统考版高考物理复习热点专项练十四机械振动与机械波光学第101练机械波含答案

这是一份统考版高考物理复习热点专项练十四机械振动与机械波光学第101练机械波含答案，共7页。试卷主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。
一、选择题
1．(多选)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x＝5 m的M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4 s，下面说法正确的是( )
A．这列波的波长是4 m
B．这列波的传播速度是10 m/s
C．质点Q(x＝9 m)经过0.5 s才第一次到达波峰
D．M点以后各质点开始振动时的方向都是向下
E．这列波的频率为25 Hz
2．(多选)[2022·吉林名校联考]一列简谐横波在t1＝0.02 s时刻的波形图如图甲所示，平衡位置在x＝1 m处的质点P的振动图象如图乙所示．已知质点M的平衡位置在x＝1.75 m处，下列说法正确的是( )
A．波的传播速度为100 m/s
B．t2＝0.03 s时，质点M的运动方向沿y轴正方向
C．M点在t1时刻位移为 eq \f(\r(2),10) m
D．质点M从t1时刻起每过0.005 s通过的路程均为0.2 m
E．如果该波波源从O点沿x轴正向快速运动，则在x＝20 m处的观察者接收到的波的频率将大于50 Hz
3．(多选)[2022·湖南适应性考试]一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝6 s时的波形如图(a)所示．在x轴正方向，距离原点小于一个波长的A点，其振动图象如图(b)所示．本题所涉及质点均已起振．下列说法正确的是( )
A．平衡位置在x＝3 m与x＝7 m的质点具有相同的运动状态
B．A点的平衡位置与原点的距离在0.5 m到1 m之间
C．t＝9 s时，平衡位置在x＝1.7 m处的质点的加速度方向沿y轴正方向
D．t＝13.5 s时，平衡位置在x＝1.4 m处的质点的位移为负值
E．t＝18 s时，平衡位置在x＝1.2 m处的质点的速度方向沿y轴负方向
二、非选择题
4．一列简谐波沿AB方向传播，A、B两点相距20 m．A每分钟上下振动15次，这列波的周期是________ s；当A点位于波峰时，B点刚好位于波谷，此时A、B间有两个波峰，这列波的传播速率是________ m/s.
5．[2022·河北邯郸一模]图甲为一列简谐横波在t＝0.20 s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0 m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0 m处的质点；图乙为质点Q的振动图象．这列波的传播速度是________ m/s，质点P简谐运动的表达式为________．
6．一列简谐横波沿x轴正向传播，t＝0时波的图象如图所示，质点P的平衡位置在x＝8 m处．该波的周期T＝0.4 s．由此可知，该列波的传播速度为________．在0～1.2 s时间内质点P经过的路程为________，t＝0.6 s时质点P的速度方向沿y轴________(选填“负”或“正”)方向．
7.
如图所示，A、B、C、D、E是均匀介质中x轴上的五个点，相邻两点的间距为1 m，一列简谐横波以5 m/s的速度沿x轴正方向传播，在t＝0时刻到达质点A处，质点A由平衡位置开始竖直向下振动，其振幅为10 cm，周期为0.8 s.
(1)求该简谐波的波长；
(2)画出t＝0.6 s时的波形图；
(3)求自t＝0时刻起到质点E到达波峰所需的时间．
8．一列沿x轴负方向传播的简谐横波，在t＝0时刻的波形图如图所示，此时坐标为(1，0)的质点刚好开始振动，P质点的坐标为(3，0).在t1＝0.6 s时刻，P质点第二次位于波峰位置，Q质点的坐标是(－3，0).求：
(1)这列波的传播速度大小；
(2)t2＝1.5 s时质点Q的位移．
第101练 机械波
1．答案：ABD
解析：从图上可以看出波长为4 m，选项A正确；“相继出现两个波峰”应理解为，出现第一个波峰与出现第二个波峰之间的时间间隔．这个时间间隔等于周期，即T＝0.4 s，则v＝ eq \f(λ,T) ＝10 m/s，选项B正确；质点Q（x＝9 m）经过0.4 s开始振动，而波沿x轴正方向传播，即介质中的每一个质点都被它左侧的质点所带动，从波向前传播的波形图可以看出，0.4 s波传到Q时，其左侧质点在它下方，所以Q点在0.5 s时处于波谷，再经过0.2 s，即总共经过0.7 s才第一次到达波峰，选项C错误；从波的向前传播原理可以知道，M以后的每个质点都是先向下振动的，选项D正确；由B可知这列波的频率为f＝ eq \f(1,T) ＝2.5 Hz，选项E错误．
2．答案：ACE
解析：由图甲可知波长λ＝2 m，由乙图可知周期T＝0.02 s，所以波速v＝ eq \f(λ,T) ＝100 m/s，选项A正确；由图乙知t1＝0.02 s时质点P正通过平衡位置向y轴负方向运动，可以判断出该波沿x轴正向传播，所以此时质点M的运动方向沿y轴正方向，则当t2＝0.03 s时，即再过半个周期，质点M的运动方向沿y轴负方向，选项B错误；质点M的平衡位置在x＝1.75 m处，与P点振动情况相差 eq \f(1.75－1.0,2) T＝ eq \f(3,8) T，根据振动方程可知y＝A sin eq \f(2π,T) × eq \f(3,8) T＝ eq \f(\r(2),10) m，选项C正确；在Δt＝0.005 s＝ eq \f(1,4) T时间内，质点M从t1时刻起每 eq \f(1,4) T时间内通过的路程不是振幅0.2 m，选项D错误；此列波的频率为f＝ eq \f(1,T) ＝50 Hz，根据多普勒效应可知当波源向观察者快速运动时，观察者接收到的波的频率大于波源的实际频率，选项E正确．
3．答案：ACE
解析：根据波动图和振动图可读出波的波长λ＝2 m，周期为T＝4 s，故可得波速为v＝ eq \f(λ,T) ＝0.5 m/s.平衡位置在x＝3 m与x＝7 m的质点相差两个波长，则其振动情况完全相同，故A正确；根据A点的振动图可知，t＝7.5 s时A点的质点在正的最大位移处，因周期为T＝4 s，则t＝6.5 s时，A质点在平衡位置，t＝5.5 s时，A质点在负的最大位移处，故t＝6 s时，A的位移为负且正沿y轴正方向向平衡位置运动，由t＝6 s时的波动图可知A点的质点的平衡位置与原点的距离在0 m到0.5 m之间，选项B错误；t＝9 s与t＝6 s的时间差为Δt1＝9 s－6 s＝3 s＝ eq \f(3T,4) ，则波再传播 eq \f(3T,4) 的时间后，平衡位置在x＝1.5 m处的质点处于平衡位置，平衡位置在x＝2.0 m处的质点处于波谷，则平衡位置在x＝1.7 m处的质点正在负的位移处沿y轴正方向向平衡位置运动，可知加速度方向沿着y轴正方向，故C正确；根据t＝13.5 s与t＝6 s的时间差为Δt2＝13.5 s－6 s＝7.5 s＝T＋ eq \f(3,4) T＋ eq \f(1,8) T，则波再传播 eq \f(7T,4) 的时间后，平衡位置在x＝1.0 m处的质点处于波峰，平衡位置在x＝1.5 m处的质点处于平衡位置，则平衡位置在x＝1.4 m处的质点在t＝13.5 s时的位移为正，故D错误；根据t＝18 s与t＝6 s的时间差为Δt3＝18 s－6 s＝12 s＝3T，则平衡位置在x＝1.2 m处的质点在t＝18 s时的位置和t＝6 s时的位置相同，根据同侧法可知速度方向沿y轴负方向，故E正确．
4．答案：4 2
解析：A每分钟上下振动15次，则这列波的周期是T＝ eq \f(60,15) s＝4 s；当A点位于波峰时，B点刚好位于波谷，此时A、B间有两个波峰，说明A、B之间的距离L＝ eq \f(5,2) λ，解得λ＝8 m，所以这列波的传播速率是v＝ eq \f(λ,T) ＝2 m/s.
5．答案：40 y＝0.1sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(10πt＋\f(3,4)π)) m
解析：由图可知波长λ＝8 m，周期T＝0.2 s，则波的传播速度v＝ eq \f(λ,T) ＝40 m/s，ω＝ eq \f(2π,T) ＝10π rad/s，由图甲、乙可知波沿x轴正向传播，质点P简谐运动的表达式为y＝0.1sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(10πt＋\f(3,4)π)) m.
6．答案：20 m/s 1.2 m 负
解析：由图可知，该简谐横波波长λ＝8 m，由v＝ eq \f(λ,T) ，可得v＝20 m/s，由图可知质点P的振幅为0.1 m，故1.2 s内（三个周期）质点P运动的路程为x＝3×4×0.1 m＝1.2 m．由于简谐横波沿x轴正向传播，由图可知t＝0时，质点P经过平衡位置沿y轴正方向运动，0.6 s等于一个半周期，故0.6 s时质点P的速度方向沿y轴负方向．
7．答案：（1）4 m （2）如解析图所示 （3）（0.8n＋1.4） s，n＝0，1，2，…
解析：（1）λ＝vT＝4 m
（2）t＝0.6 s时的波形图如图所示；
（3）波从A传播到E所用时间t1＝T＝0.8 s．根据波的传播规律可知，从E开始振动到E点到达波峰所需时间为t2＝nT＋ eq \f(3,4) T＝（0.8n＋0.6） s，n＝0，1，2，…自t＝0时刻起到质点E到达波峰所需的时间为t总＝t1＋t2＝（0.8n＋1.4） s，n＝0，1，2，…
8．答案：（1）0.05 m/s （2）－2 eq \r(2) cm
解析：（1）由图示波形图可知，这列波的波长λ＝4 cm＝0.04 m，波沿x轴负方向传播，根据波形平移法知t＝0时刻P点向下振动，经过 eq \f(3,4) 个周期第二次到达波峰位置，由此可知t1＝ eq \f(3,4) T＝0.6 s，
则得T＝0.8 s，
所以波速为v＝ eq \f(λ,T) ＝ eq \f(0.04,0.8) m/s＝0.05 m/s.
（2）因为t2＝1.5 s＝T＋ eq \f(7,8) T
故t2＝1.5 s时质点Q的位移为y＝4 sin eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(7,4)π)) cm＝－2 eq \r(2) cm.