新课标人教版2013届高三物理总复习一轮课时作业12-41

新课标人教版2013届高三物理总复习一轮课时作业12-41

课时作业41　机械波 时间：45分钟　　满分：100分 一、选择题(8×8′＝64′)‎ ‎1.下列关于简谐振动和简谐波的说法，正确的是 ‎(　　)‎ A．媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B．媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C．波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍 解析：本题考查机械振动和机械波，意在考查考生对机械振动和机械波及其相关的物理量的掌握情况和应用这些知识解决实际问题的能力；机械波的周期取决于波源即振动质点的振动周期，故A对；波速取决于媒质和波的频率，质点的振动速度与媒质无关，故B错；对于横波来说，波的传播方向与质点的振动方向互相垂直，所以C错；振幅是质点离开平衡位置的最大距离，波峰是正向位移最大，波谷是负向位移最大，故波峰与波谷在振动方向上的距离就是振幅的2倍，所以选项D正确．‎ 答案：AD ‎2.一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ.若在x＝0处质点的振动图象如图1所示，则该波在t＝T/2时刻的波形曲线为 ‎(　　)‎ 图1‎ 解析：本题考查振动图象和波动图象的联系，以及质点振动方向和波的传播方向间的关系，意在考查考生对波的形成的理解及对振动图象和波动图象的辨析．由振动图象知，在x＝0处的质点在t＝时刻，经过平衡位置向负方向运动．在波动图象中符合这两点的只有A图．‎ 答案：A ‎3．如图2所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则 ‎(　　)‎ 图2‎ A．f1＝2f2，v1＝v2　　　　 B．f1＝f2，v1＝0.5v2‎ C．f1＝f2，v1＝2v2 D．f1＝0.5f2，v1＝v2‎ 解析：因为机械波的波速由介质决定，频率由振源决定，所以f1＝f2；由图知：λ1＝3λ2＝L，得λ1＝2λ2，由v＝λ·f得v1＝2v2，故C正确．‎ 答案：C ‎4．图3中实线和虚线分别是x轴上传播的一列简谐横波在t＝0和t＝0.03 s时刻的波形图，x＝1.2 m处的质点在t＝0.03 s时刻向y轴正方向运动，则 ‎(　　)‎ 图3‎ A．该波的频率可能是125 Hz B．该波的波速可能是10 m/s C．t＝0时x＝1.4 m处质点的加速度方向沿y轴正方向 D．各质点在0.03 s内随波迁移0.9 m 解析：由题可知波向右传播，则0.03＝nT＋T，T＝，当n＝3时，T＝0.008 s， ‎ f＝125 Hz，A选项正确．波速v＝，λ＝1.2 m，代入数据得B选项错误．当t＝0时刻，x＝1.4 m时，质点加速度方向沿y轴负方向，C选项错误．各质点只是上下振动，不随波迁移，D选项错误．‎ 答案：A ‎5．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时的波形如图4所示，质点A与质点B相距1 m，A点速度沿y轴正方向；t＝0.02 s时，质点A第一次到达正向最大位移处，由此可知 ‎(　　)‎ 图4‎ A．此波的传播速度为25 m/s B．此波沿x轴负方向传播 C．从t＝0时起，经过0.04 s，质点A沿波传播方向迁移了1 m D．在t＝0.04 s时，质点B处在平衡位置，速度沿y轴负方向 解析：本题综合考查机械波知识，学生利用基础知识分析波动问题的能力．由A点向上振动，可判定波沿－x方向传播，B选项正确．又由波动图象看出，波长λ＝2 m，经t＝0.02 s质点A第一次到达最大位移处，则t＝T/4，T＝0.08 s，所以波速v＝λ/T＝ m/s＝25 m/s，故A项正确．波传播过程，质点A并不随波迁移，C错．经t＝0.04 s．质点B处在平衡位置，速度沿＋y方向，D项错误．‎ 答案：AB ‎6．一简谐横波在图5中x轴上传播，实线和虚线分别是t1和t2时刻的波形图，已知t2－t1＝1.0 s．由图判断下列哪一个波速是不可能的 ‎(　　)‎ 图5‎ A．1 m/s B．3 m/s C．5 m/s D．10 m/s 解析：由图知简谐横波的波长为4 m，设简谐横波向右传播，v＝＝＝＝4n＋1(n＝1,2,3，…)，v可能为1、5、9……‎ 设简谐横波向左传播，v′＝＝＝＝4n＋3(n＝1,2,3，…)，v′可能为3、7、11……‎ 所以选项A、B、C都是可能的，D选项不可能．‎ 答案：D ‎7．一简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻其波形如图6所示．下列说法正确的是 ‎(　　)‎ 图6‎ A．由波形图可知该波的波长 B．由波形图可知该波的周期 C．经周期后质元P运动到Q点 D．经周期后质元R的速度变为零 解析：由波动图象可得出波长为4 cm，波沿x轴正方向传播，经过1/4周期后，质元P运动到最大位移处，不随波迁移，质元R运动到负向最大位移处，速度为零，所以A、D选项正确．‎ 答案：AD ‎8．一列简谐机械横波某时刻的波形图如图7所示，波源的平衡位置坐标为x＝0.当波源质点处于其平衡位置上方且向下运动时，介质中平衡位置坐标x＝2 m的质点所处位置及运动情况是 ‎(　　)‎ A．在其平衡位置下方且向上运动 B．在其平衡位置下方且向下运动 C．在其平衡位置上方且向上运动 D．在其平衡位置上方且向下运动 ‎ ‎ 　 　 解析：设某时刻的波形图如图8中虚线所示，无论波向右还是向左传播，从此时刻开始的1/4周期内，波源质点处于其平衡位置上方且向下运动，同时x＝2 m的质点处于平衡位置的下方且向上运动，所以A选项正确．‎ 答案：A 二、计算题(3×12′＝36′)‎ ‎9．如图9所示，一根柔软的弹性绳子右端固定，左端自由，A、B、C、D……为绳上等间隔的点，点间间隔为50 cm，现用手拉着绳子的端点A使其上下振动，若A点开始向上，经0.1 s第一次达到最大位移，C点恰好开始振动，则 图9‎ ‎(1)绳子形成的向右传播的横波速度为多大？‎ ‎(2)从A开始振动，经多长时间J点第一次向下达到最大位移？‎ ‎(3)画出当J点第一次向下达到最大位移时的波形图象．‎ 答案：(1)v波＝＝＝10 m/s ‎(2)波由波源传到J需时间t由t1＝＝ s＝0.45 s 波刚传到J时，J也向上起振．到负最大位移需t2时间，‎ 则t2＝T＝0.3 s 所以对应总时间t＝t1＋t2＝0.75 s ‎(3)波形图如图10所示 图10‎ ‎10．某实验室中悬挂着一弹簧振子A和一单摆B，弹簧振子的弹簧和小球(球中间有孔)都套在固定的光滑竖直杆上．某次有感地震中观察到静止的振子A开始振动4.0 s后，单摆B才开始摆动．此次地震中同一震源产生的地震纵波和横波的波长分别为10 km和5.0 km，频率为1.0 Hz.假设该实验室恰好位于震源的正上方，求震源离实验室的距离．‎ 解析：设地震纵波和横波的传播速度分别为vP和vS，则 vP＝fλP①‎ vS＝fλS②‎ 式中，f为地震波的频率，λP和λS分别表示地震纵波和横波的波长．设震源离实验室的距离为s，纵波从震源传播到实验室所需时间为t，则x＝vPt③‎ x＝vS(t＋Δt)④‎ 式中，Δt为摆B开始摆动的时刻与振子A开始振动的时刻之时间间隔．由①②③④式得x＝⑤‎ 代入数据得，x＝40 km.‎ 答案：40 km ‎11．一列简谐横波在x轴上传播，在t1＝0和t2＝0.5 s两时刻的波形分别如图11中的实线和虚线所示，求：‎ 图11‎ ‎(1)若周期大于t2－t1，波速多大？‎ ‎(2)若周期小于t2－t1，则波速又是多少？‎ ‎(3)若波速为92 m/s，求波的传播方向．‎ 解析：(1)若波向右传播，Δx1＝2 m，Δt＝t2－t1＝0.5 s，则v1＝＝4 m/s；‎ 若波向左传播，Δx2＝6 m，Δt＝t2－t1＝0.5 s，则v2＝＝12 m/s.‎ ‎(2)若波向右传播，Δx3＝(2＋8n)m(n＝1,2,3，…)，Δt＝t2－t1＝0.5 s，则v3＝＝(4＋16n) m/s(n＝1,2,3，…)；‎ 若波向左传播，Δx4＝(6＋8n) m(n＝1,2,3，…)，Δt＝t2－t1＝0.5 s则v4＝＝(12＋16n) m/s(n＝1,2,3，…)．‎ ‎(3)当波速为92 m/s时，波向前传播的距离为Δx＝vt＝46 m＝λ，由图12可知波向左传播．‎ 图12‎ 答案：(1)若波向右传播，波速为4 m/s；若波向左传播，波速为12 m/s ‎(2)若波向右传播，波速为(4＋16n) m/s(n＝1,2,3，…)‎ 若波向左传播，波速为(12＋16n) m/s(n＝1,2,3，…)‎ ‎(3)向左传播