2021年高考物理一轮复习考点全攻关题——机械波(解析版)
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2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题——机械波（解析版）命题热点一 机械波的形成与传播1、（2020年天津卷）一列简谐横波沿x 轴正方向传播，周期为T ，0t =时的波形如图所示。
4T t =时A ．质点a 速度方向沿y 轴负方向B ．质点b 沿x 轴正方向迁移了1mC ．质点c 的加速度为零D ．质点d 的位移为-5cm【答案】C 【解析】经过4T 周期，波向右传播了4λ，波形如图所示A ．由图可知，质点a 点恰好运动到平衡位置且沿着y 轴正方向运动，A 错误；B ．质点b 点只在竖直方向上运动不会随波迁移，B 错误；C ．质点c 恰好运动到平衡，速度最大，加速度为零，C 正确；D ．质点d 的位移为5 cm ，D 错误。
故选C 。
2、(多选)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8 m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近．该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s ．下列说法正确的是( )A ．水面波是一种机械波B ．该水面波的频率为6 HzC ．该水面波的波长为3 mD ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E ．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移【答案】ACE【解析】水面波是机械振动在水面上传播，是一种典型机械波，A 正确；从第一个波峰到第十个波峰经历了九个波形，时间间隔为15 s ，所以其振动周期为T ＝159 s ＝53 s ，频率为f ＝1T＝0.6 Hz ，B 错误；波长λ＝vT ＝1.8 m/s×53s ＝3 m ，C 正确；波传播过程中，传播的是振动形式，能量可以传递出去，但质点并不随波迁移，D 错误，E 正确．3、（2020浙江卷）如图所示，x 轴上2m -、12m 处有两个振动周期均为4s 、振幅均为1cm 的相同的波源1S 、2S ，0t =时刻同时开始竖直向下振动，产生波长均为4m 沿x 轴传播的简谐横波。
P 、M 、Q 分别是x 轴上2m 、5m 和8.5m 的三个点，下列说法正确的是A ．6.0s 时P 、M 、Q 三点均已振动B ．8.0s 后M 点的位移始终是2cmC ．10.0s 后P 点的位移始终是0D ．10.5s 时Q 点的振动方向竖直向下【答案】CD【解析】A ．波速为4m/s=1m/s 4v T λ== 在6s 内两列波传播了6m ，则此时PQ 两质点已振动，但是M 点还未振动，A 错误；B ．因M 点到两个振源的距离相等，则M 是振动加强点，振幅为2cm ，但不是位移始终为2cm ，B 错误；C ．P 点到两振源的距离只差为6cm ，为半波长的3倍，则该点为振动减弱点，振幅为零，即10.0s 后P 点的位移始终为零，C 正确；D ．S 1波源的振动传到Q 点的时间为10.5=10.5s 1s ，则10.5s 时Q 点由S 1引起的振动为竖直向下；S 2波源的振动传到Q 点的时间为3.5s=3.5s 1，则10.5s 时Q 点由S 2引起的振动已经振动了7s ，此时在最高点，速度为零，则10.5s 时刻Q 点的振动速度为竖直向下，D 正确。
故选CD 。
4、 一列简谐横波在t ＝0时刻的波形图如图3实线所示，从此刻起，经过0.2 s 波形图如图虚线所示，若波传播的速度为5 m/s.求：(1)判断波的传播方向；(2)t ＝0时，质点a 的振动方向；(3)从t ＝0时刻开始，质点a 在2.0 s 内，通过的路程为多少．【答案】(1)沿x 轴负方向 (2)y 轴负方向 (3)4 m【解析】(1)由题图可知波长λ＝4 m ，0～0.2 s 内，波传播的距离x ＝vt ＝5×0.2 m ＝1 m ＝λ4， 结合题图可知波沿x 轴负方向传播；(2)t ＝0时，由“上下坡法”知质点a 向y 轴负方向运动；(3)周期T ＝λv＝0.8 s ， 则经过t ＝2 s ＝2.5T ，质点a 通过的路程为x ＝2.5×4×0.4 m ＝4 m.5、(多选)周期为2 s 的简谐横波沿x 轴传播，该波在t ＝0时刻的波形如图4所示，则下列说法正确的是( )、A ．该波的波长为15 mB ．该波的波速为5 m/sC ．若该波沿x 轴正方向传播，则此时质点a 正在沿y 轴正方向运动D ．若该波沿x 轴负方向传播，则在t ＝3 s 时，质点a 沿y 轴负方向运动E ．在0～3 s 内，质点b 通过的路程为0.6 m【答案】BDE【解析】 由题图可知，该波的波长为10 m ，故A 错误；该波的波速为v ＝λT ＝102m/s ＝5 m/s ，故B 正确；若该波沿x 轴正方向传播，由“同侧法”可知，此时质点a 正在沿y 轴负方向运动，故C 错误；若该波沿x轴负方向传播，t ＝0时刻，质点a 沿y 轴正方向运动，在t ＝3 s ＝32T 时，质点a 沿y 轴负方向运动，故D 正确；在0～3 s 内，b 质点通过的路程为s ＝32×4A ＝32×4×0.1 m ＝0.6 m ，故E 正确． 6、（2020新课标Ⅲ卷）如图，一列简谐横波平行于x 轴传播，图中的实线和虚线分别为t =0和t =0.1 s 时的波形图。
已知平衡位置在x =6 m 处的质点，在0到0.1s 时间内运动方向不变。
这列简谐波的周期为_____s ，波速为_____m/s ，传播方向沿x 轴_____（填“正方向”或“负方向”）。
【答案】0.4 10 负方向【解析】因为6m x =处的质点在00.1s 内运动方向不变，所以该处质点从正向位移最大处经过四分之一个周期向下运动至平衡位置处，即 10.1s 4T = 解得周期为0.4s T =，所以波速为4m 10m/s 0.4sv T λ=== 在虚线上，6m x =处的质点向下运动，根据同侧法可知波沿x 轴负方向传播。
命题热点二 波动图象和振动图象的理解和应用7、(多选)(2019·全国卷Ⅰ·34(1))一简谐横波沿x 轴正方向传播，在t ＝T 2时刻，该波的波形图如图(a)所示，P 、Q 是介质中的两个质点．图(b)表示介质中某质点的振动图像．下列说法正确的是( )A ．质点Q 的振动图像与图(b)相同B ．在t ＝0时刻，质点P 的速率比质点Q 的大C ．在t ＝0时刻，质点P 的加速度的大小比质点Q 的大D ．平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如图(b)所示E ．在t ＝0时刻，质点P 与其平衡位置的距离比质点Q 的大【答案】CDE【解析】t ＝T 2时刻，题图(b)表示介质中的某质点从平衡位置向下振动，而题图(a)中质点Q 在t ＝T 2时刻从平衡位置向上振动，平衡位置在坐标原点的质点从平衡位置向下振动，所以质点Q 的振动图像与题图(b)不同，平衡位置在坐标原点的质点的振动图像如题图(b)所示，选项A 错误，D 正确；在t ＝0时刻，质点P 处在波谷位置，速率为零，与其平衡位置的距离最大，加速度最大，而质点Q 运动到平衡位置，速率最大，加速度为零，即在t ＝0时刻，质点P 的速率比质点Q 的小，质点P 的加速度比质点Q 的大，质点P 与其平衡位置的距离比质点Q 的大，选项B 错误，C 、E 正确．8、(多选)如图甲为一列简谐横波在t ＝0.10 s 时刻的波形图，P 是平衡位置为x ＝1 m 处的质点，Q 是平衡位置为x ＝4 m 处的质点，图乙为质点Q 的振动图像，则A ．t ＝0.15 s 时，质点Q 的加速度达到正向最大B ．t ＝0.15 s 时，质点P 的运动方向沿y 轴负方向C ．从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，该波沿x 轴正方向传播了6 mD ．从t ＝0.10 s 到t ＝0.25 s ，质点P 通过的路程为30 cm【答案】AB【解析】由图乙y-t 图像知，周期T=0.20s ，且在t=0.10s 时Q 点在平衡位置沿y 负方向运动，可以推断波没x 负方向传播，所以C 错；t=0.05s 时，质点Q 图甲所示正的最大位移处，又因加速度方向与位移方向相反，大小与位移的大小成正比，所以此时Q 的加速度达到负向最大，所以A 错（也可直接从图乙y-t 图像分析得出）；t=0.10s 到t=0.15时间内，Δt=0.05s=T/4，P 点从图甲所示位置运动T/4时正在由正最大位移处向平衡位置运动的途中，速度沿y轴负方向，所以B 对．振动的质点在t=1T 内，质点运动的路程为4A ；t=T/2，质点运动的路程为2A ；但t=T/4，质点运动的路程不一定是1A ；t=3T/4，质点运动的路程也不一定是3A ．本题中从t=0.10s 到t=0.25s 内，Δt=0.15s=3T/4，P 点的起始位置既不是平衡位置，又不是最大位移处，所以在3T/4时间内的路程不是30cm ，D 错．命题热点三 波传播的周期性和多解性问题9、如图(a )，一列简谐横波沿x 轴传播，实线和虚线分别为t 1=0时刻和t 2时刻的波形图，P 、Q 分别是平衡位置为x 1=l.0m 和x 2=4.0m 的两质点．图(b )为质点Q 的振动图像，求：(1)波的传播速度和t 2的大小；(2)质点P 的位移随时间变化的关系式．【答案】（1）40m/s ；0.20.05t n ∆=+（n=0、1、2、3……）（2）310sin(10)4y t cm ππ=+【解析】（1）由图可知波长：λ=8m ，质点振动的周期：T =0.2s 传播速度40m /s v T λ==结合图像可知，横波沿x 正向传播，故t 1=0和2t t =时刻：2n v t λ+=∆解得0.20.05t n ∆=+（n =0、1、2、3……）（2）质点P 做简谐振动的位移表达式：2sin y A t T πϕ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭由图可知10cm A =，0t =时y =且向-y 方向运动， 解得3π10sin 10πcm 4y t ⎛⎫=+ ⎪⎝⎭命题热点四 波的干涉、衍射和多普勒效应10、（2020新课标Ⅰ卷）在下列现象中，可以用多普勒效应解释的有A ．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声B ．超声波被血管中的血流反射后，探测器接收到的超声波频率发生变化C ．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低D ．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同E.天文学上观察到双星（相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两颗恒星）光谱随时间的周期性变化【答案】BCE【解析】A ．之所以不能同时观察到是因为声音的传播速度比光的传播速度慢，所以A 错误；B ．超声波与血液中的血小板等细胞发生反射时，由于血小板的运动会使得反射声波的频率发生变化，B 正确；C ．列车和人的位置相对变化了，所以听得的声音频率发生了变化，所以C 正确；D ．波动传播速度不一样是由于波的频率不一样导致的， D 错误；E ．双星在周期性运动时，会使得到地球的距离发生周期性变化，故接收到的光频率会发生变化，E 正确。
