【物理】2020届一轮复习人教版机械振动机械波作业(1) 17页

2020 届一轮复习人教版 机械振动机械波 作业 1．(2018·重庆一诊)下列说法正确的是(　ABE　) A．在双缝干涉实验中，保持入射光的频率不变，增大双缝间的 距离，干涉条纹间距减小 B．日落时分，拍摄水面下的景物，在照相机镜头前装上滤光片， 可以使像更清晰，这是利用了光的偏振原理 C．我们发现竖直向上高速运动的球体，在水平方向上长度变短 了 D．用紫光照射大额钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光， 这是利用紫外线的荧光效应 E．太阳光经过三棱镜的两次折射，会发散成彩色光带 [解析]　根据条纹间距公式 Δx＝L d λ 可知，增大双缝间的距离 d， 干涉条纹间距减小，故 A 正确；日落时分拍摄水面下的景物，在照 相机镜头前装上偏转滤光片可以使景象更清晰，这是利用光的偏振原 理，故 B 正确；竖直向上高速运动的球在水平方向上长度不变，沿 运动方向上的长度会变短，选项 C 错误；用紫外线照射大额钞票时， 钞票上用荧光物质印刷的文字会发出可见光，这是利用紫外线的荧光 效应，而不是用紫光来照射，故 D 错误；太阳光经过三棱镜的两次 折射，由于七色光的折射率不同，所以折射角也就不同，那么经过两 次折射就会发散成彩色光带，故 E 正确。 2．(2019·齐鲁名校高三第一次联考)关于波的干涉和衍射，下列 说法正确的是(　BCE　) A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象 B．当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象 C．“闻其声而不见其人”，说明声波也能发生衍射 D．频率不相同的两列波也能发生干涉 E．声波、电磁波等一切波都能发生衍射和干涉现象 [解析]　当障碍物的尺寸比波长相差不多或者更小时才能观察 到明显的衍射现象，选项 A 错误，B 正确；声波波长在 1.7cm～17m 之间，所以声波可以绕过一般的障碍物，“闻其声而不见其人”，就是 说明声波也能发生衍射，C 正确；波的频率相同是干涉的必要条件， D 错误；干涉和衍射是波的特有现象，声波、电磁波等一切波都能发 生衍射和干涉现象，选项 E 正确。 3．(2018·安徽无为县中学月考)如图所示，两束单色光 a、b 从水 下射向水面上的 A 点，光线经折射后合成一束光 c，则下列说法正确 的是(　ABD　) A．用同一双缝干涉实验装置分别以 a、b 光做实验，a 光的干涉 条纹间距大于 b 光的干涉条纹间距 B．a 比 b 更容易发生衍射现象 C．在水中 a 光的速度比 b 光的速度小 D．若 a 光与 b 光以相同入射角从水中射向空气，在不断增大入 射角时水面上首先消失的是 b 光 [解析]　由图可知 a 光的折射率小于 b 光的折射率，因此 a 光的 频率小于 b 光的，a 光波长大于 b 光的，干涉条纹间距与波长成正比， 选项 A 正确；波长越长，越容易发生衍射，选项 B 正确；由 v＝c n ， 可知选项 C 错误；折射率越大，越容易发生全反射，首先消失的是 b 光，选项 D 正确。 4．(2018·河北五个一联盟联考)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 0.4m/s，且波刚好传到 c 点。下列选项正确的是(　ABC　) A．波源的振动周期为 0.2s B．t＝0 时，质点 c 沿 y 轴正方向运动 C．在 t＝0 时，质点 a 的加速度大小比质点 b 的加速度小 D．质点 a 比质点 b 先回到平衡位置 E．t＝0.1s 时，质点 c 将运动到 x＝12cm 处 [解析]　由图可知该波的波长为 λ＝8cm，则该波的周期为 T＝ 0.08 0.4 s＝0.2s，故 A 正确；根据“上坡下，下坡上”可知质点 c 在 t＝0 时 刻沿 y 轴正方向运动，故 B 正确；t＝0 时刻，质点 a 不在波峰，也不 在波谷，加速度不是最大值，b 点此时处在波峰，加速度具有最大值， 所以此时质点 a 的加速度大小比质点 b 的加速度小，故 C 正确；t＝0 时刻，质点 a 向下振动，远离平衡位置；质点 b 向下靠近平衡位置， 所以质点 a 比质点 b 晚回到平衡位置，故 D 错误；质点并不随波迁 移，故 E 错误。 5. [2019·湖北省八校联考](5 选 3)如图所示，在升降机的天花板上 固定一摆长为 l 的单摆，摆球的质量为 m.升降机保持静止，观察到摆 球正以小角度 θ 左右摆动，且振动周期为 T.已知重力加速度大小为 g， 不计空气阻力，则下列说法正确的是(　　) A．若仅将摆球的质量增大一倍，其余不变，则单摆的振动周期 不变 B．若升降机匀加速上升，利用此单摆来测定当地的重力加速度， 则测量值偏大 C．设想当摆球摆到最低点时，升降机突然以加速度 g 竖直下落， 则摆球相对于升降机做匀速直线运动 D．设想当摆球摆到最高点时，升降机突然以加速度 g 竖直下落， 则摆球相对于升降机会保持静止 E．设想当摆球摆到最高点时，升降机突然以大小为 g 的加速度 匀加速上升，则摆球相对升降机仍然左右摆动，且振动周期不变 答案：ABD 解析：由单摆的周期公式 T＝2π l g 可知，若仅将摆球的质量增 大一倍，其余不变，则单摆的振动周期不变，A 正确；若升降机匀加 速上升，则等效重力加速度偏大，则利用单摆测得当地的重力加速度 偏大，B 正确；设想当摆球摆到最低点时，升降机突然以加速度 g 竖 直下落，则摆球相对于升降机做匀速圆周运动，C 错误；设想当摆球 摆到最高点时，升降机突然以加速度 g 竖直下落，则摆球相对于升降 机会保持静止，D 正确；设想当摆球摆到最高点时，升降机突然以大 小为 g 的加速度匀加速上升，则等效重力加速度变大，振动周期减小， E 错误． 6．[2019·湖北省武汉三中模拟]某振动系统的固有频率为 f 0，在 周期性驱动力的作用下做受迫振动，驱动力的频率为 f.若驱动力的振 幅保持不变，下列说法正确的是(　　) A．当 ff0 时，该振动系统的振幅随 f 增大而增大 C．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于 f D．该振动系统的振动稳定后，振动的频率等于 f0 答案：C 解析：共振图象如图所示，当 f＝f0 时，系统达到共振，振幅最 大，故 ff0 时，随 f 的增大，振幅 减小，A、B 错误；系统的振动稳定后，系统的振动频率等于驱动力 的频率，故振动频率等于 f，C 正确，D 错误． 7．[2019·福建省北大附中测试](5 选 3)振动周期为 T、振幅为 A、 位于 x＝0 的波源从平衡位置沿 y 轴正向开始做简谐运动，该波源产 生的简谐横波沿 x 轴正向传播，波速为 v，传播过程中无能量损失， 一段时间后，该振动传播至某质点 p，关于质点 p 振动的说法正确的 是(　　) A．振幅一定为 A B．周期一定为 T C．速度的最大值一定为 v D．开始振动的方向沿 y 轴向上或向下取决于它离波源的距离 E．若 p 点与波源距离 s＝vT，则质点 p 的位移与波源的相同 答案：ABE 解析：波传播过程中，知波源的振动周期、振幅，则知质点 p 振 动的振幅一定为 A，周期一定为 T，但质点 p 的振动速度与波传播的 速度无关，速度的最大值不一定是 v，A、B 正确，C 错误；质点 p 的 起振方向和波源相同，一定沿 y 轴正向，与 p 离波源的距离无关，D 错误；若 p 点与波源的距离 s＝vT，则 s 等于一个波长，即 p 点与波 源质点相位相同，振动情况总相同，位移总相同，E 正确． 8．[2019·重庆市垫江中学检测](5 选 3)一振动周期为 T、位于 x＝ 0 处的波源从平衡位置沿 y 轴正方向开始做简谐运动，该波源产生的 简谐横波沿 x 轴正方向传播，波速为 v，关于在 x＝3vT 2 处的质点 P， 下列说法正确的是(　　) A．质点 P 振动周期为 T，速度的最大值为 v B．若某时刻质点 P 的速度方向沿 y 轴负方向，则该时刻波源速 度方向沿 y 轴正方向 C．质点 P 开始振动的方向沿 y 轴正方向 D．当 P 开始振动后，若某时刻波源在波峰，则质点 P 一定在波 谷 E．当 P 开始振动后，若某时刻波源在波谷，则质点 P 也一定在 波谷 答案：BCD 解析：质点 P 振动周期与波源振动周期相同，也为 T，但其振动 速度与波速无关，A 错误；x＝3vT 2 ＝3 2 λ，若某时刻质点 P 的速度方向 沿 y 轴负方向，则该时刻波源速度方向沿 y 轴正方向，B 正确；根据 波的特点：简谐波传播过程中，质点的起振方向都与波源的起振方向 相同，故质点 P 开始振动的方向沿 y 轴正方向，C 正确；x＝3vT 2 ＝3 2 λ，故某时刻波源在波峰，则质点 P 一定在波谷，D 正确，E 错误． 9．[2019·云南省楚雄模拟](5 选 3)一列沿 x 轴正方向传播的机械 波，波速为 4 m/s，t＝0 时刻波形如图所示，下面说法正确的是(　　) A．这列波传播的周期为 2 s B．平衡位置为 x＝10 m 处的质点起振方向为竖直向下 C．平衡位置为 x＝3.5 m 处的质点在 t＝0 到 t＝T 4 时间段内路程 等于 2 cm D．t＝9 s 时，平衡位置为 x＝3.5 m 处的质点正在向下振动 E．平衡位置为 x＝4 m 处的质点位移总是和平衡位置为 x＝8 m 处的质点位移相同 答案：ABD 解析：从题图中可知 λ＝8 m，故这列波传播的周期为 T＝λ v ＝8 4 s ＝2 s，A 正确；波上所有质点的起振方向都相同，t＝0 时刻 x＝8 m 处的质点开始振动，沿 y 轴负方向，故 x＝10 m 处质点的起振方向也 为竖直向下，B 正确；平衡位置为 x＝3.5 m 处的质点在 t＝0 时不在 波峰或者波谷，也不在平衡位置，故在四分之一周期内的路程不等于 2 cm，C 错误；平衡位置为 x＝3.5 m 处的质点在 t＝1 s 时和 t＝9 s 时 的振动情况相同，根据波的平移法，知该质点在 t＝9 s 时振动情况和 t＝0 时 x＝7.5 m 处的质点振动情况相同，故该质点正向下振动，D 正确；平衡位置为 x＝4 m 处的质点和平衡位置为 x＝8 m 处的质点相 距半个波长，两者振动情况总是相反，E 错误． 10．[2019·河南省师大附中模拟](5 选 3)一列简谐横波沿 x 轴正 方向传播，t＝0 时波形图如图中实线所示，此时波刚好传到 c 点，t＝ 0.6 s 时波恰好传到 e 点，波形如图中虚线所示，a、b、c、d、e 是介 质中的质点，下列说法正确的是(　　) A．当 t＝0.5 s 时质点 b 和质点 c 的位移相等 B．当 t＝0.6 s 时质点 a 的位移为－5 3 cm C．质点 c 在 0～0.6 s 时间内沿 x 轴正方向移动了 3 m D．喷点 d 在 0～0.6 s 时间内通过的路程为 20 cm E．这列简谐横波遇到频率为 1 Hz 的另一列简谐横波时我们能够 观察到干涉现象 答案：ABD 解析：由题意可得该波向右传播，起振方向向上，波长是 4 cm， 0.6 s 的时间内传播的距离是3λ 4 ，所以波的周期 T＝0.6 s×4 3 ＝0.8 s、f＝ 1 T ＝5 4 Hz、ω＝2πf＝5π 2 .该波的振动方程：y＝Asin( 2π T t－2πx λ )，当 t＝ 0.5 s 时质点 b 的位移：yb＝0.10 m×sin( 2π 0.8 × 0.5－2π × 5 4)＝－ 2 20 m，c 点的位移：yc＝0.10 m×sin( 2π 0.8 × 0.5－2π × 6 4)＝－ 2 20 m，质 点 b、c 的位移相同，A 正确；质点 a 的初相为π 6 ，振动方程：y＝Asin(ωt ＋φ)＝10sin( 5π 2 t＋π 6) cm，当 t＝0.6 s 时，ya＝10sin( 5π 2 × 0.6＋π 6) cm＝ －5 3 cm，B 正确；质点 c 在这段时间内只是沿振动的方向上下振动， 没有沿 x 轴正方向移动，C 错误；由题图可知，质点 d 在 0.6 s 内先 向上运动到达最高点后又返回平衡位置，在这段时间内通过的路程是 2 倍的振幅，为 20 cm，D 正确；这列波的频率为 f＝1 T ＝1.25 Hz，与 频率为 1 Hz 的另一列简谐横波不是相干波，不会发生干涉现象，E 错误． 11．[2019·甘肃省会宁一中月考](5 选 3)如图甲，同一均匀介质 中的一条直线上有相距 6 m 的两个振幅相等的振源 A、B.从 0 时刻起， A、B 同时开始振动，且都只振动了一个周期．图乙为 A 的振动图象， 图丙为 B 的振动图象．若 A 向右传播的波与 B 向左传播的波在 0.3 s 时相遇，则下列说法正确的是(　　) A．两列波的波长都是 2 m B．两列波在 A、B 间的传播速度均为 10 m/s C．在两列波相遇过程中，A、B 连线的中点 C 为振动加强点 D．在 0.9 s 时，质点 B 经过平衡位置且振动方向向上 E．两个波源振动的相位差为 π 答案：ABE 解析：两波在均匀介质中传播速度相同，设为 v，则有 2vt1＝ xAB，代入解得 v＝xAB 2t1 ＝10 m/s，B 正确；由题图乙、丙知两列波的周 期 T＝0.2 s，则波长 λ＝vT＝2 m，A 正确；当 A 的波峰(或波谷)传到 C 时，恰好 B 的波谷(或波峰)传到 C 点，所以 C 点的振动始终减弱， C 错误；振源 A、B 都只振动了一个周期，0.8 s 时质点 B 刚刚停止振 动，所以在 0.9 s 时，质点 B 没有振动，D 错误；振源 A 的简谐振动 方程为 y＝Asinωt，振源 B 的简谐振动方程为 y＝－Asinωt＝Asin(ωt －π)，两个波源振动的相位差为 π，E 正确． 12. [2019·河北省冀州中学模拟](5 选 3)如图所示，一根张紧的水平 弹性长绳上的 a、b 两点，相距 14.0 m，b 点在 a 点的右方，当一列简 谐横波沿此长绳向右传播时，若 a 点的位移达到正向最大时，b 点的 位移恰为零且向下运动．经过 1.00 s 后 a 点的位移为零，且向下运动， 而 b 点的位移恰达到负向最大，则这列简谐波的波速可能等于(　　) A．4.67 m/s B．6 m/s C．10 m/s D．4 m/s E．6.36 m/s 答案：ACE 解析：由题意可知，当简谐横波沿长绳向右传播时，若 a 点的位 移达到正向最大时，b 点的位移恰为零且向下运动，则 a、b 间距离 xab ＝ (n＋3 4)λ ， n ＝ 0,1,2 ， … ， 得 到 波 长 λ ＝ 4xab 4n＋3 ＝ 56 m 4n＋3 ， n ＝ 0,1,2，…，又据题意，经过 1.00 s 后 a 点的位移为零，且向下运动， 而 b 点的位移恰达到负向最大，则时间 t＝1.00 s＝ (k＋1 4)T，k＝ 0,1,2，…，得到周期 T＝ 4 4k＋1 s，k＝0,1，2，…，则波速 v＝ λ T ＝ 14(4k＋1) 4n＋3 m/s，当 k＝0，n＝0 时，v＝4.67 m/s；当 k＝1，n＝1 时， v＝10 m/s；当 k＝1，n＝2 时，v＝6.36 m/s；由于 n、k 是整数，v 不 可能等于 6 m/s 和 4 m/s，A、C、E 正确． 13．[2019·山东泰安模拟](5 选 3)均匀介质中相距为 a 的两个波源 S1 和 S2，振动频率均为 f，产生的简谐横波沿其连线相向传播，振幅 为 A，波速为 v.O 为 S1S2 的中点，如图所示．已知两波源的振动方向 和初始相位均相同．下列说法正确的是(　　) A．质点 O 的振动频率为 f B．质点 O 的振动频率为 2f C．质点 O 的振幅为 2A D．只要不满足 a＝nv f (n＝1,2,3，…)，质点 O 的振幅就一定小于 2A E．质点 O 的振动可能与波源 S1、S2 不同步 答案：ACE 解析：两个波源 S1 和 S2，振动频率均为 f，那么质点 O 的振动 频率也为 f，A 正确，B 错误；O 为 S1S2 的中点，那么两波源传播到 质点 O 的振动是同步的，质点 O 的振幅就一定等于 2A，C 正确，D 错误；只有当波源到质点 O 的间距是半个波长的偶数倍时，则 O 的 振动与波源 S1、S2 同步，E 正确． 14．[2019·江西师范大学附属中学检测](5 选 3)一列简谐横波在 某时刻的波形如图所示，该时刻质点 P 的速度为 v，经过 1.0 s 它的 速度第一次与 v 相同，再经过 0.2 s 它的速度第二次与 v 相同，则下 列判断中正确的是(　　) A．波沿 x 轴正方向传播，波速为 6 m/s B．波沿 x 轴负方向传播，波速为 5 m/s C．若某时刻质点 M 到达波谷处，则质点 P 一定到达波峰处 D．质点 M 与质点 Q 的位移大小总是相等、方向总是相反 E．从图示位置开始计时，在 2.0 s 时刻，质点 P 的位移为 20 cm 答案：BCE 解析：由题图读出波长 λ＝6 m．根据质点 P 的振动情况可得： 该波的周期为 T＝1.0 s＋0.2 s＝1.2 s，则波速为 v＝λ T ＝ 6 1.2 m/s＝5 m/s. 根据质点 P 的运动情况可知，图示时刻 P 点运动方向沿 y 轴负方向， 则波沿 x 轴负方向传播，A 错误，B 正确；由题图知质点 M 与质点 P 的平衡位置之间的距离是半个波长，振动情况总是相反，则某时刻质 点 M 到达波谷处，则质点 P 一定到达波峰处，C 正确；题图所示时 刻，质点 M 与质点 Q 的位移大小相等、方向相反，但它们平衡位置 之间的距离不是半个波长的奇数倍，所以位移不是总是相反，D 错误； 该波的周期 T＝1.2 s，从题图所示位置开始计时，质点 P 的振动方程 为 y＝－Asin( 2π T t＋π 6)＝－20sin( 2π 1.2t＋π 6) cm＝－20sin( 5π 3 t＋π 6) cm，当 t＝2.0 s 时，代入解得 y＝20 cm，即从图示位置开始计时，在 2.0 s 时 刻，质点 P 的位移为 20 cm，E 正确． 15．[2019·河北省衡水中学联考](5 选 3)一列简谐横波在 t1＝0.02 s 时刻的波形图如图甲所示，平衡位置在 x＝1 m 处的质点 P 的振动 图象如图乙所示．已知质点 M 的平衡位置在 x＝1.75 m 处．下列说法 正确的是(　　) A．波的传播速度为 100 m/s B．t2＝0.03 s 时，质点 M 的运动方向沿 y 轴正方向 C．M 点在 t1 时刻位移为 2 10 m D．质点 M 从 t1 时刻起每过 0.005 s 通过的路程均为 0.2 m E．如果该波波源从 O 点沿 x 轴正向快速运动，则在 x＝20 m 处 的观察者接收到的波的频率将大于 50 Hz 答案：ACE 解析：由题图甲可知波长 λ＝2 m，由题图乙可知周期 T＝0.02 s， 所以波速 v＝λ T ＝100 m/s，A 正确；由题图乙知 t1＝0.02 s 时质点 P 正 通过平衡位置向 y 轴负方向运动，可以判断出该波沿 x 轴正方向传播， 所以此时质点 M 的运动方向沿 y 轴正方向，则当 t2＝0.03 s，即再过 半个周期时，质点 M 的运动方向沿 y 轴负方向，B 错误；质点 M 的 平衡位置在 x＝1.75 m，与 P 点振动情况相差 1.75－1.0 2 T＝3 8 T，则 M 点振动方程为 y＝－0.2sin2π T t－3 4 π m，在 t1 时刻位移为 2 10 m，C 正确； 质点 M 从 t1 时刻起每过四分之一周期通过的路程不是振幅 0.2 m，D 错误；根据多普勒效应可知当波源向观察者快速运动时，观察者接收 到的波的频率大于波源的实际频率，E 正确． 16．[新情景题](5 选 3)简谐横波 A 与 B 在某时刻的波形如图所 示，经过 t＝TB 时间(TB 为简谐横波 B 的周期)，两波仍出现图示波形， 则两波的波速之比vA vB 可能是(　　) A．2：1 B．4：1 C．6：1 D．3：2 E．4：3 答案：ABC 解析：设简谐横波 A 的波长为 λA，简谐横波 B 的波长为 λB，则 由题图可得 1 2 λA＝a，λB＝a，即 λA＝2a，λB＝a；由于简谐横波 A 某 时刻的波形经过 t＝nTA(n＝1,2,3，…)的时间不变，所以 TB＝nTA，结 合 vA＝λA TA ＝2a TA 和 vB＝λB TB ＝ a TB ＝ a nTA ，则vA vB ＝2n：1，故选项 A、B、 C 正确． 课时测评○36 综合提能力　课时练　赢高分 一、选择题 1．(5 选 3)下列说法正确的是(　　) A．机械波与电磁波都是波，具有相同的特性，都可以在真空中 传播 B．波速、波长和周期的关系式 λ＝vT 对机械波和电磁波都适用 C．单摆在空气中摆动不会产生机械波 D．不仅声波具有多普勒效应，电磁波和其他机械波也具有多普 勒效应 E．任何波的频率都等于波源的振动频率 答案：BDE 解析：机械波与电磁波都是波，具有相同的特性，但是电磁波可 以在真空中传播，而机械波只能在介质中传播，选项 A 错误；波速、 波长和周期的关系式 λ＝vT 对机械波和电磁波都适用，选项 B 正确； 单摆在空气中摆动，会引起周围空气振动，能够产生机械波，选项 C 错误；多普勒效应是波特有的，不仅声波具有多普勒效应，电磁波和 其他机械波也具有多普勒效应，选项 D 正确；任何波的频率都等于 波源的振动频率，选项 E 正确． 2．[2018·全国卷Ⅲ](5 选 3)[物理——选修 3－4]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：A 对：因周期 T>0.20 s，故波在 Δt＝0.20 s 内传播的距离 小于波长 λ，由 y－x 图象可知传播距离 Δx＝0.08 m，故波速 v＝Δx Δt ＝ 0.40 m/s；B 错：由 y－x 图象可知波长 λ＝0.16 m；C 对、D 错：由 v ＝λ T 得，波的周期 T＝λ v ＝0.4 s，根据振动与波动的关系知 t＝0 时，x＝ 0.08 m 的质点沿＋y 方向振动，t＝0.7 s＝13 4 T，故此时该质点位于波 谷；因为 1 4 T<0.12 s