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2020届高考物理一轮复习限时规范专题练含试卷分析答题技巧(打包10套)详细信息
宜城教育资源网www.ychedu.com2020届高考物理一轮复习限时规范专题练含试卷分析答题技巧(打包10套)振动与波动问题综合应用时间:45分钟满分:100分一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分,均为多选)1.关于机械振动和机械波,下列说法正确的是()A.机械振动在介质中的传播形成机械波B.做机械振动的物体,其振动周期与振幅无关C.当波从一种介质传播到另一种介质中时,频率改变D.当两列波产生干涉现象时,这两列波的频率一定相同E.当观察者远离波源时,观察者感觉到波的频率变大答案ABD解析机械波的实质就是机械振动在介质中的传播,A正确;做机械振动的物体,周期与频率相关,与振幅无关,B正确;只有频率相同的两列波相遇时才会发生干涉现象,D正确;波的频率等于波源的频率,在传播过程中波的频率保持不变,C错误;由多普勒效应可知,观察者远离波源时,观察者会感觉波的频率减小,E错误。2.(2016·全国卷Ⅰ)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ACE解析水面波是一种机械波,传播过程中各质点只在平衡位置上下往复运动,不随波的传播而迁移,因此水面波不会将该同学推向岸边,故D错误,A、E正确。由题意可知该波的周期T=159s=53s,频率f=1T=0.6Hz,波长λ=vT=1.8×53m=3m,故B错误,C正确。3.(2016·天津高考)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=5sinπ2t,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AB解析由波源振动表达式可知ω=π2,而ω=2πT,所以T=4s,由波形图知λ=8m,波速v=λT=2m/s,Δx=vΔt=12m,故A项正确;经过Δt′=3s=34T,M点振动方向沿y轴正方向,B项正确;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,x=12m处质点的起振方向沿y轴正方向,可得波源起振方向沿y轴正方向,C项错误;此时M点在y=3m处且沿y轴负方向振动,由于35<22=sinπ4,所以第一次到达y=-3m处所用时间小于T2,故D项错误。4.(2018·广州调研)甲、乙两弹簧振子,振动图象如图所示,则下列判断错误的是()A.甲速度为零时,乙加速度最大B.甲加速度为零时,乙速度最小C.任一时刻两个振子受到的回复力都不相同D.两个振子的振动频率之比f甲∶f乙=1∶2E.两个振子的振幅之比A甲∶A乙=2∶1答案ABC解析由题图可知,甲运动到最大位移处速度为零时,乙刚好运动到平衡位置,加速度为零,速度最大,A错误;甲运动到平衡位置加速度为零时,乙也运动到平衡位置,速度最大,B错误;由题图易知,两弹簧振子在2.0s时同时到达平衡位置,此时两振子的回复力都为零,C错误;根据甲、乙两弹簧振子的振动图象可知,甲的简谐运动周期为T甲=2.0s,乙简谐运动的周期T乙=1.0s,两个振子的振动周期之比T甲∶T乙=2∶1,根据周期与频率成反比关系,可知两个振子的振动频率之比f甲∶f乙=1∶2,D正确;甲的振幅A甲=10cm,乙的振幅A乙=5cm,两个振子的振幅之比A甲∶A乙=2∶1,E正确。5.(2018·河北石家庄质检一)甲、乙两列简谐横波在同种均匀介质中传播,如图所示为t=0时刻两列波恰好在坐标原点相遇时的波形图,甲波的频率为2Hz,沿x轴正方向传播,乙波沿x轴负方向传播,则()A.甲、乙两波的频率之比为2∶1B.乙波的传播速度为4m/sC.两列波叠加后,x=0处的质点振幅为20cmD.t=0.25s时,x=0处的质点处于平衡位置,且向下运动E.两列波叠加后,x=2m处为振动加强点答案BDE解析两列机械波在同种均匀介质中传播的速度相同,且v=λf,由图可得λ甲=2m,λ乙=2m,得f甲∶f乙=λ乙∶λ甲=1∶1,则A项错误。v乙=λ乙f乙=2×2m/s=4m/s,B项正确。由图可知x=0处是振动加强点,振幅A=A甲+A乙=10cm+20cm=30cm,C项错误。周期T=12Hz=0.5s,当t=0.25s=T2时x=0处的质点处于平衡位置,且向下运动,D项正确。由图可知,两列波叠加后,x=2m处为振动加强点,E项正确。6.(2018·武汉调研)关于机械振动和机械波,下列说法正确的是()A.一个振动,如果回复力与偏离平衡位置的位移的平方成正比而且方向与位移相反,就能判定它是简谐运动B.如果测出单摆的摆长L、周期T,作出L-T2图象,图象的斜率就等于重力加速度g的大小C.当系统做受迫振动时,如果驱动力的频率等于系统的固有频率,受迫振动的振幅最大D.游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的,说明机械波从一种介质进入另一种介质,频率并不改变E.多普勒效应在科学技术中有广泛的应用,例如交警向行进中的车辆发射频率已知的超声波,同时测量反射波的频率,根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度答案CDE解析一个振动,如果回复力与偏离平衡位置的位移成正比而且方向与位移相反,就能判定它是简谐运动,A错误;根据T=2πLg可得L=g4π2T2,则如果测出单摆的摆长L、周期T,作出L-T2图象,图象的斜率为g4π2,B错误;当系统做受迫振动时,如果驱动力的频率等于系统的固有频率,产生共振,此时受迫振动的振幅最大,C正确;游泳时耳朵在水中听到的音乐与在岸上听到的是一样的,说明机械波从一种介质进入另一种介质,频率不变,D正确;易知E中应用的就是多普勒效应,E正确。7.(2018·湖南六校联考)下列说法中正确的是()A.产生多普勒效应的原因是波源频率发生了变化B.发生干涉现象时,介质中振动加强的点,振动能量最大,减弱点振动能量可能为零C.振动图象和波的图象中,横坐标所反映的物理意义是不同的D.超声波比次声波更容易发生衍射E.在地球表面上走得很准的摆钟搬到月球表面上,其摆动周期变大答案BCE解析当波源与观察者互相靠近或互相远离时,接收到的波的频率都会发生变化,这种现象叫做多普勒效应,波源的频率并没有发生变化,A错误;介质中振动加强的点振动能量最大,振动减弱的点,能量可能为零,B正确;波的图象表示介质中的"各个质点"在"某一时刻"的位移,横坐标表示各质点的平衡位置,振动图象则表示介质中"某个质点"在"各个时刻"的位移,横坐标表示时间,C正确;由v=λf可知,当波速相同时,频率越小,波长越长,越容易发生衍射现象,所以次声波更容易发生衍射,D错误;由T=2πLg,由于g月小于g地,所以摆钟由地球搬到月球上时,摆动周期变大,E正确。8.(2018·南昌一模)如图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为介质中x=2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象。下列说法正确的是()A.这列波的传播方向是沿x轴正方向B.这列波的传播速度是20m/sC.经过0.15s,质点P沿x轴的正方向传播了3mD.经过0.1s时,质点Q的运动方向沿y轴正方向E.经过0.35s时,质点Q距平衡位置的距离小于质点P距平衡位置的距离答案ABE解析根据题图甲的波动图象和题图乙介质中x=2m处的质点在此时刻开始计时的振动图象可知,这列波的传播方向是沿x轴正方向,A正确;由题图甲所示的波动图象可知,波长λ=4m,由题图乙所示的振动图象可知,周期为0.2s,这列波的传播速度v=λT=20m/s,B正确;根据波的传播规律,介质中的质点只在平衡位置附近振动,不随波迁移,C错误;经过0.1s(T2)时,质点Q的运动方向沿y轴负方向,D错误;经过0.35s(134T)时,质点P振动到波峰,所以质点Q距平衡位置的距离小于P点距平衡位置的距离,E正确。9.如图所示为一列简谐横波在t=0.2s时的波形图,A、B、C、D是介质中的四个质点,且质点B的振动方程为yB=10sin5πt(cm),下列关于这列简谐波的说法正确的是()A.该列波沿x轴正方向传播B.该列波沿x轴负方向传播C.质点A的振动速度一定为5m/sD.质点D比质点C先回到平衡位置E.再经过0.2s,质点B的路程为20cm答案BDE解析由质点B的振动方程可知,下一时刻质点B位移为负,即质点B此时正沿y轴负方向运动,即可得波沿着x轴负方向传播,A错误,B正确;该波的周期T=2πω=0.4s,则该波的传播速度v=λT=5m/s,波的传播速度并不等于质点的振动速度,C错误;因为质点D朝着平衡位置振动,质点C远离平衡位置振动,故质点D先回到平衡位置,D正确;在0.2s时间内,质点B的路程s=2A=2×10cm=20cm,E正确。10.(2019·唐山摸底考)波源在坐标原点上下振动,形成沿x轴正、负方向传播的两列简谐横波,t1=0时刻的波形如图中实线所示,t2=0.5s时刻的波形如图中虚线所示,P、Q是此时位于平衡位置的两个质点。下列说法正确的是()A.t1=0时刻波源的振动方向向下B.t2=0.5s时刻P、Q质点的振动方向相反C.波从波源分别向x轴正、负方向的传播速度之比为4∶3D.t3=5.5s时x=10m处的质点处于波峰位置E.从t2时刻起到x=10m处的质点第一次到波峰,质点P走过的路程为40cm答案ACE解析根据题述和波形图可知,t1=0时刻,波源的振动方向向下,A正确;t2=0.5s时刻,P、Q质点的振动方向都向下,B错误;由波形图可知,沿x轴正方向传播的简谐横波,波长为4m,沿x轴负方向传播的简谐横波,波长为3m,周期相等,由λ=vT可知,波从波源分别沿x轴正、负方向传播的速度之比为4∶3,C正确;由Δt=0.5s=T4,可得周期T=2s,则沿x轴正方向传播的波的波速为2m/s,波从0时刻传播到x=10m处需要3s,t3=5.5s时刻,x=10m处的质点已经振动了54T,即x=10m处的质点处在波谷位置,D错误;t2=0.5s时刻,波峰在x=2m处,再经过2个周期波峰传播到x=10m处的质点,即x=10m处质点第一次到达波峰,则质点P走过的路程为8个振幅,即为8×5cm=40cm,E正确。二、非选择题(本题共2小题,共30分)11.(15分)如图所示,原点O处波源沿y轴振动,形成的横波沿x轴正方向传播。某时刻振动恰好传到Q点,且O点波源恰好处于平衡位置,P、Q间只有一个完整波形,O、P之间波形未画出,波长未知,M质点平衡位置的横坐标为11m,P质点平衡位置的横坐标为10m。从图示时刻起再经过0.2s,M质点第一次到达平衡位置,求:(1)这列波的波速;(2)这列波的波长。答案(1)5m/s(2)见解析解析(1)处于平衡位置的质点的振动状态从x=10m传到x=11m,位移为Δx=1m,经历时间Δt=0.2s,则波速v=ΔxΔt解得v=5m/s。(2)波沿x轴正方向传播,题图中所示时刻P质点位于平衡位置,沿y轴负方向振动若O点波源处于平衡位置也沿y轴负方向振动时,则有OP=nλ(n=1,2,3,…)Δx<λ4,即λ>4mOP=10m则当n=1时,λ1=10mn=2时,λ2=5m同理,若O点波源处于平衡位置沿y轴正方向振动时,则有OP=(n-12)λ(n=1,2,3,…)则当n=1时,λ1=20mn=2时,λ2=203m。12.(2018·太原二模)(15分)如图所示,a、b两列简谐横波分别沿x轴正、负方向传播,t=0时,两列波恰好分别传到4m、6m处。t1=0.5s时,波a驱动x=0的质点运动到波谷。已知两列波的周期相同,且介于0.3s与0.5s之间,求:(1)波a的传播速度;(2)波a与b相遇后,x=5m处质点的振幅和0~2.0s内的位移。答案(1)10m/s(2)2cm-2cm解析(1)波a使得x=0的质点运动到波谷,运动时间:t1=(n+14)T(n=0,1,2,…)由于0.3s<T<0.5s,故n=1此时T=0.4s又v=λT解得v=10m/s。(2)波a与b相遇后发生干涉,x=5m处质点振动减弱,设其振幅为AA=Ab-Aa=2cm设波a从4m处传到5m处的时间为ΔtΔt=Δxv=0.1s设0~2.0s时间内x=5m处质点振动的时间为t′t′=2.0s-Δt=(4+34)T设0~2.0s内x=5m处质点的位移为x则x=Aa-Ab=-2cm。 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