物理高考大一轮复习第14章振动和波光相对论第39讲机械波练习（含解析）.docx

第39讲 机械波解密考纲主要考查机械波的特点、分类、波的干涉和衍射的条件、多普勒效应、分析波的图象，以及波速、波长和频率的关系1(2019安徽皖南八校高三联考)(多选)关于机械振动和机械波，下列说法正确的是() A弹簧振子做简谐运动时，若某两个时刻位移相等，则这两个时刻的加速度也一定相等B单摆运动到平衡位置时，速度达到最大，加速度为零C做受迫振动的物体，当驱动力的频率等于物体固有频率时，物体振幅最大D机械波传播时，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移E在两列波的叠加区域，若质点到两列波源的距离相等，该质点的振动一定加强ACD解析 根据简谐运动的特征a，知弹簧振子做简谐运动时，位移相等，加速度也一定相等，选项A正确；单摆运动到平衡位置时，速度达到最大，由于合力不为零，提供向心力，则加速度不为零，选项B错误；做受迫振动的物体，当驱动力的频率等于物体固有频率时，产生共振现象，物体振幅最大，选项C正确；机械波传播时，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波向前迁移，选项D正确；若两列波的波源频率相同，振动情况相同时，质点到两列波源的距离相等，该质点的振动一定加强，否则，该质点的振动并不加强，选项E错误2(2019抚顺一模)(多选)关于机械振动和机械波，下列说法正确的是()A共振是受迫振动的一种特殊情况B机械波传播过程中，介质中的单个质点的能量是守恒的C当障碍物的尺寸比波长大很多时，就不能观察到明显的波的衍射现象D如图所示，频率恒定的声源按路线abcda逆时针做匀速圆周运动，观察者在圆心不动，则观察者接收到的声波频率始终与声源频率相同E同一机械波在不同介质中传播时，频率往往不同ACD解析 当受迫振动的频率与本身的固有频率相等时，振动最剧烈，称为共振，是受迫振动的一种特殊情况，故选项A正确；据波的传播特点，在波的传播方向上各质点做受迫振动，由于相邻质点的相互作用力，所以介质中的单个质点的能量是不守恒的，故选项B错误；发生明显的衍射条件是障碍物的尺寸比波长小得多或相差不大，故选项C正确；根据多普勒效应可知，当接受者与波源无相对运动时，接受的频率与波源的频率相同，故选项D正确；同一机械波在不同介质中传播时，频率相同，故选项E错误3(2019南平高三质检)(多选)如图所示是水平面上两列频率相同的简谐波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰，虚线为波谷已知两列波的振幅均为2 cm.波速为2 m/s，波长为8 cm，E点是B、D和A、C连线的交点下列说法正确的()AA、C两处两质点是振动减弱的点BB、D两处两质点在该时刻的竖直高度差是4 cmCE处质点是振动减弱的点D经0.02 s，B处质点通过的路程是8 cmE经0.01 s，D处质点的位移为零ADE解析 频率相同的两列波可形成稳定的干涉，波峰与波谷相遇处振动减弱，波峰与波峰、波谷与波谷相遇处振动加强，振动加强点的振幅等于两列波单独传播时振幅的两倍由图可知，A、C处两质点是两列波波峰与波谷叠加的地方，振动减弱，选项A正确；由图可知，B、D两点都是振动加强的点，振幅都是4 cm，此时D点处于波峰，B点处于波谷，则B、D处两质点在该时刻的竖直高度差是8 cm，选项B错误；B、D两点都是振动加强的点，它们的连线上各点振动也加强，形成振动加强的区域，所以E点处是振动加强的点，选项C错误；由T s0.04 s，时间t0.02 s为半个周期，则B点处通过的路程是s2A24 cm8 cm，选项D正确；0.01 s为T，而在t0时刻D点处于波峰，故在过T，D点在平衡位置，位移为零，选项E正确4(2019葫芦岛一模)(多选)沿x轴传播的一列简谐横波在t0时刻的波形如图所示，两质点M、N的横坐标分别为x11.5 m和x22.5 m，t0时刻质点M的运动方向沿y轴的负方向若从t0时刻开始，经0.25 s质点N第一次到达平衡位置，则()A该列波沿x轴负方向传播B该列波的周期为1 sC该列波的波速为2 m/sD1 s末，质点M的运动方向沿y轴的负方向E01 s内，质点N的路程等于8 cmACE解析 t0时刻质点M的运动方向沿y轴的负方向，依据波的平移法，可知，该列波沿x轴负方向传播，故选项A正确；该列波沿x轴负方向传播，则N点振动的方向向上，从t0时刻开始，经0.25 s质点N第一次到达平衡位置，可知该波在0.25 s内传播的距离x(32.5) m0.5 m，所以波速vm/s2 m/s，由图可知，该波的波长为4 m，则T s2 s，故选项B错误，C正确；1 s的时间等于半个周期，则M点在半个周期后运动的方向与开始时相反，为沿y轴正方向，故选项D错误；由图可知，该波的振幅A4 cm，质点在半个周期的路程等于2倍的振幅，所以01 s内，质点N的路程等于8 cm，故选项E正确5(2019德州一模)(多选)一列简谐横波在弹性介质中沿x轴正方向传播，波源位于坐标原点O，t0时开始振动，4 s时停止振动，5 s时的波形如图所示，其中质点a的平衡位置与O的距离为5.0 m下列说法正确的是()A波速为2 m/sB波长为6 mC波源起振方向沿y轴正方向D3.04.0 s内质点a沿y轴正方向运动E04.0 s内质点a通过的总路程为0.6 mADE解析 由波形图可知，5 s时波传到x10 m处，则vm/s2 m/s，选项A正确；波长4 m，选项B错误；由x10 m处的质点的振动可知，波源起振方向沿y轴负方向，选项C错误；因T s2 s，则3.04.0 s内质点a由最低点到最高点，即沿y轴正方向运动，选项D正确；振动传到质点a需时间 s2.5 s，则04.0 s内质点a振动了1.5 s，因1.5 sT，则通过的总路程为3A0.6 m，选项E正确6(2019厦门一模)(多选)一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形如图所示，波上P、Q两点的位移均为y3 cm，已知任意振动质点连续两次经过平衡位置的时间间隔为0.5 s，下列说法正确的是()A波速为2 m/sB经过0.5 s，P点通过的路程为12 cmCP、Q在振动的过程中的任一时刻，位移都相同DQ点在t0.25 s时正好位于平衡位置EP点的振动公式为y6sin(2t) cmABE解析 由题意知，波的周期为1 s，由图知波长为2 m，所以传播速度为v2 m/s，选项A正确；0.5 s，故经过0.5 s，P点通过的路程为2A12 cm，选项B正确；此时P点向上振动，Q点向下振动，位移不同，选项C错误；由图知，当x2 m处质点的振动形式传播到Q点时，Q处于平衡位置，而传播的距离小于四分之一波长，故用时小于四分之一周期，选项D错误；2 rad/s，故质点P的振动方程yAsin (2t)cm，当t0时，y，代入可得y6sin cm，选项E正确7(2019菏泽一模)(多选)在x5 cm处有一质点做简谐运动，产生一列沿x轴负方向传播的简谐横波，波长为4 cm，经过一段时间x1 cm处的质点C刚开始振动，振动方向沿y轴正方向，将该时刻作为计时起点t 0，经0.3 s时x3 cm处的质点B第一次处在波峰，则下列正确说法正确的是()A该简谐波的波速大小为0.1 m/sBt 0时质点B振动方向沿y轴正方向C在t 0.3 s时x4 cm处的质点A位于平衡位置且运动方向沿y轴正方向D在t 0.4 s时x4 cm处的质点A的加速度最大且沿y轴正方向E在t 0.5 s时位于x3 cm处的质点D第一次处在波峰ADE解析 该简谐波向左传播，t0时质点C沿y轴正方向，则由振动和波动的关系可知，x3 cm处的质点B振动方向沿y轴负方向，选项B错误；当质点B第一次出现在波峰时，则满足T0.3 s，解得T0.4 s，因此波速v0.1 m/s，选项A正确；t0.3 s为T，此时刻质点A位于平衡位置且运动方向沿y轴负方向，选项C错误；在 t0.4 s时x4 cm处的质点A位于波谷，位移为负方向最大，此时的加速度沿y轴正方向最大，选项D正确；由题意可知t0时，x2 cm处的质点位于波峰，当该振动形式第一次传到x3 cm处的质点D时，所需的时间为ts0.5 s，则该点在0.5 s时第一次出现在波峰，选项E正确8(2018全国卷)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t0和t0.20 s时的波形分别如图中实线和虚线所示己知该波的周期T0.20 s下列说法正确的是()A波速为0.40 m/sB波长为0.08 mCx0.08 m的质点在t0.70 s时位于波谷Dx0.08 m的质点在t0.12 s时位于波谷E若此波传入另一介质中其波速变为0.80 m/s，则它在该介质中的波长为0.32 mACE解析 根据波形图可知，波长16 cm0.16 m，选项B错误；根据t0时刻和t0.20 s时刻的波形图和该波的周期T0.20 s可知，该波的周期T0.40 s，波速v0.40 m/s，选项A正确；简谐波沿x轴正方向传播，x0.08 m的质点在t0时刻沿y轴正方向运动，在t0.70 s时位于波谷，在t0.12 s时位于y0的某位置(不是位于波谷)，选项C正确，D错误；若此波传入另一介质中，周期T不变，其波速变为v0.80 m/s，由vT可得它在该介质中的波长为0.800.4 m0.32 m，选项E正确9(2019湖北七市教科研协作体高三联考)(多选)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，t0时波形图如图中实线所示，此时波刚好传到c点，t0.6 s时波恰好传到e点，波形如图中虚线所示，a、b、c、d、e是介质中的质点，下列说法正确的是()A该机械波传播速度为5 m/sBd点开始运动时方向沿y轴负方向C质点d在这段时间内通过的路程为20 cmD质点c在这段时间内沿x轴正方向移动了3 mE当t 0.5 s时质点b、c的位移相同 ACE解析 根据题意波从c传播到e点用时0.6 s，故vm/s5 m/s，选项A正确；因为波上所有起振方向都相同，而根据走坡法可知c点起振方向为沿y轴正方向，所以d点起振方向也沿y轴正方向，选项B错误；从c传播到d点所需时间为t1s0.2 s，故在t0.6 s时，质点d振动了0.4 s，从图中可知4 m，故周期Ts0.8 s，所以d质点振动了T，经过的路程为s2A210 cm20 cm，选项C正确；波上的质点只在平衡位置附近上下振动，不随波移动，选项D错误；该波的方程是yAsin ，当t0.5 s时质点b的位移yb0.10sin mm，质点c的位移yc0.10sin mm，质点b、c的位移相同，选项E正确10(2019太原一模)(多选)如图所示，A、B是两列波的波源，t0时开始垂直纸面做简谐运动，其振动表达式分别为xA0.1sin(2t) m，xB0.2sin 2t m，产生的两列波在同一种均匀介质中沿纸面传播P是介质中的一点，t2 s时开始振动，已知PA40 cm，PB50 cm，则()A两列波的波速均为0.25 m/sB两列波的波长均为0.2 mC两列波在P点相遇时振动总是加强的DP点合振动的振幅为0.1 mEt2.25 s，P点距平衡位置0.1 mBCE解析 两列波的相同，T相同，T1 s，vm/s0.2 m/s，两列波的波长均为vT0.2 m，故选项A错误，B正确；波峰与波峰叠加，为振动加强点，即为的奇数倍，波峰与波谷叠加，为振动减弱点，即为的偶数倍，所以P点振幅加强，加强后的振幅为0.1 m0.2 m0.3 m，故选项C正确，D错误；t2.25 s，即2T，此时B波没有到达，A波过了T，位于波峰，所以P点距平衡位置0.1 m，故选项E正确11(2019潍坊一模)(多选)如图所示为一简谐横波在t0时刻的图象此时质点P的运动方向沿y轴负方向，且当t1.8 s时质点P恰好第三次到达y轴负方向最大位置处，下列说法正确的是()A波沿x轴负方向传播B波的传播速度为1 m/sC至t1.6 s，质点P的运动路程为0.4 mD经0.1 s，质点Q第一次到达y轴正方向最大位移处EQ点的振动方程为y5sin cmACE解析 此时刻质点P的运动方向沿y轴负方向，由波形的平移法可知波沿x轴负方向传播，故选项A正确；由题可知，t0到t1.8 s这段时间里，质点P恰好第3次到达y轴正方向最大位移处，则有T1.8 s，解得T0.8 s，由图可知波长为0.4 m，则波速度为v0.5 m/s，故选项B错误，至t1.6 s，质点P刚好运动了2个周期，则运动的路程为s8A80.05 m0.4 m，故选项C正确；由题意可知，t0时刻Q的振动方向向上，由2.5 cm运动至5 cm处，位移增大，加速度大小不断增大且方向向下，故Q的振动速度减小的越来越快，故质点Q第一次到达y轴正方向最大位移处大于0.1 s，故选项D错误；振幅为A5 cm，角速度rad/s，初相位为，则质点Q的振动方程为y5sin (t)5sin cm，在t0时刻y2.5 cm，即2.5 cm5sin cm，解得sin ，即初相位为，其振动方程为y5sin cm，故选项E正确12(2019北京海淀区二模)如图所示为一列沿着x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形图已知这列波的波速v5.0 m/s.下列说法正确的是()A这列波的频率f1.0 HzB经过一个周期，x0.5 m处的质点沿着x轴正向运动的距离为1.0 mC在t0到t10.4 s时间内，x0.5 m处的质点通过的路程是20 cmD在t0时刻，x0.5 m处的质点正在沿着y轴负方向运动 D解析 由图知，波长1 m，则波速v，可求出周期Ts，频率为5 Hz，选项A错误；质点不随着波迁移，选项B错误；在t0到t10.4 s时间内，t0.4 s2T，x0.5 m处的质点通过的路程是s24A40 cm，选项C错误；图示时刻x0.5 m处的质点正在沿着y轴