《2020版高中物理 第十二章 專題突破與題型專練 機(jī)械波的綜合問題練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2020版高中物理 第十二章 專題突破與題型專練 機(jī)械波的綜合問題練習(xí)（含解析）新人教版選修3-4（6頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題突破與題型專練　機(jī)械波的綜合問題 題型一　振動(dòng)規(guī)律與波動(dòng)規(guī)律的綜合應(yīng)用 1.(多選)一列簡諧橫波沿直線傳播.以波源O由平衡位置開始振動(dòng)為計(jì)時(shí)零點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)A的振動(dòng)圖象如圖所示,已知O,A的平衡位置相距0.9 m.以下判斷正確的是(　AB　) A.波長為1.2 m B.波源起振方向沿y軸正方向 C.波速大小為0.4 m/s D.質(zhì)點(diǎn)A的動(dòng)能在t=4 s時(shí)最大 解析:由振動(dòng)圖象知,波從波源傳到A質(zhì)點(diǎn)經(jīng)歷時(shí)間為3 s,波速為v== m/s=0.3 m/s,選項(xiàng)C錯(cuò)誤.由于周期T=4 s,所以波長λ=vT=1.2 m,選項(xiàng)A正確.由振動(dòng)圖象知,質(zhì)點(diǎn)A起振方向沿y軸正方向,故波源起

2、振方向沿y軸正方向,選項(xiàng)B正確.t=4 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)A振動(dòng)到最高點(diǎn),此時(shí)速度為零,則動(dòng)能為零,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 2.振源A帶動(dòng)細(xì)繩振動(dòng),某時(shí)刻形成的橫波波形如圖所示,則在波傳播到細(xì)繩上一點(diǎn)P時(shí)開始計(jì)時(shí),下列四個(gè)圖形中能表示P點(diǎn)振動(dòng)圖象的是(　C　) 解析:由圖可知,振源開始起振的方向向下.所以,振動(dòng)形式傳到質(zhì)點(diǎn)P時(shí),質(zhì)點(diǎn)P從平衡位置開始向下振動(dòng),故P點(diǎn)的振動(dòng)圖象如選項(xiàng)C 所示. 3.(多選)如圖(甲)所示的y-x圖象表示一列簡諧波在沿x軸方向傳播時(shí)的波形圖,則圖(乙)所示情況中,y-t圖象表示的是(　AD　) A.當(dāng)這列波沿x軸正方向傳播時(shí),圖(乙)是表示a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 B

3、.當(dāng)這列波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí),圖(乙)是表示a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 C.當(dāng)這列波沿x軸正方向傳播時(shí),圖(乙)是表示b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 D.當(dāng)這列波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí),圖(乙)是表示b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象 解析:如果這列波沿x軸正方向傳播,a質(zhì)點(diǎn)應(yīng)向上運(yùn)動(dòng),b質(zhì)點(diǎn)應(yīng)向下運(yùn)動(dòng),這樣振動(dòng)圖象表示的是a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象;如果這列波沿x軸負(fù)方向傳播,a質(zhì)點(diǎn)應(yīng)向下運(yùn)動(dòng),b質(zhì)點(diǎn)應(yīng)向上運(yùn)動(dòng),振動(dòng)圖象表示的是b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象. 4.一列簡諧橫波沿x軸負(fù)方向傳播,圖(a)是t=1 s時(shí)的波形圖,圖(b)是波中某質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的振動(dòng)圖象(兩圖起始時(shí)間相同).可供選擇的選項(xiàng)有 A.x=0處的質(zhì)點(diǎn) B.x

4、=1 m處的質(zhì)點(diǎn) C.x=2 m處的質(zhì)點(diǎn) D.x=3 m處的質(zhì)點(diǎn) (1)圖(b)可能是圖(a)中哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象　　　 　.? (2)若波沿x軸正方向傳播,則圖(b)可能是圖(a)中哪個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象　　　　.? 解析:(1)當(dāng)t=1 s時(shí),由圖(b)振動(dòng)圖象可知,質(zhì)點(diǎn)在t=1 s時(shí)處于平衡位置,正要沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),由圖(a)波動(dòng)圖象且波向x軸負(fù)方向傳播,可判斷x=0處和x=4 m處的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置,且正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),故選A. (2)由圖(a)波動(dòng)圖象且波向x軸正方向傳播,可判斷x=2 m處的質(zhì)點(diǎn)處于平衡位置,且正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),故選C. 答案:(1)A　(

5、2)C 5.如圖為某一簡諧橫波在t=0時(shí)刻的波形圖,此時(shí)質(zhì)點(diǎn)a振動(dòng)方向沿y軸正方向,從這一時(shí)刻開始,質(zhì)點(diǎn)a,b,c中第一次最先回到平衡位置的是　　　　,若t=0.02 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)c第一次到達(dá)波谷處,從此時(shí)刻起開始計(jì)時(shí),c的振動(dòng)方程為　　　　　　　cm.? 解析:a點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸正方向,則b點(diǎn)振動(dòng)方向沿y軸負(fù)方向,c點(diǎn)由正向最大位移處沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng),則a點(diǎn)、b點(diǎn)第一次回到平衡位置的時(shí)間都大于T,而c點(diǎn)第一次回到平衡位置的時(shí)間等于T,所以a,b,c第一次最快回到平衡位置的是c;若t=0.02 s時(shí),質(zhì)點(diǎn)c第一次到達(dá)波谷處,則0.02 s=T,c質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的周期為T=0.04 s,ω==5

6、0π rad/s.則從此時(shí)刻起開始計(jì)時(shí),c點(diǎn)的振動(dòng)方程為y=-Acos ωt=-8cos (50πt)cm. 答案:c　y=-8cos (50πt) 6.一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播,t=0時(shí)刻的波形如圖所示,介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)P,Q分別位于x=2 m,x=4 m處.從t=0時(shí)刻開始計(jì)時(shí),當(dāng)t=15 s時(shí)質(zhì)點(diǎn)Q剛好第4次到達(dá)波峰. (1)求波速; (2)寫出質(zhì)點(diǎn)P做簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式(不要求寫出推導(dǎo)過程). 解析:(1)設(shè)簡諧橫波的波速為v,波長為λ,周期為T,由圖象知,λ= 4 m.由題意知t=3T+T v= 聯(lián)立各式代入數(shù)據(jù)得v=1 m/s. (2)質(zhì)點(diǎn)P做簡諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y

7、=0.2sin(0.5πt) m. 答案:(1)1 m/s　(2)y=0.2sin(0.5πt) m 題型二　波的多解問題 1.(多選)一列波沿繩子傳播時(shí),繩子有相距3 m的P點(diǎn)和Q點(diǎn),它們的振動(dòng)圖線如圖所示.其中實(shí)線為P點(diǎn)的圖線,虛線為Q點(diǎn)的圖線,則該列波的波長和波速的可能值為(　AD　) A.6 m,30 m/s B.6 m,12 m/s C.2 m,12 m/s D.2 m,10 m/s 解析:由振動(dòng)圖象可知,P,Q兩點(diǎn)之間的距離為半個(gè)波長或半波長的奇數(shù)倍,λ= m(n=0,1,2,…),所以波長可能是6 m,2 m,…,因T=0.2 s,由v=得波速v1=30 m/s,

8、v2=10 m/s,…,A,D正確. 2.(多選)一簡諧橫波沿x軸正向傳播,圖(甲)是t=0時(shí)刻的波形圖,圖(乙)是某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象,則該質(zhì)點(diǎn)的x坐標(biāo)值合理的是(　CD　) A.0.5 m B.1.5 m C.2.5 m D.6.5 m 解析:根據(jù)圖(乙)可知,該質(zhì)點(diǎn)在t=0時(shí)刻豎直方向的坐標(biāo)為-0.2 m

9、波速為2 m/s,振幅為A.M,N是平衡位置相距2 m的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn),如圖所示.在t=0時(shí),M通過其平衡位置沿y軸正方向運(yùn)動(dòng),N位于其平衡位置上方最大位移處.已知該波的周期大于1 s.則(　D　) A.該波的周期為 s B.在t= s時(shí),N的速度一定為2 m/s C.從t=0到t=1 s,M向右移動(dòng)了2 m D.從t= s到t= s,M的動(dòng)能逐漸增大 解析:由題意知λ+nλ=2 m,λ= m(n=0,1,2,3,…),所以周期T== s,由于T>1 s,n只能取0,T= s,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;波傳播速度不是各質(zhì)點(diǎn)移動(dòng)速度,質(zhì)點(diǎn)也不隨波遷移,選項(xiàng)B,C錯(cuò)誤;質(zhì)點(diǎn)M在豎直方向做簡諧振動(dòng),從t=

10、 s到t= s正好處于到間,質(zhì)點(diǎn)M從最高處向平衡位置運(yùn)動(dòng),速度越來越大,選項(xiàng)D正確. 4.一簡諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平方向傳播,A,B為介質(zhì)中的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn),其振動(dòng)圖象分別如圖(甲)和(乙)所示,A,B間的水平距離x= 2 m,求: (1)該簡諧橫波傳播速度的可能值; (2)若改變波源的振動(dòng)頻率,使A,B兩質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)同步,求頻率的可 能值. 解析:(1)由題圖圖象可知,該簡諧波的周期T=4 s x=(2n+1)(n=0,1,2,…) 設(shè)傳播速度為v,則有v= 解得該簡諧橫波傳播速度的可能值 v= m/s(n=0,1,2,…). (2)設(shè)波源振動(dòng)頻率為f, 則有x=mλ′

11、(m=1,2,3,…) v=λ′f 解得頻率的可能值f= Hz(n=0,1,2,…,m=1,2,3,…). 答案:(1) m/s(n=0,1,2,3…) (2) Hz(n=0,1,2,…,m=1,2,3,…) 5.如圖所示,實(shí)線是一列簡諧橫波在t1時(shí)刻的波形圖,虛線是在t2=(t1+0.2)s時(shí)刻的波形圖. (1)若波速為35 m/s,求質(zhì)點(diǎn)M在t1時(shí)刻的振動(dòng)方向; (2)在t1到t2的時(shí)間內(nèi),如果M通過的路程為1 m,那么波的傳播方向怎樣?波速多大? 解析:(1)從波的圖象可以看出,波長為λ=4 m.若波沿x軸正方向傳播,波傳播的距離為x1=(n+)λ(n=0,1,2,…),波傳播的速度為v1==5(4n+1)m/s(n=0,1,2,…),波速不可能等于35 m/s,說明波沿x軸負(fù)方向傳播,質(zhì)點(diǎn)M向下振動(dòng). (2)從波的圖象可以看出質(zhì)點(diǎn)的振幅為A=20 cm=0.2 m.如果M通過的路程為s=1 m,則經(jīng)歷的時(shí)間與周期的比值m==1,說明波沿x軸正方向傳播;波速為v2== m/s=25 m/s. 答案:(1)質(zhì)點(diǎn)M向下振動(dòng)　(2)沿x軸正方向傳播　25 m/s - 6 -