适用于新教材2024版高考物理一轮总复习课时规范练40

这是一份适用于新教材2024版高考物理一轮总复习课时规范练40，共6页。

课时规范练40
基础对点练
1.(波的干涉)(2023上海黄浦区模拟)两个周期均为T、振幅均为A的波源在某时刻形成的干涉图样如图所示,实线表示波峰,虚线表示波谷,d点位于a、b两点连线的中点上。从图示时刻开始计时,经过(　　)

A.a点位于平衡位置,运动路程为2A
B.b点位于平衡位置,运动路程为A
C.c点位于平衡位置,运动路程为A
D.d点位于平衡位置,运动路程为0
答案 A
解析 依题意,a为振动加强点,振幅为2A,0时刻在波峰,经过四分之一周期,a点位于平衡位置向下运动,运动路程为2A,故A正确;依题意,b为振动加强点,振幅为2A,0时刻在波谷,经过四分之一周期,b点位于平衡位置向上运动,运动路程为2A,故B错误;依题意,c点为振动减弱点,其振幅为0,其一直位于平衡位置,路程为0,故C错误;依题意,d点位于 a、b 两点连线的中点上,为振动加强点,振幅为2A;因d点位于a、b两点连线的中点上,由题图可知0时刻d点位于平衡位置向下振动,经过四分之一周期,d点到波谷,路程为2A,故D错误。
2.(波的图像与振动图像的关联应用)(多选)均匀介质中有一列正在沿水平方向传播的简谐波,在某一时刻它的波形图如图甲所示,M和N是介质中的两个质点,从该时刻起某同学记录下了N点在一段时间内的振动图像,如图乙所示。下列说法正确的是(　　)

A.该列简谐波正以1.0 m/s的速度向左传播
B.M和N两质点的振动方向始终相同
C.该简谐波遇到一列波长为8 m、传播方向相反的简谐波后不会发生干涉现象
D.该简谐波遇到宽度为4 m的障碍物时能发生明显的衍射现象
答案 AD
解析 由题图甲可知,该简谐横波波长为λ=8m,由题图乙可知周期T=8s,所以波速为v==1.0m/s,根据图乙可知该时刻开始质点N向上振动,所以该波沿-x方向传播,即向左传播,故A正确;因为质点M、N相差半个波长,所以它们的振动方向总是相反的,故B错误;根据机械波发生干涉的条件可知,该简谐波遇到一列波长为8m、在同一介质中运动(频率相同)、传播方向相反的简谐波后会发生干涉现象,故C错误;根据机械波发生明显衍射的条件可知,该简谐波遇到宽度为4m的障碍物时能发生明显的衍射现象,故D正确。
3.(波的干涉)(多选)(2022浙江卷)两列振幅相等、波长均为λ、周期均为T的简谐横波沿同一绳子相向传播,若两列波均由一次全振动产生,t=0时刻的波形如图1所示,此时两列波相距λ,则(　　)

图1

图2
A.t=时,波形如图2甲所示
B.t=时,波形如图2乙所示
C.t=时,波形如图2丙所示
D.t=T时,波形如图2丁所示
答案 BD
解析 根据波长和波速的关系式v=,t=时,两列波向前传播的距离x=vt=,故两列波的波前还未相遇,故A错误;t=时,两列波向前传播的距离x=vt=,故两列波的波前刚好相遇,故B正确;t=时,两列波向前传播的距离x=vt=,根据波的叠加原理可知,在两列波之间的区域为两列波的波形波谷相遇,振动加强,处的波谷质点的位移为2A,故C错误;t=T时,两列波向前传播的距离x=vt=λ,两列波的波峰与波谷叠加,位移为零,故D正确。
4.(波的传播与图像)(2023重庆模拟)如图所示,甲、乙两列简谐横波在同一介质中沿x轴正方向传播,波速均为v=5.0 m/s。在t=0时,两列波的波峰正好在x=5.0 m处重合,则下列说法正确的是(　　)

A.t=0时刻,乙波上x=3 m质点振动方向沿y轴正方向
B.t=0时刻,甲波上x=1 m质点振动方向沿y轴正方向
C.简谐横波甲的周期T甲=1.6 s
D.甲、乙两列波叠加会产生干涉现象
答案 B
解析 根据“同侧法”,可知乙波上x=3m质点沿y轴负方向振动,甲波上x=1m质点沿y轴正方向振动,故A错误,B正确;由题图可知,两列波的波长分别为λ甲=5m,λ乙=8m,则波甲的周期T甲==1s,故C错误;干涉条件是频率相同、相位差恒定、振动方向相同,而甲、乙两列波周期不同,频率不同,不会发生干涉现象,故D错误。
5.(波的图像与振动图像的关联应用)(多选)(2022福建福州模拟)一简谐横波沿x轴传播,t=1 s时的波形如图甲所示,x=1 m处质点的振动图像如图乙所示,则下列说法正确的是(　　)

A.此波的波长λ=2 m
B.波的传播速度为2 m/s
C.该波沿x轴正方向传播
D.t=1.5 s时,x=2 m处质点的位移为-5 cm
答案 AD
解析 根据波的图像得到波长λ=2m,故A正确;根据振动图像知周期T=2s,则波速v==1m/s,故B错误;由题图乙知,t=1s时,x=1m处质点的振动方向向上,对题图甲,根据波形平移法,可知该波沿x轴负方向传播,故C错误;由题图甲知,t=1s时,x=2m处质点位移为零,波沿x轴负方向传播,根据波形平移法知此时刻该质点从平衡位置向下振动,则再经0.5s,即四分之一周期,x=2m处的质点将沿y轴负方向振动到最大位移处,所以t=1.5s时,x=2m处质点的位移为-5cm,故D正确。
6.(波的传播与图像)(2022全国甲卷)一平面简谐横波以速度v=2 m/s沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图所示。介质中平衡位置在坐标原点的质点A在t=0时刻的位移y= cm。该波的波长为　　　　 m,频率为　　　 Hz。t=2 s时刻,质点A　　　　(选填“向上运动”“速度为零”或“向下运动”)。 

答案 4　0.5　向下运动
解析 由题图知y=2sincm,
由x=1.5m,y=0可得,λ=4m,该波的周期T==2s,频率为0.5Hz,t=2s时,即经过一个周期,质点A又回到初始位置,质点A向下运动。
素养综合练
7.(多选)简谐横波在均匀介质中沿直线传播,P、Q是传播方向上相距8 m的两质点,波先传到P,当波传到Q开始计时,P、Q两质点的振动图像如图所示。则(　　)

A.质点Q开始振动的方向沿y轴正方向
B.该波从P传到Q的时间可能为7 s
C.该波的传播速度可能为2 m/s
D.若质点P振动的振幅为A,从2 s开始计时,P点的振动方程为y=Asin t
答案 ACD
解析 由图线可知,质点Q开始起振的方向沿y轴正方向,故A正确;振动由P向Q传播,由图像可知T=6s,故振动从P传到Q的时间可能为(nT+4s)=(6n+4)s(其中n=0,1,2,3,…),不可能为7s,故B错误;根据(nT+4s)v=8m得v=m/s(n=0,1,2,3,…),当n=0时,波速为2m/s,故C正确;因为ω=,则从2s开始计时,P点的振动方程为y=Asinωt=Asint,故D正确。
8.(多选)(2023浙江宁波模拟)波源S自t=0时刻起开始振动,每隔1 s做两种不同频率的简谐运动,振幅均为2 cm,4 s后波源S停止振动,其振动图像如图所示。产生的简谐波沿SP方向传播,波速为4 m/s,P、Q是介质中两质点,已知lSP=8 m,lSQ=10 m,如图所示。下列说法正确的是(　　)

A.t=7.0 s时,质点P振动方向沿y轴正方向
B.t=3.5 s时,质点P、Q的振动方向相反
C.在前4 s内,质点P经过的路程为24 cm
D.在前4 s内,质点P、Q经过的路程相差最大的时刻出现在3.5 s≤t≤4.0 s
答案 CD
解析 由题图可知,两种波的周期分别为T1=1s,T2=0.5s,其波长分别为λ1=vT1=4m,λ2=vT2=2m,由振动图像可知,每完成一个波长为λ1的完整波,接着再完成波长为λ2的两个完整波。已知lSP=8m,波的振动情况经过2s才传到P点,由振动图像可知,起振方向沿y轴正方向,4s后波源S停止振动,所以t=6.0s时,质点P已停止振动,故A错误。波传到质点P经过2s,波传到质点Q经过2.5s,在t=3.5s时,质点P振动了1.5s,质点Q振动了1s,可知此时质点P、Q振动方向相同,故B错误。波传到质点P经过2s,所以在前4s内,质点P振动了波长为λ1的完整波,接着振动了波长为λ2的两个完整波,路程s=3×4×2cm=24cm,故C正确。在前4s内,波传到质点P经过2s,波传到质点Q经过2.5s,波长为λ2的波在质点P、Q间传播时,各自经过的路程相差为4A最大,所以时刻出现在3.5s≤t≤4.0s,故D正确。
9.(2023河南开封模拟)一列沿x轴正方向传播的简谐横波如图所示,t=0时刻0~25 m部分的波形图如图中实线所示,经过Δt=0.6 s该部分波形图如图中虚线所示,已知虚线上波峰对应的平衡位置到原点O的距离为12.5 m,质点A平衡位置的横坐标为xA= 7.5 m。

(1)求该简谐横波的波速。
(2)当波速取最小值时,求质点A的振动方程。
答案 (1) m/s(n=0,1,2,3,…)
(2)y=10sin cm
解析 (1)由波形图可知,波长λ=20m
波沿x轴正方向传播,则Δx=7.5+nλ(n=0,1,2,3,…)
波速v=m/s(n=0,1,2,3,…)。
(2)n=0 时,波速最小,此时T==1.6s
则ω=πrad/s
质点A的振动方程y=10sincm
质点A在t=0.6s时刻向下振动,将t=0.6s,y=0代入可得θ=
故质点A的振动方程为y=10sincm。