【物理】2020届一轮复习人教版 机械波 课时作业

【物理】2020届一轮复习人教版 机械波 课时作业

‎2020届一轮复习人教版 机械波 课时作业 ‎1．【2018年全国模拟】一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x=0 和x=0.6 m处的两个质点A、B的振动图象如图所示．已知该波的波长大于0.6 m，求其波速和波长 ‎【解析】由图象可知，周期T=0.4 s 由于波长大于0.6 m，由图象可知，波从A到B的传播时间Δt=0.3 s 波速，代入数据得v=2 m/s 波长λ=vT，代入数据得λ=0.8 m ‎2．【河南省模拟2018】如图所示为一列简谐横波沿x轴传播在t=0(实线)和t=0.5s(虚线)时刻的波形图。‎ ‎(1)若t=0时刻，x=2.5m处质点正沿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≤0.5s≤2T，则在1s内波形传播的距离为多少?‎ ‎【解析】（1）已知在t=0时刻，x=2.5m处的质点向y轴负方向运动，波形向左平移，所以该波沿x轴的负方向传播。结合图像可知，该质点回到t=0时刻的位置波形传播的最小距离为x=1m，波传播的速度 （k=0，1，2，…），k=0时波速最小，最小速度为v=6m/s；x=2.5m处质点回到t=0时刻的位置所用最长时间 （2）由于T≤0.5s≤2T，若波沿x轴正向传播，则0.5s内波传播的距离为x1=5m；波在1s内传播的距离为10m；若波沿x轴负向传播，则0.5s内波传播的距离为x2=7m；波在1s内传播的距离为14m；‎ ‎3．【2019届辽宁省沈阳市模拟考试】如图所示，是一列沿x轴正向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，已知波的传播速度v=4m/s。‎ ② 求x=2.5m，处质点在0~4.5s内通过的路程及t=4.5s时的位移。‎ ‎②此时A质点的纵坐标为2cm，试求从图示时刻开始经过多长时间A质点第一次到达波峰？（结果保留2位有效数字）‎ ‎【解析】①由图知，波长，则该波的周期为 ；‎ 质点在一个周期内通过的路程是，则质点在内通过的路程为；‎ 由题可知：时刻该质点的位移，所以时质点的位移为。‎ ‎②由波动方程得：，得 所以时 则在A点左侧第一个波峰传到A点时，A点第一次出现波峰，波所传的距离为：‎ 则A质点第一次到达波峰时间为：。‎ ‎4．【2019湖北省荆门市高三年级统考】如图所示，为一列水平向右传播的简谐横波在某一时刻的波形图，图示时刻，波恰好从O点向右传播了一个波长的距离。波速为0.6 m/s。P质点的平衡位置坐标为 x =0.96m。从该时刻开始计时，问：‎ ② 经过多少时间，P 质点第一次到达波峰？‎ ‎②P质点第一次到达波峰时，通过的路程为多少？‎ ‎【解析】①质点P第一次到达波峰所需的时间，就是初始时刻x =0.06m处的质点的振动状态传到P点所需的时间 由波的图像知： △x =0.96 -0.06 =0.9m ‎ 所以经过时间为： t =△x/v =0.9/0.6 s =1.5s ‎ ‎②由波的图像知，振幅A =0.05m，波长λ =0.24m ‎ 所以波上质点的振动周期 T = λ /v =0.4s ‎ 由波的图像知，从P点起振到第一次到达波峰历时为： ‎ ‎△ t =T ‎ 所以P通过的路程为：S =3 A =3×5cm=15cm.‎ ‎5.(多选)(2019·湖北八校联考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图中实线所示，t＝0.1 s时刻的波形如图中虚线所示。波源不在坐标原点O，P是传播介质中平衡位置离坐标原点xP＝‎2.5 m处的一个质点，则以下说法正确的是(　　)‎ A．质点P的振幅为‎0.1 m B．波的频率可能为7.5 Hz C．波的传播速度可能为‎50 m/s D．在t＝0.1 s时刻与P相距‎5 m处的质点一定沿x轴正方向运动 E．在t＝0.1 s时刻与P相距‎5 m处的质点可能是向上振动，也可能是向下振动 解析：选ACE　质点P的振幅等于波的振幅，由题图知，为‎0.1 m，选项A正确；波沿x轴正方向传播，则Δt＝nT＋＝0.1 s，周期为T＝ s，频率为f＝＝ Hz＝ Hz(n＝0,1,2,3，…)，所以波的频率可能为2.5 Hz、12.5 Hz、…，不可能为7.5 Hz，选项B错误；波速为v＝λf，由题图可知λ＝‎4 m，v＝4× m/s＝10(4n＋1)m/s(n＝0,1,2,3，…)，当n＝1时，v＝‎50 m/s，选项C正确；波的传播过程是振动形式的传播，质点不会沿波的传播方向运动，选项D错误；‎5 m＝λ，在t＝0.1 s时刻在P右侧与P相距‎5 m处的质点向上振动，在P左侧与P相距‎5 m处的质点向下振动，选项E正确。‎ ‎6．(多选)(2017·全国卷Ⅲ)如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5 s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关于该简谐波，下列说法正确的是(　　)‎ A．波长为‎2 m B．波速为‎6 m/s C．频率为1.5 Hz D．t＝1 s时，x＝‎1 m处的质点处于波峰 E．t＝2 s时，x＝‎2 m处的质点经过平衡位置 解析：选BCE　由题图可知简谐横波的波长为λ＝‎4 m，A项错误；波沿x轴正方向传播，又周期大于0.5 s，则t＝0.5 s＝T，可得周期T＝ s，频率f＝＝1.5 Hz，波速v＝＝‎6 m/s，B、C项正确；t＝0时刻，x＝‎1 m处的质点在波峰，经过1 s＝T，一定在波谷，D项错误；t＝0时刻，x＝‎2 m 处的质点在平衡位置，经过2 s＝3T，质点一定经过平衡位置，E项正确。‎ ‎7．(多选)下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是(　　)‎ A．相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强 B．相遇之后，两列波的振动情况与相遇前完全相同 C．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别在该点引起的位移的矢量和 D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰 E．相遇之后，振动加强区域内质点的位移始终最大 解析：选BCD　两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变，而质点的振动情况由两列波共同作用的结果决定，故A错误，B、C正确；几个人在同一房间内说话，发出的声波在空间中相互叠加后，每列波的振幅和频率并不改变，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故D正确；两列波相遇后，振动加强区域内质点的振幅最大，振动的位移仍随时间发生周期性变化，故E错误。‎ ‎8．(2018·江苏高考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x＝0和x＝‎0.6 m 处的两个质点A、B的振动图像如图所示。已知该波的波长大于‎0.6 m，求其波速和波长。‎ 解析：由题图可知，周期T＝0.4 s 由于波长大于‎0.6 m，而A、B间的距离Δx＝‎0.6 m，可知，‎ 波从A到B的传播时间Δt＝T＝0.3 s 波速v＝＝‎2 m/s 波长λ＝vT＝‎0.8 m。‎ 答案：‎2 m/s　‎‎0.8 m ‎9. 一列简谐横波某时刻的波形图如图所示，该波沿x轴正方向传播，质点P的横坐标x＝‎0.32 m，从此时刻开始计时。‎ ‎(1)若P点经0.4 s第一次到达最大正位移处，求波速大小。‎ ‎(2)若P点经0.4 s到达平衡位置，波速大小为多少？‎ 解析：(1)由题图知，该波波长λ＝‎0.8 m，若P点经0.4 s第一次到达最大正位移处，则波传播的距离Δx＝x－＝‎0.32 m－‎0.2 m＝‎0.12 m，‎ 则波速v＝＝ m/s＝‎0.3 m/s。‎ ‎(2)若P点经0.4 s到达平衡位置，‎ 则波传播的距离Δx＝x＋＝(0.32＋0.4n)m(n＝0,1，2，…)，‎ 则波速v＝＝ m/s＝(0.8＋n)m/s(n＝0,1,2，…)。‎ 答案：(1)‎0.3 m/s　(2)(0.8＋n)m/s(n＝0,1,2，…)‎ ‎10．一弹簧竖直悬挂一个质量为m的木块，当木块处于平衡状态时，用力F缓慢向下拉木块使之向下移动距离d，然后松开手，木块做简谐运动。‎ ‎(1)当木块正好经过平衡位置向下运动时，某同学开始观察木块的振动过程，该同学发现经过1 s后木块第一次回到平衡位置。已知d＝‎4 cm，取竖直向上为正方向，请在图甲中将该同学观察到的木块的振动过程用振动图像描述出来。另一位同学在该同学观察7 s后开始计时，请在图乙中画出后一位同学观察的振动图像。(至少画出一个周期)‎ ‎(2)如果由于该木块的振动，在水面形成机械波，7 s内传播了‎7 m，则该波的波长是多少？‎ 解析：(1)该同学发现经过1 s后木块第一次回到平衡位置，由题意知木块的振动周期为2 s。‎ 由t＝0时木块正好经过平衡位置向下运动，则画出的该同学观察到的木块振动图像如图1所示。‎ ‎7 s时木块的振动形式应该和1 s时的振动形式相同，从平衡位置向上振动，画出的后一位同学观察到的木块的振动图像如图2所示。‎ ‎(2)因为水波在7 s内传播了‎7 m，所以波速为 v＝ m/s＝‎1 m/s，‎ 又由(1)知T＝2 s，‎ 根据v＝，解得λ＝‎2 m。‎ 答案：(1)见解析图　(2)‎‎2 m