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(新課標)2022年高考物理一輪復(fù)習 主題十三 波、光和相對論 課時跟蹤訓(xùn)練58

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1、(新課標)2022年高考物理一輪復(fù)習 主題十三 波、光和相對論 課時跟蹤訓(xùn)練58 一、選擇題 1.簡諧橫波在同一均勻介質(zhì)中沿x軸正方向傳播,波速為v.若某時刻在波的傳播方向上,位于平衡位置的兩質(zhì)點a、b相距為s,a、b之間只存在一個波谷,則從該時刻起,下列四幅波形圖中質(zhì)點a最早到達波谷的是(  ) [解析] 由圖可知選項A波長為2s,由T=可知TA=,質(zhì)點a振動方向沿y軸正向,因此a第一次到達波谷的時間為tA=TA=;選項B波長為s,由T=可知TB=,質(zhì)點a振動方向沿y軸負向,因此a第一次到達波谷的時間為tB=TB=;選項C波長為s,由T=可知TC=,質(zhì)點a振動方向沿y軸正向,因此a

2、第一次到達波谷的時間為tC=TC=;選項D波長為,由T=可知TD=,質(zhì)點a振動方向沿y軸負向,因此a第一次到達波谷的時間為tD=TD=.因此質(zhì)點A最早到達波谷的是選項D. [答案] D 2.(多選)(2017·河南平頂山一調(diào))如圖甲為一列簡諧橫波在某一時刻的波形圖,質(zhì)點Q為介質(zhì)中平衡位置在圖示處的一點,圖乙為介質(zhì)中平衡位置在x=2 m處的質(zhì)點P以此時刻為計時起點的振動圖象.下列說法正確的是(  ) A.這列波的波長是4 m B.這列波的傳播速度是20 m/s C.經(jīng)過0.15 s,質(zhì)點P沿x軸的正方向遷移了3 m D.經(jīng)過0.1 s,質(zhì)點Q的運動方向沿y軸正方向 E.經(jīng)過0.

3、35 s,質(zhì)點Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點P距平衡位置的距離 [解析] 本題考查了振動圖象與波的圖象,波長、頻率和波速的關(guān)系.由題圖甲、乙知λ=4 m,T=0.2 s,則波速v== m/s=20 m/s,A、B正確;簡諧橫波中質(zhì)點在平衡位置附近振動,并不隨著波遷移,C錯誤;t=0時刻質(zhì)點P沿y軸負方向運動,可知波沿x軸正方向傳播,題圖甲所示時刻質(zhì)點Q沿y軸正方向運動,經(jīng)過t=0.1 s=T,質(zhì)點Q的運動方向沿y軸負方向,D錯誤;t=0.35 s=1.75T,經(jīng)過0.35 s時,質(zhì)點P到達波峰位置,而質(zhì)點Q位于平衡位置與波谷之間,故質(zhì)點Q距平衡位置的距離小于質(zhì)點P距平衡位置的距離,E正確. [

4、答案] ABE 3.(多選)(2017·河北衡水中學模擬)如圖甲所示,O點為振源,OP=s,t=0時刻O點由平衡位置開始振動,產(chǎn)生向右沿直線傳播的簡諧橫波,圖乙為從t=0時刻開始描繪的質(zhì)點P的振動圖象.下列判斷中正確的是(  ) A.這列波的頻率為 B.這列波的波長為 C.t=0時刻,振源O振動的方向沿y軸負方向 D.t=t2時刻,P點的振動方向沿y軸負方向 E.t=t2時刻,O點的振動方向無法判斷 [解析] 結(jié)合題圖可知,振動從O傳播到P,用時t1,傳播距離為s,故波速為v=,波的周期為T=t2-t1,故波的頻率為f=,波長λ=vT=,故A、B正確;由題圖乙可知,P點先沿y

5、軸正方向運動,故振源O在t=0時刻沿y軸正方向運動,t=t2時刻P點振動方向沿y軸正方向,故C、D錯誤;因為不知道t=t1與周期T的大小關(guān)系,不能判斷t=t2時刻O點的振動情況,故E正確. [答案] ABE 4.(多選)(2017·陜西寶雞一測)一列簡諧橫波沿著x軸正方向傳播,A、B兩質(zhì)點的平衡位置間的距離為0.5 m,且小于一個波長,如圖甲所示,A、B兩質(zhì)點振動圖象如圖乙所示.由此可知(  ) A.質(zhì)點在一個周期內(nèi)通過的路程為8 cm B.該波的波長為4 m C.該波的波速為0.5 m/s D.t=1.5 s時,A、B兩質(zhì)點的位移相同 E.t=1.5 s時,A、B兩質(zhì)點的振

6、動速度相同 [解析] 本題考查振動圖象、波速的計算、位移、路程等相關(guān)的知識點.根據(jù)A、B兩質(zhì)點的振動圖象可知該波的周期為4 s,振幅為2 cm,質(zhì)點在一個周期內(nèi)通過的路程為4個振幅,為4×2 cm=8 cm,選項A正確;根據(jù)A、B兩質(zhì)點的振動圖象可畫出A、B兩質(zhì)點平衡位置間的波形圖,A、B兩質(zhì)點平衡位置間的距離為個波長,即λ=0.5 m,該波的波長為λ=2 m,選項B錯誤;該波的傳播速度為v==0.5 m/s,選項C正確;在t=1.5 s時,A質(zhì)點的位移為負值,B質(zhì)點的位移為正值,兩質(zhì)點位移一定不同,選項D錯誤;在t=1.5 s時,A質(zhì)點的振動速度方向沿y軸負方向,B質(zhì)點的振動速度方向沿y軸

7、負方向,且兩質(zhì)點位移大小相同,故兩質(zhì)點振動速度相同,選項E正確. [答案] ACE 5. (多選)沿x軸正方向傳播的簡諧橫波在t1=0時的波形如圖所示,此時波傳播到x=2 m處的質(zhì)點B,質(zhì)點A恰好位于波谷位置,C、D兩個質(zhì)點的平衡位置分別位于x=3 m和x=5 m處.當t2=0.2 s時,質(zhì)點A恰好第一次(從計時后算起)處于波峰位置.則下列判斷中正確的是(  ) A.該波的波速等于5 m/s B.當t=1.0 s時,質(zhì)點C在平衡位置處且向下運動 C.當t=0.9 s時,質(zhì)點D的位移為-2 cm D.D點開始振動的時間為0.6 s E.當質(zhì)點D第一次位于波谷位置時,質(zhì)點B恰好

8、也位于波谷位置 [解析] 波形圖如圖.當t2=0.2 s時,質(zhì)點A第一次在波峰,則周期T=2t2=0.4 s,波長λ=2 m,則波速v==5 m/s,選A. t=1.0 s=2.5T,波傳到C時間為=0.2 s=,之后C點做2次全振動后到平衡位置處且向上運動,不選B.D點開始振動的時間為t==0.6 s.波傳到D點的起振方向向上,則t=0.9 s時,質(zhì)點D已振動了T,質(zhì)點D到達波谷,位移為-2 cm,選C、D.BD間相距1.5λ,振動情況總是相反,則當質(zhì)點D第一次位于波谷位置時,質(zhì)點B恰好位于波峰位置,不選E. [答案] ACD 6.(多選)(2017·吉林長春二測)如圖甲所示,在

9、均勻介質(zhì)中的一條直線上兩個振源A、B相距6 m,振動頻率相等.t0=0時A、B開始振動,且都只振動一個周期,振幅相等,圖乙為A的振動圖象,圖丙為B的振動圖象.若A向右傳播的波與B向左傳播的波在t1=0.3 s時相遇,則下列說法正確的是(  ) A.兩列波在A、B間的傳播速度大小均為10 m/s B.兩列波的波長都是4 m C.在兩列波相遇過程中,中點C為振動加強點 D.在兩列波相遇過程中,中點C為振動減弱點 E.t2=0.7 s時振源B經(jīng)過平衡位置且振動方向向下 [解析] 本題考查波的干涉知識,意在考查考生的理解能力.由題圖乙得,振動周期為0.2 s,v==10 m/s,故兩列

10、波在A、B間的傳播速度大小均為10 m/s,故A正確.由λ=vT=2 m知B錯誤.振源A向右傳播的波與振源B向左傳播的波,振動方向相反,中點C為振動減弱點,故C錯誤,D正確.t′=0.6 s時向右傳播的波傳到B,再經(jīng)0.1 s經(jīng)過平衡位置且振動方向向下,故E正確. [答案] ADE 7.(多選)(2017·福建質(zhì)檢)如圖甲,P、Q是均勻介質(zhì)中x軸上的兩個質(zhì)點,間距為10 m.一列簡諧橫波沿x軸正向傳播,t=0時到達質(zhì)點P處(其后質(zhì)點P的振動圖象如圖乙),t=2 s時到達質(zhì)點Q處.則(  ) A.波長為2 m B.波速為5 m/s C.t=2 s時,質(zhì)點P的振動方向沿-y方向 D

11、.t=2 s時,質(zhì)點Q的振動方向沿+y方向 E.2~3 s,Q運動的路程為12 cm [解析] 本題考查了波的形成與傳播,意在考查考生結(jié)合圖象處理問題的能力.由題圖乙可知波的傳播周期為T=2 s,由于t=0時波的振動形式傳到質(zhì)點P,t=2 s時波的振動形式傳到質(zhì)點Q,則說明P、Q兩點之間的距離等于一個波長,即λ=10 m,A錯誤;由波速公式v== m/s=5 m/s,B正確;t=0時質(zhì)點P沿y軸的正方向振動,說明波源的起振方向沿y軸的正方向,則t=2 s時質(zhì)點Q剛好開始振動,其振動方向沿y軸的正方向,D正確;經(jīng)過一個完整的周期后,質(zhì)點P的振動方向與t=0時的振動方向相同,即沿y軸的正方向,

12、C錯誤;2~3 s為半個周期,則質(zhì)點Q通過的路程為振幅的兩倍,即12 cm,E正確. [答案] BDE 8.(多選)圖(a)為一列簡諧橫波在t=0.10 s時刻的波形圖,P是平衡位置在x=1.0 m處的質(zhì)點,Q是平衡位置在x=4.0 m處的質(zhì)點;圖(b)為質(zhì)點Q的振動圖象.下列說法正確的是(  ) A.在t=0.10 s時,質(zhì)點Q向y軸正方向運動 B.在t=0.25 s時,質(zhì)點P的加速度方向與y軸正方向相同 C.從t=0.10 s到t=0.25 s,該波沿x軸負方向傳播了6 m D.從t=0.10 s到t=0.25 s,質(zhì)點P通過的路程為30 cm E.質(zhì)點Q做簡諧運動的表達

13、式為y=0.10sin10πt(國際單位制) [解析] 由圖(b)知t=0.10 s時刻Q質(zhì)點由平衡位置沿y軸負方向運動.如圖所示,則波向x軸負方向傳播,則此時P質(zhì)點向上運動.由圖(b)得T=0.2 s,從0.10 s→0.25 s的時間為Δt=0.15 s=T,則t=0.25 s時,質(zhì)點P位于x軸下方,加速度與y軸正方向相同.不選A,選B.由圖(a)知波長λ=8 m,則波速v== m/s=40 m/s.在0.10 s→0.25 s的時間波沿x軸負方向傳播的距離為Δx=vΔt=40×0.15 m=6 m.選C.0.10 s→0.25 s的時間Δt=0.15 s=T.但t=0.10 s時刻P不

14、在平衡位置或波峰、波谷處,則Δt通過的路程s≠3 A=30 cm.不選D.質(zhì)點Q做簡諧運動的表達式為y=Asint=0.10sint (m)=0.10sin10πt (m).選E. [答案] BCE 二、非選擇題 9.(2017·江西調(diào)研)在一簡諧橫波傳播的路徑上有A、B兩個質(zhì)點,兩質(zhì)點的振動圖象如圖甲、乙所示,A、B間的距離為2 m,A、B間的距離小于一個波長. (1)若波由A向B傳播,求波長及波速的大?。? (2)若波由B向A傳播,求波長及波速的大?。? [解析] (1)若波由A向B傳播,由圖可知,t=0時,A在平衡位置處,B在波峰處,振動方向相同,且A、B間的距離小于一個波長

15、,則=2 m,解得λ=8 m, 根據(jù)圖象可知,周期T=2 s,故波速v==4 m/s. (2)若波由B向A傳播,t=0時,B在波峰處,A在平衡位置處,振動方向相同,且A、B間的距離小于一個波長,則兩點相距λ′,即=2 m,解得λ′= m,故波速v== m/s. [答案] (1)8 m 4 m/s (2) m  m/s 10.(2017·湖北武漢三調(diào))在介質(zhì)中,x軸上有兩個波源S1和S2,P是S1S2的中點,x軸上的a點與P點相距d=2 m,如圖所示.兩波源同時開始沿y軸負方向振動,產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸相向傳播,頻率相等,波速相等,振幅均為A,波長滿足1 m<λ<4 m.某一時刻質(zhì)點a的

16、位移為2A. (1)若波速為2.5 m/s,波源S2發(fā)出的波剛傳播到a點時,質(zhì)點a已經(jīng)振動了多長時間? (2)求兩列波的波長. [解析] (1)兩列波到a點的波程差為S2a-aS1=2d, S2發(fā)出的波剛傳到a點時,質(zhì)點a已經(jīng)振動的時間Δt==1.6 s. (2)因質(zhì)點a的振幅為2A,故a點是振動加強點,則 S2a-aS1=nλ(n=0,1,2,…), 由已知條件1 m<λ<4 m, 聯(lián)立解得n=2或n=3, 當n=2時,λ=2 m;當n=3時,λ= m. [答案] (1)1.6 s (2)2 m或 m 11.一列簡諧橫波沿x軸傳播,在t1=0時刻的波形如圖中實線,在

17、t2=0.005 s時的波形如圖中虛線. (1)如果波沿x軸負方向傳播,求波速的大?。? (2)如果波沿x軸正方向傳播,且周期大于(t2-t1),求波速的大?。? [解析] (1)如圖甲,沿x軸負方向傳播距離Δx=λ(n=0,1,2,…)① 又有v=② 解①②式得v=(16n+12)×102 m/s(n=0,1,2,…) (2)如圖乙,沿x軸正方向傳播距離Δx=λ(n=0,1,2,…)③ 解②③式得v=·λ 又有T==>Δt,則n<,則n=0 解得v=400 m/s [答案] (1)(16n+12)×102 m/s(n=0,1,2,…) (2)400 m/s 12.(

18、2017·陜西西安三模)如圖所示是一列沿x軸方向傳播的機械波圖象,實線是t=0時刻的波形,虛線是t=1 s時刻的波形. (1)求該列波的周期和波速. (2)若波速為9 m/s,其傳播方向如何?從t=0時刻起質(zhì)點P運動到波谷的最短時間是多少? [解析] 由圖象可知,波長λ=4 m,若波沿x軸正方向傳播,則在Δt=1 s內(nèi)傳播距離表達式為x=λ(n=0,1,2,…),則有Δt=T,解得T== s(n=0,1,2,…),波速v==(4n+1) m/s(n=0,1,2,…); 若波沿x軸負方向傳播,則在Δt=1 s內(nèi)傳播距離表達式為x=λ(n=0,1,2,…),則有Δt=T,解得T== s(n=0,1,2,…),波速v==(4n+3) m/s(n=0,1,2,…). (2)若波速為9 m/s,符合v=(4n+1) m/s(n=0,1,2,…),得n=2,波沿x軸正方向傳播,T= s,質(zhì)點P最短經(jīng)過時間t== s振動到波谷位置. [答案] (1)若沿x軸正方向傳播,T= s,v=(4n+1) m/s(n=0,1,2,…);若沿x軸負方向傳播,T= s,v=(4n+3) m/s(n=0,1,2,…) (2) s

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