2023高考物理一輪總復(fù)習(xí)第十二章振動(dòng)和波光相對(duì)論（選修3-4）第35講機(jī)械波實(shí)戰(zhàn)演練

PAGEPAGE2第35講機(jī)械波1．(多項(xiàng)選擇)(2022·全國(guó)卷Ⅰ)某同學(xué)漂浮在海面上，雖然水面波正平穩(wěn)地以1.8m/s的速率向著海灘傳播，但他并不向海灘靠近．該同學(xué)發(fā)現(xiàn)從第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過身下的時(shí)間間隔為15s．以下說法正確的選項(xiàng)是(ACE)A．水面波是一種機(jī)械波B．該水面波的頻率為6HzC．該水面波的波長(zhǎng)為3mD．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)能量不會(huì)傳遞出去E．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移解析：水面波是機(jī)械波，選項(xiàng)A正確．根據(jù)第1個(gè)波峰到第10個(gè)波峰通過身下的時(shí)間間隔為15s可知，該水畫波的周期為T＝eq\f(15,9)s＝eq\f(5,3)s，頻率為f＝eq\f(1,T)＝0.6Hz，選項(xiàng)B錯(cuò)誤．該水面波的波長(zhǎng)為λ＝vT＝1.8×eq\f(5,3)m＝3m，選項(xiàng)C正確．水面波沒有將該同學(xué)推向岸邊，是因?yàn)椴▊鞑r(shí)介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近振動(dòng)，不隨波遷移，但能量會(huì)傳遞出去，選項(xiàng)D錯(cuò)誤，E正確．2．(2022·北京卷)周期為2.0s的簡(jiǎn)諧橫波沿x軸傳播，該波在某時(shí)刻的圖象如下圖，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，那么該波(B)A．沿x軸正方向傳播，波速v＝20m/sB．沿x軸正方向傳播，波速v＝10m/sC．沿x軸負(fù)方向傳播，波速v＝20m/sD．沿x軸負(fù)方向傳播，波速v＝10m/s解析：質(zhì)點(diǎn)P沿y軸負(fù)方向運(yùn)動(dòng)，根據(jù)振動(dòng)方向與波的傳播方向的關(guān)系，可判定該波沿x軸正方向傳播．由波的圖象可知λ＝20m，根據(jù)v＝eq\f(λ,T)得波速v＝10m/s.3．(多項(xiàng)選擇)(2022·全國(guó)卷Ⅰ)如以下圖甲為一列簡(jiǎn)諧橫波在t＝2s時(shí)的波形圖，圖乙為媒質(zhì)中平衡位置在x＝1.5m處的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，P是平衡位置為x＝2m的質(zhì)點(diǎn)．以下說法正確的選項(xiàng)是(ACE)A．波速為0.5m/sB．波的傳播方向向右C．0～2s時(shí)間內(nèi)，P運(yùn)動(dòng)的路程為8cmD．0～2s時(shí)間內(nèi)，P向y軸正方向運(yùn)動(dòng)E．當(dāng)t＝7s時(shí)，P恰好回到平衡位置解析：由題圖甲讀出波長(zhǎng)λ＝2.0m，由題圖乙讀出周期T＝4s，那么v＝eq\f(λ,T)＝0.5m/s，選項(xiàng)A正確；題圖甲是t＝2s時(shí)的波形圖，題圖乙是x＝1.5m處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象，所以該質(zhì)點(diǎn)在t＝2s時(shí)向下振動(dòng)，所以波向左傳播，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；在0～2s內(nèi)質(zhì)點(diǎn)P由波峰向波谷振動(dòng)，通過的路程s＝2A＝8cm，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；t＝7s時(shí)，P點(diǎn)振動(dòng)了eq\f(7,4)個(gè)周期，所以這時(shí)P點(diǎn)位置與t＝eq\f(3,4)T＝3s時(shí)位置相同，即圖甲向左平移eq\f(1,4)λ，P點(diǎn)在平衡位置，所以選項(xiàng)E正確．4．(2022·全國(guó)卷Ⅱ)平衡位置位于原點(diǎn)O的波源發(fā)出的簡(jiǎn)諧橫波在均勻介質(zhì)中沿水平x軸傳播，P、Q為x軸上的兩個(gè)點(diǎn)(均位于x軸正向)，P與O的距離為35cm，此距離介于一倍波長(zhǎng)與二倍波長(zhǎng)之間．波源自t＝0時(shí)由平衡位置開始向上振動(dòng)，周期T＝1s，振幅A＝5cm.當(dāng)波傳到P點(diǎn)時(shí)，波源恰好處于波峰位置；此后再經(jīng)過5s，平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置．求：(1)P、Q間的距離；(2)從t＝0開始到平衡位置在Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置時(shí)，波源在振動(dòng)過程中通過的路程．解析：(1)由題意，O、P兩點(diǎn)間的距離與波長(zhǎng)λ之間滿足OP＝eq\f(5,4)λ＝35cm，解得λ＝28cm波速為v＝eq\f(λ,T)＝28cm/s在t＝5s的時(shí)間間隔內(nèi)，波傳播的路程為s＝vt＝140cm由題意有s＝PQ＋eq\f(λ,4)，解得PQ＝133cm(2)Q處的質(zhì)點(diǎn)第一次處于波峰位置時(shí)，波源運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1＝t＋eq\f(5,4)T＝25×eq\f(T,4)波源從平衡位置開始運(yùn)動(dòng)，每經(jīng)過eq\f(T,4)，波源運(yùn)動(dòng)的路程為A.故t1時(shí)間內(nèi)，波源運(yùn)動(dòng)的路程為s′＝25A＝答案：(1)133cm(2)125cm5．(2022·全國(guó)卷Ⅱ)一列簡(jiǎn)諧橫波在介質(zhì)中沿x軸正向傳播，波長(zhǎng)不小于10cm.O和A是介質(zhì)中平衡位置分別位于x＝0和x＝5cm處的兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)．t＝0時(shí)開始觀測(cè)，此時(shí)質(zhì)點(diǎn)O的位移為y＝4cm，質(zhì)點(diǎn)A處于波峰位置；t＝eq\f(1,3)s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)O第一次回到平衡位置，t＝1s時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A第一次回到平衡位置．求：(1)簡(jiǎn)諧波的周期、波速和波長(zhǎng)；(2)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式．解析：(1)設(shè)振動(dòng)周期為T，由于質(zhì)點(diǎn)A在0到1s內(nèi)由最大位移處第一次回到平衡位置，經(jīng)歷的是eq\f(1,4)個(gè)周期，由此可知T＝4s①由于質(zhì)點(diǎn)O與A的距離5cm小于半個(gè)波長(zhǎng)，且波沿x軸正向傳播，O在t＝eq\f(1,3)s時(shí)回到平衡位置，而A在t＝1s時(shí)回到平衡位置，時(shí)間相差eq\f(2,3)s．兩質(zhì)點(diǎn)平衡位置的距離除以傳播時(shí)間，可得波的速度v＝7.5cm/s②利用波長(zhǎng)、波速和周期的關(guān)系得，簡(jiǎn)諧波的波長(zhǎng)λ＝30cm③(2)設(shè)質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系為y＝Acos(eq\f(2πt,T)＋φ0)④將①式及題給條件代入上式得eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(4＝Acosφ0,0＝Acos\f(π,6)＋φ0))⑤解得φ0＝eq\f(π,3)，A＝8cm⑥質(zhì)點(diǎn)O的位移隨時(shí)間變化的關(guān)系式為y＝0.08cos(eq\f(πt,2)＋eq\f(π,3)