《2025年高考调研高考总复习讲义高中物理人教版》

练1 (2022·北京) 在如图所示的$xOy$坐标系中，一条弹性绳沿$x$轴放置，图中小黑点代表绳上的质点，相邻质点的间距为$a$。$t = 0$时，$x = 0$处的质点$P_0$开始沿$y$轴做周期为$T$、振幅为$A$的简谐运动。$t = \frac{3}{4}T$时的波形如图所示。下列说法正确的是(D)


A.$t = 0$时，质点$P_0$沿$y$轴负方向运动
B.$t = \frac{3}{4}T$时，质点$P_4$的速度最大
C.$t = \frac{3}{4}T$时，质点$P_3$和$P_5$相位相同
D.该列绳波的波速为$\frac{8a}{T}$

答案： 练1 【答案】 D
【解析】 由$t = \frac{3}{4}T$时的波形图可知，波刚好传到质点$P_6$，根据“上下坡法”，可知此时质点$P_6$沿$y$轴正方向运动，故波源起振的方向也沿$y$轴正方向，故$t = 0$时，质点$P_0$沿$y$轴正方向运动，故A项错误；由图可知，在$t = \frac{3}{4}T$时质点$P_4$处于正的最大位移处，故速度为零，故B项错误；由图可知，在$t = \frac{3}{4}T$时，质点$P_3$沿$y$轴负方向运动，质点$P_5$沿$y$轴正方向运动，故两个质点的相位不相同，故C项错误；由图可知$\frac{\lambda}{4} = 2a$，解得$\lambda = 8a$，故该列绳波的波速为$v = \frac{\lambda}{T} = \frac{8a}{T}$，故D项正确。故选D项。

练2 (2024·重庆模拟) 由波源$S$形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播，波源振动的频率为$20Hz$。已知介质中$P$质点位于波源$S$的右侧，$SP = 0.8m$，$P$到$S$的距离不超过两个波长。$Q$(图中未画出)质点位于波源$S$的左侧，$P$、$Q$和$S$的平衡位置在一条直线上。$t = 0$时波源开始振动的方向如图所示，当$P$第一次到达波峰时，波源$S$也恰好到达波峰，$Q$恰好第二次到达波谷，下列说法正确的是(C)


A.机械波在介质中的波速为$16m/s$
B.机械波的波长为$0.6m$
C.$Q$点到波源$S$的距离为$0.2m$
D.$P$与$Q$同时通过平衡位置，且振动方向相同

答案： 练2 【答案】 C
【解析】 根据题意可知，$P$与$S$相距一个或两个波长，因为$SP = 0.8\ m$，所以波长可能为$\lambda = 0.4\ m$，或$\lambda = 0.8\ m$，$t = 0$时刻$S$振动方向向上，$Q$恰好第二次到达波谷，$Q$质点振动的时间为$t' = \frac{7}{4}T$，所以$SP$间的距离有两个波长，即$\lambda = 0.4\ m$，可得波速为$v = \lambda f = 0.4 × 20\ m/s = 8\ m/s$，故A、B两项错误；由以上分析可得$SQ = \frac{\lambda}{2}$，若$SQ$为$\frac{3\lambda}{2}$，则$SP$间将超过两个波长，所以$SQ = \frac{\lambda}{2} = 0.2\ m$，故C项正确；由以上分析可知$QP$相差两个半波长，所以$P$与$Q$同时通过平衡位置，且振动方向相反，故D项错误。故选C项。

练3 (2023·海南模拟) (多选) 一列简谐横波沿$x$轴正方向传播，周期为$0.2s$，$t = 0$时的波形图如图所示。下列说法正确的是(ABC)


A.平衡位置在$x = 1m$处的质点的振幅为$0.03m$
B.该波的波速为$10m/s$
C.$t = 0.3s$时，平衡位置在$x = 0.5m$处的质点向$y$轴正向运动
D.$t = 0.4s$时，平衡位置在$x = 0.5m$处的质点处于波谷位置

答案： 练3 【答案】 ABC
【解析】 由波形图可知，平衡位置在$x = 1\ m$处的质点的振幅为$0.03\ m$，故A项正确；由图可知波长$\lambda = 2\ m$，因$T = 0.2\ s$，则该波的波速为$v = \frac{\lambda}{T} = \frac{2}{0.2}\ m/s = 10\ m/s$，故B项正确；根据“上下坡法”可知，$t = 0$时刻平衡位置在$x = 0.5\ m$处的质点沿$y$轴负向振动，则$t = 0.3\ s = 1\frac{1}{2}T$时，平衡位置在$x = 0.5\ m$处的质点向$y$轴正向运动，故C项正确；因$t = 0$时刻平衡位置在$x = 0.5\ m$处的质点沿$y$轴负向振动，则$t = 0.4\ s = 2T$时，平衡位置在$x = 0.5\ m$处的质点仍在平衡位置且向$y$轴负向运动，故D项错误。故选A、B、C三项。