2021高考物理一轮复习导练结合之振动和波-光学3Word版含答.docx

第课时　机械波和波的图像

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学问点
题号
1.机械波的形成与传播
6、8
2.波的多解问题
10
3.波的图像的应用
1、2、5、7、9
4.波的特有现象
3、4

1~5题为单选题;6~8题为多选题
1. (2021南阳高三期末)一质点做简谐运动的图像如图所示,下列说法正确的是(　B　)

A.质点运动频率是4 Hz
B.在10 s内质点经过的路程是20 cm
C.第4末质点的速度是零
D.在t=1 s和t=3 s两时刻,质点位移大小相等、方向相同
解析:振动图像表示质点在不同时刻相对平衡位置的位移,由图像可看出,质点运动的周期T=4 s,其频率f==0.25 Hz;10 s内质点运动了T,其运动路程s=×4A=20 cm;第4 s末质点在平衡位置,其速度最大;t=1 s和t=3 s两时刻,由图像可看出,位移大小相等,方向相反,由以上分析可知,选项B正确.
2.(2022河南洛阳模拟)一列简谐横波某时刻的波形如图(甲)所示,从该时刻开头计时,波上A质点的振动图像如图(乙)所示,则(　B　)

A.这列波沿x轴正方向传播
B.这列波的波速是25 m/s
C.从该时刻起经0.4 s,A质点通过的路程是16 m
D.从该时刻起,质点P将比质点Q后回到平衡位置
解析:A质点在该时刻后的位移沿y轴正方向越来越大,可知A正在由平衡位置向上运动,所以可知波源在A右边,这列波沿x轴负方向传播,选项A错误;由题图像可知波长为20 m,周期为0.8 s,所以波速为25 m/s,选项B正确;从该时刻起经0.4 s,个周期,A质点通过的路程是2个振幅,为16 cm,选项C错误;从该时刻起,质点P将向下运动,质点Q向上运动,P比Q先回到平衡位置,选项D错误.
　解决yx图像与yt图像相结合问题的基本思路:
(1)首先识别哪一个是波的图像,哪一个是振动图像,两者间的联系纽带是周期与振幅.
(2)再从振动图像中找出某一质点在波的图像中对应的那一时刻的振动方向,然后再确定波的传播方向及其他问题.
3. (2021成都摸底考试)如图所示为两列相干水波在t=0时刻的叠加状况,其中实线表示波峰,虚线表示波谷.若两列波的振幅均保持5 cm不变,波速和波长分别为1 m/s和0.5 m,C点是BD连线的中点.则下列说法正确的是(　D　)

A.A、D点振动始终加强,B点振动始终减弱
B.C点始终保持静止不动
C.t=0时刻,A、B两点的竖直高度差为10 cm
D.在t=0至t=0.25 s的时间内,B点通过的路程为20 cm
解析:点A、B、C、D的振动都始终加强,选项A错误;C点此刻在平衡位置,并不是始终保持静止不动,选项B错误;由于叠加后A、B点的振幅均为10 cm,因此t=0时刻,A、B两点的竖直高度差为20 cm,选项C错误;波的周期T==0.5 s,则在t=0至t=0.25 s的时间内,B点运动了半个周期,则路程为2个振幅,由于叠加后B点的振幅为10 cm,所以通过的路程为20 cm.选项D正确.
4. (2021广元模拟)如图所示是利用水波槽观看到的水波衍射图像,从图像可知(　B　)

A.B侧波是衍射波
B.A侧波速与B侧波速相等
C.减小挡板间距离,衍射波的波长将减小
D.增大挡板间距离,衍射现象将更明显
解析:B侧波在传播过程中遇到带有窄缝的挡板后发生衍射,A侧水波是衍射波,选项A错误;同种机械波在相同介质中的传播速度相同,选项B正确;减小挡板间距离,衍射波的波速不变,频率不变,故波长不变,选项C错误;由于只有当挡板间距跟波长差不多,或者比波长更小时,衍射现象越明显,所以当增大挡板间距离时,衍射现象将变得不明显,选项D错误.
5.(2022湖北月考)如图(甲)所示,一条水平张紧的弹性长绳上有等间距的Q'、P'、O、P、Q质点,相邻两质点间距离为1 m,t=0时刻质点O从平衡位置开头沿y轴正方向振动,并产生分别向左向右传播的简谐横波,质点O振动图像如图(乙)所示,当质点O第一次达到正向最大位移时刻,质点P刚开头振动,则下列说法正确的是(　B　)

A.这列波的波长为2 m,传播速度为2 m/s
B.当质点Q'其次次达到正向最大位移时,质点O已经走过35 cm路程
C.t=3 s时,质点P、P'均在平衡位置且向上运动
D.t=2 s时,质点P位于波峰,质点P'则位于波谷
解析:由题图(乙)可得,T=4 s,由当质点O第一次达到正向最大位移时,质点P刚开头振动可知λ=4 m,传播速度v==1 m/s,选项A错误;质点Q'其次次达到正向最大位移需要1T=7 s,质点O已经走过的路程为7A=35 cm,选项B正确;1 s的时间,振动传到P、P'处,再过1 s,两质点均达到波峰,再过1 s的时间,两质点均经平衡位置向下运动,选项C、D均错误.
6.(2022年天津卷)沿x轴正方向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,M为介质中的一个质点,该波的传播速度为40 m/s,则t= s时(　CD　)

A.质点M对平衡位置的位移确定为负值
B.质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同
C.质点M的加速度方向与速度方向确定相同
D.质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反
解析:依据波的图像可知波长为λ=4 m,v=可得该波周期为T==0.1 s,则由题中图示状态再经过 s,即T后质点M相对平衡位置的位移仍为正值,但正在向下振动,可知其在t= s时的速度方向与其相对平衡位置位移方向相反,而与加速度方向相同,选项A、B错误,C、D正确.
7.(2021眉山模拟)如图所示,(甲)图为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波动图像,(乙)图为参与波动的质点P的振动图像,则下列推断正确的是(　AD　)

A.该波传播的速度为4 m/s
B.该波的传播方向沿x轴正方向
C.经过0.5 s时间,质点沿波的传播方向向前传播2 m
D.该波在传播过程中若遇到3 m的障碍物,能发生明显的衍射现象
解析:依据题图可知,波长λ=4 m,T=1 s,A=0.2 m,波速v=λ/T=4 m/s,t=0时刻质点P正从平衡位置向下运动,所以该波的传播方向沿x轴负方向,选项B错误;机械波传递的是波源的振动形式和波源供应的能量,介质中各质点并不随波迁移,选项C错误;障碍物的尺寸3 m小于波长4 m,所以能发生明显的衍射现象,选项D正确.
8.(2022浙江省绍兴市高三教学质量调测)两列同种性质的简谐横波在同种介质中传播,振幅都是5 cm.实线波的频率为2 Hz,沿x轴负方向传播;虚线波沿x轴正方向传播.某时刻两列波在如图所示区域相遇,则(　BD　)

A.虚线波的传播速度大于实线波的传播速度
B.在相遇区域不会发生干涉现象
C.平衡位置为x=6 m处的质点此刻速度为零
D.从图示时刻起再经过0.25 s,平衡位置为x=7 m处的质点的位移y>0
解析:介质打算波速,所以两种同种性质的简谐横波的波速相等,选项A错;由于两列波的波长不相等,由v=λf知,频率也不相等,所以不会发生干涉现象,选项B正确;实线波在6 m处的质点向下振动,虚线波在此处的质点向下振动,所以此处合速度向下且不为零,选项C错;实线波速v=λf=8 m/s,两列波经过0.25 s传播距离为2 m,虚线如图的5 m处的振动形式传到7 m处,同理实线波峰传到该点,合位移为正值,选项D正确.
9.(2022年新课标全国卷)一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图(a)所示,x=0.30 m处的质点的振动图线如图(b)所示,该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴　　　(填“正向”或“负向”).已知该波的波长大于0.30 m,则该波的波长为　　　　m. 

解析:依据题图(b)可知,图线在t=0时的切线斜率为正,表示此时质点沿y轴正向运动;质点在题图(a)中的位置如图所示,设质点的振动方程为y=2sin(t+φ)cm,当t=0时,y= cm,可得φ=或π.当t=时,y=2 cm达到最大位移,故φ=,结合题图(a)和题意可得λ=0.30 m,解得λ=0.80 m.
答案:正向　0.80
10.一列简谐波沿x轴方向传播,已知x轴上x1=0和x2=1 m两处质点的振动图像分别如图(甲)、(乙)所示,求此波的传播速度.

解析:由所给出的振动图像可知周期T=4×10-3 s.
由题图可知,t=0时刻,x1=0的质点在正向最大位移处,x2=1 m的质点在平衡位置向y轴负方向运动,所以当简谐波沿x轴正向传播时,两质点间距离为(n+)λ1,当波沿x轴负方向传播时,两质点间距离为(n+)λ2,其中n=0,1,2…
由于(n+)λ1=1 m,所以λ1= m
由于(n+)λ2=1 m,所以λ2= m
波沿x轴正方向传播时的波速
v1== m/s(n=0,1,2…)
波沿x轴负方向传播时的波速
v2== m/s(n=0,1,2…)
答案:若沿x轴正方向传播,v1= m/s(n=0,1,2…)
若沿x轴负方向传播,v2= m/s(n=0,1,2…)