2020高中物理 第十二章 机械波 高考真题集训课件 新人教版选修3-4

第十二章高考真题集训一、选择题1．(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C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2．(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BDE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；不同质点的振动相位不同(不是同时到达正的最大位移处)，C错误；两列波到达同一质点处时相位差恒定，E正确。解析3．(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CDE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，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4．(2019·天津高考)(多选)一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上x1＝1m和x2＝7m处质点的振动图象分别如图1、图2所示，则此列波的传播速率可能是()A．7m/sB．2m/sC．1.2m/sD．1m/s答案BC答案解析由振动图象可知周期T＝4s，零时刻x1处质点在平衡位置且向下振动，而x2处质点在正的最大位移处。①若波沿x轴正方向传播，其波形如图甲所示，x2处质点的平衡位置可能在A1或A2或A3……则有：x2－x1＝n＋14λ(n＝0、1、2…)，解析得波速v＝λT＝x2－x1n＋14T＝64n＋1m/s(n＝0、1、2…)，当n＝0时，v＝6m/s，当n＝1时，v＝1.2m/s，当n＝2时，v≈0.67m/s，C正确。②若波沿x轴负方向传播，其波形如图乙所示，x2处质点的平衡位置可能在A1或A2或A3……解析则有x2－x1＝n＋34λ(n＝0、1、2…)，得波速v＝λT＝x2－x1n＋34T＝64n＋3m/s(n＝0、1、2…)，当n＝0时，v＝2m/s，当n＝1时，v≈0.86m/s，B正确。解析5．(2018·全国卷Ⅲ)(多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T0.20s。下列说法正确的是()A．波速为0.40m/sB．波长为0.08mC．x＝0.08m的质点在t＝0.70s时位于波谷D．x＝0.08m的质点在t＝0.12s时位于波谷E．若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s，则它在该介质中的波长为0.32m答案ACE答案解析根据波形图可知，波长λ＝16cm＝0.16m，B错误；根据t＝0时刻和t＝0.20s时刻的波形图可知12＋nT＝0.2s，T＝0.42n＋1s，n＝0,1,2,3，…，而已知该波的周期T0.20s，故该波的周期T＝0.40s，波速v＝λT＝0.40m/s，A正确；简谐波沿x轴正方向传播，x＝0.08m的质点在t＝0时刻沿y轴正方向运动，在t＝0.70s＝134T时位于波谷，在t＝0.12s＝310T时位于y0的某位置(不是位于波谷)，C正确，D错误；若此波传入另一介质中，周期T不变，其波速变为v′＝0.80m/s，由λ＝vT可得它在该介质中的波长为λ′＝0.80×0.4m＝0.32m，E正确。解析6．(2018·北京高考)如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15m。当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是()A．0.60mB．0.30mC．0.20mD．0.15m答案B答案解析可以画出PQ之间的最简单的波形，如图所示，同时由于P、Q间可以含有多个完整的波形，则xPQ＝n＋12λ(n＝0,1,2，…)，整理可以得到λ＝2xPQ2n＋1(n＝0,1，2，…)，当n＝0时，λ＝0.3m，当n＝1时，λ＝0.1m，故B正确，A、C、D错误。解析7．(2017·全国卷Ⅲ)(多选)如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t＝0时的波形图，虚线为t＝0.5s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5s。关于该简谐波，下列说法正确的是()A．波长为2mB．波速为6m/sC．频率为1.5HzD．t＝1s时，x＝1m处的质点处于波峰E．t＝2s时，x＝2m处的质点经过平衡位置答案BCE答案解析由简谐波的波动图象可知，波长为4m，A错误；从t＝0到t＝0.5s波向x轴正方向传播的距离为x＝n＋34λ(n＝0,1,2,3，…)，即Δt＝n＋34T＝0.5s(n＝0,1,2,3，…)，又T0.5s，解得n＝0，T＝23s，则波速v＝λT＝6m/s，B正确；频率f＝1T＝1.5Hz，C正确；t＝0时x＝1m处的质点处于波峰，因t＝1s时n＝tT＝123＝1.5，则此时x＝1m处的质点处于波谷，D错误；t＝0时x＝2m处的质点经过平衡位置向上振动，因t＝2s时n＝tT＝223＝3，则此时x＝2m处的质点经过平衡位置向上振动，E正确。解析8．(2017·天津高考)手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图。绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L。t＝0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是()A．该简谐波是纵波B．该简谐波的最大波长为2LC．t＝T8时，P在平衡位置上方D．t＝3T8时，P的速度方向竖直向上答案C答案解析由于O点的振动方向与波的传播方向垂直，故该简谐波为横波，A错误；由于P在平衡位置且向上振动，故OP间的最简单波形如图所示，因此λ4＋nλ＝L，即λ＝4L4n＋1(n＝0,1,2，…)，最大波长为4L，B错误；0～T4，质点P从平衡位置向正的最大位移处运动，所以t＝T8时，P在平衡位置上方，解析C正确；T4～3T4，质点P从正的最大位移处运动到负的最大位移处，即P的速度方向竖直向下，故t＝3T8时，P的速度方向竖直向下，D错误。解析二、填空题9．(2018·全国卷Ⅱ)声波在空气中的传播速度为340m/s，在钢铁中的传播速度为4900m/s。一平直桥由钢铁制成，某同学用锤子敲击一铁桥的一端而发出声音，分别经空气和桥传到另一端的时间之差为1.00s。桥的长度为________m，若该波在空气中的波长为λ，则它在钢铁中波长为λ的________倍。答案36524517答案解析设桥的长度为s，则声音在钢铁中传播的时间t＝sv＝s4900m/s，声音在空气中的传播时间为t′＝sv′＝s340m/s，根据题意Δt＝t′－t＝s340m/s－s4900m/s＝1s，解得s≈365m。声音在不同介质中的频率是不会改变的，由公式可知λ＝vf，λ钢λ＝vv′，解得λ钢＝vv′λ＝4900340λ＝24517λ。解析10．(2017·全国卷Ⅰ)如图a，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，－2)。两波源的振动图线分别如图b和图c所示。两列波的波速均为1.00m/s。两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________m，两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)。答案2减弱加强答案解析两列波的周期相等，波长相等，波长λ＝vT＝2m。两波源到A点的路程差Δx＝62＋82m－8m＝2m。两波源到B点的路程差Δx′＝32＋42m－32＋42m＝0，两列波的相位差为π，B点为振动减弱点。两波源到C点的路程差Δx″＝3.5m－2.5m＝1m＝λ2，两列波的相位差为π，C点为振动加强点。解析11．(2017·江苏高考)野生大象群也有自己的“语言”。研究人员录下象群“语言”交流时发出的声音，发现以2倍速度快速播放录音时，能听到比正常播放时更多的声音。播放速度变为原来的2倍时，播出声波的________(选填“周期”或“频率”)也变为原来的2倍，声波传播速度________(选填“变大”“变小”或“不变”)。解析播放速度加倍，其频率加倍，但声波传播速度由介质决定，与频率无关，故不变。解析答案频率不变答案三、计算题12．(2018·江苏高考)一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x＝0和x＝0.6m处的两个质点A、B的振动图象如图所示。已知该波的波长大于0.6m，求其波速和波长。答案2m/s0.8m答案解析由图象可知，周期T＝0.4s，由于波长大于0.6m，由图象可知，波从A到B的传播时间Δt＝34T＝0.3s，波速v＝ΔxΔt，代入数据得v＝2m/s，波长λ＝vT，代入数据得λ＝0.8m。解析13．(2018·全国卷Ⅰ)一列简谐横波在t＝13s时的波形图如图a所示，P、Q是介质中的两个质点。图b是质点Q的振动图象。求：(1)波速及波的传播方向；(2)质点Q的平衡位置的x坐标。答案(1)18cm/s波沿x轴负方向传播(2)9cm答案解析(1)由图a可以看出，该波的波长为λ＝36cm①由图b可以看出，周期为T＝2s②波速为v＝λT＝18cm/s③由图b知，当t＝13s时，Q点向上运动，结合图a可得，波沿x轴负方向传播。(2)设质点P、Q平衡位置的x坐标分别为xP、xQ。由图a知，x＝0处y＝－A2＝Asin－π6，解析因此xP＝π62πλ＝3cm④由图b知，在t＝0时质点Q处于平衡位置，经Δt＝13s，其振动状态向x轴负方向传播至P点处，由此及③式有xQ－xP＝vΔt＝6cm⑤由④⑤式得，质点Q的平衡位置的x坐标为xQ＝9cm。解析