2011高考物理二轮复习专题练习：7.2波的形成和传播 波的图象

2011高考物理二轮复习专练习 7.2波的形成和传播 波的图象 一、选择题(共10小题，每小题6分，共60分，在每小题给出的四个选项中至少有一项符合题意，全部选对的得6分，漏选的得3分，错选的得0分) 1．(·高考全国Ⅱ)下列关于简谐振动和简谐波的说法，正确的是            (  ) A．媒质中质点振动的周期一定和相应的波的周期相等 B．媒质中质点振动的速度一定和相应的波的波速相等 C．波的传播方向一定和媒质中质点振动的方向一致 D．横波的波峰与波谷在振动方向上的距离一定是质点振幅的两倍 【解析】　本题考查机械振动和机械波，意在考查学生对机械振动和机械波及其相关的物理量的掌握情况和应用这些知识解决实际问题的能力；机械波的周期取决于波源即振动质点的振动周期，故A正确；波速取决于媒质和波的频率，质点的振动速度与媒质无关，故B错误；对于横波来说，波的传播方向与质点的振动方向互相垂直，所以C错误；振幅是质点离开平衡位置的最大距离，波峰是正向位移最大，波谷是负向位移最大，故波峰与波谷在振动方向上的距离就是振幅的2倍，所以D正确． 【答案】　AD 2．(·高考北京理综)一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ.若在x＝0处质点的振动图象如图所示，则该波在t＝T/2时刻的波形曲线为                            （  ） 【解析】　本题考查振动图象和波动图象的联系，以及质点振动方向和波传播方向间的关系，意在考查考生对波的形成的理解及振动图象和波动图象的辨析．由振动图象知，在x＝0处的质点在t＝ 时刻，经过平衡位置向负方向运动．在波动图象中符合这两点的只有A图． 【答案】　A 3．(·高考福建理综)图甲为一列简谐横波在t＝0.10s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1m处的质点，Q是平衡位置为x＝4m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则(  ) A．t＝0.15s时，质点Q的加速度达到正向最大 B．t＝0.15s时，质点P的运动方向沿y轴负方向 C．从t＝0.10s到t＝0.25s，该波沿x轴正方向传播了6m D．从t＝0.10s到t＝0.25s，质点P通过的路程为30cm 【解析】　本题考查简谐运动和简谐波的规律、图象及其应用；意在考查考生利用图象获取信息的能力和应用信息判断的能力及其对简谐运动和简谐波的理解．A选项，由题图乙看出，t＝0.15s时，质点Q位于负方向的最大位移处，而简谐运动的加速度大小与位移成正比，方向与位移方向相反，所以加速度为正向最大值；B选项中，由题图乙看出，简谐运动的周期为T＝0.20s，t＝0.10s时，质点Q的速度方向沿y轴负方向，由题图甲可以看出，波的传播方向应该沿x轴负方向，因题图甲是t＝0.10s的波形，所以t＝0.15s时，经历了0.05s＝ 的时间，题图甲的波形向x轴负方向平移了 ＝2m的距离，如图所示，因波向x轴负方向传播，则此时P点的运动方向沿y轴负方向；D选项中，由题图甲可以看出，由于t＝0.10s时刻质点P不处于平衡位置，故从t＝0.10s到t＝0.25s质点P通过的路程不是30cm，本题正确选项为AB. 【答案】　AB 4．(·高考重庆理综)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 【解析】　本题考查波在不同的介质中传播时波长、频率和波速之间的关系，以及波的图象等知识，意在考查考生对机械波的掌握情况．因声波的波速在水中较空气中快，而波的频率等于振源的振动频率，则声波在水和空气中传播的频率相同，再由v＝λf知，声波在水中传播的波长长． 【答案】　A 5．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/4 C．若N点为波源，则P点已振动3T/4 D．若N点为波源，则该时刻P点动能最大 【解析】　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，故选项A错；若M点为波源，则P点已振动T/4，故选项B错；同理选项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，故选项D错． 【答案】　C 6．(·河北正定模拟)如图所示，一简谐横波在x轴上传播，轴上a、b两点相距12m.t＝0时a点为波峰，b点为波谷；t＝0.5s时，a点为波谷，b点为波峰．则下列判断中正确的是                                                                    (  ) A．波长可能是8m B．波一定沿x轴正方向传播 C．周期可能是0.5s D．波速可能是24m/s 【解析】　由题意，12m＝nλ＋λ/2，n＝0,1,2,3，…可解出n＝1时，λ＝8m，故选项A对；0.5s＝nT＋T/2，n＝0,1,2,3，…可解出n＝0时，T＝1s，n＝1时，T＝ s，故选项C错；由v＝ ，λ＝8m，T＝ s，可解出v＝24m/s，选项D对．无法判定波的传播方向，故B错． 【答案】　AD 7．(2010·成都市摸底测试)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t＝0时刻的波形图象如图中的实线Ⅰ所示，t＝0.2s时刻的波形图象如图中的虚线Ⅱ所示，已知该波的周期T>0.1s.则下列判断正确的是            (  ) A．该波的波长一定是8m B．该波的周期一定是0.8m C．该波的波速可能是10m/s D．该波的波速可能是130m/s 【解析】　由波形图象可知该波的波长是8m.由波的重复性有：0.2＝nT＋ (n＝0,1,2,3…)，即T＝ >0.1，所以n< ，则n＝0或1，则波速为v＝ ＝10(4n＋1)(n＝0,1)所以波速可能是10m/s，故A、C正确． 【答案】　AC 8．(·高考浙江理综)一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播．处在x1＝1m和x2＝2m的两质点A、B的振动图象如图所示．由此可知                        (  ) A．波长为 m B．波速为1m/s C．3s末A、B两质点的位移相同 D．1s末A点的振动速度大于B点的振动速度 【解析】　本题考查振动图象和波的知识，意在考查考生理解振动图象的含义及与波的知识．由振动图象可知，振动的周期为4s,3s末质点A的位移为－2cm，质点B的位移为零，C错误；1s末质点A的振动速度为零，质点B的振动速度最大，D错误；由题图可知A、B两点相距为 λ，所以其波长为 m，波速为 m/s，A正确，B错误． 【答案】　A 9．(2010·南昌调研)图1是t＝1.0s时沿x轴负方向传播的平面简谐波的图象，已知波速v＝1.0m/s.对于x＝1.0m处的质元的振动图象是下面图2、图3中的                (  ) A．①  　B．②  　C．③  　D．④ 【解析】　考查波的图象．波沿x轴的负方向传播，判断可知x＝1.0m处的质点向y轴的正方向振动，又因为波速v＝1m/s，故1s前即t＝0时刻，该质点处在平衡位置，综上所述图象①正确，所以选A. 【答案】　A 10．(·江西师大附中、临川一中联考)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．以下说法正确的是                    (  ) A．波的传播速度为4m/s B．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1：2：3 D．经过1.0s，质点a、b、c通过的路程均为60cm 【解析】　由题图知该波的波长为8m，则v＝ ＝ ＝4(m/s)，A正确．若图示时刻b质点向y轴正向运动，根据平移法知波向x轴正向传播，B错误．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正确．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也正确，选ACD. 【答案】　ACD 二、论述、计算题(本题共3小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤，只写出最后答案不得分，有数值计算的题，答案中必须明确数值和单位) 11．(·高考山东理综)如图所示为一简谐波在t＝0时刻的波形图，介质中的质点P做简谐运动的表达式为y＝Asin5πt，求该波的波速，并画出t＝0.3s时的波形图(至少画出一个波长)．            【解析】　由简谐运动表达式可知ω＝5πrad/s，t＝0时刻质点P向上运动，故波沿x轴正方向传播．由波形图读出波长λ＝4m. T＝                         ① 由波速公式 v＝                           ② 联立①②式，代入数据可得 v＝10m/s                      ③ t＝0.3s时的波形图如图所示． 12．绳上有一简谐波向右传播，当绳上某一质点A向上运动达最大值时，在其右方相距0.3m的质点B刚好向下运动达到最大位移，若已知波长大于0.15m，求该波的波长． 【解析】　解此类题先要判定两质点间的距离与波长的定量关系，其次知道波传播m个波长(或m个周期)后所得到的波形曲线与原波形曲线重合．据题意，A、B两质点的间距为波长的(n＋ )倍(n＝0,1,2，…)，由波空间的周期性得nλ＋λ/2＝0.3m.当n＝0时，λ0＝0.6m；当n＝1时，λ1＝0.2m；当n＝2时，λ2＝0.12m<0.15mn.故波的波长有两种可能值：一是0.6m，二是0.2m. 【答案】　0.6m或0.2m 13．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在x1＝0.1m和x2＝1.1m处的两质点的振动图线，如图所示．则这列简谐波的周期和波长各为多少？ 【解析】　波的周期等于质点的振动周期，由图读出T＝4s，由图知在t＝0时，x1处的质点在波的图象的波峰，x2处的质点在波的图象的平衡位置且向上振动．故 x2－x1＝λ/4＋nλ(n＝0,1,2，…)， 所以解出λ＝4/(1＋4n)m(n＝0,1,2，…) 【答案】　4s　4/(1＋4n)m(n＝0,1,2，…)