【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

‎　机械波 ‎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 答案　ABD 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.‎ ‎2.(多选)如图1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(　　)‎ 图1‎ 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 答案　ADE 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.‎ ‎4.(多选)(2017·山西五校四联)沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图2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(　　)‎ 图2‎ 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 答案　ACE 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.‎ ‎5.(多选)(2017·湖南六校联考)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3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(　　)‎ 图3‎ 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 答案　BCE 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.‎ ‎6.(多选)图4a为一列简谐横波在t＝0.10 s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，图b为质点Q的振动图象，则下列说法正确的是(　　)‎ 图4‎ A.该波的周期是0.10 s B.该波的传播速度为40 m/s C.该波沿x轴的负方向传播 D.t＝0.10 s时，质点Q的速度方向向下 E.从t＝0.10 s到t＝0.25 s，质点P通过的路程为30 cm 答案　BCD 解析　由题图振动图象可知，该波的周期是0.20 s，选项A错误；该波的传播速度为v＝＝ m/s＝40 m/s，选项B正确；由振动图象可知，t＝0.10 s时刻，Q点的振动方向向下，可知该波沿x轴的负方向传播，选项C、D正确；从t＝0.10 s到t＝0.25 s，经历的时间为0.15 s＝T，质点P不是从平衡位置(或者波峰、波谷)开始振动，故通过的路程不等于3A＝30 cm，选项E错误；故选B、C、D.‎ ‎7.(多选)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇.下列说法正确的是(　　)‎ A.波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|‎ B.波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2‎ C.波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移 D.波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅 答案　AD 解析　波峰与波谷相遇时，振幅相消，故实际振幅为|A1－A2|，故选项A正确；波峰与波峰相遇处，质点的振幅最大，振幅为A1＋A2，但此处质点仍处于振动状态，其位移随时间按正弦规律变化，故选项B错误；振动减弱点和加强点的位移都随时间按正弦规律变化，选项C错误；波峰与波峰相遇处振动加强，波峰与波谷相遇处振动减弱，加强点的振幅大于减弱点的振幅，故选项D正确.‎ ‎8.(多选)(2018·河北唐山调研)如图5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(　　)‎ 图5‎ 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 答案　BCE 解析　0.2 m＝λ，因波向左传播，则由题图图象可知波向左传播的距离为(n＋)λ　(n＝0,1,2，…)，所以0.2 s＝(n＋)T　(n＝0,1,2，…)，n＝0时，周期最大，为Tm＝ s，此时波速最小，为vmin＝＝9 m/s，所以A错误，B、C正确；横波可以发生偏振现象，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，E正确.‎ ‎9.(多选)(2017·湖北七市3月模拟)如图6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(　　)‎ 图6‎ 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 ‎10.(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7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(　　)‎ 图7‎ 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 答案　CDE 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.‎ ‎11.(2017·天津理综·5)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8.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(　　)‎ 图8‎ A.该简谐波是纵波 B.该简谐波的最大波长为2L C.t＝时，P在平衡位置上方 D.t＝时，P的速度方向竖直向上 答案　C 解析　绳波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，属于横波，故A错误；根据波形图和波的传播方向可知，位移恰好为零且速度方向竖直向上的质点与O点的距离应为L＝λ，其中n＝0、1、2……，波长λ＝，可知当n＝0时有波长的最大值，最大值为λm＝4L，故B错误；0～内P由平衡位置振动到波峰，～内P由波峰回到平衡位置，可知t＝时P在平衡位置上方向上振动，t＝时P在平衡位置上方向下振动，故C正确，D错误.‎ ‎12.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9所示，已知a波的周期Ta＝1 s.求：‎ 图9‎ ‎(1)两列波的传播速度；‎ ‎(2)从t＝0时刻开始，最短经过多长时间x＝1.0 m的质点偏离平衡位置的位移为0.16 m?‎ 答案　(1)2.5 m/s　(2)5.4 s 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.‎ ‎‎ ‎13.(2016·全国卷Ⅱ·34(2))一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10 cm.O和A是介质中平衡位置分别位于x＝0和x＝5 cm处的两个质点.t＝0时开始观测，此时质点O的位移为y＝4 cm，质点A处于波峰位置；t＝ s 时，质点O第一次回到平衡位置，t＝1 s时，质点A第一次回到平衡位置.求：‎ ‎(1)简谐波的周期、波速和波长；‎ ‎(2)质点O的位移随时间变化的关系式.‎ 答案　(1)4 s　7.5 cm/s　30 cm ‎(2)y＝0.08cos m或y＝0.08sin m 解析　(1)设振动周期为T.由于质点A在0到1 s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历了个周期，由此可知T＝4 s ①‎ 由于质点O与A的距离Δx＝5 cm小于半个波长，且波沿x轴正向传播，O在t＝ s时回到平衡位置，而A在t＝1 s时回到平衡位置，时间相差Δt＝ s，可得波的速度 v＝＝7.5 cm/s ②‎ 由λ＝vT得，简谐波的波长λ＝30 cm ③‎ ‎(2)设质点O的位移随时间变化的关系为 y＝Acos ④‎ 将①式及题给条件代入上式得 ⑤‎ 解得φ0＝，A＝8 cm ⑥‎ 质点O的位移随时间变化的关系式为 y＝0.08cos m ⑦‎ 或y＝0.08sin m