2020-2021学年高中物理新人教版选择性必修第一册 3.2波的描述 同步训练8(Word版含答案)

2020-2021学年度人教版（2019）选择性必修第一册
3.2波的描述同步训练8（含解析）
1．一简谐横波某时刻波形如图甲所示。由该时刻开始计时，质点N的振动情况如图乙所示。下列说法正确的是（　　）
A．该时刻质点L与N的速度相同
B．该横波沿x轴正方向传播
C．质点L该时刻向y轴负方向运动
D．质点M经半个周期将运动到K点
2．某横波在介质中沿x轴传播，图甲为t＝0.75s时的波形图，图乙为P点的振动图象，那么下列说法正确的是(　　)
A．质点L与质点N的运动方向总相同
B．该波沿x轴正方向传播
C．在0.5s时间内，质点P向右运动了1m
D．t＝1.0s时，质点P处于平衡位置，并正在往y轴负方向运动
3．一条较长的软绳，用手握住一端拉平后，连续向上、向下抖动长绳，可以看到一系列波的产生和传播的情境，如图所示。绳上有四个标记A、B、C、D，在波传播的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．标记A此时的速度方向竖直向下
B．标记B和标记C之间的距离等于半个波长
C．标记D此时的加速度方向竖直向下
D．再过半个周期，标记A运动到标记B、C之间
4．图（a）为一列波在t=2s时的波形图，图（b）是平衡位置在处的质点的振动图像，P是平衡位置为的质点，下列说法正确的是（　　）
A．波的传播方向向右
B．波速为1m/s
C．时间内，P运动的路程为4cm
D．时间内，P向y轴负方向运动
5．图甲为一列简谐波在时刻的波形图，P是平衡位置为处的质点，Q是平衡位置为处的质点，图乙为质点Q的振动图像，则（　　）
A．在时，质点P的速度方向为y轴正方向
B．质点Q简谐运动的表达式为
C．从到，该波沿x轴负方向传播了
D．从到，质点P通过的路程为
6．如图所示，一列简谐波沿x轴正向传播，虚线是在t＝0时刻的波形，经过1s第一次形成如图实线波形．下列选项正确的是（　　）
A．该列简谐波的波长为8m
B．该列简谐波的波速大小为3m/s
C．该列简谐波的传播周期为1.6s
D．从t＝0s时刻开始，x＝3m处的质点在1.2s内振动路程为振幅的二倍
E.从t＝1s时刻开始，x＝5m处的质点第一次回到平衡位置需要的时间为0.6s
7．位于处的波源在介质中产生沿轴正方向传播的机械波。如图所示，当时刻恰好传到位置，、分别是、位置处的两质点，下列说法正确的是（　　）
A．波源的起振方向为沿轴正方向
B．、位移的大小和方向始终相同
C．开始，当第一次处于轴上方处时，处于轴下方处
D．开始，当波刚传到位置时，、经过的路程分别为和
8．将材料相同但粗细不同的绳1和绳2连接在一起，上下持续抖动绳1的一端，形成一列向右传播的简谐波，时刻的波形图如图所示。已知图中相邻竖直平行线之间的距离相等，波在绳1中的周期为T。下列说法正确的是（　　）
A．波在绳2中的周期也为T
B．波在绳1中的传播速度与绳2中的传播速度相同
C．再经过2T时间，绳2中的质点a刚开始向下运动
D．再经过时间后，质点b的运动情况与质点a的运动情况完全相同
9．一列简谐横波沿x轴方向传播，处质点的振动图像如图甲所示，时部分波形图如图乙所示。已知该简谐波的波速为。则下列说法正确的是（　　）
A．简谐横波的传播方向沿x轴负方向
B．简谐横波的波长为
C．，处的质点传播到处
D．时处的质点对应的纵坐标为
10．下列说法正确的是(　　)
A．质点的振动周期就是波源的周期
B．波的周期是与波源驱动力的频率无关
C．波的周期与形成波的介质的密度有关
D．经历整数个周期，波形图重复出现，只是波峰向前移动了一段距离
E.波速反映了振动在介质中传播的快慢
11．如图所示，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点。相邻两点的间距依次为2m、4m和6m，一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正方向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是（　　）
A．在t＝6s时波恰好传到质点d 处
B．在t＝5s时质点c 恰好到达最高点
C．质点b开始振动后，其振动周期为4s
D．在4s12．图甲为一列简谐横波在时刻的波形图，Р是平衡位置在处的质点，Q是平衡位置在处的质点；图乙为质点Q的振动图象。下列说法正确的是（　　）
A．质点Q简谐运动的表达式为
B．在时，质点Р的加速度方向与y轴正方向相同
C．从到，该波沿x轴负方向传播了4m
D．从到，质点Р通过的路程为30cm
13．如图是在两个不同介质中沿x轴正方向传播的两列波的波形图。图中的实线分别表示横波甲和横波乙在时刻的波形图，经过0.5s后，甲、乙的波形分别变成如图中虚线所示。已知两列波的周期均大于0.3s，则下列说法中正确的是（　　）
A．时刻甲中处的质点向上振动
B．时刻甲中处的质点加速度向上
C．波甲的周期一定等于波乙的周期
D．波甲的速度可能大于波乙的速度
14．小明在河岸边漫步时发现某一浮标在振动。他画出了浮标从某一时刻计时开始的振动图像，设该时刻t=0，如图甲所示。他以该浮标为原点，从t=0时刻开始计时，画出了在t=2s时的部分水波图像，如图乙所示。将此水波看作简谐横波，则下列说法中正确的是（　　）
A．波的传播周期为2s
B．水波传播速度大小为v=2m/s
C．该列水波传播方向是沿x轴的正方向
D．若现在以图乙中的波形为计时的起点，那么当质点A第一次回到平衡位置时，质点B离平衡位置的距离为s=20cm
E.若现在以图乙中的波形为计时的起点，那么当质点A第一次达到波峰时，质点B离平衡位置的距离为s=20cm
15．一列简谐横波沿轴传播，其中质点的平衡位置位于处，质点的平衡位置位于处，质点的振动图像如图甲所示，如图乙所示是质点刚振动了时的波形图，下列说法正确的是____________。
A．该波的波速为
B．乙图为时的波形图
C．时，质点的加速度最大
D．时，质点经过平衡位置且速度方向为负方向
E.时间内，质点运动的路程为
16．图示为位于坐标原点的波源O振动2s时沿波的传播方向上的部分波形，已知波源O在时开始沿y轴负方向振动，时它正好第3次到达波谷。质点a、b、c的平衡位置的横坐标分别为。则下列说法正确的是（　　）
A．波源O的振动频率为
B．该波的传播速度大小为
C．内质点a通过的路程为
D．时质点b的加速度为零
17．如图所示，S点是波源，时刻，波源起振方向竖直向上，每隔依次产生频率为和的简谐波，振幅均为，波速为。波在传播过程中经过P、Q两点，已知，。下列正确的是（　　）
A．当时，Q点振动方向向上
B．当时，此时P、Q两点的振动方向相同
C．当时，P点经过路程为
D．当t应满足：，P点和Q点经过的路程相差最大
18．如图，一列简谐横波平行于轴传播，图中的实线和虚线分别为和时的波形图。已知平衡位置在处的质点，在0到时间内运动方向不变。则这列波的波速为____________，传播方向沿轴_________（填“正方向”或“负方向”）。
19．如图所示，图甲为一列沿水平方向传播的简谱横波在时的波形图，图乙是这列波中质点P（坐标为处的点）的振动图线。
(1)求该波的传播速度。
(2)判断该波的传播方向。
(3)写出图甲中P点的振动方程。
20．一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播，处在x1＝1m和x2＝2m的两质点A、B的振动图象如图所示，求波长和波速。
21．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，t＝0.2s时刻的波形如下图中实线所示，t＝0.5s时刻的波形如图中虚线所示，则：
(1)如果波向x轴负方向传播，求该波的周期T
(2)如果周期T＞0.3s，且t＝0时刻，x＝2m处的质点正处在波谷，求这列波传播的方向？传播的速度为多少？
(3)在(2)问的条件下，发现从t＝0时刻开始，波传播3s后，＝2m处的质点运动的路程为3m，求该质点的振幅A为多少？
22．如图所示，实线是某时刻的波形图，虚线是0.2s后的波形图。
（1）若波沿x轴负方向传播，且周期大于0.2s，求它的周期；
（2）若波沿x轴正方向传播，且周期满足T<0.2s<2T，求波的传播速度；
（3）若波速是45m/s，求波的传播方向。
23．如图所示，a是一列正弦波在t=0时刻的波形曲线，P是波形曲线上的一个质点；b是t=0.4 s时的波形曲线。
(1)求这列波的波速；
(2)若波沿x轴正方向传播，质点P在t=0时刻振动方向如何？
参考答案
1．C
【详解】
A．该时刻质点L与N的速度大小相同，方向相反，故A错误；
B．由乙图可知，根据上下坡法可知，该横波沿x轴负方向传播，故B错误；
C． NL两点相差半个波长，此时N点向上振动，所以此时质点L该时刻向y轴负方向运动，故C正确；
D．质点不随波迁移，所以不会运动到K点，故D错误。
故选C。
2．D
【详解】
A．由波动图象可知，质点L与质点N的运动方向总是相反，故A错误；
B．由振动图象可知，t＝0.75s时，P点振动方向向下，所以该波沿x轴负方向传播，故B错误；
C．质点P在其平衡位置附近来回振动，并不随波迁移，故C错误；
D．由振动图象可知，t＝1.0s时，质点P处于平衡位置，并正在往y轴负方向运动，故D正确。
故选D。
3．C
【详解】
A．机械波向右传播，可知此时标记A的速度方向是竖直向上的，故A错误；
B．标记B和标记C之间的水平距离才等于半个波长，故B错误；
C．标记D此时已经越过平衡位置，正在向最高点运动，即正在做减速运动，其加速度方向竖直向下，故C正确；
D．机械波向右传播，但是各个质点只是在其平衡位置附近上下振动，并不会随波迁移，故D错误。
故选C。
4．A
【详解】
A．从振动图中可知在时，处的质点沿y轴负方向，根据走坡法可知波向右传播，故A正确；
B．由图（a）可知该简谐横波波长为2m，由图（b）知周期为4s，则波速为
故B错误；
CD．由图（a）可知时，质点P已经在波峰，P即将向y轴负方向运动，，所以可知0～2s时间内即半个周期内，P沿y轴从负的最大位移处运动到了正的最大位移处，沿y轴正方向运动，所以路程为2个振幅，即8cm，故CD错误。
故选A。
5．AC
【详解】
A．由振动图象知，t=0.10s时，Q处于平衡位置向下振动，根据上下坡法知，波沿x轴负方向传播，当t=0.25s时，即在t=0.10s开始经过，质点P在平衡位置以下向上振动，即速度方向沿y轴正方向，故A正确；
B．由图可知
则质点Q简谐运动的表达式为
故B错误；
C．由图可知，波速为
则从到，该波沿x轴负方向传播了，故C正确；
D．由于P点不是在波峰或波谷，或平衡位置，经过0.15s，即经过个周期，质点经历的路程不等于3A，即30cm，故D错误。
故选AC。
6．ACE
【详解】
A．观察波形图，该列简谐波的波长为8m，A正确；
B．波向右移动了5m，所以波速
故B错误；
C．由波的公式
得T=1.6s，故C正确；
D．质点振动1.2s等于，故x＝3m处的质点在1.2s内振动路程为振幅的3倍，故D错误；
E．从t＝1s时刻开始，x＝5m处的质点第一次回到波谷位置需要的时间为
波谷到平衡位置的时间
所以所需要的时间为0.6s，故E正确。
故选ACE。
7．CD
【详解】
A．因波沿轴正方向传播，故最远点质点的运动沿轴负方向，波源的起振方向为沿轴负方向，选项A错误；
B．由于波的周期交替变化，导致波长会变化，所以当波长4m的波传过来时、可能分别处于轴的上下方，位移的方向不同，选项B错误；
C．当波再传时，点第一次处于轴上方处，此时处于轴下方处，选项C正确；
D．当波刚传到位置时，波形整体向前平移2m，因此根据波的平移可知Q点运动时间为一个周期而P点为半个周期，、分别经过路程和，即和，选项D正确。
故选 CD。
8．AC
【详解】
A．简谐波在介质中传播，质点受迫振动，振动周期都等于波源周期，故绳1和绳2周期都为T，故A正确；
B．由图可知，波在绳1和绳2中的波长不同，根据可知，波在绳1中的传播速度与绳2中的传播速度不同，故B错误；
C．由图可知，再经过2T时间，波刚好传播到质点a，质点a的起振方向与图中刚开始振动的质点一样，由于波向右传播，则质点a向下运动，故C正确；
D．再经过时间后，质点a向上运动，质点b向下运动，故D错误。
故选AC。
9．AD
【详解】
A．由图甲可知，处质点在时沿y轴负方向振动，由同侧法可知，简谐横波的传播方向沿x轴负方向，故A正确；
B．由图甲可知，周期为0.4s，则波长为
故B错误；
C．由于质点只会在各自平衡位置附近振动，并不会随波逐流，故C错误；
D．x=0处的质点的振动方程为
经过0.25s时，x=0处的质点的坐标为
由于x=0处的质点和x=0.8m处的质点相差半个波长，则时处的质点对应的纵坐标为，故D正确。
故选AD。
10．ADE
【详解】
A．质点振动的周期都等于波源的振动周期，故A正确；
BC．波的周期等于波源驱动力的周期，与介质无关，故BC错误；
D．经历整数个周期，波形图重复出现，只是波峰向前移动了一段距离，正是波的周期性的体现，故D正确；
E．波速反映的是振动在介质中传播的快慢程度，故E正确。
故选ADE。
11．AC
【详解】
A．ad间距离为x=12m，波在同一介质中匀速传播，则波从a传到d的时间为
即在t＝6s时波恰好传到质点d处，故A正确；
B．设该波的周期为T，由题可知
则
波从a传到c的时间为
则在t＝5s时质点c已振动了2s，而c起振方向向下，故在在t＝5s时质点c恰好到经过平衡位置向上。故B错误；
C．质点b的振动周期等于a的振动周期，即为4s。故C正确；
D．在4s故选AC。
12．ABC
【详解】
A．质点Q做简谐振动的表达式为
（国际单位）
故A正确；
B．由图乙可知在时刻，质点即将向下运动，根据走坡法可知，波向轴的负方向传播，如下图
同理可得，在时刻，质点即将向上运动，在时，即在时刻起历时后，质点Р处于y轴负半轴，其加速度方向与y轴正方向相同，故B正确；
C．根据可知，波向轴负方向传播的速度大小
则从到，该波沿x轴负方向传播了
故C正确；
D．由于P点不是在波峰或波谷或者平衡位置，故从到的周期内，通过的路程不等于，故D 错误。
故选ABC。
13．AD
【详解】
A．根据“上下坡法”可确定甲中处的质点向上振动，故A正确；
B．时刻甲中处的质点处于平衡位置，加速度为零，故B错误；
C．由两图可知，两波的周期，即，，所以两列波的周期不一定相等，故C错误；
D．由两图可知，两波的波长分别为，，综合C可知，波甲的速度可能大于波乙的速度，故D正确。
故选AD。
14．ACE
【详解】
A．由图甲可知波的振动周期T=2s，振幅为20cm，故A正确；
B．由图乙可知，波长，周期，故波速
故B错误；
C．t=2s时，由甲可知原点向下运动，判断波的运动方向可以利用 “上下波法”即沿波的传播方向看去，位于上波段的质点向下运动，位于上波段的质点则向上运动。由图乙可知，从左往右看原点处于上波段，且向下运动，故波向右传播，沿x轴正方向。故C正确；
D．由图乙可知A处于波谷，B处于波峰，两者相差半个周期，当A回到平衡位置时，B也处在平衡位置。故D错误；
E．质A点第一次到达波峰的时间，此时质点点运动到平衡位置下方振幅处，距离平衡位置的距离，故E正确。
故选ACE。
15．BCE
【详解】
A． 由题图甲知，由题图乙知，波速
A错误；
B．质点刚振动了时的波形图，即为的波形图，B正确；
C． 时，质点在波谷，加速度正向最大，C正确；
D．时，点经过平衡位置且速度方向为正方向，D错误；
E． 时间内，质点运动路程等于两个振幅之和，E正确。
故选BCE。
16．BC
【详解】
A．根据题意可知，波源O振动2s时沿波的传播方向上的部分波形，则，周期，频率，故A错误；
B．，根据波长、波速和周期的关系可知
故B正确；
C．内质点a只振动了2个周期，则通过的路程
故C正确；
D．时，质点b在波峰，其加速度最大，故D错误；
故选BC。
17．BD
【详解】
A．当时，波传播的波形图如图所示，此时Q点振动方向向下，A错误；
B．当时，P、Q在区间，间距正好一个波长，振动方向相同，B正确；
C．当时，P点经过3次全振动，通过的路程，C错误；
D．当P点和Q点在区间内，各自经过的路程相差，故时间t满足
D正确。
故选BD。
18．10 负方向
【详解】
[1] 在0到0.1 s时间内运动方向不变，则质点从最大位移处向下运动个周期，得周期T=0.4s；由图像可知波长λ= 4 m，则
[2] 由题意知波传播个周期，实线波形向左平移个波长与虚线波形重叠，故波沿x轴负方向传播。
19．(1)；(2)向右传播；(3)
【详解】
(1)波的传播速度
(2)时P点向上振动，波向右传播
(3)振幅A=0.2cm
振动方程
20．，
【详解】
由题意可知波沿x轴正向传播，即传播方向A→B，在t＝0时刻，质点A正沿＋y方向经过平衡位置，而B质点恰好位于波峰上，由λ＞1m，可画出t＝0时刻A、B间的波形图
由波形图可知
x2－x1＝λ
解得λ＝m
波速为
v＝＝m/s＝m/s.
21．(1) （n=0，1，2，…）；(2) x轴正方向传播，；(3)
【详解】
(1)由图可知
波向负方向最小位移为5m
故有
解得
（n=0，1，2，…）
(2)根据题意可得：波向x轴正方向传播
可得
由
解得
(3)由
解得
22．（1）；（2）25m/s；（3）波沿着x轴正方向传播
【详解】
（1）由波形图可知，波长
波沿x轴负方向传播时，经波长传到虚线位置,则
解得
（2）波沿x轴正方向传播时，0.2s时间内经波长传到虚线位置,即
解得
T=0.16s
波速
代入数据得
v=25m/s
（3）假设波沿x轴正方向传播，传播时间
（n=0，1，2，…）
所以
（n=0，1，2，…）
根据
可得
m/s（n=0，1，2，…）
已知
v=45m/s
解得
n=2
故假设成立，波沿着x轴正方向传播。
23．(1) v1=(20n+5）m/s（n=0，1，2…），方向沿x轴正方向；或v2=(20n+15）m/s（n=0，1，2…），方向沿着x轴负方向；(2)向方向运动
【详解】
(1)由图可知，波长λ=8 m，若波沿x轴正方向传播，则在0.4 s内传播的距离为
x1=(2+8n）m
故波速为
v1=(20n+5）m/s（n=0，1，2…）
若波沿着x轴负方向传播，则在0.4 s内传播的距离为
x2=(6+8n）m
故波速为
v2=(20n+15）m/s（n=0，1，2…）
(2)利用波形平移法，t=0时刻，P点向方向运动。