高中物理必修一3第4讲12.docx
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高中物理必修一3第4讲12
高效作业 知能提升
一、选择题
图1-2-14
1.一列简谐横波沿直线传播,某时刻的波形图如图1-2-14所示,质点A与原点O相距0.5m,此时刻A点速度方向在图中已标明,若A从此经过0.02s后将第一次达到最大位移,由此可见( )
A.波长为2m
B.波速为25m/s
C.振动频率为50Hz
D.波的传播方向沿x轴的负方向
解析:
由波的图像直接可以得到波长为2m.A在经过0.02s后将第一次达到最大位移,可知周期为0.08s,频率即为12.5Hz,由v=λf可得波速为25m/s.由此刻A质点的振动方向知道,A质点随右边质点向上振动,故右边是波源,可知波的传播方向沿x轴的负方向.
答案:
ABD
图1-2-15
2.(2010·高考天津卷)一列简谐横波沿x轴正向传播,传到M点的波形如图1-2-15所示,再经过0.6s,N点开始振动,则该波的振幅A和频率f为( )
A.A=1m f=5Hz B.A=0.5m f=5Hz
C.A=1m f=2.5HzD.A=0.5m f=2.5Hz
解析:
从图中直接可以看出振幅为0.5m,A、C错误;从图可看出波长λ=4m,波速v=x/t=10m/s,得频率为2.5Hz,B错误,D正确.
答案:
D
3.(2010·高考福建卷)一列简谐横波在t=0时刻的波形如图1-2-16中的实线所示,t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示.若该波的周期T大于0.02s,则该波的传播速度可能是( )
图1-2-16
A.2m/s B.3m/s C.4m/s D.5m/s
解析:
本题考查波的传播规律及波长、波速和周期的关系等知识点.因为该波的周期大于0.02s,所以波在0.02s内传播的距离小于一个波长.比较两时刻波形图可知,若波沿x轴正方向传播,则波的传播距离为Δx=2cm,所以波速v=
=1m/s;若波沿x轴负方向传播,波的传播距离为Δx=6cm,所以波速v=
=3m/s,B项正确.
答案:
B
图1-2-17
4.(2011·天津卷)位于坐标原点处的波源A沿y轴做简谐运动.A刚好完成一次全振动时,在介质中形成简谐横波的波形如图1-2-17所示,B是沿波传播方向上介质的一个质点,则( )
A.波源A开始振动时的运动方向沿y轴负方向
B.此后的
周期内回复力对波源A一直做负功
C.经半个周期时间质点B将向右迁移半个波长
D.在一个周期时间内A所受回复力的冲量为零
解析:
本题考查简谐波的图像,意在考查考生通过简谐横波的图像获取信息的能力,同时考查考生对质点振动方向和波的传播方向的理解、回复力做功及冲量的判断.波源A在波形图中此时刻的振动方向沿y轴负方向,也是一个周期前的振动方向.此后
周期内波源A远离平衡位置,回复力方向与速度方向相反,做负功.在横波中,质点的振动不会随着波的前进而前进.一个周期的开始和结束,质点速度的方向和大小完全相同,故其所受冲量的矢量和为零.ABD正确.
答案:
ABD
(a) (b)
图1-2-18
5.(2010·高考北京卷)一列横波沿x轴正向传播,a、b、c、d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1-2-18(a)所示,此后,若经过
周期开始计时,则图1-2-18(b)描述的是( )
A.a处质点的振动图像B.b处质点的振动图像
C.c处质点的振动图像D.d处质点的振动图像
解析:
本题考查简谐运动中振动图像和波动图像.意在考查考生灵活应用两个图像解决实际问题的能力.由题图(b)可知,计时起点,质点向y轴负方向运动,在题图(a)中作出
T以后的波动图像,根据波的传播方向和质点振动方向的关系可得选项B正确.
答案:
B
6.(2010·高考浙江卷)在O点有一波源,t=0时刻开始向上振动,形成向右传播的一列横波.t1=4s时,距离O点为3m的A点第一次达到波峰;t2=7s时,距离O点为4m的B点第一达到波谷.则以下说法正确的是( )
A.该横波的波长为2m
B.该横波的周期为4s
C.该横波的波速为1m/s
D.距离O点为5m的质点第一次开始向上振动的时刻为6s末
解析:
本题考查波的形成和传播的知识及有关波长、波速、周期的计算.由题意可知,A点从开始振动到第一次到达波峰的时间为
,故波传到A点的时间为t1-
=4s-
,由波的传播公式x=vt得3m=v×(4s-
);同理,B点从开始振动到第一次到达波谷的时间为
,故波传到B点的时间为t2-
=7s-
,由波的传播公式x=vt得4m=v×(7s-
);联立解得:
T=4s,v=1m/s,故选项B、C正确.波长λ=vT=4m,A选项错误.距离O点为5m的质点第一次向上振动的时刻为
=5s,D选项错误.
答案:
BC
图1-2-19
7.如图1-2-19所示,一列简谐横波在x轴上传播,轴上a、b两点相距12m.t=0时a点为波峰,b点为波谷;t=0.5s时,a点为波谷,b点为波峰,则下列判断中正确的是( )
A.波一定沿x轴正方向传播
B.波长可能是8m
C.周期可能是0.5s
D.波速一定是24m/s
解析:
由于不知点的振动方向,无法确定波的传播方向,A错误.
由题意可知:
nλ+
=12m,
则λ=
m(n=0,1,2,…),
所以波长可能是8m,B正确.
由题意同样可得:
NT+
=0.5s,
则T=
s(N=0,1,2,3,…),由此可知,周期不可能是0.5s,C错误.
由公式v=
可知,波速是多解的,速度可能是24m/s,所以D错误.
答案:
B
8.关于声波的传播,下列说法中正确的是( )
A.声波能在空气、固体和液体中传播,但不能在真空中传播
B.声波无论在哪种物质中传播,都只是纵波
C.声波从空气传播入液体或固体后,波长变短,波速变小
D.经障碍物反射的声波到达人耳比原声到达人耳滞后小于0.1s,则人就能区分开
答案:
AB
9.如图1-2-20所示,S1、S2是振幅均为A的两个水波波源,某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示.则下列说法中正确的是( )
图1-2-20
A.两列波在相遇区域发生干涉
B.两列波在相遇区域内发生叠加
C.此时各点的位移是:
xA=0,xB=-2A,xC=2A
D.A处振动始终减弱,B、C处振动始终加强
解析:
两列波发生干涉的条件是:
频率相同,相差恒定.从题图上可知λ1=2λ2,则2f1=f2,这两列波不是相干波,故不能产生干涉现象,A错误.
两列机械波在相遇区域发生叠加,这是波的基本现象之一.其结果是:
任何一个质点的总位移,都等于这两列波引起的位移的矢量和.所以B、C选项正确.
由于频率不同,叠加情况会发生变化.如C处此时两波峰相遇,但经
,S2在C处是波谷,S1则不是,故C处不能始终加强,D错.
答案:
BC
10.公路巡警开车在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查,在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波,如果该电磁波被那辆轿车反射回来时,巡警车接收到的电磁波频率比发出时低,说明那辆轿车的车速( )
A.高于100km/h B.低于100km/h
C.等于100km/hD.无法确定
解析:
因巡警车(观察者)接收到的电磁波频率比发出时低,由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离,而巡警车车速恒定又在后面,可判定轿车车速比巡警车车速大,故选项A正确,B、C、D三项错误.
答案:
A
二、非选择题
11.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轴做振幅为8cm的简谐运动,在t=0.25s时,绳上形成如图1-2-21所示的波形,则该波的波速为__________cm/s,在t=__________时,位于x2=45cm的质点N恰好第一次沿y轴正向通过平衡位置.
图1-2-21
解析:
由图可知,这列简谐波的波长为20cm,周期T=0.25s×4=1s,所以该波的波速v=
=
cm/s=20cm/s;从t=0时刻开始到N质点开始振动需要时间t1=
=
s=2.25s,在振动到沿y轴正方向通过平衡位置需再经过t2=
=0.5s,所以当t=(2.25+0.5)s=2.75s时,质点N恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置.
答案:
20 2.75
12.如图1-2-22所示,实线表示简谐波在t1=0时刻的波形图,虚线表示t2=0.5s时的波形图.
图1-2-22
(1)若T<(t2-t1)<2T,波向右传播的速度多大?
(2)若2T<(t2-t1)<3T,波向左传播的速度多大?
解析:
Δt时间内波传播的距离Δx=v·Δt.
(1)T<Δt<2T时,λ<Δx<2λ,即
波向右传播时,Δx=λ+
λ=14m,
v右=
=
m/s=28m/s.
(2)2T<Δt<3T时,2λ<Δx<3λ,即
波向左传播时,Δx=2λ+
λ=18m,
v左=
=
m/s=36m/s.
答案:
(1)28m/s
(2)36m/s
图1-2-23
13.一列简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0时刻的波形图如图1-2-23所示,已知这列波在P点连续两次出现波峰的时间间隔为0.4s,则质点Q(x=9m处)从图示时刻起要再经过多长时间,才能第一次到达波峰处?
解析:
方法一:
由题图知λ=4m,由P点的振动情况可知,振动周期T=0.4s.
根据v=
知,波速v=
m/s=10m/s.
波从x=5m传到x=9m的时间t=
=0.4s.
故再经过0.4s,Q点才开始振动,开始振动时速度方向向下,所以再经过
T=0.3s才第一次到达波峰,这样共经过0.7s,Q质点才第一次到达波峰.
方法二:
依题意知λ=4m,T=0.4s,
所以波速v=
=10m/s.
Q点第一次出现波峰的时间就是位于x=2m处的波峰传播到Q点所需时间,即t=
=
s=0.7s.
答案:
0.7s
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