2021年高考物理一轮复习考点45机械波课件

机械波考点45第1步狂刷小题·夯基础题组一基础小题1．(多选)关于机械振动与机械波，下列说法正确的是()A．机械波的频率等于振源的振动频率B．机械波的传播速度与振源的振动速度相等C．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向D．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离E．机械波在介质中传播的速度由介质本身决定答案解析机械波的频率等于振源的振动频率，故A正确；机械波的传播速度与振源的振动速度无关，故B错误；波分为横波和纵波，纵波质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上，故C错误；由v＝λT可知，在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播一个波长的距离，故D正确；机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，故E正确。解析2．(多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近。该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s。下列说法正确的是()A．水面波是一种机械波B．该水面波的频率为6HzC．该水面波的波长为3mD．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移答案解析水面波是机械振动在水面上的传播，是一种典型的机械波，A正确；从第1个波峰到第10个波峰，该同学经历了9次全振动，时间间隔为15s，所以其振动周期为T＝159s＝53s，频率为f＝1T＝0.6Hz，B错误；其波长λ＝vT＝1.8×53m＝3m，C正确；波传播过程中，传播和传递的是振动形式和能量，质点并不随波迁移，D错误，E正确。解析3．(多选)在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为y＝5sinπ2tm，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x＝12m处，波形图象如图所示，则()A．此后再经6s该波传播到x＝24m处B．M点在此后第3s末的振动方向沿y轴正方向C．波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向D．此后M点第一次到达y＝－3m处所需时间是2s答案解析由波源振动表达式可知ω＝π2rad/s，而ω＝2πT，所以T＝4s，由波形图知λ＝8m，波速v＝λT＝2m/s，经6s波传播的距离Δx＝vΔt＝12m，故A正确；经过Δt′＝3s，波向前传播的距离为Δx′＝vΔt′＝6m，画出这一时刻的波形图如图中虚线所示，由图可知，M点振动方向沿y轴正方向，B正确；在波的传播过程中，各质点的起振方向都与波源的起振方向相同，可得波源起振方向沿y轴正方向，C错误；此时M点在y＝3m处且沿y轴负方向振动，此后第一次到达y＝－3m处所用时间小于T2＝2s，故D错误。解析4．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，A、P和Q是介质中的三个质点，A的振动图象如图乙所示，下列判断正确的是()A．该波的传播速度是2.5m/sB．该波沿x轴正方向传播C．从t＝0到t＝0.4s，P通过的路程为4mD．从t＝0时刻开始，P将比Q先回到平衡位置答案解析波速v＝λT＝200.8m/s＝25m/s，A错误。由图乙可知t＝0时刻质点A向上振动，根据“同侧法”，波上任一点的振动方向与波的传播方向在波形的同一侧，可推断波沿x轴负方向传播，B错误。0.4s刚好为半个周期，质点P的路程为两个振幅，即4m，C正确。由于波沿x轴负方向传播，质点Q比质点P先到达平衡位置，D错误。解析5．(多选)如图所示，是一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，图中P质点从此时刻起的振动方程为y＝4sin10πt＋34πcm，则下列叙述正确的是()A．这列简谐横波沿x轴正方向传播B．简谐横波的速度大小为40m/sC．再过0.4s质点Q沿x轴移动16mD．在t＝0.175s时，质点P位于波峰E．该简谐横波与另一列频率为5Hz的简谐横波相遇时，可能发生干涉现象答案解析根据质点P的振动方程可知，当t从0开始增加的一小段时间内，P的位移逐渐减小，可知t＝0时刻P向下振动，这列简谐横波沿x轴负方向传播，A错误；T＝2πω＝2π10πs＝0.2s，λ＝8m，则v＝λT＝80.2m/s＝40m/s，B正确；质点只能在自己的平衡位置附近上下振动，不随波迁移，C错误；在t＝0.175s时，质点P的位移y＝4sin10π×0.175＋34πcm＝4cm，则此时质点P位于波峰，D正确；因波的频率为f＝1T＝5Hz，则该简谐横波与另一列频率为5Hz的简谐横波相遇时，可能发生干涉现象，E正确。解析6．一简谐横波沿着x轴正方向在弹性绳上传播，振源的周期为0.4s，波的振幅为0.4m，在t0时刻的波形如图所示，则在t0＋0.2s时()A．质点P正处于波谷B．质点P正经过平衡位置向上运动C．质点Q通过的总路程为1.2mD．质点M正处于波峰答案解析因0.2s＝T2，则知t＝t0＋0.2s时质点P正处于平衡位置，再根据波的传播方向可知，质点P正向上运动，故A错误，B正确；由图可知波长λ＝4m，波速v＝λT＝40.4m/s＝10m/s，波传播到Q点所需的时间为110s＝0.1s，则在t0＋0.2s时质点Q已经振动了0.1s＝14T，通过的总路程s＝A＝0.4m，故C错误；波传播到M点所需的时间为210s＝0.2s，则在t0＋0.2s时波刚传播到质点M处，此时质点M处于平衡位置处，故D错误。解析7．(多选)一条弹性绳子呈水平状态，M为绳子中点，两端P、Q同时开始上下振动，一小段时间后产生的波形如图所示，对于其后绳上各点的振动情况，以下判断正确的是()A．两列波将同时到达中点MB．两列波波速之比为1∶2C．中点M的振动总是加强的D．M点的位移大小在某时刻可能为零E．绳的两端点P、Q开始振动的方向相同答案解析波速由介质决定，与波长和频率无关，即两列波的波速之比为1∶1，故B错误；两波源距M点的距离相同，两列波的传播速度也相同，所以两列波将同时到达中点M，故A正确；由图可知两列波的周期不同，所以两列波不是相干波，中点M的振动不总是加强的，故C错误；由振动的叠加可知，M点的位移大小在某时刻可能为零，如两列波刚到达M点时，M点的位移为零，故D正确；由介质中质点的起振方向均与波源相同并结合题图可知，绳子的两端点P、Q开始振动的方向相同，故E正确。解析8.(多选)如图所示是水平面上两列频率相同的简谐波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰，虚线为波谷。已知两列波的振幅均为2cm，波速为2m/s，波长为8cm，E点是B、D和A、C连线的交点。下列说法中正确的是()A．A、C两处两质点是振动减弱的点B．B、D两处两质点在该时刻的竖直高度差是4cmC．E处质点是振动减弱的点D．经0.02s，B处质点通过的路程是8cmE．经0.01s，D处质点的位移为零答案解析由题图可知，A、C两处两质点是两列波波峰与波谷叠加的地方，是振动减弱的点，A正确；B、D两处两质点都是振动加强的点，振幅都是4cm，此时D处质点处于波峰，B处质点处于波谷，则B、D两处两质点在该时刻的竖直高度差是8cm，B错误；B、D两处两质点都是振动加强的点，它们的连线上各点振动也加强，所以E处质点是振动加强的点，C错误；T＝λv＝8×10－22s＝0.04s,0.02s为半个周期，则经0.02sB处质点通过的路程是s＝2A＝2×4cm＝8cm，D正确；0.01s为14T，而在t＝0时刻D处质点处于波峰，故再经过14T，D处质点在平衡位置，位移为零，E正确。解析9．(多选)关于波的干涉和衍射，下列说法正确的是()A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象B．当孔的大小比波长小时，会发生明显的衍射现象C．“闻其声而不见其人”，说明声波也能发生衍射D．频率不相同的两列波也能发生干涉E．声波、电磁波等一切波都能发生衍射和干涉现象答案解析当障碍物或孔的尺寸与波长相差不多或者比波长更小时才能观察到明显的衍射现象，A错误，B正确；声波波长在1.7cm～17m之间，所以声波可以绕过一般的障碍物，“闻其声而不见其人”，就是声波的衍射现象，C正确；波的频率相同是干涉的必要条件，D错误；干涉和衍射是波的特有现象，声波、电磁波等一切波都能发生衍射和干涉现象，E正确。解析10．(多选)如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，据图乙，下列关于女同学的感受的说法正确的是()A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C．女同学在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变D．女同学在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低E．女同学从B向D运动过程中，她感觉哨声音调变高答案解析女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她就有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都会感到哨声音调变高；反之，女同学向左运动时，她感到哨声音调变低，故A、D、E正确，B、C错误。解析11.(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10m的两质点。波先传到P，当波传到Q开始计时，P、Q两质点的振动图象如图所示。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7sC．该波的传播速度可能为2m/sD．该波的波长可能为6m答案解析由振动图象可知t＝0时，Q点沿y轴正方向起振，A正确；由振动图象知T＝6s，质点Q比质点P到达同一振动状态晚了Δt＝nT＋23T＝(6n＋4)s(n＝0,1,2，…)，这是波从P传到Q的时间，Δt＝7s时n＝12，B错误；由v＝ΔxΔt＝106n＋4m/s知，v＝2m/s时n＝16，C错误；由λ＝vT＝606n＋4m知，λ＝6m时n＝1，D正确。解析题组二高考小题12．(2019·全国卷Ⅰ)(多选)一简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝T2时刻，该波的波形图如图a所示，P、Q是介质中的两个质点。图b表示介质中某质点的振动图象。下列说法正确的是()A．质点Q的振动图象与图b相同B．在t＝0时刻，质点P的速率比质点Q的大C．在t＝0时刻，质点P的加速度的大小比质点Q的大D．平衡位置在坐标原点的质点的振动图象如图b所示E．在t＝0时刻，质点P与其平衡位置的距离比质点Q的大答案解析t＝T2时刻，质点Q在平衡位置，向上振动，对应的振动图象与图b不符，A错误；t＝0时刻的波形图如图所示(图a的波形图左移半个波长即可得到)，质点P在最低点，质点Q在平衡位置，质点Q的速率比质点P的大，质点P的加速度大小比质点Q的大，质点P此时所在位置与其平衡位置的距离为振幅，质点Q在平衡位置，与其平衡位置的距离为0，故B错误，C、E正确；t＝T2时刻，平衡位置在坐标原点的质点经过平衡位置向下振动，对应的振动图象与图b吻合，D正确。解析13．(2019·北京高考)一列简谐横波某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则()A．此刻a的加速度最小B．此刻b的速度最小C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置答案解析此刻a在位移最大处，由a＝－kxm知，此刻a的加速度最大，A错误；此刻b位于平衡位置，其速度最大，B错误；若波沿x轴正方向传播，根据“带动法”知，此刻b左侧的质点带动b向y轴正方向运动，C正确；若波沿x轴负方向传播，则c向y轴正方向运动，故c比a先回到平衡位置，D错误。解析14．(2019·全国卷Ⅲ)(多选)水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上。振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是()A．不同质点的振幅都相同B．不同质点振动的频率都相同C．不同质点振动的相位都相同D．不同质点振动的周期都与振动片的周期相同E．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化答案解析两列波相遇叠加产生干涉，一些质点的振动加强，一些质点的振动减弱，即振幅不同，A错误；各质点的振动频率、周期都与振动片相同，B、D正确；不同质点振动的相位不同(不是同时到