（江苏专用）2020版高考物理大一轮复习 第十四章 机械振动与机械波 光电磁波与相对论 第二节 机械波检测

第二节 机械波(建议用时：40分钟)一、选择题1(2017高考天津卷)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，示意如图绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L.t0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2LCt时，P在平衡位置上方Dt时，P的速度方向竖直向上解析：选C.由题意知绳上的质点在竖直方向上振动，波水平向右传播，故该波为横波，选项A错误；在t0时刻，P点在如图所示位置时，波长最大，则有L，4L，选项B错误；t0时，P在平衡位置且向上振动，当t时，P在平衡位置上方，选项C正确；当tT时，P处于从最高点向平衡位置运动过程中，故速度方向向下，选项D错误2A、B两列简谐横波均沿x轴正向传播，在某时刻的波形分别如图中甲、乙所示，经过时间t(t小于A波的周期TA)，这两列简谐横波的波形分别变为图中丙、丁所示，则A、B两列波的波速vA、vB之比可能是()A11B21C12 D13解析：选ACD.由题图读出，A波波长为A24 cm，甲图到丙图一定相隔半个周期，所以周期TA2t；B波波长为B12 cm，乙图与丁图的波形图相同，经过的时间一定是整数个周期，所以周期TB(n1，2，3，)，波速vA，vB，得到vAvB1n，所以A、B两列波的波速vA、vB之比可能是A、C、D，不可能是B.3.如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射下列措施可能使波发生较为明显衍射的是()A增大波源的振动频率B减小波源的振动频率C增大障碍物的长度D减小障碍物的长度解析：选BD.不能发生明显衍射的原因是障碍物的长度远大于波长，只要增大波长可满足题目要求由知，v不变，减小f，增大，故A、C错，B、D对4(2016高考天津卷)在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为y5sint(m)，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x12 m处，波形图象如图所示，则()A此后再经6 s该波传播到x24 m处BM点在此后第3 s末的振动方向沿y轴正方向C波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D此后M点第一次到达y3 m处所需时间是2 s解析：选AB.由题中波的图象可知，该波的波长8 m由波源简谐运动的表达式y5sint(m)可知， rad/s，周长T4 s，波速v2 m/s.此后再经6 s，该波再向前传播的距离svt26 m12 m，即再经6 s，该波传播到x12 m12 m24 m处，选项A正确题中波的图象上此时M点向下振动，在此后的第3 s末的振动方向沿y轴正方向，选项B正确由题图为某时刻波刚好传播到x12 m时的波的图象可知，波源开始振动时的方向沿y轴正方向，选项C错误题图中M点振动方向向下，此后M点第一次到达y3 m处所需的时间小于半个周期，即小于2 s，选项D错误5.设x轴方向的一条细绳上有O、A、B、C、D、E、F、G八个点，OAABBCCDDEEFFG1 m，质点O在垂直于x轴方向上做简谐运动，沿x轴方向传播形成横波t0时刻，O点开始向上运动，经t0.2 s，O点第一次到达上方最大位移处，这时A点刚好开始运动那么在t2.5 s时刻，以下说法中正确的是()AB点位于x轴下方BA点与E点的位移相同CD点的速度最大D这列波的波速为5 m/s解析：选ABD.由题可知，0.2 s，周期T0.8 s，1 m，波长4 m，由v得波速v5 m/s，则可判断D项正确；当t2.5 s时，波源O已振动了3个周期，此时O位于x轴上方，向上振动，B点与O点之间相距半个波长，可判断B点位于x轴下方，A项正确；2.5 s时E点已经振动了一段时间，A点与E点间距1个波长，两点振动情况完全一样，则B项正确；O点与D点间距1个波长，两点的振动情况完全一样，此时，O点已经离开平衡位置向上振动，D点也一样，则D点的速度不是最大，C项错误6周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波()A沿x轴正方向传播，波速v20 m/sB沿x轴正方向传播，波速v10 m/sC沿x轴负方向传播，波速v20 m/sD沿x轴负方向传播，波速v10 m/s解析：选B.质点P沿y轴负方向运动，根据振动方向与波的传播方向的关系，可判定该波沿x轴正方向传播由波的图象可知20 m，根据v得波速v10 m/s.选项B正确7一列简谐横波沿x轴的正向传播，振幅为2 cm，周期为T.已知为t0时刻波上相距50 cm的两质点a、b的位移都是1 cm，但运动方向相反，其中质点a沿y轴负向运动，如图所示，下列说法正确的是()A该列简谐横波波长可能为150 cmB该列简谐横波波长可能为12 cmC当质点b的位移为2 cm时，质点a的位移为负D在t时刻质点b速度最大解析：选ACD.根据质点的振动方程：xAsin t，设质点的起振方向向上，且a、b中间的距离小于1个波长，则b点：12sin t1，所以t1，a点振动的时间比b点长，所以由12sin t2，得t2，a、b两个质点振动的时间差：tt2t1，所以a、b之间的距离：xvtv.则通式为(n)50 cm，n0，1，2，3，；则波长可以为 cm(n0，1，2，3，)；当n0时，150 cm，由于n是整数，所以不可能为12 cm，故A正确，B错误；当质点b的位移为2 cm时，即b到达波峰时，结合波形知，质点a在平衡位置下方，位移为负，故C正确；由t1，得t1，当Tt1时质点b到达平衡位置处，速度最大，故D正确8简谐横波在同一均匀介质中沿x轴正方向传播，波速为v.若某时刻在波的传播方向上，位于平衡位置的两质点a、b相距为s，a、b之间只存在一个波谷，则从该时刻起，下列四幅波形图中质点a最早到达波谷的是()解析：选D.根据机械波传播方向与质点振动方向之间的关系可知，A、C选项中的质点a此时刻沿y轴正方向振动，a点要到达波谷至少还需个周期，B、D选项中的质点a此时刻沿y轴负方向振动，只需再经过个周期即可第一次到达波谷已知a、b两质点间的距离为s，则A选项中2s，B、C选项中s，D选项中s，因波速均为v，则由T可知，A选项中a点到达波谷最少用时为T，B选项中a点到达波谷最少用时为T，C选项中a点到达波谷最少用时为T，D选项中a点到达波谷最少用时为T，经比较可知，D选项中质点a最早到达波谷9(2019河北石家庄调研)如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x2 m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象下列说法正确的是()A这列波的传播方向是沿x轴正方向B这列波的传播速度是20 m/sC经过0.15 s，质点P沿x轴的正方向传播了3 mD经过0.1 s，质点Q的运动方向沿y轴正方向解析：选AB.由题中甲、乙两图可知，该波向x轴正方向传播，A正确；由题图甲知波长4 m，由题图乙知周期T0.2 s，则波速v m/s20 m/s，B正确；质点不随波迁移，只在其平衡位置附近振动，C错误；经过0.1 sT，质点Q的运动方向沿y轴负方向，D错误10一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3 m已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4 s，下列说法正确的是()A波速为4 m/sB波的频率为1.25 HzCx坐标为22 m的质点在t0.2 s时恰好位于波峰D当质点P位于波峰时，x坐标为17 m的质点恰好位于波谷解析：选BCD.任意振动质点连续两次通过平衡位置的时间间隔为0.4 s，则T0.4 s，解得T0.8 s，f1.25 Hz，选项B正确；由题图知：该波的波长4 m，波速v5 m/s，故选项A错误；画出t0.2 s时的波形图如图所示，因22 m5，故x22 m处的质点与x2 m处的质点振动情况一样，即在波峰位置，选项C正确；因质点P与x17 m处质点平衡位置间距离x14 m3，故两质点振动步调相反，选项D正确二、非选择题11(1)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比_A波速变大B波速不变C频率变高 D频率不变(2)(2018高考全国卷)声波在空气中的传播速度为340 m/s，在钢铁中的传播速度为4 900 m/s，一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一下桥的一端发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00 s，桥的长度为_m若该声波在空气中的波长为，则它在钢铁中的波长为的_倍解析：(1)渔船与鱼群发生相对运动，被鱼群反射回来的超声波的速度大小不变；由多普勒效应知，反射回来的超声波的频率变高，故选项B、C正确(2)设声波在钢铁中的传播时间为t1、传播速度为v1，在空气中的传播时间为t2、传播速度为v2，桥长为l，则lv1t1v2t2，而t2t11.00 s，代入数据解得l365 m又，声波频率不变，所以，得钢空.答案：(1)BC(2)36512实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t10和t20.06 s时刻的波形图已知在t0时刻，x1.5 m处的质点向y轴正方向运动(1)判断该波的传播方向；(2)求该波的最小频率；(3)若3T0.06 s4T，求该波的波速大小解析：(1)由题意可知该波向x轴正方向传播(2)因波的传播具有周期性，设波的周期为T，t20.06 s时刻，则有(下列各式中n0，1，2)T0.06 s得T s则f Hz当n0时，f最小为fmin Hz12.5 Hz.(3)法一：由3T0.06 s4T，T0.06 s得：n3，T0.016 s所以v m/s75 m/s.法二：由3T0.06 s4T知，n3，则波在0.06 s内传播距离为：x4.5 mv m/s75 m/s.答案：(1)向x轴正方向传播(2)12.5 Hz(3)75 m/s8