高中物理二輪復(fù)習(xí)-30-機械波的形成和傳播

30.機械波的形成和傳播1.(多選)(2021·山東省第二次模擬)一列簡諧橫波沿x軸傳播，波速v＝4m/s。已知坐標原點(x＝0)處質(zhì)點的振動圖像如圖1甲所示，t＝0.45s時部分波形圖如圖乙所示。下列說法正確的是()圖1A.簡諧橫波的傳播方向沿x軸正方向B.x＝0.5m處的質(zhì)點比x＝0處的質(zhì)點振動滯后0.5sC.x＝0處的質(zhì)點經(jīng)過0.6s的路程為0.6mD.t＝0.45s時x＝0處的質(zhì)點對應(yīng)的縱坐標為0.05m答案AC解析由圖可知，x＝0處質(zhì)點在t＝0.45s時沿y軸正方向振動，則該波沿x軸正方向傳播，故A正確；x＝0.5m處的質(zhì)點比x＝0處的質(zhì)點振動滯后時間t＝eq\f(x,v)＝0.125s，故B錯誤；簡諧波的周期T＝0.4s，x＝0處的質(zhì)點經(jīng)過0.6s的路程s＝eq\f(0.6,0.4)×4A＝0.6m，故C正確；x＝0處的質(zhì)點的振動方程為y＝0.1sin5πt(m)，將t＝0.45s代入得y＝eq\f(\r(2),20)m，故D錯誤。2.(2021·天津市等級性考試模擬試)如圖2為一列沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖(振動剛傳到x＝0.2m處)，已知該波的周期為0.4s，a、b、c為沿波傳播方向上的質(zhì)點，則下列說法中正確的是()圖2A.質(zhì)點a比質(zhì)點b先回到平衡位置B.在t＝0.4s時，質(zhì)點b的速度方向為y軸負方向C.在t＝0.6s時，質(zhì)點c的速度達到最大值D.在t＝0.8s時，質(zhì)點d的加速度達到y(tǒng)軸負向最大值答案D解析波沿x軸正方向傳播，則質(zhì)點ab均沿y軸正向運動，則質(zhì)點b比質(zhì)點a先回到平衡位置，選項A錯誤；在t＝0.4s＝T時，質(zhì)點回到原來的位置，即b的速度方向為y軸正方向，選項B錯誤；在t＝0.6s＝1eq\f(1,2)T時，質(zhì)點c到達最高點，速度為零，選項C錯誤；在t＝0.8s＝2T時，在t＝0時刻的x＝0.05m處的波峰恰傳到d點，此時質(zhì)點d在波峰位置，此時它的加速度達到y(tǒng)軸負向最大值，選項D正確。3.(多選)[2021·湖北七市(州)教科研協(xié)作體3月聯(lián)考]如圖3所示，實線是沿x軸傳播的一列簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖，虛線是這列波在t＝2s時刻的波形圖。已知該波的波速v＝8m/s，振幅為4cm，則下列說法正確的是()圖3A.t＝0時刻x＝8m處的質(zhì)點沿y軸正方向振動B.若該波與頻率為1.5Hz的另一列波相遇，可能發(fā)生干涉C.t＝1s時x＝2m處的質(zhì)點位于平衡位置且沿y軸負方向振動D.t＝2.75s時刻x＝4m處的質(zhì)點位移為2eq\r(3)cm答案AD解析分析波形圖可知，波長λ＝12m，波速v＝8m/s，則周期T＝eq\f(λ,v)＝1.5s，根據(jù)時間和周期的關(guān)系得t＝2s＝eq\f(4,3)T，因為每經(jīng)過一個周期圖像重復(fù)一次，所以只要看經(jīng)過eq\f(1,3)T的振動情況即可，有波形平移法知，該波一定沿x軸負方向傳播，根據(jù)波動規(guī)律可知，t＝0時刻x＝8m處的質(zhì)點沿y軸正方向振動，故A正確；該波的頻率f＝eq\f(1,T)＝eq\f(2,3)Hz，則該橫波若與頻率為1.5Hz的波相遇，不可能發(fā)生干涉，故B錯誤；經(jīng)過t＝1s時間，波傳播的距離x＝vt＝8m，根據(jù)波形平移法可知，經(jīng)過t＝1s，x＝2m處的質(zhì)點位于平衡位置沿y軸正方向振動，故C錯誤；x＝4m處的質(zhì)點振動方程y＝Asinωt＝－4sineq\f(2π,1.5)t(cm)＝－4sineq\f(4,3)πt(cm)，則t＝2.75s時刻，x＝4m處的質(zhì)點位移為2eq\r(3)cm，故D正確。4.(2021·山東青島市期末教學(xué)質(zhì)檢)如圖4甲，為一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t＝0時刻的波形圖，圖乙為從t＝0時刻開始計時質(zhì)點P運動的v－t圖像，沿y軸正向為振動正方向，下列說法中正確的是()圖4A.該列簡諧橫波沿x軸正方向傳播B.該列簡諧橫波沿x軸傳播的速度為1.25m/sC.t＝0時刻質(zhì)點P離開平衡位置的位移為eq\r(2)cmD.從t＝0開始，經(jīng)過2s，質(zhì)點Q將沿x軸移動2m答案C解析根據(jù)“上下坡”法則，該列簡諧橫波沿x軸負方向傳播，所以A錯誤；由圖像可知波長為λ＝4m，周期為T＝4s，則有v＝eq\f(λ,T)＝eq\f(4,4)m/s＝1m/s，所以B錯誤；由乙圖知P點經(jīng)過0.5s時達到最大的速度，P點處于平衡位置，此時P點振動了eq\f(1,8)個周期，則P點在t＝0時刻時離開平衡位置的位移為x＝Asinωt＝2sineq\f(2π,8)(cm)＝eq\r(2)cm，所以C正確；質(zhì)點只能在平衡位置做上下振動不會隨波移動，所以D錯誤。5.(多選)(2021·武漢高三3月質(zhì)檢)如圖5所示，一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，P為介質(zhì)中平衡位置坐標為(6cm，0)處的質(zhì)點，t＝0時刻的波形如圖中實線所示，經(jīng)過Δt＝0.6s，該波第一次出現(xiàn)如圖中虛線所示的波形。下列說法正確的是()圖5A.該波的周期為0.8sB.t＝0時刻，質(zhì)點P沿y軸正方向運動C.在Δt＝0.6s內(nèi)，質(zhì)點P通過的路程為16cmD.t＝0.45s時刻，質(zhì)點P振動的速度方向與加速度方向相同答案BD解析由圖像可知，簡諧橫波由實線變?yōu)樘摼€傳播的距離為Δx＝8cm，波長為λ＝12cm，則該波的傳播速度為v＝eq\f(Δx,Δt)＝eq\f(8,0.6)cm/s＝eq\f(40,3)cm/s，所以周期為T＝eq\f(λ,v)＝eq\f(12,\f(40,3))s＝0.9s，A錯誤；由波的傳播方向與質(zhì)點的振動方向的關(guān)系可知，t＝0時刻質(zhì)點P的振動方向沿y軸的正方向，B正確；由圖可知t＝0時，質(zhì)點P偏離平衡位置的距離為yP＝6×eq\f(\r(3),2)cm＝3eq\r(3)cm，因此0～0.6s的時間內(nèi)質(zhì)點P通過的路程為s＝(12＋3eq\r(3))cm，C錯誤；t＝0.45s時刻，質(zhì)點P應(yīng)位于平衡位置上方且向下振動，則質(zhì)點P振動的速度方向與加速度方向相同，D正確。6.(2021·湖北恩施高中等三校4月聯(lián)合考試)如圖6，在xy平面內(nèi)有兩個點波源S1、S2分別位于x軸上x1＝0、x2＝10m處，它們在同一均勻介質(zhì)中均從t＝0開始沿y軸正方向做簡諧運動。波源S1振動方程為y1＝3sin10πt(cm)，波源S2振動方程為y2＝5sin10πt(cm)。質(zhì)點P位于x軸上x3＝2m處，已知質(zhì)點P在t＝0.1s時開始振動，求：圖6(1)這兩列波在介質(zhì)中的波長；(2)在t＝0.1s至t＝0.7s內(nèi)質(zhì)點P通過的路程。答案(1)4m(2)30cm解析(1)P在t＝0.1s時開始振動，即波源S1的振動傳到P所用時間t1＝0.1s，則波速v＝eq\f(S1P,t1)＝eq\f(2,0.1)m/s＝20m/s由波源S1振動方程知波源的圓頻率ω＝10πrad/s則T＝eq\f(2π,ω)＝0.2s由于兩列波在介質(zhì)中的波長相同，根據(jù)λ＝vT聯(lián)立求得λ＝4m。(2)波源S2的振動傳到P所用的時間t2＝eq\f(S2P,v)＝eq\f(8,20)s＝0.4s所以在0.1～0.4s內(nèi)只有S1在P點引起振動，時間為eq\f(3T,2)，該段時間的路程s1＝6A1＝6×3cm＝18