选修3-4 章末素养提升-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（旧教材，教科版）

章末素养提升 命题点一　机械振动、机械波 1.(2022·山东卷,9)(多选)一列简谐横波沿x轴传播,平衡位置位于坐标原点O的质点振动图像如图所示。当t=7 s时,简谐波的波动图像可能正确的是(　AC　) 解析:由振动图像可知波的振幅A=20 cm,波的周期T=12 s,从振动图像上可以看出t=7 s时平衡位置位于原点O的质点相对平衡位置的位移为y7=- A,且向下运动。选项A图该质点位移符合条件,且当波沿x轴负方向传播时向下运动,符合题意;选项C图该质点位移符合条件,且当波沿x轴正方向传播时向下运动,符合题意。 2.(2022·湖南卷,16节选)(多选)下端附着重物的粗细均匀木棒,竖直浮在河面,在重力和浮力作用下,沿竖直方向做频率为1 Hz的简谐运动;与此同时,木棒在水平方向上随河水做匀速直线运动,如图a所示。以木棒所受浮力F为纵轴,木棒水平位移x为横轴建立直角坐标系,浮力F随水平位移x的变化如图b所示。已知河水密度为ρ,木棒横截面积为S,重力加速度大小为g。下列说法正确的是(　ABD　) A.x从0.05 m到0.15 m的过程中,木棒的动能先增大后减小 B.x从0.21 m到0.25 m的过程中,木棒加速度方向竖直向下,大小逐渐变小 C.x=0.35 m和x=0.45 m时,木棒的速度大小相等,方向相反 D.木棒在竖直方向做简谐运动的振幅为 E.木棒的运动为向x轴正方向传播的机械横波,波速为0.4 m/s 解析:木棒在竖直方向做简谐运动,浮力恰好等于重力时木棒速度最大,动能最大。根据浮力等于排开液体的重力、浮力随水平位移x变化的图像可知,x从0.05 m到0.15 m的过程中,木棒的速度先增大后减小,木棒的动能先增大后减小,选项A正确;x从0.21 m到0.25 m的过程中,木棒从平衡位置上方靠近最大位移处向下运动(未到平衡位置),加速度竖直向下,大小减小,选项B正确;x=0.35 m时,木棒向下运动,x=0.45 m时木棒在同一位置向上运动,x=0.35 m和x=0.45 m时,木棒在竖直方向的速度大小相等,方向相反,而两时刻木棒水平方向速度相同,所以合速度大小相等,方向不是相反,选项C错误;木棒底端处于水面下最大位移时,F1=ρgSh1,木棒底端处于水面下最小位移时,F2=ρgSh2,木棒在竖直方向做简谐运动的振幅A==,选项D正确;木棒的运动为沿x轴方向的匀速直线运动和竖直方向的简谐运动的合运动,选项E错误。 3.(2022·浙江6月选考,16)(多选)位于x=0.25 m的波源P从t=0时刻开始振动,形成的简谐横波沿x轴正负方向传播,在t=2.0 s时波源停止振动,t=2.1 s时的部分波形如图所示,其中质点a的平衡位置xa=1.75 m,质点b的平衡位置xb=-0.5 m。下列说法正确的是(　BD　) A.沿x轴正负方向传播的波发生干涉 B.t=0.42 s时,波源的位移为正 C.t=2.25 s时,质点a沿y轴负方向振动 D.在0到2 s内,质点b运动总路程是2.55 m 解析:沿x轴正、负方向传播的波,不能相遇,不能发生干涉,选项A错误;根据题述可知,在t=2.0 s时波源停止振动,t=2.1 s时的部分波形如题图所示,可知在Δt=0.1 s的时间内波传播的距离为x0=0.50 m-0.25 m=0.25 m,波速v==2.5 m/s,由题图可知,波长λ=1.0 m,波振动的周期T==0.4 s,结合题图可知,t=0时波源从平衡位置向上运动,t=0.42 s时,波源的位移为正,选项B正确;2.1 s到2.25 s内波传播的距离为x1=0.375 m,即2.1 s时平衡位置位于1.375 m处质点的振动状态在2.25 s时传播到质点a处,故2.25 s时a沿y轴正方向振动,选项C错误;经=0.3 s,振动传播到b点,在0到2 s内,质点b振动了1.7 s,为4T,0～2 s内质点b振动的总路程为s=17A=17×15 cm=2.55 m,选项D正确。 4.(2021·山东卷,10)(多选)一列简谐横波沿x轴传播,如图所示,实线为t1=2 s时的波形图,虚线为t2=5 s时的波形图。以下关于平衡位置在O处质点的振动图像,可能正确的是(　AC　) 解析:若机械波沿x轴正方向传播,在t1=2 s时O点振动方向竖直向上,则传播时间Δt=t2-t1=3 s,满足Δt=T+nT(n=0,1,2,3,…),解得T=s(n=0,1,2,3,…),当n=0时,解得周期T=4 s,A正确,B错误;若机械波沿x轴负方向传播,在t2=5 s时O点处于波谷,则Δt=T+nT(n=0,1,2,3,…),解得T= s(n=0,1,2,3,…),当n=0时,解得周期T=12 s,C正确,D错误。 5.(2021·辽宁卷,7)一列沿x轴负