浙江省高考物理 能力突破 11.2機(jī)械波的形成和傳播 波的圖像.doc

浙江2013年物理高考能力突破：11.2機(jī)械波的形成和傳播 波的圖像(40分鐘 100分)一、單項(xiàng)選擇題(本題共4小題，每小題7分，共28分，每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題意)1.(2012泉州模擬)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0.2 s，質(zhì)元q第一次到達(dá)波峰，則( )a.波沿x軸負(fù)方向傳播b.波的傳播速度為20 m/sc.1 s末質(zhì)元p的位移為零d.質(zhì)元p的振動(dòng)位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為y0.2sin(2t+)m2.(2011重慶高考)介質(zhì)中坐標(biāo)原點(diǎn)o處的波源在t=0時(shí)刻開始振動(dòng)，產(chǎn)生的簡(jiǎn)諧波沿x軸正向傳播，t0時(shí)刻傳到l處，波形如圖所示.下列能描述x0處質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的圖象是( )3.(創(chuàng)新題)同一音叉發(fā)出的聲波同時(shí)在水和空氣中傳播，某時(shí)刻的波形曲線如圖.以下說法正確的是( )a聲波在水中波長(zhǎng)較大，b是水中聲波的波形曲線b聲波在空氣中波長(zhǎng)較大，b是空氣中聲波的波形曲線c水中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率較高，a是水中聲波的波形曲線d空氣中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)頻率較高，a是空氣中聲波的波形曲線4.(易錯(cuò)題)如圖所示， 為一波源開始振動(dòng)后經(jīng)過一個(gè)周期的波形圖，設(shè)介質(zhì)中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)周期為t，下列說法中正確的是( )a.若m點(diǎn)為波源，則m點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)方向向下b.若m點(diǎn)為波源，則p點(diǎn)已振動(dòng)3t/4c.若n點(diǎn)為波源，則p點(diǎn)已振動(dòng)3t/4d.若n點(diǎn)為波源，則該時(shí)刻p點(diǎn)動(dòng)能最大二、不定項(xiàng)選擇題(本題共3小題，每小題7分，共21分，每小題至少一個(gè)選項(xiàng)符合題意)5.(2012湖州模擬)在o點(diǎn)有一波源,t=0時(shí)刻開始向上振動(dòng),形成向右傳播的一列橫波.t1=4 s時(shí),距離o點(diǎn)為3 m的a點(diǎn)第一次達(dá)到波峰;t2=7 s時(shí),距離o點(diǎn)為4 m 的b點(diǎn)第一次達(dá)到波谷,則以下說法正確的是( )a.該橫波的波長(zhǎng)為2 mb.該橫波的周期為4 sc.該橫波的波速為1 m/sd.距離o點(diǎn)為5 m的質(zhì)點(diǎn)第一次開始向上振動(dòng)的時(shí)刻為6 s末6.(2011大綱版全國(guó)卷)一列簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，波長(zhǎng)為1.2 m，振幅為a.當(dāng)坐標(biāo)為x=0處質(zhì)元的位移為且向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，坐標(biāo)為x=0.4 m處質(zhì)元的位移為.當(dāng)坐標(biāo)為x=0.2 m處的質(zhì)元位于平衡位置且向y軸正方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，x=0.4 m處質(zhì)元的位移和運(yùn)動(dòng)方向分別為( )a.、沿y軸正方向b. 、沿y軸負(fù)方向c.、沿y軸正方向d. 、沿y軸負(fù)方向7.(2012金華模擬)如圖所示， a、b是一列橫波上的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)，它們?cè)趚軸上的距離s=30 m，波沿x軸正方向傳播，當(dāng)a振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)b恰好經(jīng)過平衡位置，經(jīng)過3 s，波傳播了30 m，并且a經(jīng)過平衡位置，b恰好到達(dá)最高點(diǎn)，那么以下說法正確的是( ) a.這列波的速度一定是10 m/sb.這列波的周期可能是0.8 sc.這列波的周期可能是3 sd.這列波的波長(zhǎng)可能是24 m三、計(jì)算題(本大題共3小題，共51分，要有必要的文字說明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 8.(15分)如圖為一簡(jiǎn)諧波在t=0時(shí)對(duì)應(yīng)的波形圖，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)p做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式為y=4sin5t，求該波的速度，并畫出t=0.3 s時(shí)的波形圖(至少畫出一個(gè)波長(zhǎng)). 9.(易錯(cuò)題)(17分)一列橫波波速v40 cm/s，在某一時(shí)刻的波形如圖所示，在這一時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)a振動(dòng)的速度方向沿y軸正方向.求:(1)這列波的頻率、周期和傳播方向；(2)從這一時(shí)刻起在0.5 s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)b運(yùn)動(dòng)的路程和位移；(3)畫出再經(jīng)過0.75 s時(shí)的波形圖.10.(2012泉州模擬)(19分)一列簡(jiǎn)諧橫波在x軸上傳播著，在t1=0和t2=0.005 s時(shí)的波形曲線如圖所示：(1)橫波的波長(zhǎng)是多大？振幅a是多大？ (2)設(shè)周期大于(t2-t1)，如果波向左傳播，波速多大？(3)設(shè)周期小于(t2-t1)，且波速為6 800 m/s，求波的傳播方向.答案解析1.【解析】選c. 由于質(zhì)元q恰在平衡位置且向上振動(dòng)可知波沿x軸正方向傳播，a錯(cuò)；由于再過0.2 s，質(zhì)元q第一次到達(dá)波峰，因此t=0.8 s，波的傳播速度為30 m/s，b錯(cuò)；經(jīng)過1 s質(zhì)元p回到平衡位置，位移為零，c對(duì)；由于=所以質(zhì)元p的振動(dòng)位移隨時(shí)間變化關(guān)系式為y=0.2sin(),所以d錯(cuò)，故選c.2.【解析】選c.從波形圖上看出，x0處的質(zhì)點(diǎn)下一時(shí)刻的振動(dòng)方向是向y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，所以振動(dòng)圖線是a或c，考慮到波傳播到l處， l處質(zhì)點(diǎn)的起振方向向下，則各質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)方向向下，所以振動(dòng)圖線是c.3.【解析】選a.波的頻率取決于波源的振動(dòng)頻率，與介質(zhì)無關(guān)，故同一音叉發(fā)出的聲波在水中與在空氣中傳播時(shí)頻率相同，c、d錯(cuò)；機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度只取決于介質(zhì)性質(zhì)，聲波在水中傳播的速度大于在空氣中傳播的速度再由vf知，聲波應(yīng)在水中的波長(zhǎng)較大，對(duì)應(yīng)于題圖中波形曲線b，故a對(duì)b錯(cuò)4.【解析】選c.若m點(diǎn)為波源，則剛好傳到n點(diǎn)，圖中m點(diǎn)位于下坡，故其向上振，即m點(diǎn)開始振動(dòng)時(shí)方向向上， a錯(cuò)；若m點(diǎn)為波源，則p點(diǎn)已振動(dòng)t/4， b錯(cuò)；同理c對(duì)；若n點(diǎn)為波源，則該時(shí)刻p點(diǎn)位于波峰，速度為零，動(dòng)能最小， d錯(cuò)，故選c.5.【解析】選b、c.設(shè)波速為v,周期為t,由題意得:由以上兩式得:v=1 m/s,t=4 s,b、c均正確；該波波長(zhǎng)為=vt=4 m,a項(xiàng)錯(cuò)誤；波傳播5 m所用時(shí)間為t= =5 s,所以t=5 s時(shí),距離o點(diǎn)為5 m的質(zhì)點(diǎn)開始振動(dòng)且振動(dòng)方向向上,d項(xiàng)錯(cuò)誤.6.【解題指南】解答本題應(yīng)明確以下三個(gè)方面：(1)波動(dòng)的函數(shù)表達(dá)式與圖象的對(duì)應(yīng)關(guān)系.(2)波動(dòng)圖象的對(duì)稱性.(3)根據(jù)題意能畫出對(duì)應(yīng)時(shí)刻的波形圖.【解析】選c.根據(jù)題意，畫出此時(shí)波形圖，可以看到，此時(shí)x=0.2 m處的質(zhì)元正在平衡位置向下運(yùn)動(dòng).再經(jīng)過半個(gè)周期，x=0.2 m處的質(zhì)元回到平衡位置向上運(yùn)動(dòng)，在這半個(gè)周期當(dāng)中，x=0.4 m處的質(zhì)元已經(jīng)過了波谷正在向著平衡位置運(yùn)動(dòng)，根據(jù)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱性，此時(shí)的位移與半個(gè)周期之前的位移大小相等.所以c正確.7.【解析】選a、b、d.由v=可知a對(duì)；若a、b兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間距離滿足(n+)=s，則有(n+)t=t(n=0、1、2)，因此d對(duì)；若a、b兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間距離滿足 (n+)=s，則有(n+)t=t(n=0、1、2)，因此b對(duì)；從上述兩種情況的討論可知這列波的周期不可能是3 s.【變式備選】(2012廈門模擬)一列簡(jiǎn)諧橫波向右傳播，波速為v.沿波傳播方向上有相距為l的p、q兩質(zhì)點(diǎn)，如圖所示.某時(shí)刻p、q兩質(zhì)點(diǎn)都處于平衡位置，且p、q間僅有一個(gè)波峰，經(jīng)過時(shí)間t，q質(zhì)點(diǎn)第一次運(yùn)動(dòng)到波谷，則t的可能值有( ) a.1個(gè)b.2個(gè)c.3個(gè)d.4個(gè)【解析】選d.由于p、q兩質(zhì)點(diǎn)都處于平衡位置，且p、q間僅有一個(gè)波峰，若p、q兩質(zhì)點(diǎn)間位置如圖甲所示 ，則=2l，t=，q質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過第一次運(yùn)動(dòng)到波谷，t=；若p、q兩質(zhì)點(diǎn)間位置如圖乙所示 ，則=l，t=，q質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過第一次運(yùn)動(dòng)到波谷，t=；若p、q兩質(zhì)點(diǎn)間位置如圖丙所示 ，則=l，t=，q質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過第一次運(yùn)動(dòng)到波谷，t=；若p、q兩質(zhì)點(diǎn)間位置如圖丁所示，則=，t=，q質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過第一次運(yùn)動(dòng)到波谷，t=；因此t的可能值有4個(gè)，故選d.8.【解析】由簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的表達(dá)式可知=5 rad/s(3分)t=0時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)p向上運(yùn)動(dòng)，故波沿x軸正方向傳播(3分)由波形圖讀出波長(zhǎng)=4 m，t=,(3分)由波速公式v=，代入數(shù)據(jù)可得v=10 m/s，(2分)t=0.3 s時(shí)的波形圖如圖所示.(4分) 答案：10 m/s波形圖見解析9.【解析】(1)從圖中可得出波長(zhǎng)8 cm(2分)這列波的頻率和周期分別是f= =5 hz,t=0.2 s(2分)a點(diǎn)此刻振動(dòng)的方向向上，則波沿x軸負(fù)方向傳播.(3分) (2)質(zhì)點(diǎn)b原來位于平衡位置，速度方向沿y軸負(fù)方向.0.5 s即2.5個(gè)周期后質(zhì)點(diǎn)又回到平衡位置，速度方向變?yōu)樨Q直向上.則b點(diǎn)在0.5 s內(nèi)的位移等于零.(3分)通過的路程為：s2.540.1 m1 m.(3分)(3)波傳播的距離x=vt=30 cm=,即波形向左平移,波形如圖中虛線所示.(4分)答案：(1)5 hz0.2 s沿x軸負(fù)方向傳播(2)1 m0(3)見解析圖10.【解析】(1)由圖象得=8 m,a =0.2 cm.(2分)(2)若波向左傳播：則有t=(n+)t(n=0、1、2)即t= (3分)當(dāng)n=0時(shí)，t=(2分)當(dāng)n=1時(shí)，t= 0.005 s(舍去)(3分)所以v= =1 200 m/s(2分)(3)由t=得 (5分)即波傳播了個(gè)波長(zhǎng)，利用“去整留零”結(jié)合波形曲線可知波傳播方向向右.(2分)答案：(1)8 m0.2 cm(2)1 200 m/s(3)向右【總結(jié)提升】根據(jù)波速判斷波的傳播方向的方法由于波的傳播方向的不確定以及波傳播的周期性造成每隔周期的整數(shù)倍時(shí)波形重復(fù)，因此根據(jù)兩個(gè)時(shí)刻的波形和波速來判斷波的傳播方向問題主要利用“去整留零