第十三章 强化专练（五）振动与波动问题综合应用-【金版教程】2024高考物理一轮复习解决方案全书word（新教材）

金版教程 高考科学复习解决方案 物理 强化专练(五)振动与波动问题综合应用 一、选择题(本题共8小题，其中第1～4题为单项选择题，第5～8题为多项选择题) 1．(2021·天津高考)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，传播速度v＝10 m/s，t＝0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，下列图形中哪个是t＝0.6 s时的波形(　　) 答案　B 解析　从t＝0到t＝0.6 s，波传播的距离为x＝vt＝10×0.6 m＝6 m，即t＝0.6 s时波形右端在x＝6 m处，A错误；因为t＝0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，则t＝0.6 s时x＝6 m处质点从平衡位置沿y轴正方向运动，结合波传播方向与质点振动方向的关系，可知B正确，C、D错误。 2．如图甲所示，在水平面内，有三个质点a、b、c分别位于直角三角形的三个顶点上，已知ab＝6 m，ac＝8 m。在t1＝0时刻a、b同时开始振动，振动图像均如图乙所示，所形成的机械波在水平面内传播，在t2＝4 s时c点开始振动，则下列说法正确的是(　　) A．该机械波的波长为8 m B．该机械波的传播速度大小为8 m/s C．两列波相遇后，c点的振动频率增大 D．两列波相遇后，c点振动加强 答案　D 解析　由题意知，bc＝＝ m＝10 m，由于两列波的波速相同，且ac<bc，则a处振动形成的波先到达c点，由波速公式有v＝＝ m/s＝2 m/s，B错误；根据振动图像可知周期T＝1 s，则波长λ＝vT＝2×1 m＝2 m，A错误；由于两列波的周期相同，所以两列波的频率相同，两列波可形成稳定干涉，则两列波相遇后，c点的振动频率不变，C错误；由于a、b两点到c点的路程差为Δs＝bc－ac＝2 m＝λ，且两波源的振动相同，则两列波相遇后，c点振动加强，D正确。 3．(2022·福建省南平市高三下第三次质量检测)一列简谐横波沿x轴正方向传播，位于坐标原点O的波源在t＝0时开始振动，其振动图线如图甲所示。t1时刻OP间第一次出现如图乙所示波形，其中虚线区域内由于障碍物遮挡无法观察波的形状。则下列说法正确的是(　　) A．波的传播速度为20 m/s B．0～t1时间内，质点M通过的路程为25 cm C．当波传播1.9 s时，质点Q第一次到达波峰 D．当波传到Q点后，质点M通过平衡位置且向上振动时质点Q在波峰 答案　B 解析　由题图可知波的波长λ＝8 cm，波的周期T＝0.4 s，则波速v＝＝0.2 m/s，故A错误；由题图甲可知波源O的起振方向沿y轴正方向，根据t1时刻OP间第一次出现如题图乙所示波形，可知P右侧有半个波长的波形被遮挡，则质点M通过的路程为s＝5A＝25 cm，故B正确；波传播到质点Q所用时间t2＝＝1.4 s，再经过＝0.1 s，即波传播1.5 s，质点Q第一次到达波峰，故C错误；M、Q两点间的距离为28 cm－2 cm＝3λ，则当波传到Q点后，质点M通过平衡位置且向上振动时，质点Q在波谷，故D错误。 4．(2022·山东省济南市高三下二模)如图甲所示为沿x轴传播的简谐绳波在t1＝1.5 s时刻的波动图像，a、b为绳上两质点，以y轴正方向为位移、速度和加速度的正方向，图乙为x＝0处质点的速度随时间变化的图像。下列说法正确的是(　　) A．该绳波沿x轴正方向传播，传播速度为2.0 m/s B．t2＝2.3 s时，质点b的加速度方向为正 C．t2＝2.3 s时，质点a的速度达到最大值 D．从图甲所示时刻开始再经过1.4 s，x＝0处质点通过的路程为(80＋10)cm 答案　D 解析　由题图乙知，x＝0处质点t＝1.5 s时刻速度最大，且为正值，即正从平衡位置向y轴正方向振动，根据同侧法可知绳波沿x轴负方向传播，由题图可知，波的周期为T＝1.2 s，波长为λ＝2.4 m，则波速为v＝＝2.0 m/s，A错误；从t1＝1.5 s到t2＝2.3 s，绳波向x轴负方向传播的距离为Δx＝v(t2－t1)＝1.6 m，即t2＝2.3 s时刻的波形为t1＝1.5 s时刻的波形向x轴负方向平移1.6 m，可知t2＝2.3 s时，质点b位于平衡位置，加速度为零，B错误；设质点a的振动方程为y＝20sin (cm)，由题图甲可知，t1＝1.5 s时，y1＝10 cm，且向y轴正方向振动，代入方程解得φ＝－，则质点a的振动方程为y＝20sin (cm)，当t2＝2.3 s时，可得y2＝20sin (cm)＝20sin π(cm)≠0，此时质点a不是处于平衡位置，故速度没有达到最大值，C错误；假设以题图甲时刻作为x＝0处质点振动的初始时刻，则x＝0处质点的振动方程为y＝20sin t(cm)，由于1.4 s＝1.2 s＋0.2 s＝T＋0.2 s，0.2 s时，有y′＝20sin cm＝10