2023学年高考物理大一轮复习课后限时集训40机械波2.doc

课后限时集训40 机械波 建议用时：45分钟 1．(多选)下列关于波的衍射的说法正确的是(　　) A．衍射是一切波特有的现象 B．对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显 C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象 D．声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大 E．声波容易发生衍射现象是由于声波波速较大 ABD　[波发生明显衍射的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，但如果孔、缝的宽度或障碍物的尺寸，比波长大得多时，就不能发生明显的衍射现象。衍射是一切波的特有的现象，不仅仅是机械波，故A项正确，C项错误；对同一列波，缝、孔的宽度越小，障碍物越小衍射现象越明显，故B项正确；声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长，故D项正确，E项错误。] 2．(多选)(2023·潍坊二模)一列频率为40 Hz的简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图所示，此时M点恰好开始振动。已知波源的平衡位置在O点，则下列判断正确的是(　　) A．该波波长为3 m B．该波的传播速度为80 m/s C．t＝0时刻，平衡位置在x＝1.8 m的质点向下振动 D．M点的振动方程为y＝0.05 sin 80πt(m) E．N点起振后总是和O点同时到达波峰 BCD　[由图象可知，该波波长为2 m，选项A错误；该波的传播速度为v＝λf＝2×40 m/s＝80 m/s，选项B正确；由波形图可知，t＝0时刻，平衡位置在x＝1.8 m的质点向下振动，选项C正确；因ω＝2πf＝80π rad/s，则M点的振动方程为y＝0.05 sin 80πt(m)，选项D正确；N点和O点相距19 m＝9λ，则当O点在波峰时N点到达波谷，选项E错误。] 3．(多选)如图甲所示，沿波的传播方向上有六个质点a、b、c、d、e、f，相邻两质点之间的距离均为2 m，各质点均静止在各自的平衡位置。t＝0时刻振源a开始做简谐运动，取竖直向上为振动位移的正方向，其振动图象如图乙所示，形成的简谐横波以2 m/s的速度水平向右传播。则下列说法中正确的是(　　) 甲　　　　　　　　乙　 A．波传播到质点c时，质点c开始振动的方向沿y轴正方向 B．0～4 s内质点b运动的路程为12 cm C．4～5 s内质点d的加速度正在逐渐减小 D．6 s时质点e第一次回到平衡位置 E．各质点都振动起来后，a与c的振动方向始终相同 ABE　[由振动图象可知，振动周期为T＝2 s，波长为λ＝vT＝4 m，质点a开始起振的方向为y轴正方向，故波传播到质点c时，质点c开始振动的方向也沿y轴正方向，选项A正确；振动传到b点需要的时间为1 s，故在剩下的3 s内，质点b通过的路程为s＝6A＝12 cm，选项B正确；4 s时振动传到e点，此时d点在平衡位置向下振动，故4～5 s内质点d的加速度先逐渐增大后逐渐减小，选项C错误；振动传到e点需时间4 s，故6 s时质点e正好振动一个周期第二次回到平衡位置，选项D错误；因ac之间正好相差一个波长的距离，故各质点都振动起来后，a与c的振动方向始终相同，选项E正确。] 4.(多选)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 BDE　[不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度远大于波长，只要增大波长即可满足题目要求。由λ＝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，衍射明显，故E对。] 5．(多选)(2023·衡水模拟)如图甲所示，在水平面内，有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上，已知ab＝6 m，ac＝8 m。在t1＝0时刻a、b同时开始振动，振动图象均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t2＝4 s时c点开始振动，则下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　　　　乙 A．该机械波的传播速度大小为2 m/s B．该列波的波长是2 m C．两列波相遇后，c点振动加强 D．两列波相遇后，c点振动减弱 E．两列波相遇后，c点振动先加强后减弱 ABC　[a点振动产生的机械波最先到达c点，则根据关系式v＝可知波速v＝＝2 m/s，选项A正确；由于v＝，则λ＝vT＝2 m/s×1 s＝2 m，选项B正确；a波比b波早到达c点的时间t＝－＝＝1 s，即两列波到达c点时，使c点振动加强，产生共振，由于两列机械波频率相同相干涉，故c总是振动加强点，选项C正确，选项D、E错误。] 6．(多选)(2023·兰州市联考)一列沿着x轴正方向传播的横波，在t＝0时刻的波形如图甲所示，图甲中某质点的振动图象如图乙所示。下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙 A．图乙表示质点L的振动图象 B．该波的波速为0.5 m/s C．t＝8 s时质点M的位移为零 D．在4 s内质点K所经过的路程为3.2 m E．质点L经过1 s沿x轴正方向移动0.5 m ABD　[由题图甲及波沿x轴正方向传播可知，t＝0时刻质点L经过平衡位置向上振动，故A正确；由题图甲读出波长λ＝2 m，由题图乙读出周期T＝4 s，则该波的波速v＝＝ m/s＝0.5 m/s，故B正确；t＝8 s＝2T，所以t＝8 s时质点M的位移与开始时的位移相同，为负的最大值，故C错误；由于T＝4 s，所以在4 s内K质点所经过的路程为4倍的振幅，为3.2 m，故D正确；横波中，各质点振动的方向与波的传播方向垂直，所以不可能沿x轴方向运动，故E错误。] 7．(多选)一列简谐横波在x轴上传播，如图甲、乙分别是在x轴上a、b两质点的振动图象，且xab＝6 m。下列判断正确的是(　　) 甲　　　　　　　乙 A．波一定沿x轴正方向传播 B．波可能沿x轴负方向传播 C．波长可能是8 m D．波速一定是6 m/s E．波速可能是2 m/s BCE　[波的传播方向可能沿x轴正方向或x轴负方向传播，A错，B对；ab之间的距离可能是λ或λ(n＝0,1,2…)，周期为4 s，波长可能为8 m，波速可能为2 m/s，D错，C、E对。] 8．(多选)(2023·临沂2月检测)如图所示，在x轴上有两个波源，分别位于x＝－0.2 m和x＝1.2 m处，振幅均为A＝2 cm，由它们产生的两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为v＝0.4 m/s，图示为t＝0时刻两列波的图象(传播方向如图所示)，此刻平衡位置处于x＝0.2 m和x＝0.8 m的P、Q两质点刚开始振动。质点M的平衡位置处于x＝0.5 m处，关于各质点运动情况判断正确的是(　　) A．质点P、Q都首先沿y轴负方向运动 B．t＝0.75 s时刻，质点P、Q都运动到M点 C．t＝1 s时刻，质点M相对平衡位置的位移为－4 cm D．经过1 s后，M点的振幅为4 cm E．经过1.5 s后，P点的振幅为4 cm ACD　[由题图可知，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，则质点P、Q均首先沿y轴负方向运动，故A正确；质点不随波迁移，所以质点P、Q都不会运动到M点，故B错误；波长为0.4 m，波速为0.4 m/s，则由波长与波速关系可求出，波的周期为T＝1 s，当t＝1 s时刻，两波的波谷恰好都传到质点M处，所以M点的位移为－4 cm，即以后M点的振幅为4 cm，故C、D正确；当t＝1.5 s＝1T，此时Q点振动形式传到P点，而此时左侧波在P点的振动形式向上，两列波在P点振动方向向反，叠加后P点的位移始终为0，故E错误。] 9.(多选)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 s B．波的周期的最大值为 s C．波的速度的最小值为9 m/s D．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 BCE　[0.2 m＝λ，因波向左传播，则由图象可知波向左传播的距离为λ(n＝0、1、2…)，所以0.2 s＝T(n＝0、1、2…)，n＝0时，周期最大，最大值为Tm＝ s，波速最小，最小值为vmin＝＝9 m/s，所以选项A错误，B、C正确；横波可以发生偏振现象，选项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，选项E正确。] 10．(多选)图甲为某一简谐波在t＝0时刻的波形图，图乙为图甲中平衡位置位于x＝2 m处的质点B的振动图象，质点C的平衡位置位于x＝4 m处。则下列说法正确的是(　　) 甲　　　　　　　　　乙 A．该简谐波沿x轴负方向传播，其波速v＝4 m/s B．在0～3.5 s时间内，质点B运动的路程为3.5 m C．在t＝2 s时刻，质点C恰好经过平衡位置向y轴正方向运动 D．要使该波能够发生明显的衍射，则障碍物的尺寸应远大于4 m E．若该波能与另一列波发生稳定的干涉，则另一列波的频率为0.5 Hz BCE　[由题图乙质点B的振动图象可知，t＝0时刻，质点B的振动方向为沿y轴负方向，对照题图甲，可知该简谐波沿x轴正方向传播，由题图甲可知简谐波的波长为λ＝4 m，由题图乙可知，波的周期为T＝2 s，其波速v＝＝2 m/s，选项A错误；在0～3.5 s时间内，质点B 运动路程为s＝7A＝7×0.5 m＝3.5 m，选项B正确；在t＝2 s时刻，质点C经过一个周期恰好经过平衡位置向y轴正方向运动，选项C正确；要使该波能够发生明显的衍射，则障碍物的尺寸应小于4 m或与4 m差不多，选项D错误；若该波能与另一列波发生稳定的干涉，则另一列波的周期应为2 s，频率为0.5 Hz，选项E正确。] 11．(2023·平顶山二模)如图所示为一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0(实线)和t＝0.5 s(虚线)时刻的波形图。 (1)若t＝0时刻，x＝2.5 m处的质点正沿y轴负方向振动，求该质点第一次回到t＝0时刻的位置所经过的最长时间； (2)若波动的周期T≤0.5 s≤2T，则在1 s内波形传播的距离为多少？ [解析]　本题根据波动图象和波形平移图分析波的传播问题。 (1)已知在t＝0时刻，x＝2.5 m处的质点沿y轴负方向运动，波形向左平移，所以该波沿x轴负方向传播。结合图象可知，该质点回到t＝0时刻的位置波传播的最小距离为Δx＝1 m，波传播的速度为v＝ m/s(k＝0,1,2…)，则k＝0时波速最小，最小速度为v＝6 m/s；x＝2.5 m处质点第一次回到t＝0时刻的位置所用最长时间为t＝＝ s。 (2)由于T≤0.5 s≤2T，则0.5 s内波传播距离大于λ＝4 m，若波沿x轴正向传播，则0.5 s内波传播的距离为x1＝5 m，波在1 s内传播的距离为10 m；若波沿x轴负向传播，则0.5 s内波传播的距离为x2＝7 m，波在1 s内传播的距离为14 m。 [答案]　(1) s　(2)10 m或14 m 12．A、B是一列简谐横波传播路径上的两个质点，A、B两质点的振动图象分别如图甲、乙所示，该波的传播方向由A到B，两质点平衡位置间的距离为0.9 m，t＝0时刻，A、B两质点之间有四个质点处于平衡位置，质点C的平衡位置位于A、B两质点平衡位置连线的中点处，求： 甲　　　　　　　　　乙 (1)这列波的传播速度多大； (2)从t＝0时刻开始到t＝4 s时，A质点运动的路程及t＝4 s时质点C振动的方向。 [解析]　(1)t＝0时刻A、B两质点之间有四个质点处于平衡位置，则此时A、B间的波形如图甲所示： 甲 由此可知，λ＝0.9 m 解得波长λ＝0.4 m 因此波的传播速度v＝＝ m/s＝1