高三物理二輪高頻考點突破專題26 振動圖像和波動圖像

高考物理二輪高頻考點專題突破專題26振動圖像和波動圖像專練目標專練內容目標1振動圖像和波動圖像相結合的問題（1T—5T）目標2波動圖像（6T—10T）目標3通過振動和波動圖像的處理多解問題（11T—15T）【典例專練】一、振動圖像和波動圖像相結合的問題1．一列沿軸傳播的簡諧橫波在=2s時刻的波形如圖甲所示，圖乙是某質點的振動圖像，則下列說法正確的是（）A．該波的傳播速度大小為1m/sB．該波如果沿軸正方向傳播，則圖乙是處或m處質點的振動圖像C．該波如果沿軸負方向傳播，則圖乙是處或m處質點的振動圖像D．無論該波沿軸負方向傳播還是沿軸正方向傳播，=2m處的質點在2s內的路程都為【答案】ABD【詳解】A．由波動圖像知，波長為，由振動圖像知，周期，則該波的傳播速度大小為，A正確；BC．根據(jù)振動圖像知，該質點在時，在平衡位置沿y軸負方向振動，根據(jù)“同側法”可知，該質點在波形圖中處于平衡位置，并且沿y軸負方向振動，波如果沿x軸正方向傳播，應是處或處質點的振動圖像，C錯誤，B正確；D．無論波沿x軸正方向傳播還是沿x軸負方向傳播，處質點經(jīng)過走過的路程都為D正確。故選ABD。2．一列沿x軸傳播的簡諧橫波在t=0.5s時的波動圖像如圖甲所示，P、Q分別是平衡位置在1m和0.5m處的質點，圖乙為質點P的振動圖像，則（）A．該波沿x軸負方向傳播B．若遇到3m的障礙物，該波能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象C．該波的傳播速率為4m/sD．t=0.5s質點Q的位移為1cmE．再經(jīng)過0.25s，質點Q運動的路程小于2cm【答案】BCE【詳解】A．根據(jù)圖乙可知t=0.5s時質點P向上振動，根據(jù)同側法，則波沿x軸正方向傳播，A錯誤；B．由圖甲可知該波波長是4m，若該波在傳播過程中遇到尺寸為3m的障礙物，障礙物尺寸小于波長，故會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，B正確；C．由圖甲可知該波波長是4m，圖乙可周期1.0s，根據(jù)，C正確；D．在x=0.5m的質點Q位移，D錯誤；E．x=0.5m的質點Q，振動方向豎直向上，向最大位移處振動，不是從平衡位處開始振動，則經(jīng)過0.25s四分之一周期，路程小于2cm，E正確。故選BCE。3．一列簡諧橫波在t=0.6s時刻的圖象如圖甲所示，此時P、Q兩質點的位移均為-1cm，波上A質點的振動圖象如圖乙所示，則以下說法正確的是（

）A．這列波沿x軸負方向傳播B．這列波的波速是C．從t=0.6s開始，緊接著的Δt=0.6s時間內，A質點通過的路程是4cmD．從t=0.6s開始，質點Q比質點P早0.4s回到平衡位置E．能與該波發(fā)生干涉的另一列波的頻率為【答案】BCE【詳解】A．由題圖乙讀出t=0.6s時刻質點A的速度方向為沿y軸負方向，由題圖甲判斷出波的傳播方向為沿x軸正方向，故A錯誤；B．由圖甲讀出波長為λ=20m，由乙圖知周期T=1.2s則波速為故B正確；C．質點做簡諧運動時在一個周期內質點A通過的路程為4倍振幅，由于Δt=0.6s=T2所以在ΔD．圖示時刻質點P沿y軸正方向運動，質點Q沿y軸負方向運動，所以質點P將比質點Q早回到平衡位置，將此圖象與正弦曲線進行對比可知，P點的橫坐標為，Q點的橫坐標，根據(jù)波形的平移法可知質點P比質點Q早回到平衡位置時間為t=xQ?E．該波頻率為頻率相同是兩列波可以發(fā)生干涉的必要條件，故E正確。故選BCE。4．圖甲是一列簡諧橫波在t=0時刻的波形圖，P、Q分別是平衡位置在x1=1m、x2=12m處的質點，圖乙為質點Q的振動圖像。下列說法正確的是（）A．波沿x軸正方向傳播B．波的傳播速度為6m/sC．經(jīng)過5s的時間質點P運動的路程為30mD．質點P簡諧運動的表達式為【答案】BD【詳解】A．由圖乙可知，質點Q在時刻的振動方向向上，結合圖甲，根據(jù)波的平移法可知，波沿x軸負方向傳播，故A錯誤；B．由圖甲可知波的波長為12m，有圖乙可知波的周期為2s，根據(jù)公式故B正確；C．經(jīng)過5s的時間，經(jīng)過2.5個周期，每個周期質點振動的路程為4個振幅，則經(jīng)過5s的時間質點P運動的路程為故C錯誤；D．在時刻，質點P沿y軸正方向運動，則質點P簡諧運動的表達式為由圖甲根據(jù)三角知識可知，當時，代入解得則質點P簡諧運動的表達式為則D錯誤。故選BD。5．一列簡諧橫波在介質中沿x軸傳播，在時刻的波形如圖甲所示，質點P的平衡位置橫坐標為，圖乙為質點P的振動圖像。則下列說法正確的是（）A．這列波沿x軸負向傳播B．波的傳播速度為C．圖甲中質點P再經(jīng)過到達平衡位置D．平衡位置在處的質點的振動方程為E．從時刻開始，經(jīng)過，質點P運動的路程為【答案】BDE【詳解】A．由圖乙可知，時刻質點P正沿y軸正方向運動，根據(jù)波動與振動的關系可知，波沿x軸正方向傳播，故A錯誤；B．波的傳播速度故B正確；C．由圖乙可知，圖甲中質點P再經(jīng)過到達平衡位置，故C錯誤；D．平衡位置在處的質點與質點P的振動完全相反，則處的質點的振動方程為故D正確；E．從時刻開始，經(jīng)過，質點P運動的路程為故E正確。故選BDE。波動圖像6．兩列簡諧橫波在同一介質中沿直線S1S2相向傳播。M點在S1S2之間，到S1的距離r1=120cm，到S2的距離r2=30cm，如圖（a）所示。t=0時刻，向右傳的波恰好傳到S1點。圖（b）為M點的振動圖象，其中實線為向右傳的波經(jīng)過M點時，M點的振動圖像，虛線為向左傳的波經(jīng)過M點時，M點的振動圖像。則（）A．兩列波相遇后能形成穩(wěn)定的干涉圖樣B．t=0～6s內，M點運動的路程為32cmC．S1S2之間共有9個振動加強點D．t=4.25s時，M點在平衡位置下方且遠離平衡位置【答案】AD【詳解】A．根據(jù)圖（b）M點在兩列波上的振動圖像可知，完成一次全振動時間相同，即兩列波的周期相同，頻率相同，則相遇后能形成穩(wěn)定的干涉圖樣，故A正確；B．0~4s內，M點完成振幅為3cm的一次全振動，路程為，4~6s，兩列波疊加，M點完成振幅為1cm的一次全振動，路程為綜上，t=0～6s內，M點運動的路程為16cm，故B錯誤；C．兩列波在同一介質中傳播，波速相同，根據(jù)圖（b）可知，向右傳播的波經(jīng)2s傳到M點，起振方向向下，波速為則波長為向左傳播的波從S2到M需要0.5s，通過圖象可知，時，向左傳播的波恰好傳到S2點，起振方向向上。兩列波的相位差為，即振動加強點到、的波程差為在之間距離、路程差為90cm的點有兩個，分別是距離的30cm120cm的點，故C錯誤；D．根據(jù)圖（b）時，M參與兩列波振動位置，在虛線數(shù)值大，疊加后位于平衡位置下方且遠離平衡位置，故D正確；故選AD。7．B超是醫(yī)院診斷科室里最常見的一種人體器官的檢查方式，也是健康體檢中必做的項目之一。B超其實就是通過超聲波檢查人體的一種方式，超聲波是一種“聽不見”的聲音。B超成像的基本原理是探頭向人體發(fā)射一組超聲波，遇到人體組織會產(chǎn)生不同程度的反射。探頭接收到的超聲波信號形成B超圖像。如圖為血管探頭沿x軸正方向發(fā)送的簡諧超聲波圖像，超聲波在血管中的傳播速度為1.6103m/s，t=0時刻波恰好傳到質點M，下列說法正確的是（）A．該超聲波的周期為5×10-5sB．0~1.25×10-7s內質點M運動的路程為4mmC．質點M第一次位移為-0.2mm的時刻是D．時質點N第二次處于波峰E．該超聲波射向半徑為1cm的小孔時，能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象【答案】BCD【詳解】A．由圖知該超聲波的波長為，則該超聲波的周期為故A錯誤；B．因為所以，這段時間內質點M運動的路程為故B正確；C．由知時刻處質點的位移為，此處波形傳播到M點的時間為故C正確；D．經(jīng)過，波向前傳播的距離為所以，結合題圖可判斷知質點N第二次處于波峰，故D正確；E．該超聲波的波長為，遠小于1cm，不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，故E錯誤。故選BCD。8．A、B兩點為x軸上的兩個振源，A點為坐標原點，B點為坐標軸上x=5m處的點。t=0時刻A、B連線之間的波形圖如圖所示，已知振源A、B的振幅均為10cm，振動周期T均為0.2s，則下列說法中正確的是（

）A．A、B兩振源形成的兩列波的傳播方向相同B．A、B兩振源形成的兩列波的傳播速度均為10m/sC．t=0時刻，x=4.75m處的質點向下振動D．t=0.05s時，x=2.5m處的質點開始向上振動E．在0~0.1s的時間內，x=1m處的質點運動的路程等于20cm【答案】BCE【詳解】A．根據(jù)兩列波在t=0時刻波形圖可知，振源為A的波沿x軸正向傳播，振源為B的波沿x軸負向傳播，故A錯誤；B．由波形圖可讀出波長為，則兩列波的傳播速度為故B正確；C．振源為B的波沿x軸負向傳播，根據(jù)同側法可知t=0時刻，x=4.75m處的質點向下振動，故C正確；D．t=0.05s，波形傳播的距離為則兩列波剛好傳播到x=2.5m處，而振源為A的波向上起振，振源為B的波向下起振，則x=2.5m處的質點不振動，故D錯誤；E．時間為則x=1m處的質點運動的路程等于故E正確；故選BCE。9．一列簡諧橫波向軸負方向傳播，在時的波形如圖所示，、兩質點的平衡位置的坐標分別為、。已知時，質點第二次出現(xiàn)波峰，下列說法正確的是（）A．振源的起振方向為軸負方向B．當質點位于波峰時，質點位于波谷C．該波的波速為D．時，質點第一次出現(xiàn)波峰【答案】BC【詳解】A．因t=0時刻，x=1m處的質點沿y軸正向振動，可知振源的起振方向為軸正方向，A錯誤；B．波長為4m，因PQ=1.5λ，則當質點位于波峰時，質點位于波谷，B正確；C．已知時，質點第二次出現(xiàn)波峰，則即T=0.4s則該波的波速為C正確；D．當波向左傳播x=9m時，質點Q第一次在波峰，則，D錯誤。故選BC。10．和處持續(xù)振動的兩振源，在同一介質中形成沿x軸正負兩個方向相向傳播的、波速均為的甲、乙兩列波，時刻波形如圖所示。下列說法正確的是（）A．兩列波的起振方向相同B．兩列波在相遇區(qū)域內會發(fā)生干涉現(xiàn)象C．時，位于處的M點的振動位移為D．時，位于處的N點的振動方向沿y軸負向【答案】AD【詳解】A．由傳播方向和質點振動方向的關系可知，兩列波的起振方向相同，故A正確；B．由可得故兩列波在相遇區(qū)域內不會發(fā)生干涉現(xiàn)象，故B錯誤；C．在時，兩列波傳播的距離為則甲質點在時刻的波谷剛傳播到M處；則乙在t=0時刻1.05m處的質點的振動形式剛傳播到M處，而乙在t=0時刻時，1.05m處的質點位移大于1cm，所以時，位于處的M點的振動位移不等于，故C錯誤；D．時，兩列波傳播距離為甲向右傳遞四個波形，乙向左傳遞一個波形，由傳播方向和質點振動方向的關系可知，此時位于處的N點的振動方向沿y軸負向，故D正確。故選AD。通過振動和波動圖像的處理多解問題11．有一列沿x軸傳播的簡諧橫波，從某時刻開始，介質中位置在x＝0處的質點a和在x＝6m處的質點b的振動圖線分別如圖甲、乙所示。則下列說法正確的是（）A．質點a處在波谷時，質點b一定處在平衡位置且向y軸正方向振動B．質點a的振動方程為y＝2sincmC．若波的傳播速度為0.2m/s，則這列波沿x軸正方向傳播D．若波沿x軸負方向傳播，這列波最大波長為24m【答案】ACD【詳解】A．根據(jù)振動圖像知，質點a處在波谷時，質點b一定處在平衡位置且向y軸正方向振動，A正確；B．由圖甲可知，質點a的振動周期為T＝8s，可得振幅為A＝4cm，可得質點a的振動方程為，B錯誤；C．若波的傳播速度為0.2m/s，則λ1＝vT＝1.6m質點a、b之間的距離為如圖所示，b的位置只能在圖中的b2處，此時b向上振動，由“同側法”可知，該列波沿x軸正方向傳播，C正確；D．若該波沿x軸負方向傳播，則b的位置只能在圖中的b1處，則有(n=0,1,2,3)解得(n=0,1,2,3)當n=0時，波長最長，故這列波最大波長為λm＝24m，D正確。故選ACD。12．一列簡諧橫波沿x軸正方向傳播，在處的質點的振動圖線如圖甲所示，在處的質點的振動圖線如圖乙所示，以下說法正確的是（）A．該波的周期為12sB．該波的傳播速度可能為2m/sC．從時開始計時，處的質點做簡諧運動的表達式為D．在0~4s內處的質點通過的路程等于處的質點通過的路程E．該波在傳播過程中若遇到4.8m的障礙物，可能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象【答案】ABE【詳解】A．由圖像可知，該簡諧橫波的周期為所以A正確；B．由題意可知（）化簡可得該波的波長為（）由公式可得該波的波速為（）當時所以B正確；C．由圖甲可得，從時開始計時，處的質點做簡諧運動的表達式為其中得所以C錯誤；D．由圖乙可得，從時開始計時，處的質點做簡諧運動的表達式為當時；所以兩質點4s內通過的路程分別為；即所以D錯誤；E．由A選項可知，該波的波長為（）當時當波長與障礙物的尺寸差不多，或是更小時，會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，所以E正確。故選ABE。13．一波源處于原點處，分別沿x軸正負方向形成簡諧橫波，在t=0和t=0.5s時的波形分別如圖實線和虛線所示。已知該波源振動周期T>0.5s，下列說法正確的是（）A．該波的傳播周期為1.0sB．該波的傳播速度為0.4m/sC．質點a在t=1.0s時沿y軸正方向運動D．x=-0.6m的質點b（未畫出）在t=1.5s時位于平衡位置E．若該波在另一種介質中的傳播速度為1.2m/s，則它在該介質中的波長為2.4m【答案】BDE【詳解】A．在x軸正半軸上，波沿x軸正方向傳播，在t=0和t=0.5s時間內，實線波形右移動距離x變成虛線波形，則，；則，由于T>0.5s，n只能取0，則周期T=2s，故A錯誤；B．由A中分析可得故B正確；C．t=0時刻質點a在平衡位置上方沿y軸正方向運動，則經(jīng)過t=1.0s（等于），a在平衡位置下方沿y軸負方向運動，故C錯誤；D．波源處于原點處，分別沿x軸正負方向形成簡諧橫波，所以x=-0.6m的質點b與x=0.6m的質點振動步調完全相同，x=0.6m的質點在0.5s時在平衡位置沿y軸正方向運動，則再經(jīng)過1.0s（即t=1.5s時），質點在平衡位置沿y軸負方向運動，故D正確；E．波從一種介質進入另一種介質，傳播周期不變，T=2s，根據(jù)波速公式可得，故E正確。故選BDE。14．地震波既有橫波，也有縱波，某監(jiān)測站截獲了一列沿x軸負方向傳播的地震橫波，在ts與（t＋0.2）s兩個時刻x軸上-3km～3km區(qū)間內的波形圖分別如圖中實線和虛線所示，則下列說法正確的是（）A．x=1.5km處質點離開平衡位置的最大距離是2AB．該地震波的最大周期與擺長為0.16m的小角度單擺的周期相等（當?shù)刂亓铀俣萭=π2）C．該地震波最小波速為5km/sD．在ts到（t＋0.2）s的時間內，x=3km的質點沿x軸負方向遷移到x=2km的位置E．從t時刻開始計時，x=2km處的質點比x=1.5km處的質點先回到平衡位置【答案】BCE【詳解】A．機械波在傳播時，質點離開平衡位置的最大距離等于振幅，由圖知振幅為A，故A錯誤；B．根據(jù)波形圖可知，該地震波的周期為可得擺長為0.16m的小角度單擺的周期為故B正確；C．由圖知波長；當時，該