沪科版（2019）高二物理选择性必修第一册《第3章机械波》3.1机械波的产生基础练习（word含答案）

3.1机械波的产生基础练习
一、单选题
1.机械波在某种介质中传播时，下列说法正确的是（?? ）
A.?振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短
B.?在一个周期内，某个振动质元走过的路程等于一个波长
C.?振幅越大，则波传播的速度越快
D.?振幅越大，则波传播的速度越慢
2.机械波在传播过程中，关于波上各质点的运动情况，下列说法正确的是（?? ）
A.?同一时刻各质点的位移都相等?????????????????????????????B.?同一时刻各质点运动的速率都相等
C.?同一时刻各质点加速度都相等?????????????????????????????D.?各质点振动的周期、频率都相等
3.下列关于横波、纵波的说法正确的是（??? ）
A.?凸凹相间的波叫横波，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷
B.?质点振动方向和波的传播方向在同一直线上的波叫横波
C.?沿横向传播的波叫横波，沿纵向传播的波叫纵波
D.?沿横向传播的波叫纵波，沿纵向传播的波叫横波
4.如图所示，在均匀介质中S1 S1 和S2 S2 是同时起振（起振方向相同）、频率相同的两个机械波源，它们发出的简谐波相向传播．在介质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点，已知 S1a=ab=bc=cS2=λ2 （λ为波长），则下列说法中正确的是（?? ）
A.?b点的振动总是最强，a、c两点的振动总是最弱
B.?b点的振动总是最弱，a、c两点的振动总是最强
C.?a、b、c三点的振动都总是最强
D.?a、b、c三点的振动都是有时最强有时最弱
5.一列向右传播的简谐横波，当波传到 x ??2.0m 处的 P 点时开始计时，该时刻波 形如图所示，t ??0.9s 时，观察到质点 P 第三次到达波峰位置，下列说法不正确的是（??? ）
A.?波速为 0.5m / s
B.?经 1.4s 质点 P 运动的路程为 70cm
C.?t=1.6s 时， x=4.5m处的质点 Q 第三次到达波谷
D.?与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为 2.5 Hz
6.如图所示，为波沿着一条固定的绳子向右刚传播到B点的波形，由图可判断出A点刚开始的振动方向是(?? )
A.?向下?????????????????????????????????????B.?向上?????????????????????????????????????C.?向左?????????????????????????????????????D.?向右
7.如图1所示为一列简谐横波在t＝10s时的波形图，图2是这列波中P点的振动图线，则该波传播速度和传播方向是（?? ）
?
A.?v＝4m/s，向x负方向传播??????????????????????????????????B.?v＝8m/s，向x负方向传播
C.?v＝4m/s，向x正方向传播??????????????????????????????????D.?v＝8m/s，向x正方向传播
8.如图所示，同一介质中的P、Q两列持续振动的简谐横波分别沿x轴正向和负向传播，质点a、b、c、d分别位于6m、7m、8m、7.5m处，若波的传播速度为10m/s，图示为t=0时刻的波形图,则再经过t=0.5s时（?? ）
A.?质点振动的频率为0.4Hz?????????????????????????????????????B.?质点a、c处于平衡位置
C.?质点b的位移大小为30cm???????????????????????????????????D.?质点d的振动方向沿+y轴
9.如果你用心看书，就会发现机械波和电磁波有许多可比之处，小王同学对此作了一番比较后，得到如下结论，你认为是错误的是（?? ）
A.?机械波的传播依赖于介质，而电磁波可以在真空中传播
B.?机械波可能是纵波，也可能是横波，而电磁波一定是横波
C.?机械波和电磁波都能产生反射、折射、干涉和衍射等现象
D.?当机械波和电磁波从空气中进入水中时，频率都不变，波长和波速都变小
10.平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率为50Hz的简谐横波向x轴正、负两个方向传播，波速均为100m/s，平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为xP=3.5m，xQ=﹣3m，当S位移为负且向﹣y方向运动时，P、Q两质点的（?? ）
A.?位移方向相同，速度方向相反?????????????????????????????B.?位移方向相同，速度方向相同
C.?位移方向相反，速度方向相反?????????????????????????????D.?位移方向相反，速度方向相同
11.一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T，波长为λ．若在x=0处质点的振动图象如图所示，则该波在t= T2 时刻的波形曲线为（?? ）
A.??????????????????????????????????????B.???
C.????????????????????????????????????D.?
12.某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和9km/s．一种简易地震仪由竖直弹簧振子P和水平弹簧振子H组成（如图）．在一次地震中，震源在地震仪下方，观察到两振子相差5s开始振动，则（?? ）
A.?P先开始振动，震源距地震仪约36 km????????????????B.?P先开始振动，震源距地震仪约25 km
C.?H先开始振动，震源距地震仪约36 km????????????????D.?H先开始振动，震源距地震仪约25 km
二、填空题
13.如图所示，在同一均匀介质中有S1和S2两个波源，这两个波源的频率、振动方向均相同，且振动的步调完全一致，S1与S2之间相距为4m，若S1、S2振动频率均为10Hz，两列波的波速均为10m/s，B点为S1和S2连线的中点，今以B点为圆心，以R=BS1为半径画圆．
该波的波长为________,在S1、S2连线之间(S1和S2两波源点除外)振动减弱的点有________个,在该圆周上(S1和S2两波源点除外)共有________个振动加强的点
14.机械波产生和传播的两个条件是有波源和________，声波是________。填“横波”或“纵波”)．
三、综合题
15.一列简谐横波由 a 点向 b 点传播，振幅为 10cm ， t=0 时刻 a 质点的位移为 +5cm 且向上振动， b 质点恰在平衡位置向上振动；经 t=0.1s ， b 质点的位移第一次为 +5cm 。
（1）求质点振动的周期 T ；
（2）写出 b 质点的振动方程。
16.如图所示，甲为某一波在t=0时的图象，乙为参与该波动的P质点的振动图象．
（1）试确定波的传播方向；
（2）求该波的波速v；
（3）求再经过3.5s时P质点的路程s和位移．
17.一列简谐横波在Χ轴上传播，如图所示，实线为t=0 时刻的波形图，虚线表示经过△t=0.2s后波形，求：
（1）波速的大小．
（2）若2T＜△t＜3T，求波速的大小．
18.如图所示，一列水平向右传播的简谐横波，波速大小为v=0.6m/s，P质点的平衡位置坐标为x=0.96m．从图中状态开始计时（此时该波刚好传到距O点0.24m的位置），求：
（1）经过多长时间，P质点第一次到达波峰？
（2）经过多长时间，P质点第二次到达波谷？P质点第二次到达波谷时，P质点通过的路程及该时刻的位移为多少？
19.甲乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播，波速均为v=25cm/s，两列波在t=0时的波形曲线如图所示．求：
（1）t=0时，介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标；
（2）从t=0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为﹣16cm的质点的时间．
答案
一、单选题
1. A 2. D 3. A 4. C 5. A 6. B 7.A 8. B 9. D 10. D 11. A 12.A
二、填空题
13. 1m；8；14
14. 介质；纵波
三、综合题
15. （1）解：质点 b 的振动方程表达式为： y=Asin(2πTt) ，
t=0.1s 时： y=10sin(2πT×0.1)=5 ，所以 0.2πT=π6 ，可得 T=1.2s
（2）解：质点 b 的振动方程： y=Asin(2πTt)=10sin(5π3t)cm
16. （1）解：从题图乙中可以看出，t=0时P点经过平衡位置向下振动，由题图甲可以判断出此波沿﹣x方向传播．
（2）解：由题图甲知λ=4 m，
由题图乙知T=1.0 s，
所以波速v=λ/T=4.0 m/s．
（3）解：求路程：因为n= △tT2 = 3.512 =7
所以路程：s=2An=2×0.2×7 m=2.8 m
求位移：由于波动的重复性，经历时间为周期的整数倍时，位移不变．所以只需考查从图示时刻P质点经 T2 时的位移即可，所以经3.5 s质点P的位移仍为零．
17. （1）解：由图可知，该波的波长是4m，
若向右传播 0.2s=(n+14)T1
T1=0.84n+1 （n=0、1、2、3）
v1=λT1=5(4n+1) （n=0、1、2、3）
若向左传播 0.2s=(n+34)T2
T2=0.84n+3 （n=0、1、2、3）
v2=λT1 =5（4n+3）（n=0、1、2、3）
答：波速的大小为可以为 v1=λT1=5(4n+1) （n=0、1、2、3）或、2、3）或 v2=λT1 =5（4n+3）（n=0、1、2、3）
（2）解：若2T＜△t＜3T 则 n取2，当向右传播时，v1=45m/s；当向左传播时，v2=55m/s
答：若2T＜△t＜3T，波速的大小为45m/s；或55m/s．
18. （1）P质点第一次到达波峰所需的时间，就是初始时刻x=0.06m处的质点的振动状态传到P点所需的时间，由图可知：△x1=0.96m﹣0.06m=0.90 m则t1= △x1v = 0.90.6s =1.5s
答：经过1.5s时间，P质点第一次到达波峰．
（2）为了求P质点第二次到达波谷所需的时间，可选取x=0.18m处的质点的振动状态作为研究对象，该振动状态传到P点所需的时间再加一个周期即为所求时间，则：
△x2=0.96m﹣0.18m=0.78m
t2= △x2v +T= 0.780.6 s+0.4s=1.7s
设波最右端传到P处所需时间为t3 ， 有：
t3= 0.96?0.240.6s =1.2s
所以从质点P起振到第二次到达波谷历时
△t=t2﹣t3=1.7s﹣1.2s=0.5s，相当于 114T
所以P通过路程为5A=0.25 m
此时刻质点P的位移为﹣5 cm
答：经过0.5s时间，P质点第二次到达波谷．P质点第二次到达波谷时，P质点通过的路程及该时刻的位移分别为：0.25m和﹣5cm．
19. （1）解：t=0时，在x=50cm处两列波的波峰相遇，该处质点偏离平衡位置的位移为16cm，两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16cm
从图线可以看出，甲、乙两列波的波长分别为：
λ1=50cm，λ2=60cm…①
甲、乙两列波的波峰的x坐标分别为：
x1=50+k1λ1,k1=0,±1,±2,... …②x2=50+k2λ2k2=0,±1,±2,... …③
①②③式得，介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标为：
x=（50+300n）cm??? n=0， ±1,±2,...④
答：t=0时，介质中偏离平衡位置位移为16cm的所有质点的x坐标为（50+300n）cm??? n=0， ±1,±2,...
（2）解：只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为﹣16cm．t=0时，两波波谷间的x坐标之差为：
△x′=[50+（2m2+1） λ22 ]﹣[50+（2m1+1） λ12 ]…⑤
式中．m1和m2均为整数，将①式代入⑤式得：
△x′=10（6m2+5m1）+5
由于m1和m2均为整数，相向传播的波谷间的距离最小为：
△x'0 =5cm
从t=0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为﹣16cm的质点的时间为：
t= △x'02v
代入数值得：t=0.1s
答：从t=0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为﹣16cm的质点的时间为0.1s