【突破高考】福建省高考物理 能力专项突破课时提能演练 11.2机械波的形成和传播 波的图像（含解析）

【突破高考】福建省2013年高考物理能力专项突破课时提能演练11.2机械波的形成和传播波的图像（含解析）(40分钟100分)一、选择题(本大题共8小题，每小题9分，共72分.每小题只有一个选项正确)1.(2012·泉州模拟)一列沿x轴传播的简谐横波，t=0时刻的波形如图所示，此时质元P恰在波峰，质元Q恰在平衡位置且向上振动.再过0.2s，质元Q第一次到达波峰，则()A.波沿x轴负方向传播B.波的传播速度为20m/sC.1s末质元P的位移为零D.质元P的振动位移随时间变化的关系式为y＝0.2sin(2πt+)m2.(2011·重庆高考)介质中坐标原点O处的波源在t=0时刻开始振动，产生的简谐波沿x轴正向传播，t0时刻传到L处，波形如图所示.下列能描述x0处质点振动的图象是()-7-\n3.(创新题)同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图.以下说法正确的是()A．声波在水中波长较大，b是水中声波的波形曲线B．声波在空气中波长较大，b是空气中声波的波形曲线C．水中质点振动频率较高，a是水中声波的波形曲线D．空气中质点振动频率较高，a是空气中声波的波形曲线4.(预测题)如图所示，为一波源开始振动后经过一个周期的波形图，设介质中质点振动周期为T，下列说法中正确的是()A.若M点为波源，则M点开始振动时方向向下B.若M点为波源，则P点已振动3T/4C.若N点为波源，则P点已振动3T/4D.若N点为波源，则该时刻P点动能最大5.(2012·临川模拟)如图为某介质中一列简谐横波的图象，若波的周期为2.0s，a、b、c为介质中三个质点.以下说法错误的是()A.波的传播速度为4m/sB.若这一时刻b质点的速度方向沿y轴正方向，则波沿x轴负方向传播C.图示时刻质点a、b、c的加速度大小之比为1∶2∶3D.经过1.0s，质点a、b、c通过的路程均为60cm6.(2011·大纲版全国卷)一列简谐横波沿x轴传播，波长为1.2m，振幅为A.当坐标为x=0处质元的位移为-A且向y轴负方向运动时，坐标为x=0.4m处质元的位移为A.当坐标为x=0.2m处的质元位于平衡位置且向y轴正方向运动时，x=0.4m处质元的位移和运动方向分别为()A.A、沿y轴正方向B.A、沿y轴负方向-7-\nC.-A、沿y轴正方向D.-A、沿y轴负方向7.(2012·承德模拟)一列简谐横波沿x轴正方向传播，某一时刻的波形图如图所示，此时质点P、S跟质点Q、R的振动位移大小相等、方向相反．由图可知，在此后的任一时刻()A.质点P和S的振动加速度大小和方向总相同B.质点P和Q的振动位移大小总相同、方向总相反C.质点P和S的振动速度大小和方向总相同D.质点P和R的振动加速度大小总相同、方向总相反8.(2012·松江模拟)如图所示，a、b是一列横波上的两个质点，它们在x轴上的距离s=30m，波沿x轴正方向传播，当a振动到最高点时b恰好经过平衡位置，经过3s，波传播了30m，并且a经过平衡位置，b恰好到达最高点，那么以下说法错误的是()A.这列波的速度一定是10m/sB.这列波的周期可能是0.8sC.这列波的周期可能是3sD.这列波的波长可能是24m二、非选择题(本大题共2小题，共28分，要有必要的文字说明和解题步骤，有数值计算的要注明单位)9.(易错题)(12分)一列横波波速v＝40cm/s，在某一时刻的波形如图所示，在这一时刻质点A振动的速度方向沿y轴正方向.求:-7-\n(1)这列波的频率、周期和传播方向；(2)从这一时刻起在0.5s内质点B运动的路程和位移；(3)画出再经过0.75s时的波形图.10.(2012·泉州模拟)(16分)一列简谐横波在x轴上传播着，在t1=0和t2=0.005s时的波形曲线如图所示：(1)横波的波长是多大？振幅A是多大？(2)设周期大于(t2-t1)，如果波向左传播，波速多大？(3)设周期小于(t2-t1)，且波速为6800m/s，求波的传播方向.答案解析1.【解析】选C.由于质元Q恰在平衡位置且向上振动可知波沿x轴正方向传播，A错；由于再过0.2s，质元Q第一次到达波峰，因此T=0.8s，波的传播速度为30m/s，B错；经过1s质元P回到平衡位置，位移为零，C对；由于ω=rad/s，所以质元P的振动位移随时间变化关系式为y=0.2sin(),所以D错，故选C.2.【解析】选C.从波形图上看出，x0处的质点下一时刻的振动方向是向y轴负方向运动，所以振动图线是A或C，考虑到波传播到L处，L处质点的起振方向向下，则各质点开始振动方向向下，所以振动图线是C.-7-\n3.【解析】选A.波的频率取决于波源的振动频率，与介质无关，故同一音叉发出的声波在水中与在空气中传播时频率相同，C、D错；机械波在介质中传播的速度只取决于介质性质，声波在水中传播的速度大于在空气中传播的速度．再由v＝λf知，声波应在水中的波长较大，对应于题图中波形曲线b，故A对B错．4.【解析】选C.若M点为波源，则刚好传到N点，图中M点位于下坡，故其向上振，即M点开始振动时方向向上，A错；若M点为波源，则P点已振动T/4，B错；同理C对；若N点为波源，则该时刻P点位于波峰，速度为零，动能最小，D错，故选C.5.【解析】选B.由题图知该波的波长为8m，则v＝m/s＝4m/s，A对；若图示时刻b质点向y轴正方向运动，根据平移法知波向x轴正方向传播，B错；图中时刻与质点距离平衡位置的距离成正比，a、b、c三个质点的加速度大小比值应为1∶2∶3，C对；无论质点处于什么位置，经过1.0s，即经过半个周期，质点的路程均为振幅的两倍，即60cm，D对，故选B.6.【解题指南】解答本题应明确以下三个方面：(1)波动的函数表达式与图象的对应关系.(2)波动图象的对称性.(3)根据题意能画出对应时刻的波形图.【解析】选C.根据题意，画出此时波形图，可以看到，此时x=0.2m处的质元正在平衡位置向下运动.再经过半个周期，x=0.2m处的质元回到平衡位置向上运动，在这半个周期当中，x=0.4m处的质元已经过了波谷正在向着平衡位置运动，根据简谐运动的对称性，此时的位移与半个周期之前的位移大小相等.所以C正确.7.【解析】选D.由波动图象可得，P、R两点相隔半个波长，所以在振动过程中的位移、加速度总是大小相等、方向相反，故D对.P与S及P与Q两点之间相隔既不是一个波长,也不是半个波长,所以两者关系不能确定,故A、B、C均错.8.【解析】选C.由v=可知A对；若a、b两个质点间距离满足()λ=s，则有()T=t(n=0、1、2…)，因此D对；若a、b两个质点间距离满足()λ=s，则有()T=t(n=0、1、2…)，因此B对；从上述两种情况的讨论可知这列波的周期不可能是3s，说法错误的是C.【变式备选】(2012·厦门模拟)一列简谐横波向右传播，波速为v.沿波传播方向上有相距为L-7-\n的P、Q两质点，如图所示.某时刻P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一次运动到波谷，则t的可能值有()A.1个B.2个C.3个D.4个【解析】选D.由于P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，若P、Q两质点间位置如图甲所示，则λ=2L，T=，Q质点经过第一次运动到波谷，t=；若P、Q两质点间位置如图乙所示，则λ=L，T=，Q质点经过第一次运动到波谷，t=；若P、Q两质点间位置如图丙所示，则λ=L，T=，Q质点经过第一次运动到波谷，t=；若P、Q两质点间位置如图丁所示，则λ=，T=，Q质点经过第一次运动到波谷，t=；因此t的可能值有4个，故选D.9.【解析】(1)从图中可得出波长λ＝8cm(1分)这列波的频率和周期分别是f==5Hz,T==0.2s(1分)A点此刻振动的方向向上，则波沿x轴负方向传播.(2分)(2)质点B原来位于平衡位置，速度方向沿y轴负方向.0.5s即2.5个周期后质点又回到平衡位置，速度方向变为竖直向上.则B点在0.5s内的位移等于零.(2分)通过的路程为s＝2.5×4×0.1m＝1m.(2分)(3)波传播的距离Δx=vΔt=30cm=3λ,即波形向左平移λ,波形如图中虚线所示.(4分)答案：(1)5Hz0.2s沿x轴负方向传播-7-\n(2)1m0(3)见解析图10.【解析】(1)由图象得λ=8m,A=0.2cm.(2分)(2)若波向左传播：则有Δt=(n+)T(n=0、1、2…)即(2分)当n=0时，T=，(2分)当n=1时，T=<0.005s(舍去)(2分)所以v==1200m/s(2分)(3)由T=得=(4分)即波传播了个波长，利用“去整留零”结合波形曲线可知波传播方向向右.(2分)答案：(1)8m0.2cm(2)1200m/s(3)向右【总结提升】根据波速判断波的传播方向的方法由于波的传播方向的不确定以及波传播的周期性造成每隔周期的整数倍时波形重复，因此根据两个时刻的波形和波速来判断波的传播方向问题主要利用“去整留零”的办法，具体可用如下两种办法：(1)根据图象中的波长和已知的波速，计算出周期，利用题中的时间间隔与周期的比值来判断两个波形的空间关系，根据“去整留零”的办法得到一个周期内的关系，结合图象得出波的传播方向.(2)根据题中的波速和时间间隔计算出波传播距离，利用波传播距离与图象中波长的比值来判断两个波形的空间关系，根据“去整留零”的办法得到一个周期内的关系，结合图象得出波的传播方向.-7-