（江蘇專用）2020版高考物理大一輪復(fù)習(xí) 第十四章 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 光電磁波與相對(duì)論 第二節(jié) 機(jī)械波檢測

第二節(jié) 機(jī)械波(建議用時(shí)：40分鐘)一、選擇題1(2017·高考天津卷)手持較長軟繩端點(diǎn)O以周期T在豎直方向上做簡諧運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)繩上的其他質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)形成簡諧波沿繩水平傳播，示意如圖繩上有另一質(zhì)點(diǎn)P，且O、P的平衡位置間距為L.t0時(shí)，O位于最高點(diǎn)，P的位移恰好為零，速度方向豎直向上，下列判斷正確的是()A該簡諧波是縱波B該簡諧波的最大波長為2LCt時(shí)，P在平衡位置上方Dt時(shí)，P的速度方向豎直向上解析：選C.由題意知繩上的質(zhì)點(diǎn)在豎直方向上振動(dòng)，波水平向右傳播，故該波為橫波，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；在t0時(shí)刻，P點(diǎn)在如圖所示位置時(shí)，波長最大，則有L，4L，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；t0時(shí)，P在平衡位置且向上振動(dòng)，當(dāng)t時(shí)，P在平衡位置上方，選項(xiàng)C正確；當(dāng)tT時(shí)，P處于從最高點(diǎn)向平衡位置運(yùn)動(dòng)過程中，故速度方向向下，選項(xiàng)D錯(cuò)誤2A、B兩列簡諧橫波均沿x軸正向傳播，在某時(shí)刻的波形分別如圖中甲、乙所示，經(jīng)過時(shí)間t(t小于A波的周期TA)，這兩列簡諧橫波的波形分別變?yōu)閳D中丙、丁所示，則A、B兩列波的波速vA、vB之比可能是()A11B21C12 D13解析：選ACD.由題圖讀出，A波波長為A24 cm，甲圖到丙圖一定相隔半個(gè)周期，所以周期TA2t；B波波長為B12 cm，乙圖與丁圖的波形圖相同，經(jīng)過的時(shí)間一定是整數(shù)個(gè)周期，所以周期TB(n1，2，3，)，波速vA，vB，得到vAvB1n，所以A、B兩列波的波速vA、vB之比可能是A、C、D，不可能是B.3.如圖所示，當(dāng)波源和障礙物都靜止不動(dòng)時(shí)，波源發(fā)出的波在障礙物處不能發(fā)生明顯衍射下列措施可能使波發(fā)生較為明顯衍射的是()A增大波源的振動(dòng)頻率B減小波源的振動(dòng)頻率C增大障礙物的長度D減小障礙物的長度解析：選BD.不能發(fā)生明顯衍射的原因是障礙物的長度遠(yuǎn)大于波長，只要增大波長可滿足題目要求由知，v不變，減小f，增大，故A、C錯(cuò)，B、D對(duì)4(2016·高考天津卷)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y5sint(m)，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x12 m處，波形圖象如圖所示，則()A此后再經(jīng)6 s該波傳播到x24 m處BM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)y3 m處所需時(shí)間是2 s解析：選AB.由題中波的圖象可知，該波的波長8 m由波源簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式y(tǒng)5sint(m)可知， rad/s，周長T4 s，波速v2 m/s.此后再經(jīng)6 s，該波再向前傳播的距離svt2×6 m12 m，即再經(jīng)6 s，該波傳播到x12 m12 m24 m處，選項(xiàng)A正確題中波的圖象上此時(shí)M點(diǎn)向下振動(dòng)，在此后的第3 s末的振動(dòng)方向沿y軸正方向，選項(xiàng)B正確由題圖為某時(shí)刻波剛好傳播到x12 m時(shí)的波的圖象可知，波源開始振動(dòng)時(shí)的方向沿y軸正方向，選項(xiàng)C錯(cuò)誤題圖中M點(diǎn)振動(dòng)方向向下，此后M點(diǎn)第一次到達(dá)y3 m處所需的時(shí)間小于半個(gè)周期，即小于2 s，選項(xiàng)D錯(cuò)誤5.設(shè)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)，OAABBCCDDEEFFG1 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t0時(shí)刻，O點(diǎn)開始向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t0.2 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t2.5 s時(shí)刻，以下說法中正確的是()AB點(diǎn)位于x軸下方BA點(diǎn)與E點(diǎn)的位移相同CD點(diǎn)的速度最大D這列波的波速為5 m/s解析：選ABD.由題可知，0.2 s，周期T0.8 s，1 m，波長4 m，由v得波速v5 m/s，則可判斷D項(xiàng)正確；當(dāng)t2.5 s時(shí)，波源O已振動(dòng)了3個(gè)周期，此時(shí)O位于x軸上方，向上振動(dòng)，B點(diǎn)與O點(diǎn)之間相距半個(gè)波長，可判斷B點(diǎn)位于x軸下方，A項(xiàng)正確；2.5 s時(shí)E點(diǎn)已經(jīng)振動(dòng)了一段時(shí)間，A點(diǎn)與E點(diǎn)間距1個(gè)波長，兩點(diǎn)振動(dòng)情況完全一樣，則B項(xiàng)正確；O點(diǎn)與D點(diǎn)間距1個(gè)波長，兩點(diǎn)的振動(dòng)情況完全一樣，此時(shí)，O點(diǎn)已經(jīng)離開平衡位置向上振動(dòng)，D點(diǎn)也一樣，則D點(diǎn)的速度不是最大，C項(xiàng)錯(cuò)誤6周期為2.0 s的簡諧橫波沿x軸傳播，該波在某時(shí)刻的圖象如圖所示，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，則該波()A沿x軸正方向傳播，波速v20 m/sB沿x軸正方向傳播，波速v10 m/sC沿x軸負(fù)方向傳播，波速v20 m/sD沿x軸負(fù)方向傳播，波速v10 m/s解析：選B.質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系，可判定該波沿x軸正方向傳播由波的圖象可知20 m，根據(jù)v得波速v10 m/s.選項(xiàng)B正確7一列簡諧橫波沿x軸的正向傳播，振幅為2 cm，周期為T.已知為t0時(shí)刻波上相距50 cm的兩質(zhì)點(diǎn)a、b的位移都是1 cm，但運(yùn)動(dòng)方向相反，其中質(zhì)點(diǎn)a沿y軸負(fù)向運(yùn)動(dòng)，如圖所示，下列說法正確的是()A該列簡諧橫波波長可能為150 cmB該列簡諧橫波波長可能為12 cmC當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b的位移為2 cm時(shí)，質(zhì)點(diǎn)a的位移為負(fù)D在t時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)b速度最大解析：選ACD.根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程：xAsin t，設(shè)質(zhì)點(diǎn)的起振方向向上，且a、b中間的距離小于1個(gè)波長，則b點(diǎn)：12sin t1，所以t1，a點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間比b點(diǎn)長，所以由12sin t2，得t2，a、b兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的時(shí)間差：tt2t1，所以a、b之間的距離：xvtv·.則通式為(n)50 cm，n0，1，2，3，；則波長可以為 cm(n0，1，2，3，)；當(dāng)n0時(shí)，150 cm，由于n是整數(shù)，所以不可能為12 cm，故A正確，B錯(cuò)誤；當(dāng)質(zhì)點(diǎn)b的位移為2 cm時(shí)，即b到達(dá)波峰時(shí)，結(jié)合波形知，質(zhì)點(diǎn)a在平衡位置下方，位移為負(fù)，故C正確；由t1，得t1，當(dāng)Tt1時(shí)質(zhì)點(diǎn)b到達(dá)平衡位置處，速度最大，故D正確8簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播，波速為v.若某時(shí)刻在波的傳播方向上，位于平衡位置的兩質(zhì)點(diǎn)a、b相距為s，a、b之間只存在一個(gè)波谷，則從該時(shí)刻起，下列四幅波形圖中質(zhì)點(diǎn)a最早到達(dá)波谷的是()解析：選D.根據(jù)機(jī)械波傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向之間的關(guān)系可知，A、C選項(xiàng)中的質(zhì)點(diǎn)a此時(shí)刻沿y軸正方向振動(dòng)，a點(diǎn)要到達(dá)波谷至少還需個(gè)周期，B、D選項(xiàng)中的質(zhì)點(diǎn)a此時(shí)刻沿y軸負(fù)方向振動(dòng)，只需再經(jīng)過個(gè)周期即可第一次到達(dá)波谷已知a、b兩質(zhì)點(diǎn)間的距離為s，則A選項(xiàng)中2s，B、C選項(xiàng)中s，D選項(xiàng)中s，因波速均為v，則由T可知，A選項(xiàng)中a點(diǎn)到達(dá)波谷最少用時(shí)為T··，B選項(xiàng)中a點(diǎn)到達(dá)波谷最少用時(shí)為T··，C選項(xiàng)中a點(diǎn)到達(dá)波谷最少用時(shí)為T·，D選項(xiàng)中a點(diǎn)到達(dá)波谷最少用時(shí)為T··，經(jīng)比較可知，D選項(xiàng)中質(zhì)點(diǎn)a最早到達(dá)波谷9(2019·河北石家莊調(diào)研)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x2 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/sC經(jīng)過0.15 s，質(zhì)點(diǎn)P沿x軸的正方向傳播了3 mD經(jīng)過0.1 s，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸正方向解析：選AB.由題中甲、乙兩圖可知，該波向x軸正方向傳播，A正確；由題圖甲知波長4 m，由題圖乙知周期T0.2 s，則波速v m/s20 m/s，B正確；質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，只在其平衡位置附近振動(dòng)，C錯(cuò)誤；經(jīng)過0.1 sT，質(zhì)點(diǎn)Q的運(yùn)動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向，D錯(cuò)誤10一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t0時(shí)刻的波形如圖所示，質(zhì)點(diǎn)P的x坐標(biāo)為3 m已知任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)2次經(jīng)過平衡位置的時(shí)間間隔為0.4 s，下列說法正確的是()A波速為4 m/sB波的頻率為1.25 HzCx坐標(biāo)為22 m的質(zhì)點(diǎn)在t0.2 s時(shí)恰好位于波峰D當(dāng)質(zhì)點(diǎn)P位于波峰時(shí)，x坐標(biāo)為17 m的質(zhì)點(diǎn)恰好位于波谷解析：選BCD.任意振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)連續(xù)兩次通過平衡位置的時(shí)間間隔為0.4 s，則T0.4 s，解得T0.8 s，f1.25 Hz，選項(xiàng)B正確；由題圖知：該波的波長4 m，波速v5 m/s，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；畫出t0.2 s時(shí)的波形圖如圖所示，因22 m5，故x22 m處的質(zhì)點(diǎn)與x2 m處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)情況一樣，即在波峰位置，選項(xiàng)C正確；因質(zhì)點(diǎn)P與x17 m處質(zhì)點(diǎn)平衡位置間距離x14 m3，故兩質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)步調(diào)相反，選項(xiàng)D正確二、非選擇題11(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)(2018·高考全國卷)聲波在空氣中的傳播速度為340 m/s，在鋼鐵中的傳播速度為4 900 m/s，一平直橋由鋼鐵制成，某同學(xué)用錘子敲擊一下橋的一端發(fā)出聲音，分別經(jīng)空氣和橋傳到另一端的時(shí)間之差為1.00 s，橋的長度為_m若該聲波在空氣中的波長為，則它在鋼鐵中的波長為的_倍解析：(1)漁船與魚群發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，被魚群反射回來的超聲波的速度大小不變；由多普勒效應(yīng)知，反射回來的超聲波的頻率變高，故選項(xiàng)B、C正確(2)設(shè)聲波在鋼鐵中的傳播時(shí)間為t1、傳播速度為v1，在空氣中的傳播時(shí)間為t2、傳播速度為v2，橋長為l，則lv1t1v2t2，而t2t11.00 s，代入數(shù)據(jù)解得l365 m又，聲波頻率不變，所以，得鋼空.答案：(1)BC(2)36512實(shí)線和虛線分別是沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t10和t20.06 s時(shí)刻的波形圖已知在t0時(shí)刻，x1.5 m處的質(zhì)點(diǎn)向y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3T<0.06 s<4T，求該波的波速大小解析：(1)由題意可知該波向x軸正方向傳播(2)因波的傳播具有周期性，設(shè)波的周期為T，t20.06 s時(shí)刻，則有(下列各式中n0，1，2)T0.06 s得T s則f Hz當(dāng)n0時(shí)，f最小為fmin Hz12.5 Hz.(3)法一：由3T<0.06 s<4T，T0.06 s得：n3，T0.016 s所以v m/s75 m/s.法二：由3T<0.06 s<4T知，n3，則波在0.06 s內(nèi)傳播距離為：x4.5 mv m/s75 m/s.答案：(1)向x軸正方向傳播(2)12.5 Hz(3)75 m/s8