高考总复习物理12-2

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1、高考总复习 物理12-2 第六模块第12章第2单元 一、选择题 图22 1．一简谐机械波沿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22所示，则该波在t＝T/2时刻的波形曲线为下图中的 () 解析：根据振动图象，可知x＝0处的质点，在t＝T/2时刻在平衡位置，向下振动，只有选项A中波的图象在x＝0处的质点满足条件，故选A. 答案：A 图23 2．如图23所示，沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，则有 () A ．图中质点b 的加速度在增大 B ．从图示时刻开始，经0.01 s 质点a 通过的路程为4

2、cm ，相对平衡位置的位移为零 C ．若此波遇到另一列波，并产生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为50 Hz D ．若产生明显的衍射现象，该波所遇到障碍物的尺寸一般不小于200 m 解析：判断A 项可先由“上下坡法”得出质点b 此时的运动方向向下，即正在远离平衡位置，回复力增大，加速度增大，A 正确；由图得波长为4 m ，只要障碍物的尺寸不大于4 m 或相差不大，就能产生明显的衍射现象，所以D 错误；根据波长、波速和频率的关系是f ＝v λ＝ 50 Hz ，所以，若该波遇到另一列波发生稳定的干涉现象，则另一列波的频率必定与这列波频率相同，为50 Hz ，C 正确；另外由频率得这列波的

3、周期为0.02 s ，经过0.01 s 后，质点a 应运动到负方向最大位移处，通过的路程为4 cm ，相对平衡位置的位移为－2 cm ，B 错误，选AC. 答案：AC 图24 3．一列波长大于1 m 的横波沿着x 轴正方向传播．处在x 1＝1 m 和x 2＝2 m 的两质点A 、B 的振动图象如图24所示．由此可知 ( ) A ．波长为4 3m B ．波速为1 m/s C ．3 s 末A 、B 两质点的位移相同 D ．1 s 末A 点的振动速度大于B 点的振动速度 图25 解析：由A 、B 两质点的振动图象及传播可画出t ＝0时刻的波动图象如右图25，由此

4、可得λ＝43 m ，A 选项正确；由振动图象得周期T ＝4 s ，故v ＝λT ＝434 m/s ＝13m/s ，B 选项错误； 由振动图象3 s 末A 点位移为－2 cm ，B 点位移为0，故C 选项错误；由振动图象知1 s 末A 点处于波峰，振动速度为零，1 s 末B 点处于平衡位置，振动速度最大，故D 选项错误． 答案：A 二、计算题 图26 4．弹性绳沿x 轴放置，左端位于坐标原点，用手握住绳的左端，当t ＝0时使其开始沿y 轴做振幅8 cm 的简谐振动，在t ＝0.25 s 时，绳上形成如图26所示的波形，则该波的波速为________cm/s ；在t ＝______

5、____s 时，位于x 2＝45 cm 处的质点N 恰好第一次沿y 轴正向通过平衡位置． 解析：由图象可知，A ＝8 cm ，T ＝4t ＝1 s ，λ＝20 cm ，所以波速v ＝λT ＝20 1cm/s ＝20 cm/s ， 绳上的每个质点刚开始振动的方向是沿y 轴负方向，故波传到N 点所用的时间为：t 1＝x 2v ＝45 20 s ＝2.25 s ，所以质点N 第一次沿y 轴正向通过平衡位置时，t ＝t 1＋T 2 ＝2.75 s. 图27 答案：20 2.75 5．如图27所示，A 处放一频率为40 Hz 的音叉，经过橡皮管ACB 和ADB 连通到B 处，

6、在B 处完全听不到音叉振动的声音，已知管ACB 的长度为0.4 m ，声音在空气中传播速度为 320 m/s ，那么管ADB 的长度至少为多少米？ 解析：声波的波长为：λ＝v f ＝320 40 m ＝8 m. 由波的干涉原理知：l ADB －l ACB ＝λ 2 所以l ADB ＝λ 2＋l ACB ＝4 m ＋0.4 m ＝4.4 m. 答案：4.4 m 图28 6．一列沿x 轴正方向传播的横波在某一时刻的波形图象如图28所示，已知波的传播速度是16 m/s. (1)指出这列波中质点振动的振幅是多少？ (2)画出再经过0.125 s 时的波形图象． 解析：(

7、1)由图象可以看出，质点振动的最大位移是10 cm ，因此振幅是10 cm. 图29 (2)经0.125 s 波形沿x 轴正方向移动的距离为Δx ＝v Δt ＝160.125 m ＝2 m ，所以经过0.125 s 后的波形图象如图29中的虚线所示． 答案：(1)10 cm (2)如图29虚线所示． 图30 7．如图30所示，一列向右传播的简谐横波，波速大小为0.6 m/s，P质点的横坐标为x ＝0.96 m．从图示时刻开始计时，求： (1)P质点刚开始振动时振动方向如何？ (2)P质点开始振动后，其振动周期为多少？ (3)经过多长时间P质点第二次到达波峰？ 解析：(

8、1)波上每一点开始振动的方向都与此刻波上最前端质点的振动方向相同，即向下振动． (2)P质点开始振动后，其振动周期等于振源的振动周期，由v＝λ/T，可得：T＝λ/v＝0.4 s. (3)P质点第二次到达波峰也就是第二个波峰传到P点，第二个波峰到P点的距离为s＝x ＋3 4 λ＝1.14 m，所以t＝ s v ＝ 1.14 0.6 s＝1.9 s. 答案：(1)向下振动(2)0.4 s(3)1.9 s 图31 8．如图31所示为一列简谐波在t1＝0时刻的图象．此时波中质点M的运动方向沿y轴负 方向，且t2＝0.55 s时质点M恰好第3次到达y轴正方向最大位移处．试求

9、： (1)此波沿什么方向传播？ (2)波速是多大？ (3)从t1＝0至t3＝1.2 s，质点N运动的路程和相对于平衡位置的位移分别是多少？ 解析：(1)此波沿x轴负方向传播． (2)在t1＝0到t2＝0.55 s这段时间时，质点M恰好第3次到达沿y轴正方向的最大位移处， 则有：(2＋3 4 )T＝0.55 s，得T＝0.2 s. 由图象得简谐波的波长为λ＝0.4 m ，则波速v ＝λ T ＝2 m/s. (3)在t 1＝0至t 3＝1.2 s 这段时间，波中质点N 经过了6个周期，即质点N 回到始点，所以走过的路程为s ＝654 cm ＝120 cm. 相对于平衡

10、位置的位移为2.5 cm. 答案：(1)沿x 轴负方向 (2)2 m/s (3)120 cm 2.5 cm 图32 9．如图32所示中实线是一列简谐横波在t 1＝0时刻的波形，虚线是这列波在t 2＝0.5 s 时刻的波形，这列波的周期T 符合：3T ＜t 2－t 1＜4T ，问： (1)若波速向右，波速多大？ (2)若波速向左，波速多大？ (3)若波速大小为74 m/s ，波速方向如何？ 解析：由图象知：λ＝8 m ，又因为3T ＜t 2－t 1＜4T ， (1)当波向右传播时，t 2－t 1＝3T ＋3 8T ， 所以T ＝8(t 2－t 1)27＝80.527s ＝4

11、 27 s ， 由v ＝λT 得v ＝8 4/27m/s ＝54 m/s. (2)当波向左传播时t 2－t 1＝3T ＋58T ， 所以T ＝8(t 2－t 1)29＝80.529s ＝4 29 s ， 由v ＝λT 得v ＝8 4/29 m/s ＝58 m/s. (3)当波速为74 m/s 时，在0.5 s 内波传播的距离为s ＝740.5 m ＝37 m ＝45 8 λ，故此波向 左传播． 答案：(1)若波向右传播时其波速为54 m/s (2)当波向左传播时其波速为58 m/s (3)当波速为74 m/s 时波向左传播 10．甲、乙两列完全相同的横波分别从波源

12、A 、B 两点沿直线Ox 相向传播，t ＝0时的波形图象如图33所示，如果两列波的波速都是10 m/s ，求： 图33 (1)甲、乙两列波的频率各是多少？ (2)第几秒末两列波相遇，相遇时C 、D 两点间有哪些点位移最大？ 解析：(1)由图知：λ＝4 m ，又因v ＝10 m/s ，所以由f ＝v λ得f ＝10 4 Hz ＝2. 5 Hz ，故甲、乙 两列波的频率均为2.5 Hz. 图34 (2)设经t 时间两波相遇，则2v t ＝4 m ，所以t ＝4210 s ＝0.2 s ，又因T ＝1f ＝1 2.5 s ＝0.4 s ， 故波分别向前传播λ

13、2 相遇，此时两列波的波形如图34中的虚线所示． 故CD 间有x ＝5m 和x ＝7m 处的点位移最大． 答案：(1)2.5 Hz 2.5 Hz (2)x ＝5 m 和x ＝7 m 11．质量为m 的均匀方形木块在平静的水面上处于平衡状态，用力F 向下压木块使之向下移动距离d ，然后松开手，不计水的粘滞作用，木块做简谐振动． (1)当木块正好经过平衡位置向下运动时，某同学开始观察木块的振动过程，该同学发现 经过0.5 s 后木块第一次回到平衡位置．已知d ＝2 cm ，取竖直向上为正方向，请将该同学观察到的木块的振动过程用振动图象描述出来(在图35甲中画出)．另一位同学在该同学观察3

14、.5 s 后开始计时．请在图乙中画出后一位同学观察的振动图象． 图35 (2)如果由于该木块的振动，在水面形成机械波，3.5 s 内传播了3.5 m ，则该波的波长是多少？ (3)画出该同学在3.5 s 时观察到的某一方向的波形图．(至少画出一个周期) 解析：(1)图象如图36所示． (2)因为水波3.5 s 内传播了3.5 m ，所以波速为v ＝s t ＝1 m/s ，又由图象得T ＝1 s ，根据v ＝λ T ，所以λ＝1 m. (3)如图37所示． 答案：(1)图象如下图36 图36 (2)1 m (3)如图37所示 图37 12．

15、一列简谐波沿x 轴方向传播，已知x 轴上x 1＝0和x 2＝1 m 两处质点的振动图线分别如图38(a)(b)所示，求此波的传播速度． 图38 解析：(a)由所给出的振动的题图知周期T ＝410－3s. (b)由题图可知，t ＝0时刻，x ＝0的质点P [其振动图象即为(a)]在正最大位移处，x ＝1的质点Q [其振动图象即为(b)]在平衡位置向y 轴负方向运动，所以当简谐波沿x 轴正向传播时PQ 间距离为(nλ1＋34λ1)，当波沿x 轴负方向传播时PQ 间距离为(nλ2＋1 4 λ2)． 因为(n ＋34)λ1＝1，所以λ1＝4 3＋4n m 因为(n ＋14)λ2＝1，所以λ2＝4 1＋4n m 波沿x 轴正向传播时的波速v 1＝λ1T 1＝10 3 3＋4n m/s(n ＝0,1,2…) 波沿x 轴负向传播时的波速v 2＝λ2T 2＝103 1＋4n m/s(n ＝0,1,2…) 答案：沿x 轴正向传播时，v 1＝103 3＋4n m/s(n ＝0,1,2…) 沿x 轴负向传播时：v 2＝103 1＋4n m/s(n ＝0,1,2…)