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1、第2讲 机械波时间：45分钟满分：100分一、选择题(本题共10小题，每小题7分，共70分。其中14为单选，510为多选)12015四川高考平静湖面传播着一列水面波(横波)，在波的传播方向上有相距3 m的甲、乙两小木块随波上下运动。测得两小木块每分钟都上下30次。甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰，这列水面波()A频率是30 Hz B波长是3 mC波速是1 m/s D周期是0.1 s答案C解析由题意知甲、乙两小木块间的距离x3 m，故波长2 m。又知两小木块都是每分钟振动30次，故周期T2 s，频率f0.5 Hz，则波速v1 m/s。故选项C正确。22016淮北模拟2014年2月12
2、日在新疆于田县附近发生7.3级左右地震，震源深度12千米。如果该地震中的简谐横波在地球中匀速传播的速度大小为4 km/s。已知x轴正方向指向地面，某时刻刚好传到x120 m处。如图所示，则()A从波源开始振动到波源迁移到x120 m处需要经过0.03 s时间B从波传到x120 m处开始计时，经过t0.06 s位于x360 m处的质点开始振动C波动图象上M点此时速度方向沿y轴正向，动能在减小D此刻波动图象上除M点外与M点势能相同的质点有5个答案B解析波上所有质点并不随波迁移，故A错误；由题意可知该波的周期为：T0.015 s，从波传到x120 m处开始计时，经过t0.06 s，恰好完成了4个周期
3、，位于x360 m处的质点在平衡位置刚好起振，B正确；由“上下坡”法，可得M点的速度方向沿y轴负向，正在往平衡位置运动，速度增大、动能增大，C错误；由简谐运动的对称性可得，除M点外与M点势能相同的质点有7个，D错误。32017南充模拟在均匀介质中，各质点的平衡位置在同一水平直线上，相邻两质点的距离均为a，如图所示，振动从质点1开始向右传播，经过时间t，前11个质点第一次形成如图所示的波形，则此波的最大波速可能为()A. B. C. D.答案B解析若波源的起振方向向上，前11个质点第一次形成如图所示的波形时，分析可得波恰好传到17质点。波传播的距离最大，最大距离s16a，则最大波速v。故选B。4
4、2016资阳模拟如图所示为t0时刻简谐横波a与b的波形图，其中a沿x轴正方向传播，b沿x轴负方向传播，波速都是10 m/s，振动方向都平行于y轴。下图画出的是平衡位置在x2 m处的质点从t0开始在一个周期内振动的图象，其中正确的是()答案B解析由题可知，两列波的波速相等，波长相等，则频率相等，能发生干涉。过周期后，两列波的波峰同时到达x2 m处的质点，则此质点振动总是加强，振幅为两列波振幅之和，即为3 cm。开始从平衡位置沿y轴正方向振动，所以图象B正确。5如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波的部分波形图。若该波波速v40 m/s，在t0时刻波刚好传播到x13 m处，下列关于波在t0.45 s
5、时的运动情况分析，其中正确的是()A该波x9 m处的质点的位移为5 cmB该波x11 m处的质点的位移为5 cmC该波x11 m处的质点速度方向沿y轴负向D该波刚好传播到x31 m处E该波刚好传播到x18 m处答案ACD解析据图象可知8 m。根据vT可得波的周期为T0.2 s，所以在t0.45 s时，已传播了2个周期，据波的周期性特点，可将t0时的波形图向右移，即可得t0.45 s时的波形图，则x9 m处的质点的位移为5 cm，x11 m处的质点的位移为0，A正确，B错误。x11 m处的质点沿y轴负方向运动，故C正确。t0时刻，该波传播到13 m处，在t0.45 s时间内又传播xvt18 m，
6、故t0.45 s时波传播到31 m处，所以D正确、E错误。6关于机械波的形成，下列说法中正确的是()A物体做机械振动，一定产生机械波B后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步C参与振动的质点群有相同的频率D机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递答案BC解析机械振动在介质中传播形成机械波，只有机械振动，没有介质不会有机械波，选项A错误；机械波实质是传播的振动形式和能量，波源振动带动其周围质点振动，后振动的质点总是落后于前面振动的质点，但振动周期和频率一致，故选项B、C正确；机械波并不是介质随波而迁移，参与波动的各质点只在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移，选项D错误。7一列简
7、谐横波在t0时刻的波形如图中的实线所示，t0.02 s时刻的波形如图中虚线所示。若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是 ()A1 m/s B3 m/s C4 m/s D5 m/s答案AB解析由于该波的周期大于0.02 s，则波沿传播方向传播的距离小于一个波长，即x8 cm。若波向右传播，则x2 cm，v1 m/s。若波向左传播，则x6 cm，v3 m/s，故A、B正确，C、D错误。82017合肥质检图甲为一列简谐横波在t2 s时的波形图，图乙为介质中平衡位置在x0.5 m处的质点P的振动图象，Q是平衡位置为x2 m的质点。下列说法正确的是()A波速为0.5 m/sB波的传播方向
8、向左C02 s时间内Q向y轴负方向运动D当t7 s时Q恰好回到平衡位置答案ACD解析根据振动图象和波动图象知，波长2 m，周期T4 s，所以波速为v0.5 m/s，选项A正确；根据质点P的振动图象，t2 s时P向y轴负向运动，故波的传播方向向右，选项B错误；t0时，Q点在波峰位置，且将向下运动，02 s时间内Q向y轴负方向运动，选项C正确；从t2 s到t7 s时Q振动了1T，恰好回到平衡位置，选项D正确。92017宝鸡高三质检如图所示，一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2 Hz。现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同振幅A上下振动一段时间，某时刻两个振源在
9、绳上形成的波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了显著的振动，则以下说法正确的是()A由P振源产生的波先到达弹簧处B由Q振源产生的波先到达弹簧处C两列波可能形成干涉D由Q振源产生的波的波速接近4 m/sE绳上会出现振动位移大小为2A的点答案ADE解析由于两列波的波速相等，由图可知P波的起振方向向上，Q波起振方向向下，故先到达弹簧处的是P波，选项A正确，B错误；由图可知两列波的波长不同，且波速相同，所以两列波的频率不同，不会产生稳定干涉现象，选项C错误；Q波后到达弹簧振子所在位置，但小
10、球产生了较强烈的振动，即发生共振，故Q的振动频率接近2 Hz，即周期接近0.5 s，波速v m/s4 m/s，选项D正确；根据波的叠加原理，两列波相遇时，绳上会出现振动位移大小为2A(振动加强)的点，选项E正确。102017太原高三模拟振源S在O点做沿竖直方向的简谐运动，频率为 5 Hz，t0时刻向右传播的简谐横波如图所示。则以下说法正确的是()A该横波的波速大小为10 m/sBt0时，x1 m处的质点振动方向向下Ct0.5 s时，x3 m处的质点处在平衡位置且振动方向向下D传播过程中该横波遇到小于1 m的障碍物或小孔都能发生明显的衍射现象E若振源S向右匀速运动，在振源S右侧静止的接收者接收到
11、的频率小于5 Hz答案ACD解析由图象可得，这列波的波长为2 m，所以波速vf10 m/s，选项A正确；这列波向右传播，在t0时，x1 m处的质点振动方向向上，选项B错误；这列波的周期为0.2 s，在t0.5 s时刻与t0.1 s时刻，x3 m处质点运动状态相同，都处于平衡位置且向下振动，选项C正确；障碍物尺寸为1 m，机械波的波长为2 m，根据发生明显衍射的条件，选项D正确；若振源S向右匀速运动，根据多普勒效应，在振源S右侧静止的接收者接收到的频率大于5 Hz，选项E错误。二、非选择题(本题共2小题，共30分)112017东北四市联考(15分)一列简谐横波沿x轴正向传播，t0时的图象如图所示
12、，此时刻后介质中P质点回到平衡位置的最短时间为0.2 s，Q质点回到平衡位置的最短时间为1 s，已知t0时两质点相对平衡位置的位移相同，则：(1)波的传播周期为多少秒？传播速度是多大？(2)写出质点P经过平衡位置向上运动时的振动方程；(3)从t0时刻算起经过多长时间质点Q第二次回到平衡位置？答案(1)2.4 s,5 m/s(2)10sin cm(3)2.2 s解析(1)由题意可知，此时P点正在向下运动，Q点正在向上运动，所以T0.2 s0.6 s，所以T2.4 s。由v，解得v5 m/s。(2) rad/s，由振动方程xAsint可得：xP10sin cm。(3)经过T1 s2.2 s质点Q第
13、二次回到平衡位置。122016许昌模拟(15分)如图所示，一列水平向右传播的简谐横波，波速大小为v0.6 m/s，P质点的平衡位置坐标为x0.96 m。从图中状态开始计时(此时该波刚好传到距O点0.24 m的位置)，求：(1)经过多长时间，P质点第一次到达波峰？(2)经过多长时间，P质点第二次到达波谷？P质点第二次到达波谷时，P质点通过的路程及该时刻的位移为多少？答案(1)1.5 s(2)1.7 s0.25 m5 cm解析由波形图可知，波长0.24 m，振幅A5 cm，周期T0.4 s。(1)P质点第一次到达波峰所需的时间，就是初始时刻x0.06 m处的质点的振动状态传到P点所需的时间，由图可知：x10.96 m0.06 m0.90 m，则t1 s1.5 s。(2)为了求P质点第二次到达波谷所需的时间，可选取x0.18 m处的质点的振动状态作为研究对象，该振动状态传到P点所需的时间再加一个周期即为所求时间，则：x20.96 m0.18 m0.78 m，t2T s0.4 s1.7 s。设波最右端传到P处所需时间为t3，有：t3 s1.2 s，所以从质点P起振到第二次到达波谷历时：tt2t31.7 s1.2 s0.5 s，相当于1T，所以P通过路程为5A0.25 m，此时刻质点P的位移为5 cm。