【物理】2020届一轮复习人教版 机械波 课时作业 13页

‎2020届一轮复习人教版 机械波 课时作业 ‎1．(2018·全国卷Ⅲ)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T>0.20 s。下列说法正确的是(　　)‎ A．波速为0.40 m/s B．波长为0.08 m C．x＝0.08 m的质点在t＝0.70 s时位于波谷 D．x＝0.08 m的质点在t＝0.12 s时位于波谷 E．若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 m 答案　ACE 解析　根据波形图可知，波长λ＝16 cm＝0.16 m，B错误；根据t＝0时刻和t＝0.20 s时刻的波形图可知T＝0.2 s，T＝ s(n＝0,1,2,3，…)，而已知该波的周期T>0.20 s，故该波的周期T＝0.40 s，波速v＝＝0.40 m/s，A正确；简谐横波沿x轴正方向传播，x＝0.08 m的质点在t＝0时刻沿y轴正方向运动，在t＝0.70 s＝1T时位于波谷，在t＝0.12 s＝T时位于y>0的某位置(不是位于波谷)，C正确，D错误；若此波传入另一介质中，周期T不变，其波速变为v′＝0.80 m/s，由λ′＝v′T可得它在该介质中的波长为λ′＝0.80×0.4 m＝0.32 m，E正确。‎ ‎2．(2018·北京高考) 如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15 m。当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是(　　)‎ A．0.60 m B．0.30 m C．0.20 m D．0.15 m 答案　B 解析　可以画出PQ之间的最简单的波形，如图所示，同时由于PQ可以含有多个完整的波形，则xPQ＝（n＋）λ(n＝0,1,2，…)，整理可以得到λ＝(n＝0,1,2，…)，当n ‎＝0时，λ＝0.3 m，当n＝1时，λ＝0.1 m，故B正确，A、C、D错误。‎ ‎3．(2017·全国卷Ⅲ)(多选)如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5 s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关于该简谐波，下列说法正确的是(　　)‎ A．波长为2 m B．波速为6 m/s C．频率为1.5 Hz D．t＝1 s时，x＝1 m处的质点处于波峰 E．t＝2 s时，x＝2 m处的质点经过平衡位置 答案　BCE 解析　由简谐波的波动图象可知，波长为4 m，A错误。t＝0.5 s时波向x轴正方向传播的距离为x＝(n＋)λ(n＝0,1,2,3…)，即t＝(n＋)T＝0.5 s(n＝0,1,2，3…)，解得T＝ s(n＝0,1,2,3…)，又T>0.5 s，故n＝0，T＝ s ，则波速v＝＝6 m/s，B正确；频率f＝＝1.5 Hz，C正确；t＝0时x＝1 m处的质点处于波峰，因t＝1 s时n＝＝＝1.5，则此时x＝1 m处的质点处于波谷，D错误；t＝0时x＝2 m处的质点经过平衡位置向上振动，因t＝2 s时n＝＝＝3，则此时x＝2 m处的质点经过平衡位置向上振动，E正确。‎ ‎4．(2018·全国卷Ⅱ)声波在空气中的传播速度为340 m/s，在钢铁中的传播速度为4900 m/s。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一铁桥的一端而发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00 s。桥的长度为________ m，若该波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中波长为λ的________倍。‎ 答案　365　 解析　设桥的长度为s，则声音在钢铁中传播的时间 t＝＝，‎ 声音在空气中的传播时间为t′＝＝，‎ 根据题意Δt＝t′－t＝－＝1 s，‎ 解得：s＝365 m。‎ 声音在不同介质中的频率是不会改变的，由公式λ＝可知 ＝，‎ 解得λ钢＝λ空＝λ＝λ。‎ ‎5．(2017·全国卷Ⅰ)如图a，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，－2)。两波源的振动图线分别如图b和图c所示。两列波的波速均为1.00 m/s。两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________m，两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)。‎ 答案　2　减弱　加强 解析　周期T＝2 s，波长λ＝vT＝2 m，两列波的周期相同，波长相等。‎ 两波源到A点的路程差Δx＝ m－8 m＝2 m。‎ 两波源到B点的路程差Δx′＝ m－ m＝0，初相相差π，B点为振动减弱点。‎ 两波源到C点的路程差Δx″＝3.5 m－2.5 m＝1 m＝，初相相差π，C点为振动加强点。‎ ‎6．(2018·全国卷Ⅰ)一列简谐横波在t＝ s时的波形图如图a所示，P、Q是介质中的两个质点。图b是质点Q的振动图象。求：‎ ‎(1)波速及波的传播方向；‎ ‎(2)质点Q的平衡位置的x坐标。‎ 答案　(1)18 cm/s　波沿x轴负方向传播　(2)9 cm 解析　(1)由题图a可以看出，该波的波长为λ＝36 cm①‎ 由题图b可以看出，周期为T＝2 s②‎ 波速为 v＝＝18 cm/s③‎ 由题图b知，当t＝ s时，Q点向上运动，结合题图a可得，波沿x轴负方向传播。‎ ‎(2)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ。‎ 由图a知，x＝0处y＝－＝Asin(－30°)，‎ 因此xP＝λ＝3 cm④‎ 由图b知，在t＝0时Q点处于平衡位置，经Δt＝ s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及③式有xQ－xP＝vΔt＝6 cm⑤‎ 由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为 xQ＝9 cm。‎ ‎7．(2018·江苏高考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x＝0和x＝0.6 m处的两个质点A、B的振动图象如图所示。已知该波的波长大于0.6 m，求其波速和波长。‎ 答案　v＝2 m/s　λ＝0.8 m 解析　由图象可知，周期T＝0.4 s，‎ 由于波长大于0.6 m，波从A到B的传播时间Δt＝T＝0.3 s，‎ 波速v＝，‎ 代入数据得v＝2 m/s，‎ 波长λ＝vT，‎ 代入数据得λ＝0.8 m。‎ 配套课时作业 ‎　　时间：45分钟　满分：100分 一、选择题(本题共10小题，每小题6分，共60分。其中1～3为单选，4～10为多选)‎ ‎1．关于机械波的形成，下列说法中正确的是(　　)‎ A．物体做机械振动，一定产生机械波 B．机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是重复先振动的相邻的质点的振动，做受迫振动 C．参与振动的质点振动频率各不相同 D．机械波传播过程中，介质中质点随波迁移，振动能量也随波传递 答案　B 解析　有振源没有媒介时不能产生机械波，A错误。机械波在介质中传播时，介质中后振动的质点总是在相邻的先振动的质点的作用下做受迫振动，并重复前一质点的振动情况，B正确。参与振动的质点振动频率都相同，C错误。机械波传播过程中，介质中质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移，在振动过程中把能量传递出去，D错误。‎ ‎2．利用发波水槽得到的水面波波形如图甲、乙所示，则(　　)‎ A．图甲、乙均显示了波的干涉现象 B．图甲、乙均显示了波的衍射现象 C．图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象 D．图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象 答案　D 解析　‎ 波绕过障碍物继续向前传播的现象叫波的衍射现象。波的干涉现象是由频率相同的两列波相遇时叠加产生的，并形成干涉图样，干涉图样的特点是振动加强区与振动减弱区各自都能连成线，且相互间隔地分布。因此题图甲显示了波的衍射现象，题图乙显示了波的干涉现象，D正确。‎ ‎3．下列选项中没利用多普勒效应的是(　　)‎ A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度 B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C．铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D．有经验的战士利用炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去 答案　C 解析　凡是波都能发生多普勒效应。利用地球上接收到的遥远天体发出的光波的频率相对于星系谱线上光波频率的变化，进而判断遥远天体相对于地球的运动速度，利用的就是光波的多普勒效应，A不符合题意；被反射的电磁波，相当于运动的汽车发出的电磁波，根据接收到的频率发生的变化得知汽车的速度，利用的是电磁波的多普勒效应，B不符合题意；铁路工人趴在铁轨上听火车运动情况属于利用固体传声较快的特点，不是利用多普勒效应，C符合题意；炮弹飞行时与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，利用人耳接收到的炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去，利用的是声波的多普勒效应，D不符合题意；故选C。‎ ‎4．(2018·河北名校联盟联考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0时刻的波形图如图所示。已知波速为0.4 m/s，且波刚传到质点c处。下列选项正确的是(　　)‎ A．波源的振动周期为0.2 s B．t＝0.2 s时，质点c沿y轴正方向运动 C．在t＝0时，质点a的加速度比质点b的加速度小 D．质点a比质点b先回到平衡位置 E．t＝0.1 s时，质点c将运动到x＝12 cm处 答案　ABC 解析　由题图知该波的波长λ＝8 cm，根据v＝得T＝＝0.2 s，A正确；经过t＝0.2 s即一个周期，根据“上下坡法”可判断质点c沿y轴正方向运动，B正确；在t＝0时，质点a刚离开平衡位置且沿y轴负方向运动，而质点b已经运动至离平衡位置最远的地方，且将沿y轴负方向运动，因此质点a的加速度比质点b的加速度小，C正确；质点b比质点a先回到平衡位置，D错误；质点c在平衡位置上下振动，并不会随波迁移，E错误。‎ ‎5．(2019·四省八校双教研联盟联考)如图a为沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝1 s时刻的波形图，P、Q两个质点的平衡位置分别为x＝2 m、x＝3 m；图b为x 轴上某质点的振动图象，由图象可知，下列说法正确的是(　　)‎ A．简谐横波的周期为4 s，速度大小为1 m/s B．图b可能是平衡位置为O的质点的振动图象 C．t＝1 s时刻，质点Q的速度一定最大，且一定沿y轴负方向 D．t＝2 s时刻，质点P的速度一定最大，且一定沿y轴负方向 E．t＝3 s时刻，质点Q的速度一定最大，且一定沿y轴负方向 答案　ACD 解析　根据题图b可知，简谐横波的周期为T＝4 s，根据题图a可知，简谐横波的波长为λ＝4 m，波传播的速度v＝＝1 m/s，A正确；在t＝1 s时刻，平衡位置为O的质点处于y＝－2 cm处，而题图b所示的振动图象在t＝1 s时刻质点处于平衡位置，所以B错误；在t＝1 s时刻，质点Q运动到平衡位置，速度最大，且速度方向为沿y轴负方向，C正确；在t＝1 s时刻，质点P运动到波峰，再经＝1 s，即t＝2 s时刻，质点P运动到平衡位置，速度最大，且速度方向为沿y轴负方向，D正确；t＝3 s时刻，质点Q运动到平衡位置，速度最大，且速度方向为沿y轴正方向，E错误。‎ ‎6．一列简谐横波在t＝0时的波形图如图中的实线所示，t＝0.1 s时的波形图如图中的虚线所示，若该波传播的速度为10 m/s，则(　　)‎ A．t＝0时质点a沿y轴正方向运动 B．这列波沿x轴正方向传播 C．这列波的周期为0.4 s D．从t＝0时刻开始质点a经0.2 s通过的路程为0.4 m E．x＝2 m处质点的振动方程为y＝0.2sin(5πt＋π) m 答案　CDE 解析　由题图可知波长λ＝4 m，则波的周期为T＝＝0.4 s，C正确；由题意知，波传播的时间为0.1 s＝T，所以波传播的距离是λ，根据波形的平移可知，波的传播方向沿x轴负方向，B错误；波沿x轴负方向传播，故t＝0时，质点a沿y轴负方向运动，A错误；从t＝0时刻开始经0.2 s时，经过的时间是半个周期，质点a通过的路程等于2个振幅，即0.4 m，D正确；t＝0时刻x＝2 m处的质点从平衡位置沿y轴负方向运动，其位移表达式为y＝－Asint＝－0.2sin5πt m＝0.2sin(5πt＋π) m，E正确。‎ ‎7．(2018·武汉四月调研)一列简谐横波某时刻的波形图如图a所示，从该时刻开始计时，质点A的振动图象如图b所示。下列说法正确的是(　　)‎ A．t＝0.6 s时，质点P的位移为2 m B．0～0.6 s内，质点P运动的路程为6 m C．t＝0.6 s时，波传播的距离为6 m D．若t＝0时，振动刚刚传到A点，则t＝1.6 s时，x＝50 m　的质点第二次位于波峰 E．若t＝0时，振动刚刚传到A点，则t＝2.4 s时，x＝50 m　的质点第二次位于波峰 答案　ABE 解析　根据题图a所示的波的图象和题图b所示的质点A的振动图象可知波沿x轴正方向传播。根据题图b可知，周期T＝0.8 s，t＝0.6 s时，质点P运动到波峰，位移为2 m，A正确；在0～0.6 s时间内，质点P运动的路程是3个振幅，为6 m，B正确；根据题图a所示的波的图象可知波长λ＝20 m，波速v＝＝25 m/s，t＝0.6 s时，波传播的距离x＝25×0.6 m＝15 m，C错误；若t＝0时，振动刚传播到坐标x1＝25 m的A点，振动传播到x2＝50 m处需要时间t＝＝1 s，则t＝1.6 s时，x2＝50 m处的质点第一次位于波峰，t＝2.4 s时，x2＝50 m处的质点第二次位于波峰，D错误，E正确。‎ ‎8．如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5 cm，且在图示的范围内振幅不变，波速和波长均分别为1 m/s和0.5 m，C点是BE连线的中点，下列说法正确的是(　　)‎ A．A点始终处于波峰位置 B．C、E两点都保持静止不动 C．图示时刻A、B两点的竖直高度差为20 cm D．图示时刻C点正处在平衡位置且向上运动 E．从图示的时刻起经0.25 s后，E点通过的路程为20 cm 答案　CDE 解析　A点是波峰与波峰相遇的振动加强点，但不是总处于波峰位置，A错误；E点是波峰与波峰相遇点，B点是波谷与波谷相遇点，它们均属于振动加强区，C点也是振动加强点，不断地运动，B错误；由于振幅是5 cm，A点是波峰与波峰相遇点，则A点相对平衡位置高10 cm，而B点是波谷与波谷相遇点，则B点相对平衡位置低10 cm，所以A、B两点的竖直高度相差为20 cm，C正确；图示时刻C点处于平衡位置，两列波单独引起的速度均向上，故C点的合速度向上，D正确；周期T＝＝ s＝0.5 s，从图示时刻起经0.25 s，E点通过的路程为4A＝20 cm，故E正确。‎ ‎9．(2016·全国卷Ⅲ)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播。波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s。已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为15.8 m、14.6 m。P、Q开始振动后，下列判断正确的是(　　)‎ A．P、Q两质点运动的方向始终相同 B．P、Q两质点运动的方向始终相反 C．当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置 D．当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰 E．当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰 答案　BDE 解析　由波速公式v＝λf得λ＝＝0.8 m，LSP＝λ＝19λ，LSQ＝λ＝18λ，由波动的周期性，采用“去整留零”的方法，可在波形图上标出S、P、Q三点的位置，如图所示，由图可知，P、Q两点的运动方向始终相反，A项错误，B项正确；S在平衡位置时，P、Q一个在波峰，一个在波谷，C项错误；当S恰通过平衡位置向上运动时，P在波峰，Q 在波谷，反之则相反，故D、E两项正确。‎ ‎10．(2016·四川高考)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q是传播方向上相距10 m的两质点。波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图象如图所示。则(　　)‎ A．质点Q开始振动的方向沿y轴正方向 B．该波从P传到Q的时间可能为7 s C．该波的传播速度可能为2 m/s D．该波的波长可能为6 m 答案　AD 解析　由图可知，t＝0时质点Q处于平衡位置，t＝时运动至波峰，故其起振方向沿y轴正方向，A正确；仍由图可知，T＝6 s，质点Q比质点P到达同一振动状态晚了Δt＝nT＋T＝(6n＋4)s(n＝0,1,2，…)，此即为该波从P传到Q所需的时间，当Δt＝7 s时n＝，故B错误；由v＝＝ m/s知，当v＝2 m/s时n＝，故C错误；再由λ＝vT＝ m知，当n＝1时λ＝6 m，故D正确。‎ 二、非选择题(本题共3小题，共40分)‎ ‎11．(2018·沈阳质监一)(12分)从坐标原点产生的简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，t＝0时刻波的图象如图所示，此时沿x轴正方向传播的波刚好传到M点，质点P位于波峰。再经Δt＝0.25 s，质点P第一次回到平衡位置。‎ ‎(1)从t＝0时刻起经多长时间位于x＝－13.5 m处的质点N(图中未画出)第一次到达波峰位置？‎ ‎(2)求质点P的位移随时间变化的表达式(用正弦函数表示)。‎ 答案　(1)6.5 s　(2)y＝0.4sin(2πt＋ )m 解析　(1)由题意可知 Δt＝T 波的传播速度为v＝ 解法一：波刚传到质点N的时间为 t1＝ 质点N从开始振动到第一次到达波峰的时间为 t2＝T 则质点N第一次到达波峰的时间为 t总＝t1＋t2‎ 解得t总＝6.5 s。‎ 解法二：此时波峰在x0＝－0.5 m处，则波峰到质点N的距离为 L＝|x－x0|‎ 则质点N第一次到达波峰的时间为t总＝ 解得t总＝6.5 s。‎ ‎(2)设质点P的位移随时间变化的表达式为 y＝Asin(t＋φ0)‎ 由题意可知A＝0.4 m，t＝0时刻，初相位为φ0＝ 则质点P的位移随时间变化的表达式为 y＝0.4sin(2πt＋ )m。‎ ‎12．(14分)一列横波在x轴上传播，a、b是x轴上相距xab＝6 m的两质点，t＝0时，b正好到达正方向最大位移处，且b到x轴的距离为4 cm，而此时a恰好经过平衡位置向上运动。已知这列波的频率为25 Hz。‎ ‎(1)求经过时间1 s，a运动的路程；‎ ‎(2)若a、b在x轴上的距离大于一个波长，求该波的波速。‎ 答案　(1)4 m ‎(2)若波由a传向b，则波速为 m/s(n＝1,2,3…)；‎ 若波由b传向a，则波速为 m/s(n＝1,2,3…)‎ 解析　(1)a在一个周期内运动的路程 s0＝4A＝0.16 m 周期T＝＝0.04 s ‎1 s内的周期数是n＝＝25‎ ‎1 s内运动的路程s＝ns0＝4 m。‎ ‎(2)由题意可知，若波由a传向b，‎ xab＝(n＋)λ(n＝1,2,3，…)‎ v＝λf＝ m/s(n＝1,2,3，…)；‎ 若波由b传向a，xab＝(n＋)λ(n＝1,2,3，…)‎ v＝λf＝ m/s(n＝1,2,3，…)。‎ ‎13．(2017·海南高考)(14分)从两个波源发出的两列振幅相同、频率均为5 Hz的简谐横渡，分别沿x轴正、负方向传播，在某一时刻分别到达A、B两点，如图中实线、虚线所示，两列波的波速均为10 m/s。求：‎ ‎(1)质点P、O开始振动的时刻之差；‎ ‎(2)再经过半个周期后，两列波在x＝1 m和x＝5 m之间引起的合振动振幅极大和极小的质点的x坐标。‎ 答案　(1)0.05 s　(2)见解析 解析　(1)两列波的波速、频率都相等，则波长相等，波长λ＝＝＝2 m，‎ 由题图可知，向右传播的波从O点开始振动到A点开始振动经过的时间t1＝＝＝0.4 s，‎ 向左传播的波从P点开始振动到B点开始振动经过的时间t2＝＝＝0.35 s，‎ 因此，质点P、O开始振动的时刻之差 Δt＝t1－t2＝0.4 s－0.35 s＝0.05 s。‎ ‎(2)作出半个周期后两列波的波形图，如图所示。由图可知，两列波在x＝1 m、x＝2 m、x＝3 m、x＝4 m、x＝5‎ ‎ m处对质点的振动方向相同，振动加强，引起的合振动振幅最大，两列波在x＝1.5 m、x＝2.5 m、x＝3.5 m、x＝4.5 m处时波峰和波谷相遇，振动减弱，引起的合振动振幅最小。‎