2019年高考物理(鲁科版)练习：第十四章 第2讲 机械波和波的图象 Word版含解析

[课时作业]单独成册方便使用一、选择题1.设x轴方向的一条细绳上有O、A、B、C、D、E、F、G八个点，OA＝AB＝BC＝CD＝DE＝EF＝FG＝1 m，质点O在垂直于x轴方向上做简谐运动，沿x轴方向传播形成横波. t＝0时刻，O点开始向上运动，经t＝0.2 s，O点第一次到达上方最大位移处，这时A点刚好开始运动．那么在t＝2.5 s时刻，以下说法中正确的是()A．B点位于x轴下方B．A点与E点的位移相同C．D点的速度最大D．C点正向上运动E．这列波的波速为5 m/s解析：由题可知，T4＝0.2 s，周期T＝0.8 s，14λ＝1 m，波长λ＝4 m，由v＝λT得波速v＝5 m/s，则可判断E项正确；当t＝2.5 s时，波源O已振动了318个周期，此时O位于x轴上方向上振动，B点与O点之间相距半个波长，可判断B点位于x轴下方，A项正确；2.5 s时E点已经振动了一段时间，A点与E点间距1个波长，两点振动情况完全一样，则B项正确；O点与D点间距1个波长，两点的振动情况完全一样，此时，O点已经离开平衡位置向上振动，D点也一样，则D点的速度不是最大，C项错误；波传播到C点的时间为t＝3×0.2 s＝0.6 s，在t＝2.5 s时刻质点C已振动的时间t′＝2.5 s－0.6 s＝1.9 s＝238T，质点C的起振方向向上，则在2.5 s时刻C点应向下振动，则D项错误．答案：ABE2.如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射．下列措施可能使波发生较为明显衍射的是()A．增大波源的振动频率B．减小波源的振动频率C．增大障碍物的长度D．减小障碍物的长度E．波源远离障碍物运动解析：不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度远大于波长，只要增大波长或减小障碍物的长度即可满足题目要求，由λ＝vf知，v不变，减小f，λ增大，故A、C错，B、D对；波源远离障碍物将产生多普勒效应，等效于增大波长，故E对．答案：BDE3．一列简谐横波在某时刻的波形如图所示，此时刻质点P的速度为v，经过1.0 s它的速度大小、方向第一次与v相同，再经过0.2 s它的速度大小、方向第二次与v相同，则下列判断中正确的是()A．波沿x轴负方向传播，波速为5 m/sB．波沿x轴正方向传播，波速为5 m/sC．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在y轴上的坐标为20 cm解析：由题意可知，波沿x轴负方向传播，其周期T＝1.2 s，根据v＝λT得v＝5 m/s，A正确，B错误；当两质点平衡位置间的距离相差半个波长的奇数倍时，振动步调相反，C正确，D错误；波的周期为T＝1.2 s，根据对称性可知，从图示位置开始计时，在2.0 s时刻，质点P到达波峰处，其y坐标为20 cm，E正确．答案：ACE4.一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示．介质中x＝2 m处的质点P沿y轴正方向做简谐运动的表达式为y＝10sin(5πt) cm.关于这列简谐波，下列说法正确的是()A．周期为4.0 sB．振幅为20 cmC．传播方向沿x轴正向D．传播速度为10 m/sE．经1 s波向前传播10 m，而质点不随波移动解析：由题意知ω＝5π rad/s，周期T＝2πω＝0.4 s，由波的图象得振幅A＝10 cm，波长λ＝4 m，故波速v＝λT＝10 m/s，P点在t＝0时振动方向为正y方向，波向正x方向传播，由Δx＝v t1知，1 s后波向前传播10 m，各质点仍在平衡位置附近振动而不随波移动．答案：CDE5．(2018·安徽江南十校联考)一简谐机械横波沿x轴负方向传播，已知波的波长为8 m，周期为2 s，t＝1 s时刻波形如图a所示，a、b是波上的两个质点．图b 是波上某一点的振动图象．则下列说法正确的是()A．图b可以表示d质点的振动B．图b可以表示b质点的振动C．a、b两质点在t＝1.5 s时速度大小相同D．该波传播速度为v＝4 m/sE．t＝0时b质点速度沿y轴正向解析：a、b、d三质点中在t＝1 s时位于平衡位置的是b和d质点，其中d质点向上振动、b质点向下振动，则图b可以表示d质点的振动，A项正确，B项错误．t＝1.5 s时的波形图如图甲所示，则知此时a质点速度大于b质点速度，C项错误．波速v＝λT＝4 m/s，D项正确．t＝0时波形如图乙所示，此时b质点速度沿y轴正方向，E项正确．答案：ADE6．(2018·河北唐山模拟)如图所示为一列向左传播的横波的图象，图中实线表示t 时刻的波形，虚线表示又经Δt ＝0.2 s 时刻的波形，已知波长为2 m ，下列说法正确的是( )A ．波的周期的最大值为2 sB ．波的周期的最大值为29 sC ．波的速度的最小值为9 m/sD ．这列波不能发生偏振现象E ．这列波遇到直径r ＝1 m 的障碍物会发生明显的衍射现象解析：0.2 m ＝110λ，因波向左传播，则由图象可知波向左传播的距离为(n ＋910)λ(n＝0,1,2，…)，所以0.2 s ＝(n ＋910)T (n ＝0,1,2，…)，n ＝0时，周期最大，为T m＝29 s ，波速最小，为v min ＝λT m＝9 m/s ，所以A 错误，B 、C 正确．横波可以发生偏振现象，D 错误．因为障碍物的直径r ＝1 m<λ＝2 m ，则这列波遇到此障碍物可以发生明显的衍射现象，E 正确．答案：BCE7.图为一列沿x 轴正方向传播的简谐横波在t ＝0时刻的波形图，已知t 1＝0.3 s 时，质点P 首次位于波谷，质点Q 的坐标是(1.5，0)，质点M 的坐标是(13,0)(图中未画出)，则以下说法正确的是( )A ．波的传播速度为0.3 m/sB ．从t ＝0开始，质点Q 一定比P 先到达波峰C ．每经0.2 s ，质点Q 的路程一定是10 cmD ．在t 2＝1.6 s 时刻，质点M 第二次位于波峰E ．P 、Q 两质点的速度方向始终相同解析：由题图知波长为λ＝4 cm ，v ＝34λt 1＝0.1 m/s ，故选项A 错误；因为该波沿x 轴正方向传播，质点Q 在质点P 的左侧，由题图可知质点Q 一定比P 先到达波峰，故选项B 正确；波的周期T ＝λv ＝0.4 s ，每经0.2 s 即半个周期，质点Q 运动的路程s ＝2A ＝2×5 cm ＝10 cm ，故选项C 正确；波峰第一次到达质点M 的时间t 3＝Δx v ＝0.13－0.010.1s ＝1.2 s ，再经过一个周期即t 2＝1.6 s 时，质点M 第二次位于波峰，故选项D 正确；P 、Q 两质点相距Δx ′＝0.5 cm<λ，不是同相位点，故选项E 错误．答案：BCD8.如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列简谐横波的波峰和波谷，此刻，M 是波蜂与波峰的相遇点，设这两列波的振幅均为A ，则下列说法中正确的是( )A ．此时刻位于O 处的质点正处于平衡位置B ．P 、N 两处的质点始终处在平衡位置C ．随着时间的推移，M 处的质点将向O 处移动D ．从此时刻起，经过四分之一周期，M 处的质点到达平衡位置，此时位移为零E ．O 、M 连线的中点是振动加强的点，其振幅为2A解析：此时刻位于O 处的质点正处于波谷与波谷的相遇点，不在平衡位置，选项A 错误；P 、N 两处的质点处于波峰和波谷的相遇点，两列波在这两处的位移始终相反，合位移为零，选项B 正确；质点并不随波迁移，选项C 错误；从此时刻起，经过四分之一周期，两列波在M点的振动均达到平衡位置，合位移为零，选项D正确；O、M连线的中点是振动加强区的点，其振幅为2A，选项E 正确．答案：BDE9．如图所示，有一列减幅传播的简谐横波，x＝0与x＝75 m处的A、B两个质点的振动图象分别如图中实线与虚线所示．则这列波的()A．A点处波长是10 cm，B点处波长是5 cmB．周期一定都是2×10－2 sC．t＝0.012 5 s时刻，两质点的振动速度方向相反D．传播速度一定是600 m/sE．A质点的振幅是B质点的振幅的2倍解析：由A、B两质点的振动图象可知两质点的周期均为2×10－2s，所以B项正确；再由振动图象知t＝0时，质点A在平衡位置且向上振动，B处在波峰，则有75 m＝34λ＋nλ(n＝0,1,2,3，…)，解得λ＝3004n＋3m(n＝0,1,2,3，…)，所以A项错；在t＝0.012 5 s＝58T时，质点A向下振动，B向上振动，所以C项正确；波的传播速度v＝λT ＝15 0004n＋3m/s(n＝0,1,2,3，…)，有多种可能，D项错；由图可知质点A的振幅为10 cm，质点B的振幅为5 cm，所以E项正确．答案：BCE二、非选择题10.一列沿－x方向传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形如图所示，质点振动的振幅为10 cm.P、Q两点的坐标分别为(－1,0)和(－9,0)，已知t ＝0.7 s 时，P 点第二次出现波峰．(1)这列波的传播速度多大？(2)从t ＝0时刻起，经过多长时间Q 点第一次出现波峰？(3)当Q 点第一次出现波峰时，P 点通过的路程为多少？解析：(1)由题意可知该波的波长为λ＝4 m ，P 点与最近波峰的水平距离为3 m ，距离下一个波峰的水平距离为7 m所以v ＝s t ＝10 m/s(2)Q 点与最近波峰的水平距离为11 m故Q 点第一次出现波峰的时间为t 1＝s 1v ＝1.1 s(3)该波中各质点振动的周期为T ＝λv ＝0.4 sQ 点第一次出现波峰时质点P 振动了t 2＝0.9 s则t 2＝2T ＋14T ＝9T 4质点每振动T 4经过的路程为10 cm当Q 点第一次出现波峰时，P 点通过的路程s ′＝0.9 m.答案：见解析11．(2018·湖北武汉调研)有两列简谐横波a 、b 在同一介质中分别沿x 轴正方向和负方向传播，两列波在t ＝0时刻的波形曲线如图所示，已知a 波的周期T a ＝ 1 s ．求：(1)两列波的传播速度；(2)从t ＝0时刻开始，最短经过多长时间x ＝1.0 m 的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m?解析：(1)由图可知a 、b 两列波的波长分别为λa ＝2.5 m ，λb ＝4.0 m.两列波在同种介质中的传播速度相同，为v ＝λa T a＝2.5 m/s. (2)a 波的波峰传播到x ＝1.0 m 的质点经历的时间t a ＝Δx a v ＝1＋mλa v ，b 波的波峰传播到x ＝1.0 m 的质点经历的时间t b ＝Δx b v ＝1.5＋nλb v，又t a ＝t b ＝t ，联立解得5m －8n ＝1(式中m 、n 均为正整数)，分析知，当m ＝5、n ＝3时，x ＝1.0 m 的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m 时经过时间最短，将m ＝5代入t ＝1＋mλa v ，解得t ＝5.4 s.答案：(1)均为2.5 m/s (2)5.4 s12．如图甲所示，一列简谐横波沿直线AB 传播，A 、B 之间的距离为1 m ，A 、B 两点的振动情况如图乙所示．则这列波波速为多少？解析：该波的周期为T ＝4 s.如果该波向右传播x AB ＝nλ＋34λ(n ＝0,1,2,3，…)解得波长λ＝44n ＋3 m(n ＝0,1,2,3，…) 波速v ＝λT ＝14n ＋3m/s(n ＝0,1,2,3，…)． 如果该波向左传播x AB＝nλ＋14λ(n＝0,1,2,3，…)解得波长λ＝44n＋1m(n＝0,1,2,3，…)波速v＝λT ＝14n＋1m/s(n＝0,1,2,3，…)．答案：见解析。