1、2012版高三物理一轮复习 机械波的概念及图象1.如图所示为两个波源S1和S2在水面产生的两列波叠加后的干涉图样,由图可推知下列说法正确的是( )A.两波源振动频率一定相同B.两波源振动频率可能不相同C.两列水波的波长相等D.两列水波的波长可能不相等解析:两列波产生干涉图样的条件是波的频率必须相同,故A项正确;在同种介质中,各种水波的传播速度相同,根据波长、波速和频率的关系可知,两列水波的波长一定相同,C项正确.答案:AC2.一列简谐横波沿x轴传播,周期为T.t=0时刻的波形如图所示.此时平衡位置位于x=3 m处的质点正在向上运动,若ab两质点平衡位置的坐标分别为xa=2.5 m,xb=5.5
2、 m,则( )A.当a质点处在波峰时,b质点恰在波谷B.t=T/4时,a质点正在向y轴负方向运动C.t=3T/4时,b质点正在向y轴负方向运动D.在某一时刻,ab两质点的位移和速度可能相同解析:ab两质点平衡位置之间的距离为x=xb-xa=3 m=,所以,当a质点处在波峰时,b质点恰在平衡位置,A错;由图象可知波沿x轴负方向传播,将波沿x轴负方向分别平移波长和波长,可知B错C正确;只有平衡位置间的距离为波长整数倍的两质点位移和速度才分别相同,故D错.答案:C3.一列简谐横波沿x轴正方向传播,振幅为A.t=0时,平衡位置在x=0处的质元位于y=0处,且向y轴负方向运动;此时,平衡位置在x=0.1
3、5 m处的质元位于y=A处.该波的波长可能等于( )A.0.60 m B.0.20 mC.0.12 m D.0.086 m解析:由题意知,其波形如下图.所以,=m,(n=0,1,2),当n=0时,=0.6 m,A对;当n=1,=0.12 m,C对,故选AC.答案:AC4.一列简谐横波沿直线由a向b传播,相距10.5 m的ab两处的质点振动图象如图中ab所示,则( )A.该波的振幅可能是20 cmB.该波的波长可能是8.4 mC.该波的波速可能是10.5 m/sD.该波由a传播到b可能历时7 s解析:由振动图象可知T=4 s,振幅A=10 cm,且ab距离相差(n+0.75),ab的振动时间相差
4、(n+0.75)T,又10.5=(n+0.75),则=10.5/(n+0.75),v=/T=10.5/(4n+3),因而D对.(n取0,1,2,3)答案:D5.一列简谐横波沿直线传播,该直线上的ab两点相距4.42 m.图中实虚两条曲线分别表示平衡位置在ab两点处质点的振动曲线.从图示可知( )A.此时波的频率一定是10 HzB.此列波的波长一定是0.1 mC.此列波的传播速度可能是34 m/sD.a点一定比b点距波源近解析:由振动曲线知T=0.1 s,故f=10 Hz,A正确.若波经ab,则t1=0.1k+0.03.若波经ba,则t2=0.1k+0.07.由v1t1=sab和v2t2=sab
5、,取k=0,1,2可知C正确,BD错.答案:AC6.一列横波沿x轴正向传播,abcd为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置.某时刻的波形如图甲所示,此后,若经过周期开始计时,则图乙描述的是( )A.a处质点的振动图象 B.b处质点的振动图象C.c处质点的振动图象 D.d处质点的振动图象解析:本题考查波动图象与振动图象的综合应用.由振动图象可知,在计时起点时刻,该质点的振动方向是沿y轴负方向,且处于平衡位置.在波动图象中,经,质点的振动方向是沿y轴负方向,且处于平衡位置处,A错误;质点b的振动方向沿y轴负方向,且处于平衡位置,B正确;质点c的振动方向沿y轴负方向,且处于y轴正向最大值处,C错误
6、;质点d的振动方向沿y轴正方向,且处于平衡位置处,D错误.答案:B7.某质点在y方向做简谐运动,平衡位置在坐标原点O处,其振幅为0.05 m,振动周期为0.4 s,振动在介质中沿x轴正方向传播,传播速度为1 m/s.当它由平衡位置O开始向上振动,经过0.2 s后立即停止振动,由此振动在介质中形成一个脉冲波.那么,在停止振动后经过0.2 s的波形可能是图中的( )解析:在O处,质点开始向上振动,经0.2 s时,O处质点向下振动,且波向右传播半个波长,x=0.2 m的质点将要振动.此时停止振动,波形不变,在0.2 s内又向右传播半个波长,故B正确.答案:B8.如图所示,两列简谐横波分别沿x轴正方向
7、和负方向传播,两波源分子位于x=-210-1m和x=1210-1m处,两列波的波速均为v=0.4 m/s,两波源的振幅均为A=2 cm.图示为t=0时刻两列波的图象(传播方向如图),此刻处于平衡位置x=0.2 m和0.8 m的PQ两质点刚开始振动.质点M的平衡位置处于x=0.5 m处.关于各质点运动情况的判断正确的是( )A.质点PQ都首先沿y轴正方向运动B.t=0.75 s时刻,质点PQ都运动到M点C.t=1 s时刻,质点M的位移为+4 cmD.t=1 s时刻,质点M的位移为-4 cm解析:根据波动与振动方向间的关系可知,此时PQ两质点均向y轴负方向运动,选项A错误.再经过t=0.75 s,
8、两列波都传播x=vt=0.3 m,恰好都传播到M点,但PQ两质点并未随波迁移,选项B错误.t=1 s时,两列波都传播x=vt=0.4 m,两列波的波谷同时传播到M点,根据波的叠加原理,质点M的位移为-4 cm,选项C错误,选项D正确.答案:D9.一列沿着x轴正方向传播的横波,在t=0时刻的波形如图甲所示.图甲中某质点的振动图象如图乙所示.质点 N的振幅是_m,振动周期为_s,图乙表示质点_(从质点KLM N中选填)的振动图象.该波的波速为_ m/s.解析:由图甲可知,振幅为0.8 m.由图乙可知,振动周期T=4 s.由图乙可知该质点在t=0时,正由平衡位置向y轴正方向振动,故它表示质点L的振动
9、图象.由=vT可得,v= m/s=0.5 m/s.答案:0.8 4 L 0.510.如图所示,一列沿x轴正方向传播的简谐横波,波速大小为0.6 m/s,P点的横坐标为96 cm.从图中状态开始计时,问:(1)经过多长时间,P质点开始振动?振动时方向如何?(2)经过多长时间,P质点第一次到达波峰?解析:(1)开始计时时,这列波的最前端的质点坐标是24 cm,据波的传播方向可知这一质点沿y轴负方向运动,因此在波前进方向的每一个质点,开始振动的方向都是沿y轴负方向,故P点开始振动时的方向是沿y轴负方向,故P质点开始振动的时间是t=s=1.2 s.(2)质点P第一次到达波峰,即初始时刻这列波的波峰传到
10、P点,因此所用的时间是ts=1.5 s.答案:(1)1.2 s y轴负方向 (2)1.5 s11.有两列简谐横波ab在同一媒质中沿x轴正方向传播,波速均为v=2.5 m/s.在t=0时,两列波的波峰正好在x=2.5 m处重合,如图所示:(1)求两列波的周期Ta和Tb.(2)求t=0时,两列波的波峰重合处的所有位置.解析:(1)从图中可以看出两列波的波长分别为a=2.5 m,b=4.0 m,因此它们的周期分别为Ta=s=1 s Tb=s=1.6 s.(2)两列波波长的最小公倍数为s=20 mt=0时,两列波的波峰重合处的所有位置为x=(2.520k)m,k=0,1,2,3,答案:(1)1 s 1
11、.6 s (2)x=(2.520k)m,k=0,1,2,3,12.一列横波在x轴上传播,t1=0和t2=0.005 s时的波形,如图所示的实线和虚线.(1)设周期大于(t2-t1),求波速.(2)设周期小于(t2-t1),并且波速为6000 m/s.求波的传播方向.解析:当波传播时间小于周期时,波沿传播方向前进的距离小于一个波长,当波传播的时间大于周期时,波沿传播方向前进的距离大于波长.这时从波形的变化上看出的传播距离加上n个波长才是波实际传播的距离.(1)因t=(t2-t1)T,所以波传播的距离大于一个波长,在0.005 s内传播的距离为x=vt=60000.005 m=30 m,即x=3+.因此,可得波的传播方向沿x轴的负方向.答案:(1)若波沿x轴正向,v=400 m/s若波沿x轴负向,v=1200 m/s(2)沿x轴负向
