高考物理一輪復習 專題51 機械波 橫波的圖象(測)(含解析)1
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專題51 機械波 橫波的圖象(測) 【滿分:110分 時間:90分鐘】 一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分。填正確答案標號,選對一個得2分,選對2個得4分,選對3個得5分。每選錯一個扣3分,最低得分為0分) 1.如圖所示為某時刻的兩列簡諧橫波在同一介質(zhì)中沿相同方向傳播的波形圖,此時a波上某質(zhì)點P的運動方向如圖所示,則下列說法正確的是: ( ) A.兩列波具有相同的波速 B.此時b波上的質(zhì)點Q正向上運動 C.一個周期內(nèi),Q質(zhì)點沿x軸前進的距離是P質(zhì)點的1.5倍 D.在P質(zhì)點完成30次全振動的時間內(nèi)Q質(zhì)點可完成20次全振動 E.a(chǎn)波和b波在空間相遇處會產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣 【答案】ABD 【名師點睛】此題是關于機械波的傳播問題;要知道波速由介質(zhì)決定;質(zhì)點只在自己平衡位置附近上下振動,不隨波遷移;只有當兩列波的頻率相同時才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣. 2.一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示,此時平衡位置位于x=3m處的質(zhì)點正在向y軸正方向運動,若a、b兩質(zhì)點平衡位置的坐標分別為,周期為T,則: ( ) A.波沿x正方向傳播 B.t=T/4時,a質(zhì)點正向y軸正方向運動 C.當a質(zhì)點處在波峰時,b質(zhì)點正在向y軸正方向運動 D.在某一時刻,a、b兩質(zhì)點的位移和速度可能相同 E.t=3T/4時,b質(zhì)點正在向y軸負方向運動 【答案】BCE 【名師點睛】本題考查識別、理解波動圖象的能力,根據(jù)波動圖象,分析質(zhì)點的振動過程是應具備的能力,尤其是判斷質(zhì)點振動方向的方法很多,要對一種方法做到熟練掌握,例如“同側法”等. 3.如圖為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波在t=0時的波形圖,當Q點在t=0時的振動狀態(tài)傳到P點時,則: ( ) A.0cm<x<2cm范圍內(nèi)的質(zhì)點正在向y軸的正方向運動 B.Q處的質(zhì)點此時的加速度沿y軸的正方向 C.Q處的質(zhì)點此時正在波谷位置 D.Q處的質(zhì)點此時運動到P處 E.Q處的質(zhì)點此時的速度沿y軸正方向 【答案】ABC 【解析】 當Q點在t=0時的振動狀態(tài)傳到P點時,Q點在t=0時的波沿也向左傳到P點,質(zhì)點振動四分之三周期,所以x=0cm處質(zhì)點在波谷,x=2cm處質(zhì)元在波峰,則0cm<x<2cm的質(zhì)點向y軸的正方向運動, A正確;Q點振動四分之三周期后到達波谷,速度為零,加速度沿y軸的正方向最大,BC正確,E錯誤;機械波傳播過程中,質(zhì)點只在平衡位置附近上下振動,不隨波遷移,故C錯誤.故選ABC. 【名師點睛】本題是對機械波的傳播的考查,解題時畫波形是關鍵,只要畫出新的波形各點的振動即可明確,也可利用平移法可知Q點的狀態(tài)傳到P點時的波形圖,由波形圖可判斷各點的振動情況。 4.是一列機械波在零時刻的波形,圖(b)是這列機械波上P點的振動圖像,P點坐標2.0m<<2.5m,Q點坐標,下列說法正確的是: ( ) A.這列機械波的波速一定是1m/s B.這列機械波一定是沿x軸正方向傳播 C.P點一定先于Q點回到平衡位置 D.經(jīng)過,P點運動的路程一定為4cm E.P點的坐標一定是=2.25m 【答案】ADE 【名師點睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點振動方向或者根據(jù)質(zhì)點振動方向判斷波傳播方向時,走坡法是一種重要的方法,即下坡路上,上坡路下,簡諧橫波在傳播過程中波上的各個質(zhì)點只在平衡位置附近上下振動,不會隨波遷移,當兩個質(zhì)點相隔波長的整數(shù)倍時,則這兩個點為同相點,即振動步調(diào)相同,如果兩個質(zhì)點相隔半波長的奇數(shù)倍時,兩個點為反相點,即振動步調(diào)相反。 5.設沿x軸方向的一條細繩上有O、A、B、C、D、E、F、G八個點,OA=AB=BC=CD=DE=EF=FG=1 m,質(zhì)點O在垂直于x軸方向上做簡諧運動,沿x軸方向傳播形成橫波.t1=0 s時刻,O點開始向上運動,經(jīng)0.2 s,O點第一次到達上方最大位移處,這時A點剛好開始運動.那么在t2=2.5 s時刻,以下說法中正確的是: ( ) A.B點位于x軸下方 B.A點與E點的位移相同 C.D點的速度最大 D.C點正向上運動 E.這列波的波速為5m/s 【答案】ABE 【名師點睛】本題要會分析波動形成的過程,根據(jù)時間與周期的關系分析質(zhì)點的運動狀態(tài)是基本能力,要加強訓練,熟練掌握。 6.一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波t時刻的波形圖象如圖所示,已知該波的周期為T,a、b、c、d 為沿波傳播方向上的四個質(zhì)點。則下列說法中正確的是: ( ) A.在時,質(zhì)點c的速度達到最大值 B.在t+2T時,質(zhì)點d的加速度達到最大值 C.從t到t+2T的時間間隔內(nèi),質(zhì)點d通過的路程為6cm D.t時刻后,質(zhì)點b比質(zhì)點a先回到平衡位置 E.從t時刻起,在一個周期的時間內(nèi),a、b、c、d四個質(zhì)點沿x軸通過的路程均為一個波長 【答案】BCD 【名師點睛】對于波動過程中質(zhì)點速度、加速度大小的分析,可根據(jù)時間確定出質(zhì)點的位置判斷。 7.圖a為一列簡諧橫波在時刻的波形圖,P是平衡位置為處的質(zhì)點,Q是平衡位置為處的質(zhì)點,圖b為質(zhì)點Q的振動圖像,則下列說法正確的是: ( ) A.該波的周期是 B.該波的傳播速度為 C.該波沿軸的負方向傳播 D.時,質(zhì)點Q的速度方向向下 E.從到,質(zhì)點P通過的路程為 【答案】BCD 【解析】 由圖乙知該波的周期是,故A錯誤;由甲圖知波長λ=8m,則波速為:,故B正確;在時,由乙圖知質(zhì)點Q正向下運動,根據(jù)波形平移法可知該波沿軸負方向傳播,故C、D正確;該波沿軸負方向傳播,此時P點正向上運動.從到經(jīng)過的時間為,由于時刻質(zhì)點P不在平衡位置或波峰、波谷處,所以質(zhì)點P通過的路程不是,故E錯誤。 【名師點睛】本題有一定的綜合性,考察了波動和振動圖象問題,關鍵是會根據(jù)振動情況來判斷波的傳播方向,抓住振動圖象和波動圖象之間的內(nèi)在聯(lián)系.要知道質(zhì)點做簡諧運動時,只有在平衡位置或波峰、波谷處的質(zhì)點,在周期內(nèi)振動的路程才是。 8.一列沿x軸傳播的簡諧橫波,t=0時刻的波形如圖所示,此時質(zhì)元P恰在波峰,質(zhì)元Q恰在平衡位置且向上振動.再過0.2s,質(zhì)點Q第一次到達波峰,則下列說法正確的是: ( ) A.波沿x軸負方向傳播 B.波的傳播速度為30m/s C.1s末質(zhì)點P的位移為零 D.質(zhì)點P的振動位移隨時間變化的關系式為x=0.2sin(2πt+)m E.0~0.9s 時間內(nèi)P點通過的路程為()m 【答案】BCE 【名師點睛】本題要能根據(jù)質(zhì)點的振動過程確定周期,判斷波的傳播方向是應具備的基本功.質(zhì)點的振動方程要根據(jù)位移和速度方向由數(shù)學知識分析函數(shù)特征,寫出振動方程。 9.一列簡諧橫波在某時刻的波形如圖所示,此時刻質(zhì)點P的速度為v,經(jīng)過0.2s它的速度大小、方向第一次與v相同,再經(jīng)過1.0s它的速度大小、方向第二次與v相同,則下列判斷中正確的有: ( ) A.波沿x軸正方向傳播,波速為5m/s B.波沿x軸負方向傳播,波速為5m/s C.質(zhì)點M與質(zhì)點Q的位移大小總是相等、方向總是相反 D.若某時刻質(zhì)點M到達波谷處,則質(zhì)點P一定到達波峰處 E.從圖示位置開始計時,在2.2 s時刻,質(zhì)點P的位移為-20cm 【答案】ADE 【名師點睛】本題在于關鍵分析質(zhì)點P的振動情況,確定P點的運動方向和周期.考查把握振動與波動聯(lián)系的能力. 10.一列簡諧橫波在某時刻的波形如圖所示,此時刻質(zhì)點P的速度為,經(jīng)過它的速度大小、方向第一次與相同,再經(jīng)過它的速度大小、方向第二次與相同,則下列判斷中正確的是: ( ) A.波沿軸負方向傳播,波速為 B.波沿軸正方向傳播,波速為 C.若某時刻質(zhì)點M到達波谷處,則質(zhì)點P一定到達波峰處 D.質(zhì)點M與質(zhì)點Q的位移大小總是相等、方向總是相反 E.從圖示位置開始計時,在時刻,質(zhì)點P的位移為 【答案】ACE 【解析】 由圖讀出波長,根據(jù)題意分析得到該波的周期,則波速為.而且圖示時刻P點運動方向沿軸負方向,則沿軸負方向傳播,故A正確,B錯誤;質(zhì)點M與P平衡位置間相距半個波長,振動情況總是相反,M質(zhì)點到達波谷處,P質(zhì)點一定到達波峰處,故C正確;圖示時刻,質(zhì)點M與質(zhì)點Q的位移大小相等、方向相反,但它們平衡位置之間的距離不是半個波長的奇數(shù)倍,位移不是總是相反,故D錯誤;波的周期,從圖示位置開始計時,在時刻質(zhì)點P正處于波峰位置,故位移為,故E正確。 【名師點睛】本題在于關鍵分析質(zhì)點P的振動情況,確定P點的運動方向和周期.考查把握振動與波動聯(lián)系的能力。 11.兩列簡諧橫波的振幅都是20cm,傳播速度大小相同。實線波的頻率為2Hz,沿x軸正方向傳播;虛線波沿x軸負方向傳播。某時刻兩列波在如圖所示區(qū)域相遇,則: ( ) A.在相遇區(qū)域會發(fā)生干涉現(xiàn)象 B.實線波和虛線波的頻率之比為3:2 C.平衡位置為x=6m處的質(zhì)點此刻速度為零 D.平衡位置為x=8.5m處的質(zhì)點此刻位移y>20cm E.從圖示時刻起再經(jīng)過0.25s,平衡位置為x=5m處的質(zhì)點的位移y<0 【答案】BDE 【名師點睛】根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點振動方向或者根據(jù)質(zhì)點振動方向判斷波傳播方向時,走坡法是一種重要的方法,即下坡路上,上坡路下,簡諧橫波在傳播過程中波上的各個質(zhì)點只在平衡位置附近上下振動,不會隨波遷移,當兩個質(zhì)點相隔波長的整數(shù)倍時,則這兩個點為同相點,即振動步調(diào)相同,如果兩個質(zhì)點相隔半波長的奇數(shù)倍時,兩個點為反相點,即振動步調(diào)相反。 12.一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t=0時刻的波形如圖所示,此時平衡位置位于x=3m處的質(zhì)點正在向y軸正方向運動,若a、b兩質(zhì)點平衡位置的坐標分別為,周期為T,則: ( ) A、波沿x負方向傳播 B、t=T/4時,a質(zhì)點正向y軸負方向運動 C、當a質(zhì)點處在波峰時,b質(zhì)點正在向y軸方向運動 D、在某一時刻,a、b兩質(zhì)點的位移和速度可能相同 E、t=3T/4時,b質(zhì)點正在向y軸負方向運動 【答案】ACE 【名師點睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點振動方向或者根據(jù)質(zhì)點振動方向判斷波傳播方向時,走坡法是一種重要的方法,即下坡路上,上坡路下,簡諧橫波在傳播過程中波上的各個質(zhì)點只在平衡位置附近上下振動,不會隨波遷移,當兩個質(zhì)點相隔波長的整數(shù)倍時,則這兩個點為同相點,即振動步調(diào)相同,如果兩個質(zhì)點相隔半波長的奇數(shù)倍時,兩個點為反相點,即振動步調(diào)相反。 二、非選擇題(本大題共4小題,第13、14題每題10分;第15、16題每題15分;共50分) 13.(10分)一列橫波在x軸上傳播,在t1=0時刻波形如下圖實線所示,t2=0.05 s時刻波形如下圖虛線所示。若周期大于0.025s,則最小波速和最大波速分別是多少?方向如何? 【答案】最小速度,方向沿x軸正向;最大速度,方向為沿x軸負方向 【解析】當波沿x軸正方向傳播時,有:,且n=0或1 . 當波沿x軸負方向傳播時,有:,且n=0或1 由波速公式可知,當速度v最小時,周期T最大,當速度最大時,周期最小。 分析上面兩類情況可知 當周期最大時,波沿x軸正方向傳播,且在中取n=0,即,則,最小速度,方向沿x軸正向 當v最大時,波沿x軸負方向傳播,且在中取n=1,即,則,最大速度,方向為沿x軸負方向 【名師點睛】本題關鍵要抓住波的周期性和雙向性,根據(jù)波形的平移法確定波傳播距離與波長的關系,再求解波速的通項,而不是特殊值。 14.(10分)如圖所示是一列沿x軸正向傳播的簡諧橫波在t=0.25s時刻的波形圖,已知波的傳播速度v=4m/s。 (1)(4分)求x=2.5m處的質(zhì)點在0—4.5s內(nèi)通過的路程及t=4.5s時的位移; (2)(6分)此時A點的橫坐標為0.25米,試求從圖示時刻開始經(jīng)過多少時間A點第三次出現(xiàn)波峰? 【答案】(1)s=1.44mx=-4cm(2)t=1.4375s 【名師點睛】此題是關于機械波的傳播問題;解決本題的關鍵要知道質(zhì)點在一個周期內(nèi)的路程等于4倍的振幅,波形平移法是研究波動圖象常用的方法,要能熟練運用。 15.(15分)如圖所示為一列沿x軸負方向傳播的簡諧橫波,t=0時刻傳播到O點,實線為此時的波形圖,虛線為t=0.9s時的波形圖,波的周期T>0.9s, ①求波的傳播速度; ②寫出t=0時刻離開平衡位置-0.2m、離O點最近的質(zhì)點的坐標; ③畫出t=0時刻離開平衡位置-0.2m質(zhì)點的振動圖像。 【答案】①②(7,-0.2)③如圖所示 【名師點睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點振動方向或者根據(jù)質(zhì)點振動方向判斷波傳播方向時,走坡法是一種重要的方法,即下坡路上,上坡路下,簡諧橫波在傳播過程中波上的各個質(zhì)點只在平衡位置附近上下振動,不會隨波遷移,當兩個質(zhì)點相隔波長的整數(shù)倍時,則這兩個點為同相點,即振動步調(diào)相同,如果兩個質(zhì)點相隔半波長的奇數(shù)倍時,兩個點為反相點,即振動步調(diào)相反。 16.(15分)如圖所示,實線和虛線分別表示沿軸傳播的一列簡諧橫波在和時刻的波形圖,已知在時刻,處的質(zhì)點向軸正方向運動。 (1)判斷該波的傳播方向; (2)求該波的最小頻率; (3)若,求該波的波速。 【答案】(1)向右傳播;(2);(3) 【解析】 (1)已知在時刻,處的質(zhì)點向軸正方向運動,波形向右平移,所以該波向右傳播。 (2)由圖得:,得: 解得:頻率的通項為 當,為最小頻率。 (3)當時,上題中:,則波速為:。 【名師點睛】本題是多解問題,關鍵是會通過波形微平移得到各個質(zhì)點的振動方向,然后由圖象得到周期的通項,最后求解傳播速度。- 配套講稿:
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