2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册 3.3机械波的传播现象 同步作业（word解析版）

2021-2022学年粤教版（2019）选择性必修第一册
3.3机械波的传播现象
同步作业（解析版）
1．噪声会影响我们的日常生活，佩戴具有主动降噪功能的耳机可以有效降低噪声干扰，这种耳机的消音原理如图所示，耳机内设有麦克风收集周围环境中的噪声信号，耳机的处理器能根据噪声情况，产生相应的反噪声声波，使合成后的声音大大降低，下列关于主动降噪耳机的说法中正确的是（　　）
A．主动降噪耳机是根据声波的多普勒效应制成的
B．反噪声声波与噪声振幅、频率相同，步调相反
C．反噪声声波与噪声振幅、频率相同，步调相同
D．只要反噪声声波频率是噪声频率的整数倍，都可以有效降噪
2．战斗绳是目前非常流行的一种高效全身训练的方式在某次训练中，运动员手持绳的一端甩动形成绳波可简化为简谐波，图甲是t=0.3s时的波形图，x=0处的质点振动图像如图乙所示，质点A的平衡位置在x=2.5m处，则（　　）
A．这列波向x轴负方向传播
B．这列波的传播速度为1m/s
C．t=0.6s时质点A的加速度沿y轴负方向
D．t=0.3s至0.55s时间内，质点A通过的路程为3cm
3．一简谐横波沿x轴正方向传播，在时刻，该波的波形图如图（）所示，、是介质中的两个质点。图（）表示介质中某质点的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．质点的振动图像与图（）相同
B．质点的振动图像与图（）相同
C．在时刻，质点的速率比质点的大
D．在时刻，质点的加速度比质点的大
4．将一根柔软弹性细绳沿水平的x轴放置，其一端固定于位置为的墙面上，另一端不断上下振动，在绳中形成绳波如图，在时刻的质点刚好开始振动。当波传至固定点时，绳波将发生反射。反射处质点在反射前后的振动速度大小不变方向反向，波的传播方向也反向。则下列各个时刻细绳的波形图（实线）正确的是（　　）。
A．
B．
C．
D．
5．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x＝8
m处质点的振动图像如图1所示，在x＝11
m处质点的振动图像如图2所示。下列说法正确的是（　　）
A．该波的周期为8
s
B．x＝8
m处的质点在平衡位置向上运动时，x＝11
m处的质点在波峰
C．在0~1
s内，x＝8
m处和x＝11
m处的质点通过的路程均为2
cm
D．该波从x＝8
m处传到x＝11
m处可能用时6
s
6．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t＝0和t＝0.20
s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T>0.20
s。下列说法正确的是（　　）
A．波速为0.40
m/s
B．波长为0.08
m
C．x＝0.08
m的质点在t＝0.12
s时位于波谷
D．若此波传入另一介质中其波速变为0.80
m/s，则它在该介质中的波长为0.32
m
7．水槽中，与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振动片上、振动片做简谐振动时，两根细杆周期性触动水面形成两个波源。两波源发出的波在水面上相遇，在重叠区域发生干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动的质点，下列说法正确的是（　　）
A．不同质点的振幅都相同
B．不同质点振动的频率都相同
C．不同质点振动的相位都相同
D．同一质点处，两列波的相位差不随时间变化
8．一列简谐横波沿轴正向传播，时刻的波形如图所示，、、是平衡位置分别在、、的三个质点，波传播的速度大小为8m/s，则下列说法正确的是（　　）
A．质点P振动的周期为0.5s
B．质点P比质点振动滞后0.0625s
C．质点M的振动方程为
D．质点在1.5s内通过的路程为2.4m
E.质点M在0.5s内沿波传播的方向移动4m
9．一条绳子可以分成一个个小段，每小段都可以看做一个质点，这些质点之间存在着相互作用。如图是某绳波形成过程的示意图。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动质点2、3、4.
..
各个质点依次振动，把振动从绳的左端传到右端。t=时，质点9刚要开始运动。下列说法正确的是（　　）
A．t=时，质点9开始向下运动
B．t=时，质点5加速度方向向上
C．t=时，质点13开始向上运动
D．t=时，质点3的加速度方向向上
10．如图所示为一列横波某时刻的波形图，已知波源的振动频率为2Hz，此时刻a点向下运动，b、c两点的平衡位置间相距10cm，则（　　）
A．波是向右传播的
B．波长是20cm
C．波速是0.4m/s
D．c点此时具有最小的加速度
11．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻波形如图所示，此时波恰好传到平衡位置x1=3m的质点M。在t=10s时，位于平衡位置x2=10m的质点N运动的路程为15cm。下列说法正确的是（　　）
A．波源的起振方向向下
B．波的传播速度为1m/s
C．波源的振动周期为2s
D．t=5.5s时质点M的速度在增大，加速度在减小
E.在t=12s时质点N振动位移为5cm
12．如图所示，一列振幅为10cm的简谐横波，其传播方向上有两个质点P和Q，两者的平衡位置相距3m。某时刻两质点均在平衡位置且二者之间只有一个波谷，再经过0.3s，Q第一次到达波峰。则下列说法正确的是（　　）
A．波长可能为2
m
B．周期可能为0.24
s
C．波速可能为15
m/s
D．0.3
s内质点P的位移大小为10
cm
13．如图，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为2cm，波速为2m/s。在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距0.4m（小于一个波长），当质点a在波峰位置时，质点b在x轴下方与x轴相距1cm的位置。则下列不正确的是（　　）
A．从此时刻起经过0.5s，b点可能在波谷位置
B．从此时刻起经过0.5s，b点可能在波峰位置
C．此波的周期可能为0.6s
D．此波的周期可能为1.2s
14．如图甲所示，一根拉紧的均匀弦线沿水平的x轴放置，现对弦线上O点（坐标原点）施加一个向上的扰动后停止，其位移—时间图像如图乙所示，该扰动将以2m/s的波速向x轴正方向传播，且在传播过程中没有能量损失，则有（　　）
A．该波遇到长度为3m的障碍物时会发生明显衍射现象
B．1.5sC．2.5s时1m处的质点运动的路程为0.4cm
D．4m处的质点到达最高点时2m处的质点到达最低点
15．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t＝0时刻波刚好传播到x＝6
m处的质点A，如图所示。已知波的传播速度为48
m/s，下列说法中正确的是（　　）
A．波源的起振方向是向上
B．从t＝0时刻起再经过0.5
s时间质点B第一次出现波峰
C．在t＝0时刻起到质点B第一次出现波峰的时间内，质点A经过的路程是24
cm
D．从t＝0时刻起再经过0.35
s时间质点B开始起振
16．一简谐横波以4m/s的波速沿水平绳向轴正方向传播，绳上两质点、的平衡位置相距个波长。已知时刻的波形如图所示，此时质点的位移为0.02m，经时间（小于一个周期），质点对平衡位置的位移为-0.02m，且振动速度方向向上。
（1）直接写出点的简谐振动方程并求时间；
（2）求时刻点对平衡位置的位移。
17．甲、乙两列简谐横波分别沿x轴负方向和正方向传播，两波源分别位于x=0.9m处和x=-0.6m处，两列波的波速大小相等，波源的振幅均为2cm，两列波在t=0时刻的波形如图所示，此时平衡位置在x=-0.2m和x=0.1m处的P，Q两质点刚要开始振动。质点M位于x=0.3m处，已知甲波的周期为0.8s，求：
（i）乙波传播到M质点所需要的时间；
（ii）在0~0.5s时间内，
M质点沿y轴正方向位移最大的时刻。
18．如甲图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，振幅为10cm，从波传到处的P点开始计时。已知波的传播周期，则：
（1）请在乙图中画出P质点一个周期内的振动图像；
（2）求出这列波从A点传到B点所需要的时间t
19．简谐横波波源位于坐标原点处，如图为t1=0时刻波的图像，已知波源的振动周期T=2s，振幅A=2cm。质点P、Q的平衡位置分别处于x轴上的-7m和9m处。求：
（1）质点P开始振动的时刻t2；
（2）0~4s内质点Q运动的路程s。
20．图示是一列沿x轴方向传播的机械波图像，实线是时刻的波形，虚线是时刻的波形，若图中在时刻质点P向y轴负方向运动。
（1）求该波的传播方向；
（2）该波的最小频率是多少；
（3）如果，则该波的波速大小是多少。
参考答案
1．B
【详解】
A．主动降噪耳机是根据声波的干涉现象制成的。A错误；
BC．反噪声声波与噪声振幅、频率相同，步调相反，使合成后的声音大大降低。B正确，C错误；
D．有效降噪必须反噪声声波与噪声振幅、频率相同，步调相反。D错误。
故选B。
2．D
【详解】
A．由乙图读出，t=0.3s时x=0处的质点速度方向沿y轴负方向，在图甲上，根据波形平移法可知，该波沿x轴正方向传播，A错误；
B．由甲图读出波长为λ=6m，由乙图读出周期为T=0.6s，则波速为
B错误；
C．t=0.6s时，质点A振动了0.3s，半个周期，质点A振动方向向上，则经过半个周期时振动到平衡位置下面，则质点A的加速度沿y轴正方向，C错误；
D．根据
则质点O的振动方程为
O点振动形式传到A处的时间是
所以A质点的振动方程为
在t=0.3s，A质点的位移
当t=0.55s时，此时
A质点的位移
t=0.55s时，A点恰好回到到平衡位置，由于振动时间小于半个周期，所以t=0.3s至0.55s时间内，质点A通过的路程为3cm，D正确。
故选D。
3．D
【详解】
AB．由图（b）可知，在时刻，该质点位于平衡位置，且正沿着y轴负方向运动，而图（a）中，
P位于正的最大位移处，由于波沿着x轴正方向传播，Q位于平衡位置且正沿y轴正方向运动，因此P、Q振动图像与图（b）不同，AB错误；
CD．在时刻，质点位于负的最大位移处，速度为零，加速度最大，而Q位于平衡位置，速度最大，加速度为零，因此质点的速率比质点的小，加速度比质点的大，C错误，D正确。
故选D。
4．C
【详解】
A．经过，波沿x轴正方向传播距离为
波前传播到处，和处的两个质点位于波谷，处的质点位于波峰，A错误；
B．经过，波沿x轴正方向传播的距离为
波前传播到处，和处的两个质点位于波谷，和处的两个质点位于波峰，B错误；
C．经过，波沿x轴正方向传播的距离为
处的波峰向前移动6m到处，处的波谷遇到墙变成波峰反射也移动到处，两个波峰在处相遇振动加强，处的质点位于波峰处且振幅等于原来的2倍，C正确；
D．经过，波沿x轴正方向传播的距离为
处的波谷向前移动8m到处，处的波峰向前移动7m遇到墙变成波谷反射运动到处，两个波谷在处相遇振动加强，处的质点的位于波谷处且振幅等于原来的2倍，D错误。
故选C。
5．ABD
【详解】
A．由图可知，该波的周期为8
s，故A正确；
B．由图可知，x＝8
m处的质点在平衡位置向y轴正方向运动时，x＝11
m处的质点在波峰，故B正确；
C．x＝8
m处的质点的位移与时间关系为
在t＝0时位移为－4
cm，在t＝1
s时位移为cm，所以x＝8
m处的质点在0~1
s内通过的路程为
x＝11
m处的质点的位移与时间关系为
在t＝0的位移为0，在t＝1
s时位移为cm，所以x＝11
m处的质点在0~1
s内通过的路程为cm，故C错误；
D．简谐横波沿x轴正方向传播，由图可知，t＝0时刻，x＝8
m处质点位于波谷，x＝11
m处质点在t＝6
s时刻才位于波谷，时间相差
当n＝1时，，故D正确；
故选ABD。
6．AD
【详解】
B．根据波形图可知，波长
λ＝16
cm＝0.16
m
故B错误；
A．根据t＝0时刻和t＝0.20
s时刻的波形图可知
而已知该波的周期T>0.20
s，故该波的周期
波速
故A正确；
C．简谐波沿x轴正方向传播，x＝0.08
m的质点在t＝0时刻沿y轴正方向运动，在
时位于y>0的某位置（不是位于波谷），故C错误；
D．若此波传入另一介质中，周期T不变，其波速变为
v′＝0.80
m/s
由
λ′＝v′T
可得它在该介质中的波长为
λ′＝0.80×0.40
m＝0.32
m
故D正确。
故选AD。
7．BD
【详解】
A．两列波相遇叠加发生干涉，一些质点的振动加强，一些质点的振动减弱，即振幅不同，A错误；
B．各质点的振动频率都与振动片相同，B正确；
C．不同质点振动的相位不同（不是同时到达正的最大位移处），C错误；
D．两列波频率相同，在同一质点处的相位差恒定，D正确。
故选BD。
8．ACD
【详解】
A．由图可知，波长
根据
代入数据可得各个质点的振动周期均为
A正确；
B．由于波沿轴正向传播，质点P比质点振动超前
B错误；
C．由于M点在t=0时刻，恰好处于平衡位置，且沿y轴正方运动，因此质点M的振动方程为
C正确；
D．质点每经过1个周期，运动的路程等于4倍振幅，由于
因此质点在1.5s内通过的路程
D正确；
E．波在前进的过程中，各质点并不随波迁移，只是在各自平衡位置附近振动，E错误。
故选ACD。
9．CD
【详解】
A．质点1为波源，波向右传播，根据上下坡法则，t=时，质点9开始向上运动，所以A错误；
B．
t=时，质点5的位移为正，故回复力向下，则加速度方向向下，所以B错误；
C．由波动图像可知，每经过下一个质点就开始振动，则t=时，质点13开始向上运动，所以C正确；
D．
t=时，质点3的位移为负，故回复力向上，则加速度方向向上，所以D正确；
故选CD。
10．ABC
【详解】
A．根据上下坡法则，a点向下运动，则a点处于上坡过程，所以波是向右传播的，则A正确；
B．由图像可知此波的波长为20cm，所以B正确；
C．根据波速公式有
所以C正确；
D．
c点此时位移最大，回复力最大，则具有最大的加速度，所以D错误；
故选ABC。
11．BDE
【详解】
A．由题图可知质点M的起振方向向上，所以波源的起振方向向上，故A错误；
BC．设波源的振动周期为T，由题意可得
解得
T=4s
则波的传播速度为
故B正确，C错误；
D．由于
所以t=5.5s时质点M位于平衡位置上方且正在衡位置，速度在增大，加速度在减小，故D正确；
E．由题意可知t=10s时质点N位于负向最大位移处，则再经过2s后质点N将位于正向最大位移处，此时的位移为5cm，故E正确。
故选BDE。
12．ACD
【详解】
某时刻P、Q两质点均在平衡位置且二者之间只有一个波谷，故存在以下四种情况
A．当P、Q之间的波的形式如图c所示时，则有
则有
λ＝2m
A正确；
B．由图可知，质点Q第一次到达波峰经历的时间可能为
或
解得周期可能为1.2s或0.4s，B错误；
C．图a、b、c、d的波长分别为
λa＝λb＝3m
λc＝2m
λd＝6m
当周期为1.2s时，波速为
va＝vb＝2.5m/s
vc＝m/s
vd＝5m/s
当周期为0.4s时，波速为
va′＝vb′＝7.5m/s
vc′＝5m/s
vd′＝15m/s
C正确；
D．经过0.3s，当质点Q到达波峰时，图a、b中质点P到达波峰，图c质点P到达波谷，图d质点P到达波谷，故0.3s内质点P的位移大小为10cm，D正确。
故选ACD。
13．ABC
【详解】
根据题意，有两种可能
AC．第一种情况如图所示
根据图像得
解得
周期为
再经0.5s，波向右移动的距离为
波形向右移动1m，波峰在1m处，如图所示
从图像可知，b点在波谷处，AC正确；
BD．第二种情况，如图所示
根据图像得
解得
周期为
再经0.5s，波向右移动的距离为
波形向右移动0.4m，波峰在0.4m处，如图所示
根据图像，b点在波峰处，B正确，D错误。
故选ABC。
14．AB
【详解】
A．由图可知周期为T＝2s，则
λ＝vT＝4m
由于波长大于障碍物的尺寸，则该波遇到长度为3m的障碍物时会发生明显衍射现象，A正确；
B．1.5s内波传播的距离为
x＝vt＝1.5×2＝3m
即1.5s时该波传播到x＝3m的质点处，1.5～2s时间内3m处质点向上运动四分之一个周期，B正确；
C．由图乙可知，波源只振动了1s，而波传播到1m处质点所用时间为
＝0.5s
则2.5s时1m处的质点已停止运动，则0～2.5s内1m处的质点运动的路程为
2A＝0.2cm
C错误；
D．根据公式，即可知
λ＝vT＝4m
则半个波形的长度＝2m，故4m处的质点到达最高点时，2m处的质点处于平衡位置，D错误。
故选AB。
15．BC
【详解】
A．由题图知质点A起振方向是向下，故波源的起振方向是向下，故A错误；
BC．从t＝0时刻起到质点B第一次出现波峰的时间为
因
则t′＝3T，质点A在此过程中经过的路程
s＝3×4×2
cm＝24
cm
故B、C正确；
D．从t＝0时刻起再经过
时间质点B开始起振，故D错误。
故选BC。
16．（1），0.5s；（2）
【详解】
（1）点的简谐振动方程为
经时间（小于一个周期），点的位移为-0.02m，运动方向向上。即
解得
（2）由于点在点右侧波长处，所以点的振动滞后个周期，其振动方程为
当时
17．（i）0.5s；（2）见解析
【详解】
（i）由题图可知，甲波的波长为，由于甲波的周期为，由
可得
两波波速大小相等，由题图可知，由
可解得
（ii）由题图乙知乙波的波长，由
可得
甲波使M质点处于波峰时，应有
解得
乙使M质点处于波峰时，应有
解得
欲使两列波相遇后M质点位于波峰位置，则必有
即
因m、n只能取整数，故有
m=l、n=0时，t=0.8s
m=2、n=2时，t=1.6s
m=3、n=3时，t=2.4s
所以t=0时刻后的2.5s时间内，M质点沿y轴正方向位移最大的时刻分别为0.8s、1.6s和2.4s。
18．（1）如图；（2）7s
【详解】
（1）由波形图可知，波传到A点时，质点A向下振动，可知波刚传到P点时，P点也开始向下振动，则画出P质点一个周期内的振动图像如图；
（2）由图像可知，简谐波波长为λ=4m，AB距离为
x=40m-5m=35m
波的传播速度
从A点传到B点所需时间为
19．（1）1.5s；（2）6cm
【详解】
（1）由图可知波长
=4m
可得
v==2m/s
波传播到质点P需要的时间
质点P开始振动的时刻t2=1.5s
（2）波传播到质点Q处需要的时间
质点Q振动的时间△tQ′=1.5s，即，所以振动的路程
s=3A=6cm
20．（1）x轴负方向；（2）；（3）
【详解】
（1）因题图中质点P向y轴负方向运动，由同侧原理可知该波向x轴负方向传播，
（2）因波的传播具有周期性，设波的周期为T，
得
则
当时，f最小为
（3）由
得
所以