高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題51 機(jī)械波 橫波的圖象測(cè)含解析1

專題51 機(jī)械波 橫波的圖象（測(cè)）【滿分：110分 時(shí)間：90分鐘】一、選擇題（本大題共12小題，每小題5分，共60分。填正確答案標(biāo)號(hào)，選對(duì)一個(gè)得2分，選對(duì)2個(gè)得4分，選對(duì)3個(gè)得5分。每選錯(cuò)一個(gè)扣3分，最低得分為0分）1如圖所示為某時(shí)刻的兩列簡(jiǎn)諧橫波在同一介質(zhì)中沿相同方向傳播的波形圖，此時(shí)a波上某質(zhì)點(diǎn)P的運(yùn)動(dòng)方向如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是： （ ）A兩列波具有相同的波速B此時(shí)b波上的質(zhì)點(diǎn)Q正向上運(yùn)動(dòng)C一個(gè)周期內(nèi)，Q質(zhì)點(diǎn)沿x軸前進(jìn)的距離是P質(zhì)點(diǎn)的15倍D在P質(zhì)點(diǎn)完成30次全振動(dòng)的時(shí)間內(nèi)Q質(zhì)點(diǎn)可完成20次全振動(dòng)Ea波和b波在空間相遇處會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣【答案】ABD【名師點(diǎn)睛】此題是關(guān)于機(jī)械波的傳播問(wèn)題；要知道波速由介質(zhì)決定；質(zhì)點(diǎn)只在自己平衡位置附近上下振動(dòng)，不隨波遷移；只有當(dāng)兩列波的頻率相同時(shí)才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣2一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)平衡位置位于x=3m處的質(zhì)點(diǎn)正在向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，若a、b兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的坐標(biāo)分別為，周期為T(mén)，則： （ ）A波沿x正方向傳播Bt=T/4時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)正向y軸正方向運(yùn)動(dòng)C當(dāng)a質(zhì)點(diǎn)處在波峰時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸正方向運(yùn)動(dòng)D在某一時(shí)刻，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的位移和速度可能相同Et=3T/4時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)【答案】BCE【名師點(diǎn)睛】本題考查識(shí)別、理解波動(dòng)圖象的能力，根據(jù)波動(dòng)圖象，分析質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)過(guò)程是應(yīng)具備的能力，尤其是判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向的方法很多，要對(duì)一種方法做到熟練掌握，例如“同側(cè)法”等3如圖為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)的波形圖，當(dāng)Q點(diǎn)在t=0時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)傳到P點(diǎn)時(shí)，則： （ ）A0cmx2cm范圍內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)正在向y軸的正方向運(yùn)動(dòng)BQ處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)的加速度沿y軸的正方向CQ處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)正在波谷位置DQ處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)運(yùn)動(dòng)到P處EQ處的質(zhì)點(diǎn)此時(shí)的速度沿y軸正方向【答案】ABC【解析】 當(dāng)Q點(diǎn)在t=0時(shí)的振動(dòng)狀態(tài)傳到P點(diǎn)時(shí)，Q點(diǎn)在t=0時(shí)的波沿也向左傳到P點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)四分之三周期，所以x=0cm處質(zhì)點(diǎn)在波谷，x=2cm處質(zhì)元在波峰，則0cmx2cm的質(zhì)點(diǎn)向y軸的正方向運(yùn)動(dòng)， A正確；Q點(diǎn)振動(dòng)四分之三周期后到達(dá)波谷，速度為零，加速度沿y軸的正方向最大，BC正確，E錯(cuò)誤；機(jī)械波傳播過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng)，不隨波遷移，故C錯(cuò)誤故選ABC【名師點(diǎn)睛】本題是對(duì)機(jī)械波的傳播的考查，解題時(shí)畫(huà)波形是關(guān)鍵，只要畫(huà)出新的波形各點(diǎn)的振動(dòng)即可明確，也可利用平移法可知Q點(diǎn)的狀態(tài)傳到P點(diǎn)時(shí)的波形圖，由波形圖可判斷各點(diǎn)的振動(dòng)情況。4是一列機(jī)械波在零時(shí)刻的波形，圖（b）是這列機(jī)械波上P點(diǎn)的振動(dòng)圖像，P點(diǎn)坐標(biāo)20m<<25m，Q點(diǎn)坐標(biāo)，下列說(shuō)法正確的是： （ ）A這列機(jī)械波的波速一定是1m/sB這列機(jī)械波一定是沿x軸正方向傳播CP點(diǎn)一定先于Q點(diǎn)回到平衡位置D經(jīng)過(guò)，P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的路程一定為4cmEP點(diǎn)的坐標(biāo)一定是=225m【答案】ADE【名師點(diǎn)睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或者根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向時(shí)，走坡法是一種重要的方法，即下坡路上，上坡路下，簡(jiǎn)諧橫波在傳播過(guò)程中波上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng)，不會(huì)隨波遷移，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，則這兩個(gè)點(diǎn)為同相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相同，如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)為反相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相反。5設(shè)沿x軸方向的一條細(xì)繩上有O、A、B、C、D、E、F、G八個(gè)點(diǎn)，OAABBCCDDEEFFG1 m，質(zhì)點(diǎn)O在垂直于x軸方向上做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，沿x軸方向傳播形成橫波t10 s時(shí)刻，O點(diǎn)開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.2 s，O點(diǎn)第一次到達(dá)上方最大位移處，這時(shí)A點(diǎn)剛好開(kāi)始運(yùn)動(dòng)那么在t225 s時(shí)刻，以下說(shuō)法中正確的是： （ ）AB點(diǎn)位于x軸下方BA點(diǎn)與E點(diǎn)的位移相同CD點(diǎn)的速度最大DC點(diǎn)正向上運(yùn)動(dòng)E這列波的波速為5m/s【答案】ABE【名師點(diǎn)睛】本題要會(huì)分析波動(dòng)形成的過(guò)程，根據(jù)時(shí)間與周期的關(guān)系分析質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是基本能力，要加強(qiáng)訓(xùn)練，熟練掌握。6一列沿x軸正方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波t時(shí)刻的波形圖象如圖所示，已知該波的周期為T(mén)，a、b、c、d 為沿波傳播方向上的四個(gè)質(zhì)點(diǎn)。則下列說(shuō)法中正確的是： （ ）A在時(shí)，質(zhì)點(diǎn)c的速度達(dá)到最大值B在t+2T時(shí)，質(zhì)點(diǎn)d的加速度達(dá)到最大值C從t到t+2T的時(shí)間間隔內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)d通過(guò)的路程為6cmDt時(shí)刻后，質(zhì)點(diǎn)b比質(zhì)點(diǎn)a先回到平衡位置E從t時(shí)刻起，在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)，a、b、c、d四個(gè)質(zhì)點(diǎn)沿x軸通過(guò)的路程均為一個(gè)波長(zhǎng)【答案】BCD【名師點(diǎn)睛】對(duì)于波動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)速度、加速度大小的分析，可根據(jù)時(shí)間確定出質(zhì)點(diǎn)的位置判斷。7圖a為一列簡(jiǎn)諧橫波在時(shí)刻的波形圖，P是平衡位置為處的質(zhì)點(diǎn)，Q是平衡位置為處的質(zhì)點(diǎn)，圖b為質(zhì)點(diǎn)Q的振動(dòng)圖像，則下列說(shuō)法正確的是： （ ）A該波的周期是B該波的傳播速度為C該波沿軸的負(fù)方向傳播D時(shí)，質(zhì)點(diǎn)Q的速度方向向下E從到，質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程為【答案】BCD【解析】 由圖乙知該波的周期是，故A錯(cuò)誤；由甲圖知波長(zhǎng)=8m，則波速為：，故B正確；在時(shí)，由乙圖知質(zhì)點(diǎn)Q正向下運(yùn)動(dòng)，根據(jù)波形平移法可知該波沿軸負(fù)方向傳播，故C、D正確；該波沿軸負(fù)方向傳播，此時(shí)P點(diǎn)正向上運(yùn)動(dòng)從到經(jīng)過(guò)的時(shí)間為，由于時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P不在平衡位置或波峰、波谷處，所以質(zhì)點(diǎn)P通過(guò)的路程不是，故E錯(cuò)誤。【名師點(diǎn)睛】本題有一定的綜合性，考察了波動(dòng)和振動(dòng)圖象問(wèn)題，關(guān)鍵是會(huì)根據(jù)振動(dòng)情況來(lái)判斷波的傳播方向，抓住振動(dòng)圖象和波動(dòng)圖象之間的內(nèi)在聯(lián)系要知道質(zhì)點(diǎn)做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有在平衡位置或波峰、波谷處的質(zhì)點(diǎn)，在周期內(nèi)振動(dòng)的路程才是。8一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波，t=0時(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)質(zhì)元P恰在波峰，質(zhì)元Q恰在平衡位置且向上振動(dòng)再過(guò)0.2s，質(zhì)點(diǎn)Q第一次到達(dá)波峰，則下列說(shuō)法正確的是： （ ）A波沿x軸負(fù)方向傳播B波的傳播速度為30m/sC1s末質(zhì)點(diǎn)P的位移為零D質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為x=0.2sin（2t+）mE00.9s 時(shí)間內(nèi)P點(diǎn)通過(guò)的路程為（）m【答案】BCE 【名師點(diǎn)睛】本題要能根據(jù)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)過(guò)程確定周期，判斷波的傳播方向是應(yīng)具備的基本功質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方程要根據(jù)位移和速度方向由數(shù)學(xué)知識(shí)分析函數(shù)特征，寫(xiě)出振動(dòng)方程。9一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度為v，經(jīng)過(guò)0.2s它的速度大小、方向第一次與v相同，再經(jīng)過(guò)10s它的速度大小、方向第二次與v相同，則下列判斷中正確的有： （ ）A波沿x軸正方向傳播，波速為5m/sB波沿x軸負(fù)方向傳播，波速為5m/sC質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)Q的位移大小總是相等、方向總是相反D若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)波谷處，則質(zhì)點(diǎn)P一定到達(dá)波峰處E從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，在22 s時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的位移為20cm【答案】ADE【名師點(diǎn)睛】本題在于關(guān)鍵分析質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)情況，確定P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和周期考查把握振動(dòng)與波動(dòng)聯(lián)系的能力10.一列簡(jiǎn)諧橫波在某時(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P的速度為，經(jīng)過(guò)它的速度大小、方向第一次與相同，再經(jīng)過(guò)它的速度大小、方向第二次與相同，則下列判斷中正確的是： （ ）A波沿軸負(fù)方向傳播，波速為B波沿軸正方向傳播，波速為C若某時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)波谷處，則質(zhì)點(diǎn)P一定到達(dá)波峰處D質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)Q的位移大小總是相等、方向總是相反E從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，在時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)P的位移為【答案】ACE【解析】 由圖讀出波長(zhǎng)，根據(jù)題意分析得到該波的周期，則波速為而且圖示時(shí)刻P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向沿軸負(fù)方向，則沿軸負(fù)方向傳播，故A正確，B錯(cuò)誤；質(zhì)點(diǎn)M與P平衡位置間相距半個(gè)波長(zhǎng)，振動(dòng)情況總是相反，M質(zhì)點(diǎn)到達(dá)波谷處，P質(zhì)點(diǎn)一定到達(dá)波峰處，故C正確；圖示時(shí)刻，質(zhì)點(diǎn)M與質(zhì)點(diǎn)Q的位移大小相等、方向相反，但它們平衡位置之間的距離不是半個(gè)波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，位移不是總是相反，故D錯(cuò)誤；波的周期，從圖示位置開(kāi)始計(jì)時(shí)，在時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)P正處于波峰位置，故位移為，故E正確。【名師點(diǎn)睛】本題在于關(guān)鍵分析質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)情況，確定P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向和周期考查把握振動(dòng)與波動(dòng)聯(lián)系的能力。11兩列簡(jiǎn)諧橫波的振幅都是20cm，傳播速度大小相同。實(shí)線波的頻率為2Hz，沿x軸正方向傳播；虛線波沿x軸負(fù)方向傳播。某時(shí)刻兩列波在如圖所示區(qū)域相遇，則： （ ）A在相遇區(qū)域會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象B實(shí)線波和虛線波的頻率之比為3:2C平衡位置為x=6m處的質(zhì)點(diǎn)此刻速度為零D平衡位置為x=85m處的質(zhì)點(diǎn)此刻位移y>20cmE從圖示時(shí)刻起再經(jīng)過(guò)0.25s，平衡位置為x=5m處的質(zhì)點(diǎn)的位移y<0【答案】BDE【名師點(diǎn)睛】根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或者根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向時(shí)，走坡法是一種重要的方法，即下坡路上，上坡路下，簡(jiǎn)諧橫波在傳播過(guò)程中波上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng)，不會(huì)隨波遷移，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，則這兩個(gè)點(diǎn)為同相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相同，如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)為反相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相反。12一列沿x軸傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t=0時(shí)刻的波形如圖所示，此時(shí)平衡位置位于x=3m處的質(zhì)點(diǎn)正在向y軸正方向運(yùn)動(dòng)，若a、b兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的坐標(biāo)分別為，周期為T(mén)，則： （ ）A、波沿x負(fù)方向傳播B、t=T/4時(shí)，a質(zhì)點(diǎn)正向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)C、當(dāng)a質(zhì)點(diǎn)處在波峰時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸方向運(yùn)動(dòng)D、在某一時(shí)刻，a、b兩質(zhì)點(diǎn)的位移和速度可能相同E、t=3T/4時(shí)，b質(zhì)點(diǎn)正在向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)【答案】ACE【名師點(diǎn)睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或者根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向時(shí)，走坡法是一種重要的方法，即下坡路上，上坡路下，簡(jiǎn)諧橫波在傳播過(guò)程中波上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng)，不會(huì)隨波遷移，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，則這兩個(gè)點(diǎn)為同相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相同，如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)為反相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相反。二、非選擇題（本大題共4小題，第13、14題每題10分；第15、16題每題15分；共50分）13（10分）一列橫波在x軸上傳播，在t10時(shí)刻波形如下圖實(shí)線所示，t20.05 s時(shí)刻波形如下圖虛線所示。若周期大于0.025s，則最小波速和最大波速分別是多少？方向如何？ 【答案】最小速度，方向沿x軸正向；最大速度，方向?yàn)檠豿軸負(fù)方向【解析】當(dāng)波沿x軸正方向傳播時(shí)，有：，且n0或1 當(dāng)波沿x軸負(fù)方向傳播時(shí)，有:，且n0或1 由波速公式可知，當(dāng)速度v最小時(shí)，周期T最大，當(dāng)速度最大時(shí)，周期最小。分析上面兩類情況可知當(dāng)周期最大時(shí)，波沿x軸正方向傳播，且在中取n0，即，則，最小速度，方向沿x軸正向當(dāng)v最大時(shí)，波沿x軸負(fù)方向傳播，且在中取n1，即，則，最大速度，方向?yàn)檠豿軸負(fù)方向【名師點(diǎn)睛】本題關(guān)鍵要抓住波的周期性和雙向性，根據(jù)波形的平移法確定波傳播距離與波長(zhǎng)的關(guān)系，再求解波速的通項(xiàng)，而不是特殊值。14（10分）如圖所示是一列沿x軸正向傳播的簡(jiǎn)諧橫波在t0.25s時(shí)刻的波形圖，已知波的傳播速度v=4m/s。（1）（4分）求x25m處的質(zhì)點(diǎn)在045s內(nèi)通過(guò)的路程及t45s時(shí)的位移；（2）（6分）此時(shí)A點(diǎn)的橫坐標(biāo)為0.25米，試求從圖示時(shí)刻開(kāi)始經(jīng)過(guò)多少時(shí)間A點(diǎn)第三次出現(xiàn)波峰？ 【答案】（1）s=144mx=-4cm（2）t=14375s 【名師點(diǎn)睛】此題是關(guān)于機(jī)械波的傳播問(wèn)題；解決本題的關(guān)鍵要知道質(zhì)點(diǎn)在一個(gè)周期內(nèi)的路程等于4倍的振幅，波形平移法是研究波動(dòng)圖象常用的方法，要能熟練運(yùn)用。15（15分）如圖所示為一列沿x軸負(fù)方向傳播的簡(jiǎn)諧橫波，t=0時(shí)刻傳播到O點(diǎn)，實(shí)線為此時(shí)的波形圖，虛線為t=0.9s時(shí)的波形圖，波的周期T>0.9s，求波的傳播速度；寫(xiě)出t=0時(shí)刻離開(kāi)平衡位置-0.2m、離O點(diǎn)最近的質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)；畫(huà)出t=0時(shí)刻離開(kāi)平衡位置-0.2m質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖像?！敬鸢浮浚?，-0.2）如圖所示【名師點(diǎn)睛】在根據(jù)波的傳播方向判斷質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向或者根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向判斷波傳播方向時(shí)，走坡法是一種重要的方法，即下坡路上，上坡路下，簡(jiǎn)諧橫波在傳播過(guò)程中波上的各個(gè)質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近上下振動(dòng)，不會(huì)隨波遷移，當(dāng)兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，則這兩個(gè)點(diǎn)為同相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相同，如果兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)相隔半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，兩個(gè)點(diǎn)為反相點(diǎn)，即振動(dòng)步調(diào)相反。16（15分）如圖所示，實(shí)線和虛線分別表示沿軸傳播的一列簡(jiǎn)諧橫波在和時(shí)刻的波形圖，已知在時(shí)刻，處的質(zhì)點(diǎn)向軸正方向運(yùn)動(dòng)。（1）判斷該波的傳播方向；（2）求該波的最小頻率；（3）若，求該波的波速?！敬鸢浮浚?）向右傳播；（2）；（3）【解析】 （1）已知在時(shí)刻，處的質(zhì)點(diǎn)向軸正方向運(yùn)動(dòng)，波形向右平移，所以該波向右傳播。（2）由圖得：，得：解得：頻率的通項(xiàng)為當(dāng)，為最小頻率。（3）當(dāng)時(shí)，上題中：，則波速為：?！久麕燑c(diǎn)睛】本題是多解問(wèn)題，關(guān)鍵是會(huì)通過(guò)波形微平移得到各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，然后由圖象得到周期的通項(xiàng)，最后求解傳播速度。- 12 -