2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：53 机械波

2021高考物理（选择性考试）人教版一轮规范演练：53 机械波

www.ks5u.com 规范演练53　机械波 ‎[抓基础]‎ ‎1.（多选）下列选项利用了多普勒效应的是（　　）‎ A.利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度 B.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理 C.铁路工人把耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动情况 D.有经验的战士利用炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去 解析：铁路工人把耳朵贴在铁轨上听火车运动情况属于利用固体传声较快的特点，不是利用多普勒效应，选项C错误.‎ 答案：ABD ‎2.（多选）如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同.实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷.图中所标的a、b、c、d四点中d点到两波源距离相等，下列说法中正确的有（　　）‎ A.该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点既不是最强也不是最弱 B.该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强 C.a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的 D.再过后的时刻，a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱 答案：BC ‎3.（多选）关于机械振动与机械波，下列说法正确的是（　　）‎ A.机械波的频率等于振源的振动频率 B.机械波的传播速度与振源的振动速度相等 C.质点振动的方向总是垂直于波传播的方向 D.在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离 E.机械波在介质中传播的速度由介质本身决定 解析：机械波的频率等于振源的振动频率，故A正确；机械波的传播速度与振源的振动速度无关，故B错误；波分横波和纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，故C错误；由v＝可知，在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，故D正确；机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，故E正确.‎ 答案：ADE ‎4.（多选）沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，两质点M、N的横坐标分别为x1＝1.5 m和x2＝2.5 m，t＝0时刻质点M的运动方向沿y轴的负方向.若从t＝0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 s C.该列波的波速为2 m/s D.1 s末，质点M的运动方向沿y轴的负方向 E.0～1 s内，质点N通过的路程等于8 cm 解析：由t＝0时刻质点M的运动方向沿y轴的负方向，可知该列波沿x轴负方向传播，A项正确；因经0.25 s质点N第一次到达平衡位置，结合题图可知此段时间内波沿x轴负方向传播了3 m—2.5 m＝0.5 m＝λ，则0.25 s＝，得T＝2 s，B项错误；由题图知λ＝4 m，则波速v＝＝2 m/s，C项正确；1 s＝，故1 s末质点M的运动方向沿y轴的正方向，D项错误；0～1 s内，质点N通过的路程sN＝2A＝8 cm，E项正确.‎ 答案：ACE ‎5.（多选）弹性介质中波源O沿竖直方向振动产生的振幅为0.1 m的简谐横波以速度v＝10 m/s传播，M、N为与O在同一直线上的两质点，它们到O的距离分别为OM＝12 m、ON＝6 m.波源O开始振动一段时间后在MN所在直线上形成的波形如图所示，波刚好传到M点，不计波传播过程中的能量损失.下列说法正确的是 （　　）‎ A.此时O点的振动方向向上 B.波源的振动频率为2.5 Hz C.波传播到N时，N先向下振动 D.M与N的速度方向始终相同 E.从O开始振动到此时N质点运动的路程为0.6 m 解析：由题图可知此时O点的振动方向向下，故A错误；ON＝‎ ‎1.5λ，得λ＝＝4 m，则波源的振动周期T＝＝0.4 s，振动的频率f＝＝2.5 Hz，故B正确；由题图知，M点起振方向向下，可知波源起振方向向下，故波传播到N时，N先向下振动，故C正确；因为ON＝1.5λ，所以N点与O点的振动情况总是相反；因为OM＝3λ，所以M点与O点振动情况总是相同，所以M与N的振动情况总是相反，M与N的速度方向始终相反，故D错误；由题图可知此时N点已经振动了1.5个周期，所以运动的路程为s＝1.5×4A＝0.6 m，故E正确.‎ 答案：BCE ‎6.（多选）如图所示为某沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，已知质点a出现两次波峰的最短时间间隔为0.4 s，则下列说法正确的是（　　）‎ A.这列波的波速是10 m/s B.再经过0.4 s，质点b恰好移动到c点 C.c第一次到达波峰须从图示位置再经过0.7 s时间 D.质点c振动到波峰位置，质点a一定在平衡位置向下振动 E.从图示时刻开始，到0.8 s时，质点c通过的路程是8 cm 解析：a点两次出现波峰的最短时间为0.4 s，所以这列波的周期T＝0.4 s，由波速公式v＝＝10 m/s，A正确；质点不随波的传播而移动，只在平衡位置附近上下振动，B错误；t＝0时刻到c第一次出现波峰，波传播的距离x＝（9－2） m＝7 m，t＝＝0.7 s，C 正确；由于质点a、c之间的距离为8 m，等于2λ，故起振后a、c的运动情况是一样的，D错误；从图示位置开始，波传播到c的时间为0.4 s，所以c实际振动时间t1＝0.8 s－0.4 s＝0.4 s，因此质点c振动通过的路程为s＝4A＝4×2 cm＝8 cm，E正确.‎ 答案：ACE ‎7.（多选）一简谐机械横波沿x轴负方向传播，已知波的波长为8 m，周期为2 s，t＝1 s时刻波形如图甲所示，a、b是波上的两个质点.图乙是波上某一点的振动图象，则下列说法正确的是（　　）‎ 甲　　　　　　　乙 A.图乙可以表示d质点的振动 B.图乙可以表示b质点的振动 C.a、b两质点在t＝1.5 s时速度大小相同 D.该波传播速度为v＝4 m/s E.t＝0时b质点速度沿y轴正向 解析：a、b、d三质点中在t＝1 s时位于平衡位置的是b和d质点，其中d质点向上振动、b质点向下振动，则图乙可以表示d质点的振动，A项正确，B项错误；t＝1.5 s时a质点速度大于b质点速度，C项错误；波速v＝＝4 m/s，D项正确；t＝0时b质点速度沿y轴正方向，E项正确.‎ 答案：ADE ‎8.（多选）（2019·成都测试）如图甲，介质中两个质点A和B的平衡位置距波源O的距离分别为1 m和5 m.图乙是波源做 简谐运动的振动图象.波源振动形成的机械横波可沿图甲中x轴传播.已知t＝5 s时刻，A质点第一次运动到y轴负方向最大位移处.下列判断正确的是（　　）‎ 甲　　　　　　乙 A.A质点的起振方向向上 B.该列机械波的波速为0.2 m/s C.该列机械波的波长为2 m D.t＝11.5 s时刻，B质点的速度方向沿y轴正方向 E.若将波源移至x＝3 m处，则A、B两质点同时开始振动，且振动情况完全相同 解析：由波源的振动图象可知，波源起振的方向为向上，则A质点的起振方向向上，选项A正确；因T＝4 s，已知t＝5 s时刻，A质点笫一次运动到y轴负方向最大位移处，可知机械波从O点传到A点用时间为2 s，则该列机械波的波速为v＝＝ m/s＝0.5 m/s，选项B错误；该列机械波的波长为λ＝vT＝2 m，选项C正确；振动传到B点的时间为t1＝ s＝10 s，则t＝11.5 s时刻，B质点已经振动1.5 s，此时的速度方向沿y轴负方向，选项D错误；若将波源移至x＝3 m处，则A、B两质点距离振源的距离相等，则两质点同时开始振动，且振动情况完全相同，选项E正确.‎ 答案：ACE ‎[提素养]‎ ‎9.（多选）（2019·四川眉山中学月考 ‎）在光滑水平面上建立直角坐标系xOy，沿x轴放置一根弹性细绳，x轴为绳上各质点的平衡位置.现让x＝0与x＝12 m处的质点在y轴方向做简谐运动，形成沿x轴相向传播的甲、乙两列机械波.已知波速为1 m/s，振幅均为A，t＝0时刻的波形图如图所示，则（　　）‎ A.两列波在叠加区发生稳定的干涉现象 B.两波源的起振方向一定相反 C.t＝4 s时，x＝8 m处的质点正处于平衡位置且向上振动 D.t＝6 s时，两波源间（含波源）有7个质点位移为零 E.在t＝0之后的6 s时间内，x＝6 m处的质点通过的路程为16A 解析：两列波的波长不同，但是传播速度相同，则两列波的频率不同，两列波在叠加区不能发生稳定的干涉现象，选项A错误；根据两列波的传播方向以及波形图可知，甲波起振方向向下，乙波起振方向向上，两波源的起振方向一定相反，选项B正确；t＝4 s时，甲乙两波都传播4 m，此时甲波还没有传到x＝8 m处，乙波引起的振动，使得x＝8 m处的质点在正处于平衡位置且向上振动，选项C正确；t＝6 s时，两列波分别相向传播了6 m，此时甲波传到x＝8 m处，乙波传到了x＝0处，根据波形图及叠加原理可知，当两列波在某点的位移等大反向时该质点的位移为零，由图象可知两波源间（含波源）有7个质点位移为零，选项D正确；甲的周期T甲＝＝ s＝4 s，乙的周期T乙＝＝ s＝6 s，则在t＝0之后的4 s时间内，甲波还没有传到x＝6 m处，假设没有甲波，在x＝6 m处的质点在6 s内通过的路程为4A；如果没有乙波，当甲波传到x＝6 m位置时，由甲波在2 s＝0.5T甲内引起的振动在 ‎2 s内通过的路程为2A，则甲乙两波都存在时，在t＝0之后的6 s时间内，x＝6 m处的质点通过的路程不可能为16A，选项E错误.‎ 答案：BCD ‎10.（多选）如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1 m处的质点，Q是平衡位置为x＝4 m处的质点，若质点Q相继出现两个波峰的时间间隔为4 s，则下列说法正确的是（　　）‎ A.该波的传播速度v＝2 m/s B.从图示计时，若P质点比Q质点先到达波峰，则波的传播方向沿x轴正向 C.P、Q两质点的振动方向总是相反 D.若波沿x轴负向传播，从图示计时，至少要经过1.75 s，P、Q两质点的位移才能相同 E.若波沿x轴正向传播，从图示计时，至少要经过0.25 s，P、Q两质点的位移才能相同 答案：ADE ‎11.（多选）（2017·湖南长沙四县3月模拟）一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图中实线所示，从此刻起，经0.2 s波形图如图中虚线所示，若波传播的速度为5 m/s，则（　　）‎ A.这列波沿x轴正方向传播 B.t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动 C.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定的干涉现象，则该波所遇到的简谐横波频率为1.25 Hz D.x＝2 m处的质点的位移表达式为y＝0.4sin（2.5πt＋π）（m）‎ E.从t＝0时刻开始质点a经0.4 s通过的路程为0.8 m 解析：由题图可知波长λ＝4 m，经0.2 s向前传播的距离s＝vt＝1 m＝λ，可知波沿x轴负方向传播，则t＝0时刻质点a沿y轴负方向运动.A、B错误；由v＝λf，得f＝＝1.25 Hz，由发生稳定的干涉现象的条件可知，C项正确；由y＝Asin（ωt＋φ0），可知x＝2 m处的质点的位移表达式为y＝0.4sin（2.5πt＋π）（m），D项正确；T＝＝0.8 s，而0.4 s＝，则从t＝0时刻开始质点a经0.4 s通过的路程为2A＝0.8 m，E正确. ‎ 答案：CDE ‎12.（2017·天津卷）手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，如图所示.绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L.t＝0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是（　　）‎ A.该简谐波是纵波 B.该简谐波的最大波长为2L C.t＝，P在平衡位置上方 D.t＝时，P的速度方向竖直向上 解析：由于O点的振动方向与传播方向垂直，故该简谐波为横波，故A错误；由于P在平衡位置且向上振动，故OP间的基本波形如图所示.因此＋nλ＝L，即λ＝，最大波长为4L，故B错误；0～，质点P从平衡位置向正的最大位移运动，所以t＝时，P在平衡位置上方，故C正确；～，质点P从正的最大位移运动到负的最大位移，即P的速度方向竖直向下，即t＝时，P的速度方向竖直向下，故D错误.‎ 答案：C ‎13.有两列简谐横波a、b在同一介质中分别沿x轴正方向和负方向传播.两列波在t＝0时刻的波形曲线如图所示，已知a波的周期Ta＝1 s.‎ ‎（1）求两列波的传播速度；‎ ‎（2）从t＝0时刻开始，x＝1.0 m的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m时经过的最短时间是多少？‎ 解析：（1）由题图可知a、b两列波的波长分别为：‎ λa＝2.5 m，λb＝4.0 m，‎ 两列波在同种介质中的传播速度相同，‎ 为v＝＝2.5 m/s.‎ ‎（2）要使x＝1.0 m处的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m，需满足a波和b波的波峰同时传播到该质点.‎ a波的波峰传播到x＝1.0 m的质点经历的时间 ta＝＝　（m＝0，1，2，…），‎ b波的波峰传播到x＝1.0 m的质点经历的时间 tb＝＝　（n＝0，1，2，…），‎ 又ta＝tb＝t，‎ 联立解得：5m－8n＝1（m＝0，1，2，…；n＝0，1，2，…），‎ 分析知：当m＝5、n＝3时，x＝1.0 m的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m时经过的时间最短.‎ 将m＝5代入ta＝，‎ 解得：t＝ta＝5.4 s.‎ 答案：（1）2.5 m/s　（2）5.4 s