3.2波的描述 同步作业(word解析版)

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名称 3.2波的描述 同步作业(word解析版)
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-10-11 05:44:34

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文档简介

2021-2022学年人教版(2019)选择性必修第一册
3.2波的描述 同步作业(解析版)
1.一列沿x轴正方向传播的简谐横波,在t=0时刻的波形图如图所示,波源的振动周期T=1s, P、Q为介质中的两质点。下列说法正确的是(  )
A.该简谐波的波速大小为2 m/s
B.t=0时刻,P、Q的速度相同
C.t=0.125s时,P到达波峰位置
D.t=0.5s时, P点在t=0时刻的运动状态传到Q点
2.一列简谐波沿x轴正方向传播,t=0时波形如图所示。已知在0.6s末,A点恰第四次(图中为第一次)出现在波峰,则下列说法正确的是(  )
A.波的周期是0.2s
B.波传播到P点需要1.5s
C.P点开始振动时速度方向是向上的
D.P点在0.3s末第一次出现在波谷底部
3.一列沿+x轴方向传播的简谐横波在某时刻的波形图如图。则此时x=2m处的质点速度方向(  )
A.沿+x轴方向 B.沿-x轴方向
C.沿+y轴方向 D.沿-y轴方向
4.甩绳很受健身爱好者的喜爱,在某次锻炼中健身者手持绳的左端O点甩动大绳,形成的绳波可视为简谐波,如图所示。时间t=0时,O点从平衡位置开始振动;t=6s时,波传到x=6m处。此时绳上P、Q两点与各自平衡位置的距离相等,下列说法正确的是(  )
A.t=0时,质点O向y轴负方向运动
B.t=6s后,质点P、Q可能同时回到平衡位置
C.t=7s时,质点P、Q的加速度方向相同
D.t=6s时至t=7s时,质点P、Q通过的路程均为5dm
5.如图甲所示,一列简谐横波沿x轴负方向传播在t=0时刻刚好传到坐标原点,图乙为介质中某一质点M的振动图像。下列说法正确的是(  )
A.质点M平衡位置的坐标xM=-4m
B.质点M平衡位置的坐标xM=12m
C.质点M在0~7s时间内的路程s=70cm
D.质点M在0~7s时间内的路程s=10cm
6.一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形如图中实线所示,t=0.1 s时刻的波形如图中虚线所示。波源不在坐标原点O,P是传播介质中平衡位置离坐标原点2.5 m处的一个质点。则以下说法正确的是(  )
A.质点P的振幅为0.05 m
B.波的频率可能为0.75 Hz
C.波的传播速度可能为50 m/s
D.在t=0.1 s时刻,平衡位置与质点P平衡位置相距5 m处的质点一定沿x轴正方向运动
7.一列波长小于3m的横波沿着x轴正方向传播,处在x1=1m和x2=4m的两质点A、B的振动图像如图所示,则(  )
A.3s末A、B两质点的位移相同 B.1s末A点的速度大于B点的速度
C.波长为可能为m D.波速可能为m/s
8.中心波源的振动频率逐渐增大时,可能的波形图为(  )
A.
B.
C.
D.
9.体育课上甲同学一脚把足球踢到了足球场旁边的池塘中间。乙提出用石头激起水波让水浪把足球推到池边,他抛出一石块到水池中激起了一列水波,可是结果足球并没有被推到池边。大家一筹莫展,恰好物理老师来了,大家进行了关于波的讨论。物理老师把两片小树叶放在水面上,大家观察发现两片小树叶在做上下振动,当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷,两树叶在1min内都上下振动了36次,两树叶之间有2个波峰,他们测出两树叶间水面距离是4m。则下列说法正确的是(  )
A.该列水波的频率是36Hz
B.该列水波的波长是1.6m
C.两片树叶的位移始终相同
D.足球不能到岸边的原因是水波的振幅太小
10.一列简谐横波沿x轴负方向传播,周期为T,时的波形如图所示。则在时(  )
A.质点a速度为零
B.质点c的加速度为零
C.质点b沿x轴负方向迁移了3m
D.质点d的位移为-5cm
11.一列简谐波沿x轴正方向传播,某时刻波形图如图甲所示,a、b、c、d是波传播方向上的四个振动质点的平衡位置.如再过个周期,其中某质点继续振动的图象如图乙所示,则该质点是( )
A.a处质点 B.b处质点 C.c处质点 D.d处质点
12.一列简谐横波在时的波形图如图(a)所示,是介质中的两个质点,图(b)是质点的振动图象。关于该简谐波,下列说法正确的是(  )
A.波速为
B.沿轴正方向传播
C.质点的平衡位置坐标
D.在时质点移动到点
13.一列简谐橫波沿x轴的负方向传播,波速为10cm/s,某时刻的波形如图所示,K、L、M为介质中的质点。下列说法中正确的是(  )
A.该简谐横波的频率为2.5Hz
B.质点K、L、M此时刻的速度沿x轴的负方向
C.质点K比质点L、M先回到平衡位置
D.质点M此时的加速度沿y轴的正方向
14.图甲为一列简谐横波在t=0.20s时刻的波形图,P点是平衡位置在x=1.0m处的质点,Q点是平衡位置在x=4.0m处的质点,M点是平衡位置在x=8.0m处的质点;图乙为质点Q的振动图象。下列说法正确的是(  )
A.该波向左传播,波速为40m/s
B.质点M与质点Q的运动方向总是相反
C.t=0.75s时,Q点的位移为10cm
D.在0.50s时间内,质点M通过的路程为1.0m
E.质点P做简谐运动的表达式为
15.如图所示,一列简谐横波沿轴传播,实线为时刻的波形图,虚线为时的波形图,已知质点的坐标,质点的坐标,波的周期。下列说法正确的是(  )
A.该波的波长一定为
B.波的周期可能为
C.波速一定是
D.经过,质点可能运动到的位置处
E.时,点的位移一定是零
16.如图所示,一列简谐横波沿x轴传播,实线为时的波形图,虚线为时的波形图,下列说法正确的是(  )
A.若波沿x轴正方向传播,则其最大周期为
B.若波沿x轴负方向传播,则其传播的最小速度为
C.若波速为,则时P质点的运动方向为y轴正方向
D.若波速为,则时P质点的运动方向为y轴正方向
17.图甲所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图,图乙所示为介质中处的质点P以此时刻为计时起点的振动图像。问:
(1)这列波的传播方向?
(2)这列波的传播速度是多少?
18.均匀介质中沿波的传播方向上A、B两点相距L,振动从A传到B所用时间小于两个周期。某时刻A处于正的最大位移处,而B恰在平衡位置向正方向运动,求这列波的波长。
参考答案
1.D
【详解】
A.由图可知,波长λ= 2cm,又T=1s,所以
A错误;
B.波向x轴正方向传播,故此时P点速度向+y方向,而Q点速度向-y方向。B错误;
C.此时P的位移为,振动方程可知,P到达波峰时间不是,C错误;
D.由图可知,P、Q的水平距离为,所以t=0.5s 时,波沿x轴传播距离
所以,P点波形恰好传到Q点,D正确。
故选D。
2.A
【详解】
A.因为在0.6s末时,A点恰第四次(图中为第一次)出现在波峰,可以得出A点做了三个完整的周期,可知
故A正确;
B.由图示位置到P点的距离s为3cm,而该列简谐波的波速为
所以传到P点需要的时间为
故B错误;
C.由波动图像可知,质点开始振动时速度方向是向下的,故C错误;
D.由于波传到P点所需要的时间为0.3s,所以,P点在0.3s末时,还处在平衡位置,故D错误。
故选A。
3.C
【详解】
1.带动法:由机械波的产生可知,后一个质点的振动是由前一个质点的振动带动的,所以只要找到了前一个质点(靠近波源一方的质点)的位置,我们就可以判断后一个质点的振动方向。x=2m处的质点的前一个质点在上方,所以x=2m处的质点的振动方向就向上;
2.微平移法:作出经微小时间(时间要小于四分之一周期)后的波形,由波形就可以知道各质点经过这个时间到达的位置,已知波向右传播,所以x=2m处的质点的速度向上;
3.上下坡法:把波形看成是山坡,上坡时质点的振动方向向下,下坡时质点的振动方向向上,已知波向右传播,故x=2m处的质点处于下坡,故速度方向向上;
4.同侧法:波的传播方向与质点的振动方向必须在波形的同一侧,已知波向右传播,x=2m处的质点速度就必须向上;
故ABD错误,C正确。
故选C。
4.C
【详解】
A.6s时,波传到x=6m处,沿x轴正方向传播,所有质点起振方向相同,根据平移法可知,t=0时,质点O向y轴正方向运动,故A错误;
B.6s后,质点P向波谷运动,质点Q向平衡位置运动,故Q先回到平衡位置,故B错误;
C. 6s时,波传到x=6m处,则波速为
由图可知波长λ=4m,则周期为
再过1s,波传播了
△x=v△t=1m
即经过此时,两点加速度均沿y轴正方向,故C正确;
D.6s-7s内因为P向波谷运动,Q经过平衡位置,故Q经过路程大于5dm,P小于5dm,故D错误。
故选C。
5.A
【详解】
AB.由甲图可知,波长
由乙图可知,振动周期
因此波速
由于2s时M点开始振动,因此质点M平衡位置的坐标
A正确,B错误;
CD.由于在前2s时间内,M点静止不动,因此在7s内路程
CD错误。
故选A。
6.C
【详解】
A.振幅等于质点离开平衡位置的最大距离,由图知,质点P的振幅为0.1 m,A错误;
B.波沿x轴正方向传播,则
周期为
频率为
(n=0,1,2,3…)
所以波的频率可能为2.5Hz,12.5Hz,不可能为7.5 Hz,B错误;
C.波速为
当n=1时
C正确;
D.波沿x轴正方向传播,在t=0.1s时刻与P相隔5m处的质点与P点相距1m的质点振动情况完全相同,即距原点为3.5m的质点在0.1s时刻的速度方向,沿y轴正方向,故D错误;
故选C。
7.D
【详解】
A.由图可得,周期为4s, 3s末A、B两质点的位移分别为yA=-2cm,yB=0,位移不同,A错误;
B.由振动图像读出,ls末A质点的位移yA=2cm,处于波峰,速度是零;B质点的位移yB=0,处于平衡位置,速度最大,所以ls末A质点的速度小于B质点的速度,B错误;
C.t=0时刻,质点A正通过平衡位置向上运动,质点B在波峰,波从A向B传播,则AB间的距离

C错误;
D.根据
当 时,波速为
D正确。
故选D。
8.A
【详解】
由可知,波速由介质决定而不变,而波源的振动频率增大,故波长变短;O点波源的振动同时向两边传播,两边的波形对称。
故选A。
9.B
【详解】
A.两树叶在1min内都上下振动了36次,则树叶振动的周期
树叶振动的频率
则水波的频率为0.6Hz,故A错误;
B.两树叶之间有2个波峰,当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷,两树叶间水面距离是4m,则
解得该列水波的波长为λ=1.6m,故B正确;
C.一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷,两者平衡位置间的距离是半波长的奇数倍,两片树叶的位移始终等大反向,故C错误;
D.水波传播时,各质点在自身的平衡位置附近上下振动,并不随波迁移,所以足球不能到岸边,故D错误。
故选B。
10.B
【详解】
A.经过,质点a回到平衡位置,加速度为零,速度最大沿着y轴负方向,故A错误;
B.经过,质点c到平衡位置,加速度为零,速度最大沿着y轴正方向,故B正确;
C.质点不会随波移动,只能在平衡位置附近振动,故C错误;
D.由同侧法可知,质点d在时振动方向向下,经过,质点d到达最大振幅处,在x轴上方,位移为5cm,故D错误。
故选B。
11.D
【详解】
画出再过个周期后的波形图,a处质点处于波谷,c处质点处于波峰,b处质点处于平衡位置且向下运动,d处质点处于平衡位置且向上运动,所以图乙是d处质点的振动图象,选项D正确。
故选D。
12.C
【详解】
A.由图(a)可以看出,该波的波长为
由图(b)可以看出,周期为
波速为
选项A错误;
B.由图(b)知,当时,Q点向上运动,结合图(a)可得,波沿x轴负方向传播,选项B错误;
C.设质点O的振动方程为,其中
时有
可得
即质点O的振动方程为
由图(b)可知
所以O、Q两质点的相位差为,则
选项C正确;
D.波沿x轴负方向传播,结合图(a)可得质点向上振动,在时质点移动到上方最大位置处,选项D错误。
故选C。
13.AC
【详解】
A. 该简谐横波的波长为4cm,则频率为
选项A正确;
BC. 根据同侧法可知,此时刻质点K的速度沿y轴的负方向、L速度为零、M 的速度沿y轴的正方向,则质点K比质点L、M先回到平衡位置,选项B错误,C正确;
D. 质点M此时的加速度指向平衡位置,即沿y轴的负方向,选项D错误。
故选AC。
14.BDE
【详解】
A.由题图乙可知Q点在0.20s时向上运动,故波沿x轴正方向传播,波速
v==m/s=40m/s
选项A错误;
B.质点M与质点Q相差半个波长,则它们的运动方向总是相反,选项B正确;
C.当时间
t=0.75s=3T
时,Q点的位移为-10cm,选项C错误;
D.在0.50s=2.5T时间内,质点M通过的路程为
2.5×4A=100cm=1.0m
选项D正确;
E.根据振动图像可得
t=0时,质点P沿y轴负方向运动,设P质点做简谐运动表达式为
波形向右平移1m时,质点P到达平衡位置,所用时间最短为
t==0.025s
可知
解得
则质点P做简谐运动的表达式为
选项E正确。
故选BDE。
15.ABE
【详解】
A.由波的图像可知,波长为8m,A正确;
BC.如果波向右传播,这段时间内传播的距离为
由于每经过一个周期波向前传播一个波长,因此
可得
因此波速为
如果波向左传播,这段时间内传播的距离为
因此
可得
波速为
B正确,C错误;
D.无论波向右传播还是向左传播,经过,质点不可能运动到轴处,D错误;
E.若波向右传播,时,波向右传播了
Q点恰好处于平衡位置,而若波向左传播,时,波向左传播了
Q点也恰好处于平衡位置,E正确。
故选ABE。
16.AD
【详解】
A.若波沿x轴正方向传播,则传播时间
所以周期
当时,T最大,最大值为
选项A正确;
B.若波沿x轴负方向传播,波传播的距离最小值为3 m,它的最小速度为
选项B错误;
C.若波的传播速度为,波在时间内传播的距离为
波的传播方向是x轴正方向,可知时P质点的运动方向为y轴负方向,选项C错误;
D.若波的传播速度为,波在时间内传播的距离为
波的传播方向是x轴负方向,可知时刻P质点的运动方向为y轴正方向,选项D正确。
故选AD。
17.(1)沿x轴正方向传播;(2)20m/s
【详解】
(1)[1]由乙图读出,t=0时刻质点P的速度方向向下,由同侧法可知,这列波沿x轴正方向传播
(2)[2]由图知λ=4m,T=0.2s,则波速为
18.和,和
【详解】
若波从A传到B,AB间可能有波长的波形,也可能有波长的波形,则得波长可能为4L和,若波从B传到A,AB间可能有AB间可能有波长的波形,也可能有波长的波形,则得波长可能为和。
19.20 0.25
【解析】
质点B的振动周期为0.2s,则波的周期T=0.2s,波长λ=4m,则波速;当处于x=1m处的波峰传到C点时,质点C第一次到达波峰,则
20.20; 负; 0.05;
【详解】
[1]由图甲的波形图知该波波长为,由图乙的质点振动图象知波的周期为,所以该波的波速为
[2]因为该简谐横波沿轴正方向传播,由波形平移法知该时刻质点的振动方向沿轴负方向。
[3]从该时刻开始计时,质点再经过
第一次出现在波谷。
[4]根据图乙可得质点的振动方程为
则时质点的位移