3.2 波的描述 同步练习—2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册（Word含答案）

第三章　机械波
2　波的描述
1．在坐标原点的波源从t＝0时刻开始向上做简谐振动，振动周期T.在t＝时，波源突然停止运动，则t＝T时波的图像是(　　)
2．关于振动图像和波的图像，以下说法正确的是
(　　)
A．波的图像反映出很多质点在不同时刻的位移
B．通过波的图像可以找出任一质点在任一时刻的位移
C．从振动图像可以找出很多质点在任一时刻的位移
D．两种图像的纵坐标都表示质点离开平衡位置的位移
3．一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的图像如图所示，坐标为(3,0)的质点经过周期后该质点的坐标是(　　)
A．(3,2)
　　
B．(4,2)　　
C．(4，－2)
　　
D．(3,0)
4．在均匀介质中，一列沿x轴正向传播的横波，其波源O在第一个周期内的振动图像如图所示，则该波在第一个周期末的波形图是(　　)
5．如图，t＝0时刻，波源在坐标原点从平衡位置沿y轴正方向开始振动，振动周期为
0.4
s，在同一均匀介质中形成沿x轴正、负两方向传播的简谐横波．下图中能够正确表示t＝0.6
s时波形的图是(　　)
6．简谐机械波在给定的介质中传播时，下列说法中正确的是(　　)
A．振幅越大，则波传播的速度越快
B．频率越大，则波传播的速度越快
C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长
D．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
7．下表给出温度为30
℃时，声波在不同介质中的传播速度．显然当声波由空气进入纯水中时，波速增大，则下列说法中正确的是(　　)
介质
空气
纯水
盐水
橡胶
软木
铜
铁
波速(m/s)
332
1?490
1?531
30～50
480
3?800
?4?900
A．频率增大，波长不变
B．频率不变，波长增大
C．频率和波长都不变
D．频率和波长都变大
8．一列横波在介质中向右传播，右图为此波某时刻的波形，并且只有M、N间的质点在振动，下列说法正确的是(　　)
A．波源是M，且波恰好传至N质点
B．波源是N，且波恰好传至M质点
C．Q质点此时的振动方向向下
D．从该时刻起，Q质点比P质点先回到平衡位置
9．如图所示是某一时刻的波形图像，波沿x轴正方向传播，波速是12
m/s，则波长和频率分别是(　　)
A．3
cm；200
Hz
　　
B．6
cm；200
Hz
C．2
cm；400
Hz
　　
D．12
cm；50
Hz
10．如图所示，是一列简谐横波在t＝0.15
s时的波形图，该波沿x轴负方向传播，传播的速度为v＝10
m/s，则质点a的振动图像是下列图中的(　　)
11．一列简谐波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图像如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是(　　)
A．沿x轴负方向，60
m/s　
B．沿x轴正方向，60
m/s
C．沿x轴负方向，30
m/s
D．沿x轴正方向，30
m/s
12．在某一均匀介质中由原点发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5
m/s，则下列说法正确的是(　　)
A．此时P、Q两质点运动方向相反
B．再经过0.5
s，质点N刚好在(－5
m,20
cm)位置
C．波的频率与波源的振动频率无关
D．波速由波源和介质的性质共同决定
13．如图甲所示，S为振源，P质点距S的距离为r，t＝0时刻S由平衡位置开始振动，产生沿直线向右传播的简谐横波，图乙为P质点从t1时刻开始振动的振动图像，则下列说法正确的是(　　)
A．t＝0时刻振源S的振动方向沿y轴正方向
B．t2时刻P质点振动速度最大，方向沿y轴负方向
C．t2时刻振源S处于平衡位置向y轴正方向振动
D．若波源停止振动，则P质点也马上停止振动
14．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐波在某一时刻的图像，下列说法中正确的是(　　)
A．该时刻a点和d点处的质点位移相同，加速度方向相反
B．该时刻b点和c点处的质点位移相同，速度方向也相同
C．质点b比质点c先回到平衡位置
D．质点a比质点d先回到平衡位置
15．(多选)简谐横波某时刻的波形图像如图所示．由此图可知(　　)
A．若质点a向上运动，则波是从左向右传播的
B．若质点b向下运动，则波是从左向右传播的
C．若波从右向左传播，则质点c向下运动
D．若波从右向左传播，则质点d向上运动
16．(多选)如图所示，水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3……，现使质点1沿竖直方向做简谐运动，振动将沿绳向右传播，质点1的起始振动方向向上，当振动传播到质点13时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点9的运动情况是(　　)
A．加速度方向竖直向上
　　
B．加速度方向竖直向下
C．速度方向竖直向上
　　
D．速度方向竖直向下
17．(多选)一简谐机械波沿x轴正方向传播，周期为T.t＝0时刻的波形如图甲所示，a、b是波上的两个质点．图乙是波上某一质点的振动图像．下列说法中正确的是(　　)
A．t＝0时质点a的速度比质点b的大
B．t＝0时质点a的加速度比质点b的大
C．图乙可以表示质点a的振动
D．图乙可以表示质点b的振动
18．(多选)一列波的波源S在原点做竖直方向、频率为10
Hz的简谐运动．t0时刻，向右传播的波形如图所示，向左传播的波形未画出．下列说法正确的是(　　)
A．t0时刻，x＝1
m处的质点振动方向向上
B．t0时刻，x＝－2
m处的质点振动方向向上
C．t0＋0.175
s时刻，x＝－1
m处的质点处在波谷位置
D．t0－0.125
s时刻，x＝1
m处的质点处在波峰位置
19．湖面上停放甲、乙两条船，它们相距30
m，一列水波正在湖面上沿两船连线方向传播，观察到甲船从开始振动的1
min内上下震荡30次，而乙船在这个时间内上下震荡28次．求：
(1)这列波的周期；
(2)水波在水面上传播的速度．
20．一列简谐横波的波形如图所示，实线表示t1＝0时刻的波形图，虚线表示t2＝0.05
s时刻的波形图，则：
(1)该简谐横波的振幅与波长各为多少？
(2)若2T＞t2－t1＞T，波速可能为多大？(T为周期)
参考解析
1【答案】B　【解析】在t＝时，波源突然停止运动，知坐标原点处于负的最大位移处，在t＝T时，坐标原点仍然处于负的最大位移处，波形向前传播一个周期，质点开始向上振动，根据“上下坡法”知起振的点处于下坡，故B正确，A、C、D错误．
2【答案】D　【解析】波的图像表示的是连续介质中的各个质点在某一时刻的位移，振动图像表示的是某一质点在各个时刻的位移，故A、B、C错误，D正确．
3【答案】A　【解析】简谱波向右传播，则质点(3,0)向上运动，周期后到达波峰处，坐标为(3,2)，故A正确．
4【答案】D　【解析】由振动图像知，波源O在一个周期内刚好完成一次全振动，此时质点O在平衡位置向下振动，故D正确．
5【答案】C　【解析】由于波沿x轴正、负两方向传播的波形关于y轴对称，故A、B错误；t＝0时刻波源沿y轴正方向开始振动，经过0.6
s即1.5T，波源位于平衡位置且沿y轴负方向振动，据“同侧法”可知C正确，D错误．
6【答案】D　【解析】波速与振幅和频率没有直接的因果关系，故A、B错误；质点在一个周期内的运动路程只与振幅有关，与波速无关，并不一定等于波长，故C错误；质点振动频率与波的频率相同，又f＝，故D正确．
7【答案】B　【解析】波在传播过程中频率不变，一列波从空气进入水中时，频率f不变，波速v增大，则由公式v＝λf知波长增大，故B正确．
8【答案】A　【解析】因为波向右传播，只有M、N间的质点振动，故M是波源且恰传到N点，每一质点的振动追随与它相邻的左边质点的振动，因而Q点振动方向向上，从此时刻起，P点由最大位移直接回到平衡位置，Q先向上到最大位移处再回到平衡位置，故A正确，B、C、D错误．
9【答案】B　
【解析】由波形图可知，波长λ＝6
cm，则周期为T＝＝
s，所以频率为f＝＝200
Hz，故B正确．
10【答案】D　【解析】波沿x轴负方向传播，则质点a在0.15
s时，由平衡位置向负的最大位移处运动；由波的图像可知，波长λ＝2
m，波的周期T＝＝
s＝0.2
s；由图可知A、B、C错误，D正确．
11【答案】A　【解析】由P点此时的运动方向向下，得出此波沿x轴负方向传播，由乙图可知T＝0.4
s，由甲图可知λ＝24
m，所以v＝＝
m/s＝60
m/s，故A正确．
12【答案】B　【解析】波同时向两侧传播，根据对称性可知，此时P(－2
m，0
cm)、Q(2
m,0
cm)两点运动方向相同，故A错误；由图可知，N到波的前沿的距离为2
m，波传播到N的时间t1＝0.4
s，由图知波长λ＝2
m，周期为T＝0.4
s，则经过0.5
s质点N刚好到达波峰位置，其坐标为(－5
m，20
cm)，故B正确；波在传播过程中是受迫振动，波的频率和波源的频率一致，故C错误；波速只与介质有关，同种介质波速相同，故D错误．
13【答案】A　【解析】当机械波在t1时刻刚传到P质点时，P质点的起振方向沿y轴正方向，说明这列波的起振方向沿y轴正方向，则t＝0时，振源S的振动方向沿y轴正方向，
A正确；根据题图乙可知，t2时刻P质点处于平衡位置向y轴正方向振动，即此时P质点具有正向的最大速度，
B错误；根据题图乙无法确定t2时刻振源S的位置，
C错误；如果波源停止振动，则P质点需要经过t1时间才会停止振动，
D错误．
14【答案】D　【解析】题图时刻a、d两点位移相同，加速度相同，故A错误；据“上坡下、下坡上”可以判断a、b两点向上运动，c、d两点向下运动，所以c比b先回到平衡位置，a比d先回到平衡位置，故B、C错误，D正确．
15【答案】AD　【解析】由“上下坡法”可判断，若波向右传播，则a、b向上运动，c、d向下运动；若波向左传播，则a、b向下运动，c、d向上运动．故A、D正确．
16【答案】BD　【解析】由题可知，质点1的起振方向向上，介质中各质点起振方向均向上，波向右传播，画出1～13个质点间的波形如图所示：
由图可以看出，质点9正在向下运动，速度方向向下，位移减小，加速度也正在减小，且方向竖直向下，故B、D正确，A、C错误．
17【答案】BD　【解析】t＝0时刻a在波峰，速度为零，加速度最大，b在平衡位置，加速度为零，速度最大，A错误，B正确；根据“上下坡法”可以判断，t＝0时刻b点在平衡位置且向下运动，C错误，D正确．
18【答案】AC　【解析】由于波的传播方向向右，则波形向右平移，可知t0时刻，x＝1
m处的质点向上运动，故A正确；t0时刻，x＝－2
m处的质点与x＝2
m处的质点振动方向相同，振动方向向下，故B错误；波的周期为T＝＝
s＝0.1
s，则t0＋0.175
s为又经过了1T，x＝－1
m处的质点与1T
时刻x＝1
m的位置相同，处于波谷；同理在t0－0.125
s时刻，x＝1
m处的质点处于波谷，故C正确，D错误．
19【答案】(1)2
s　(2)7.5
m/s
【解析】(1)甲船从开始振动的1
min内上下震荡30次，则甲船的振动周期为T＝＝
s＝2
s，这列波的周期等于船的振动周期，也为2
s.
(2)波从甲船传到乙船，1
min内，甲船比乙船多震荡2次，说明两船间的距离是两个波长，由题意得2λ＝30
m，
解得λ＝15
m，
则v＝＝7.5
m/s.
20【答案】(1)振幅A＝5
cm　波长8
m
(2)若波向x轴正方向(向右)传播，波速200
m/s；若波向x轴负方向(向左)传播，波速280
m/s.
【解析】(1)根据波的图像可以求出
振幅A＝5
cm；波长为λ＝8
m.
(2)若波向右传播，从t1＝0到t2＝0.05
s，传播了2
m，
即λ，所以t2－t1＝T＋nT，
解得周期T＝，因为2T＞t2－t1＞T，
所以n＝1，T＝
s＝0.04
s，
波速v＝＝200
m/s；
若波向左传播，从t1＝0到t2＝0.05
s，传播了6
m，
即λ，所以t2－t1＝T＋nT，
解得周期T＝，因为2T＞t2－t1＞T，
所以n＝1，T＝
s＝
s，
波速v＝＝280
m/s.