高考物理复习机械波模拟试题

机械波
一、选择题(本题共10个小题，每小题7分，共70分，每小题只有一个选项正确，请将正确选项前的字母填在题后的括号内)
1．如图所示为简谐横波在某一时刻的波形图，已知此时质点A 正向上运动，如图中箭头所示，由此可断定此横波( )
A ．向右传播，且此时质点
B 正向上运动
B ．向右传播，且此时质点
C 正向下运动
C ．向左传播，且此时质点
D 正向上运动
D ．向左传播，且此时质点
E 正向下运动
解析：由质点A 向上运动可以确定波向左传播，则质点B 、C 正向下运动，质点D 、E 正向上运动，故C 正确．
答案：C
2．如图所示为一列简谐横波的图象，波速为0.2 m/s ，以下结论正确的是( )
A ．振源振动的频率为0.4 Hz
B ．若质点a 比质点b 先回到平衡位置，则波沿x 轴正方向传播
C ．图示时刻质点a 、b 、c 所受回复力大小之比为2∶1∶3
D ．经过0.5 s 质点a 、b 、c 通过的路程为75 cm
解析：由图可知，波长为8 cm ，周期为T ＝λv ＝0.080.2
s ＝0.4 s ，振动频率为2.5 Hz ，A 错．若 质点a 比质点b 先回到平衡位置，则质点a 向下振动，波沿x 轴负方向传播，B 错．回
复力的大小与位移成正比，C 对，经过0.5 s 即114
T ，只有c 点通过的路程为75 cm ，D 错．
答案：C
3. 振源A 带动细绳上各点上下做简谐运动，t ＝0时刻绳上形成的波形如图所示．规定绳上质
点向上运动的方向为x轴的正方向，则P点的振动图象是( )
解析：选B.本题考查波动与振动相结合的问题．由t＝0时刻绳上形成的波形可知该波刚传到P点时处于平衡位置，由“上下坡”法可知，P处上坡，所以起振方向向下，B正确．
4．一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ.若在x＝0处质点的振动图象如右图所示，则该波在t＝T/2时刻的波形曲线为下图中的( )
解析：从振动图象上可以看出x＝0处的质点在t＝T/2时刻处于平衡位置，且正在向下
振动，四个选项中只有A图符合要求，故A项正确．
答案：A
5．介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点( )
A．它的振动速度等于波的传播速度
B．它的振动方向一定垂直于波的传播方向
C．它在一个周期内走过的路程等于一个波长
D．它的振动频率等于波源的振动频率
解析：由振动和波的关系可知：质点的振动速度是质点运动的速度，而波的传播速度是
指“振动”这种运动形式的传播速度，故A错；波可分为横波和纵波，在纵波中，质点
的振动方向与波的传播在一条直线上，故B错；在一个周期内波传播的距离等于波长，
而质点运动的路程等于4个振幅，故C错；介质中所有质点的振动都是由波源的振动引
起的，它们的振动频率与波源的振动频率都相同，故D正确．
答案：D
6．如图为一列沿x 轴负方向传播的
简谐横波在t ＝0时的波形图，当Q 点在t ＝0时的
振动状态传到P 点时，则( )
A ．1 cm ＜x ＜3 cm 范围内的质点正在向y 轴的负方向运动
B ．Q 处的质点此时的加速度沿y 轴的正方向
C ．Q 处的质点此时正在波峰位置
D ．Q 处的质点此时运动到P 处
解析：画出将Q 点的振动状态传到P 点，即t ′＝34
T 时 的波形图(如图)，由波的传播方向知，1 cm ＜x ＜2 cm 范
围内的质点沿y 轴正方向运动，A 错误；此时Q 处的质
点在波谷，具有沿y 轴正向的加速度，所以B 正
确，C 、D 错误．
答案：B
7．如图所示，实线是沿x 轴传播的一列简谐横波在t ＝0时刻的波形图，虚线是这列波在t ＝0.2 s 时刻的波形图．已知该波的波速是0.8 m/s ，则下列说法正确的是( )
A ．这列波的波长是14 cm
B ．这列波的周期是0.125 s
C ．这列波可能是沿x 轴正方向传播的
D ．t ＝0时，x ＝4 cm 处的质点速度沿y 轴负方向
解析：由波动图象可知波长λ＝12 cm ，故A 错；由T ＝λv
＝0.15 s ，故B 错；t ＝0.2 s ＝ (0.15＋0.05)s ＝T ＋13T ，则波沿传播方向传播的距离为x ＝λ＋13
λ＝(12＋4)cm ＝16 cm ，即 在13T 内波传播的距离为x 0＝13
λ＝4 cm ，故波沿x 轴负向传播，C 错；由波的传播方向 可知x ＝4 cm 处的质点在t ＝0时沿y 轴负方向，故D 正确．
答案：D
8．如图所示，实线为一列横波某时刻的波形图象，这列波的传播速度为0.25 m/s ，经过时间1 s 后的波形如虚线所示．那么这列波的传播方向与这段时间内质点P (x ＝0.1 m 处)所通过的路程是( )
A ．沿x 轴负方向，10 cm
B ．沿x 轴正方向，30 cm
C ．沿x 轴负方向，50 cm
D ．沿x 轴负正向，70 cm
解析：波的传播距离x ＝vt ＝0.25 m ＝54
λ，故波沿x 轴负方向传播，P 所通过的路程为5 倍振幅，即50 cm.
答案：C
9．一列简谐横波沿x 轴传播．t ＝0时刻的波形如图所示，质点A 与质点B 相距1 m ．A 点速度沿y 轴正方向；t ＝0.02 s 时，质点A 第一次到达正向最大位移处．由此可知( )
A ．此波的传播速度为25 m/s
B ．此波沿x 轴正方向传播
C ．从t ＝0时起，经过0.04 s ，质点A 沿波传播方向迁移了1 m
D ．在t ＝0.04 s 时，质点B 处在平衡位置，速度沿y 轴负方向
解析：因为A 、B 相距1 m ，所以波长λ＝2 m ，因A 点速度沿y 轴正方向，所以波沿x 轴负方向传播．因t ＝0.02 s 时，质点A 第一次到达正向最大位移处，可知波的周期T
＝4×0.02 s＝0.08 s ．所以波速v ＝λT ＝20.08
m/s ＝25 m/s ，A 正确、B 错误，介质中质点 只在平衡位置附近振动，不随波迁移，所以C 项错误．t ＝0时B 点通过平衡位置沿y
轴负方向运动，经0.04 s 即12
个周期，质点B 将通过平衡位置沿y 轴正方向运动，所以D 错．
答案：A
10．一列简谐横波在t ＝0时刻的波形如图中的实线所示，t ＝0.02 s 时刻的波形如图中虚线所示．若该波的周期T 大于0.02 s ，则该波的传播速度可能是( )
A ．2 m/s
B ．3 m/s
C ．4 m/s
D ．5 m/s
解析：因为该波的周期大于0.02 s ，所以波在0.02 s 内传播的距离小于一个波长．比较 两时刻波形图可知，若波沿＋x 方向传播，则波的传播距离为Δx ＝2 cm ，所以波速v ＝ Δx t ＝1 m/s ；若波沿－x 方向传播，波的传播距离Δx ＝6 cm ，所以波速v ＝Δx t
＝3 m/s ，B
项正确．
答案：B
二、非选择题(本题共2小题，共30分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)
11．(15分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位．已知某超声波频率为1.0×105 Hz ，某
时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示．
(1)从该时刻开始计时，画出x ＝7.5×10－3
m 处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周 期)．
(2)现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4 s ，求鱼群与渔船间的距离(忽 略船和鱼群的运动)．
解析：本题考查振动图象与波动图象、波速公式、全反射等知识点，意在考查考生运用 知识解决实际问题的能力．
(1)如图所示．
(2)由波形图读出波长λ＝15×10－3 m
由波速公式得
v ＝λf ①
鱼群与渔船的距离为
x ＝12
vt ②
联立①②式，代入数据得
x ＝3000 m
答案：(1)见解析图 (2)3000 m
12．(15分)在某介质中形成一列简谐波，波向右传播，
在0.1 s 时刻刚好传到B 点，波形如图所示，且
再经过0.6 s ，P 点也开始起振，求：
(1)该列波的周期T ；
(2)从t ＝0时刻起到P 点第一次达到波峰时止，O 点对平衡位置的位移y 0及其所经过的 路程s 0各为多少？
解析：(1)由图象可知，λ＝2 m
波速v ＝x Δt 1＝60.6
m/s ＝10 m/s 由v ＝λT
， 得T ＝λv ＝0.2 s
(2)设从图示时刻，P 点第一次达到波峰时，所需时间为Δt ，则Δt ＝Δs /v ＝0.75 s P 点第一次到达波峰的时刻为Δt ＋0.1 s ＝0.85 s
由题意可知t ＝0时刻，波刚好传到O 点，起振方向向下，即O 点振动了t ＝0.85 s t ＝4T ＋T /4
所以y 0＝－2 cm ，路程s 0＝34 cm
答案：(1)0.2 s (2)－2 cm 34 cm。