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2019届一轮复习物理江苏专版:课时跟踪检测(四十四) 机械波

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                   课时跟踪检测(四十四)                    机械波


    对点训练:机械波的传播与图像

    1.(2017·天津高考)手持较长软绳端点            O 以周期   T 在竖直方向上做简谐运动,带动绳
上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,示意如图。绳上有另一质点                               P,且  O、P  的
平衡位置间距为       L。t=0  时,O   位于最高点,P      的位移恰好为零,速度方向竖直向上,下
列判断正确的是(  )


    A.该简谐波是纵波
    B.该简谐波的最大波长为           2L
          T
    C.t=8时,P     在平衡位置上方
          3T
    D.t=  8 时,P   的速度方向竖直向上
    解析:选    C 振动方向与传播方向垂直,故该简谐波是横波,A                      错误;根据“下坡上”
                           1                                   1
判断,P    距离  O 的最近距离     L=4λ,所以最大波长等于          4L,B  错误;经过4T,P      位于波峰,
    1                                3
所以8T   时,P  在平衡位置上方,C         正确;在8T    时,P   正在从波峰向平衡位置运动,速度方
向竖直向下,D       错误。
    2.[多选]如图为一列横波在某一时刻的波形,这时位于平衡
位置的质点     A 正向-y   方向运动,且经       0.2  s 质点  A 再一次经过
平衡位置并向+y       方向运动,则这列横波(  )
    A.向左传播                               B.波长为     8 m
    C.周期    0.2 s                        D.波速为    20 m/s
    解析:选    BD 图示时刻      A 点的振动方向向下,根据“上下坡法”,可知波向右传播,
故  A 错误;由题图读出,波长          λ=8 m,故    B 正确;位于平衡位置的质点           A 正向-y   方向运
动,且经    0.2    s 质点 A 再一次经过平衡位置并向+y            方向运动,得到       A 的振动周期为      0.4 
                                                        λ   8
s,即波的周期为       0.4 s,故 C 错误;根据波速公式可知,波速              v=T=0.4  m/s=20  m/s,故
D 正确。
    3.[多选](2018·台江期中)一列简谐横波在          x 轴上传播,某时刻
的波形图如图所示,图中每小格代表                1 m,a、b、c    为三个质点,
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a 正向上运动。由此可知(  )
    A.该波沿     x 轴正方向传播
    B.c  正向上运动
    C.该时刻以后,b        比 c 先到达平衡位置
    D.该时刻以后,b        比 c 先到达离平衡位置最远处
    解析:选    AC a   点正向上运动,根据“同侧法”,故波向右传播,即该波沿                         x 轴正方
向传播,故     A 正确;根据波形的平移规律,c             点正向下运动,故        B 错误;此时     b 向上运动,
c 向下运动,所以       b 比 c 先到达平衡位置,故        C 正确,D   错误。
    4.(2018·南京一模)一列简谐横波在均匀介质中沿               x 轴正方
向传播,波源位于坐标原点,在              t=0 时刻波源开始振动,在
t=3 s 时刻的波形如图所示。求:
    (1)该波沿   x 方向传播的速度;
    (2)7 s 内 x=2 m 处质点运动的路程。
                    Δx  3 m
    解析:(1)根据     v=Δt=  3 s =1 m/s。
          3
    (2)由图4λ=3 m,得    λ=4 m
            λ 4
    周期  T=v=1 s=4 s
    经 2 s 位于  x=2 m 处质点开始起振
                          T
    实际振动时间      t=5 s=T+4
    所以  x=2 m  处质点运动的路程:s=4A+A=5A=50 cm。
    答案:(1)1 m/s (2)50 cm
    对点训练:振动图像与波动图像的综合应用

    5.[多选](2018·邯郸期中)图甲为一列简谐横波在               t=2  s 时的波形图,图乙为介质中平
衡位置在    x=1.5  m 处的质点的振动图像,P          是平衡位置为      x=2   m 的质点。下列说法正确
的是(  )


    A.波速为     0.5 m/s
    B.波的传播方向向右
    C.0~2 s  时间内,P    运动的路程为       8 cm
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    D.当   t=7 s 时,P  恰好回到平衡位置
    解析:选    ACD 由题图甲可知该简谐横波波长为                2  m,由题图乙知周期为         4 s,则波
        λ  2
速为   v=T=4  m/s=0.5 m/s,故   A 正确;根据题图乙的振动图像可知,在                x=1.5 m 处的质
点在   t=2 s 时振动方向向下,所以该波向左传播,故                 B 错误;由于     t=2 s 时,质点    P 在波
谷,且   2  s=0.5T,所以质点     P 的路程为    2A=8   cm,故  C 正确;当     t=7 s 时,Δt=5   s=
 1
14T,P  恰好回到平衡位置,故          D 正确。
    6.[多选](2018·常州一中月考)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像如图乙所示。下列说法正确的是(  )


    A.图乙表示质点        L 的振动图像
    B.该波的波速为       0.5 m/s
    C.t=8 s  时质点   M 的位移为零
    D.在   4 s 内质点  K 所经过的路程为       3.2 m
    解析:选    ABD 由题图甲及波沿         x 轴正方向传播可知,t=0         时刻质点     L 经过平衡位置
向上振动,故      A 正确;由题图甲读出波长           λ=2 m,由题图乙读出周期          T=4 s,则该波的波
      λ  2
速  v=T=4 m/s=0.5 m/s,故   B 正确;t=8 s=2T,所以       t=8   s 时质点  M 的位移与开始时
的位移相同,为负的最大值,故              C 错误;由于     T=4  s,所以在    4 s 内 K 质点所经过的路程
为  4 倍的振幅,为     3.2 m,故  D 正确。
    7.[多选]图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙为质点                         P 以此时刻为计时起
点的振动图像。由图可知(  )


    A.质点振动的周期         T=4 s

    B.波速    v=20 m/s
    C.因为一个周期质点运动           0.8 m,所以波长     λ=0.8 m
    D.从该时刻起经过         0.15 s,波沿 x 轴正方向传播了       3 m

    解析:选    BD 由题图甲读出波长          λ=4  m,由图乙读出周期         T=0.2  s,则波速为     v=
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λ   4
T=0.2  m/s=20  m/s,故  A 错误,B    正确;质点     P 在一个周期内运动的路程为            4A=4×0.2 
m=0.8  m,横波的波长等于振动在一个周期内传播的距离,不等于质点                           P 在一个周期内通
过的路程,故      C 错误;由题图乙可知质点           P 在 t=0 时刻向下振动,结合甲图知简谐波沿

x 轴正方向传播,从该时刻起经过             0.15    s,波沿   x 轴正方向传播的距离        x=vt=20×0.15 
m=3 m,故    D 正确。
    8.[多选](2018·大连模拟)图甲为一列简谐横波在               t=0.10 s 时刻的波形图,P      是平衡位
置在   x=1.0  m 处的一个质点,Q        是平衡位置在      x=4.0  m 处的另一个质点,图乙为质点
Q 的振动图像,下列说法正确的是(  )


    A.该列简谐横波向         x 轴正方向传播
    B.在   t=0.25 s 时,质点   P 的加速度方向与      y 轴正方向相同
    C.从   t=0.10 s 到 t=0.25 s,该波沿  x 轴负方向传播了       6 m
    D.从   t=0.10 s 到 t=0.25 s,质点 P 通过的路程为      30 m
    解析:选    BC 由题图乙知,在         t=0.10 s 时,质点    Q 正向下运动,根据波形平移法可
知该波沿    x 轴负方向传播,故        A 错误;波沿     x 轴负方向传播,由图甲所示波形图可知,t=
0.10  s 时,质点   P 的振动方向沿      y 轴正方向,由图乙可知,周期:T=0.20               s,从  t=0.10 
                                3
s 到 t=0.25 s,经历时间    Δt=0.15 s=4T,则知在     t=0.25 s 时,质点   P 位于  x 轴下方,其加
                                                                λ   8
速度方向沿     y 轴正方向,故      B 正确;由甲图知波长         λ=8 m,则波速为:v=T=0.2 m/s=40 
m/s,从  t=0.10 s 到 t=0.25 s,该波沿   x 轴负方向传播距离        x=vΔt=40×0.15 m=6 m,故
                                                    3
C 正确;从    t=0.10 s 到 t=0.25 s 经过的时间为     Δt=0.15 s=4T,由于     t=0.10 s 时刻质点
P 不在平衡位置或波峰、波谷处,所以质点                 P 通过的路程不是       3A=30 cm,故    D 错误。
    9.(2018·苏州模拟)如图所示,一列波沿           x 轴传播,t=0    时刻
的波形如图中实线所示,t=0.5            s 时的波形如图中虚线所示,t=
0 时刻处于    x=4    m 处的质点    P 正沿  y 轴正向运动。若      3T<0.5 
s<4T,则这列波的波速为多少?
    解析:t=0    时刻处于    x=4   m 处的质点     P 正沿  y 轴正向运动,由波形平移法判断知该
波沿   x 轴正方向传播。设       t=0.5 s 内波传播的距离为       x,根据    3T<0.5  s<4T,波传播的距
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                                                      1   13
离  x 的范围为    3λ<x<4λ,由于沿      x 轴正方向传播,则得         x=34λ=  4 ×8 m=26   m,所以
          x  26
波速为   v=t=0.5 m/s=52 m/s。
    答案:52 m/s
    对点训练:波的多解问题

    10.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:选    B 波源    O 向上振动    0.20 s 后立即停止振动,形成半个波长的波形,O                 点起
振方向向上,则介质中各质点的起振方向也向上。波沿                       x 轴正向传播,由波形的平移可知,
B 图中  x=0.4  m 处质点起振方向向上,而           A 图中  x=0.4 m 处质点起振方向向下,故           B 正

确,A   错误。由    x=vt 得  x=1×0.02  m=0.02 m,则经过     0.20 s 的时刻该波应传到       x=0.04 
m 处,故    C、D  错误。
    11.[多选]一列简谐横波沿         x 轴正方向传播,图(a)是        t=0 时刻的波形图,图(b)和图
(c)分别是   x 轴上某两处质点的振动图像。由此可知,这两质点平衡位置之间的距离可能是(  )


      1          2                      4
    A.3 m   B.3 m   C.1 m   D.3 m
    解析:选    BD 题图(b)所示质点在        t=0 时在正向最大位移处,题图(c)所示质点在                t=
0 时,x=-0.05     m(振幅的一半),运动方向沿           y 轴负方向,结合波形图找到对应的点,若
                                    λ   λ     λ
图(c)所示质点在图(b)所示质点的左侧,有12+4+nλ=3+nλ,当                    n=0 时,B   正确;若图(c)所
                              λ  λ     2λ
示质点在图(b)所示质点的右侧,有6+2+nλ=                3 +nλ,当  n=0  时,D   正确。
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    12.[多选]一列简谐横波沿         x 轴正方向传播,在        x=2  m 处的质点的振动图像如图甲所
示,在   x=8 m  处的质点的振动图像如图乙所示。下列说法正确的是(  )


    A.该波的周期为        12 s
    B.x=2 m   处的质点在平衡位置向          y 轴正方向振动时,x=8 m        处的质点在波峰位置
    C.在   0~4 s 内 x=2 m 处和   x=8 m 处的质点通过的路程均为           6 cm
    D.该波的波长可能为         8 m
    解析:选    ABD 由题图可知,该波的周期为              12 s,故  A 正确;该波沿      x 轴正方向传播,
x=2  m 处的质点在平衡位置向          y 轴正方向振动时(如       t=3 s 时),x=8  m  处的质点在波峰位
置,故   B 正确;由题图可知,在          0~4  s 内 x=2  m 处的质点通过的路程为          6 cm,而   x=8 
m 处的质点通过的路程小于           6  cm,故   C 错误;简谐横波沿        x 轴正方向传播,由图可知,
t=0 时刻,x=2     m 处的质点位于波谷,x=8           m 处的质点在     t=9 s 时刻才位于波谷,时间
       3                               3                            24
     n+                             n+
相差(    4)T,结合波形得(8-2)m=6 m=(           4)λ(n=0,1,2,…),得到波长      λ=4n+3    m,
当  n=0 时,λ=8 m,故     D 正确。
    对点训练:波的干涉、衍射、多普勒效应

    13.物理学和计算机技术的发展推动了医学影像诊断技术的进步。彩色超声波检测仪,
简称彩超,工作时向人体发射频率已知的超声波,当超声波遇到流向远离探头的血流时探
头接收的回波信号频率会降低,当超声波遇到流向靠近探头的血流时探头接收的回波信号
频率会升高。利用计算机技术给这些信号加上色彩,显示在屏幕上,可以帮助医生判定血

流的方向、流速的大小和性质。计算机辅助                   X 射线断层摄影,简称        CT,工作时     X 射线束
对人体的某一部分按一定厚度的层面进行扫描,部分射线穿透人体被检测器接收。由于人
体各种组织的疏密程度不变,检测器接收到的射线就有了差异,从而可以帮助医生诊断病

变。根据以上信息,可以判断下列说法中正确的是(  )
    A.彩超和     CT 工作时向人体发射的波都是电磁波
    B.CT  工作时利用了波的衍射现象
    C.CT   和彩超工作时向人体发射的波都是横波
    D.彩超工作时利用了多普勒效应
    解析:选    D 彩超发射的是超声波,超声波是机械波;CT                    发射的是    X 射线,X    射线
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是电磁波,故      A 错误;CT    工作利用的是      X 射线穿透不同组织后的强度不同,与衍射无关,
故  B 错误;CT   发射的电磁波是横波,彩超工作时向人体发射的波是纵波,故                          C 错误;根
据题目的描述可知,彩超工作利用的是超声波的多普勒效应,故                           D 正确。
    14.[多选](2018·常州月考)对声波的各种现象,以下说法中正确的是(  )
    A.火车驶来,车站边的乘客感觉声音变尖,属于多普勒现象
    B.绕正在发音的音叉走一圈,可以听到忽强忽弱的声音,这是声音的干涉现象
    C.只有障碍物尺寸小于波长才能发生衍射现象
    D.把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声,属于声波的衍射现象
    解析:选    AB 多普勒效应是指波源或观察者发生移动,而使两者间的距离发生变化,
使观察者接收到的频率发生了变化,因此火车驶来,车站边的乘客感觉声音变尖,属于多

普勒现象,故      A 正确;绕正在发音的音叉走一圈,可以听到忽强忽弱的声音,是由于路程
差为半个波长的偶数倍为振动加强,若路程差为半个波长奇数倍则为振动减弱,这是声音

的干涉结果,故       B 正确;障碍物的尺寸与波长相差不多或者小于波长就能发生明显的衍射
现象,故    C 错误;把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声,属于声波的直线传播,声音
在金属中传播速度比空气中快,故               D 错误。
    15.(2018·盐城模拟)如图所示,装有多普勒测速仪的汽车测速监视
器安装在公路旁,它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波,并接收
被车辆反射回来的反射波。当某汽车向测速监视器靠近时,被该汽车

反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比(  )
    A.频率不变,波速变小                          B.波速不变,频率变小
    C.频率不变,波速变大                          D.波速不变,频率变大
    解析:选    D 当某汽车向测速监视器靠近时,波速由介质决定,所以被该汽车反射回
来的反射超声波与测速监视器发出的超声波相比波速不变,根据声音的多普勒效应,声源
移向观察者时接收频率变高,所以被该汽车反射回来的反射波与发出的超声波相比频率变

大,故   D 正确。
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