期波峰傳播到x＝10 m處的質(zhì)點(diǎn)，即x＝10 m處質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)波峰，則質(zhì)點(diǎn)P走過的路程為8個(gè)振幅，即為85 cm＝40 cm，E正確。 二、非選擇題(本題共2小題，共30分) 11．(15分)如圖所示，原點(diǎn)O處波源沿y軸振動(dòng)，形成的橫波沿x軸正方向傳播。某時(shí)刻振動(dòng)恰好傳到Q點(diǎn)，且O點(diǎn)波源恰好處于平衡位置，P、Q間只有一個(gè)完整波形，O、P之間波形未畫出，波長未知，M質(zhì)點(diǎn)平衡位置的橫坐標(biāo)為11 m，P質(zhì)點(diǎn)平衡位置的橫坐標(biāo)為10 m。從圖示時(shí)刻起再經(jīng)過0.2 s，M質(zhì)點(diǎn)第一次到達(dá)平衡位置，求： (1)這列波的波速； (2)這列波的波長。 答案 (1)5 m/s (2)見解析 解析 (1)處于平衡位置的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)狀態(tài)從x＝10 m傳到x＝11 m，位移為Δx＝1 m， 經(jīng)歷時(shí)間Δt＝0.2 s，則 波速v＝ 解得v＝5 m/s。 (2)波沿x軸正方向傳播，題圖中所示時(shí)刻P質(zhì)點(diǎn)位于平衡位置，沿y軸負(fù)方向振動(dòng) 若O點(diǎn)波源處于平衡位置也沿y軸負(fù)方向振動(dòng)時(shí)，則有 OP＝nλ(n＝1,2,3，…) Δx<，即λ>4 m OP＝10 m 則當(dāng)n＝1時(shí)，λ1＝10 m n＝2時(shí)，λ2＝5 m 同理，若O點(diǎn)波源處于平衡位置沿y軸正方向振動(dòng)時(shí)，則有 OP＝(n－)λ(n＝1,2,3，…) 則當(dāng)n＝1時(shí)，λ1＝20 m n＝2時(shí)，λ2＝ m。 12．(2018太原二模)(15分)如圖所示，a、b兩列簡諧橫波分別沿x軸正、負(fù)方向傳播，t＝0時(shí)，兩列波恰好分別傳到4 m、6 m處。t1＝0.5 s時(shí)，波a驅(qū)動(dòng)x＝0的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到波谷。已知兩列波的周期相同，且介于0.3 s與0.5 s之間，求： (1)波a的傳播速度； (2)波a與b相遇后，x＝5 m處質(zhì)點(diǎn)的振幅和0～2.0 s內(nèi)的位移。 答案 (1)10 m/s (2)2 cm?。? cm 解析 (1)波a使得x＝0的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到波谷，運(yùn)動(dòng)時(shí)間： t1＝(n＋)T(n＝0,1,2，…) 由于0.3 s下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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