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)

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名称 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)
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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 2021-11-07 08:36:44

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文档简介

第三章机械波第二节波的描述高二上学期选择性必修第一册新学期同步练习能力提升(人教版2019)
练习
一、单选题,共12小题
1.波从一种介质传到另一种介质时,不发生变化的物理量是(  )
A.速度 B.频率 C.波长 D.速率
2.一列波在不同介质中传播时,保持不变的物理量是(  )
A.波速 B.波长 C.振幅 D.频率
3.如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,时,波传播到x轴上的的质点,此时质点A在负的最大位移处;在时,质点A第二次出现在正的最大位移处,下列判断中正确的是(  )
A.该波的波速为
B.时,处的质点刚开始振动,且振动方向向下
C.时,处的质点在平衡位置,且振动方向向下
D.处的质点在正的最大位移处时,质点A也正好在正的最大位移处
4.图甲为一简谐横波在时刻的波形图像,图乙为横波中处质点的振动图像,下列说法正确的是(  )
A.波的传播方向沿轴负方向
B.波的传播速度大小为0.01m/s
C.在时刻,质点的振动速度大小为0
D.在时刻,质点的振动加速度大小为0
5.如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,P为介质中平衡位置坐标的质点,时刻的波形如图中实线所示,经过,该波第一次出现如图中虚线所示的波形。下列说法正确的是(  )
A.该波的周期为0.8s
B.时刻,质点P沿y轴正方向运动
C.在内,质点P沿x轴正方向移动的路程为
D.该波的传播速度为
6.关于机械波,下列说法中正确的是(  )
A.机械波能够在真空中传播 B.机械波的波长只由波源决定
C.机械波的波速只由波源决定 D.产生机械波一定要有波源和介质
7.关于振动图像和波的图像,下列说法中正确的是(  )
A.振动图像的形状随时间变化,而波的图像的形状不随时间而变化
B.简谐振动图像和简谐波的图像的形状不都是正弦(或余弦)曲线
C.振动图像研究的是一个质点在振动过程中位移随时间的变化,而波的图像研究的是某一时刻在波的传播方向上一个质点在空间的分布
D.可以由波的传播方向判断质点的运动方向,也可以由质点的运动方向判断出波的传播方向
8.一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图甲所示,P是介质中的一个质点,图乙是质点P的振动图像。下列说法正确的是(  )
A.该波的振幅为8cm B.该波沿x轴负方向传播
C.经过1s时间,质点P的路程为4cm D.t=2s时,质点P的动能最小
9.一列简谐横波沿x轴传播,t=0时刻的波形如图甲所示,A、P和Q是介质中的三个质点,A的振动图象如图乙所示,下列判断正确的是(  )
A.该波的传播速度是2.5 m/s
B.该波沿x轴正方向传播
C.从t=0到t=0.4 s,P通过的路程为4 m
D.从t=0时刻开始,P将比Q先回到平衡位置
10.如图所示,图甲是时刻一简谐横波沿x轴正方向传播的波形图,图乙为这列波上某质点的振动图象,则(  )
A.该列波的波速为4m/s
B.图乙可能是质点b的振动图象
C.质点c的振动方程为
D.时,a点的振动方向向上
11.如图为沿x轴传播的一列简谐横波在时刻的图像,该时刻P、Q两质点离开平衡位置的位移相同,此后P质点回到平衡位置的最短时间为0.2s,Q质点回到平衡位置的最短时间为0.6s,下列说法正确的是(  )
A.该波沿轴负方向传播 B.该波的传播速度为7.5m/s
C.该波的传播周期为1.2s D.s时,质点P的加速度方向沿y轴负方向
12.一机械波沿x正方向传播。若A、B两质点某时刻速度相同且位置如图所示,则AB之间两种可能的波形是(  )
A. B. C. D.
二、多选题,共4小题
13.从波源质点O起振开始计时,经时间,轴上距波源处的质点开始振动,此时波形如图所示,则下列说法正确的是(  )
A.该列波的周期可能为
B.点的简谐振动方程为
C.在时间内,轴上处质点通过的路程为
D.在时,轴上处质点位移为零,且向轴负方向振动
E.在时,轴上处质点位移大于,且向轴正方向振动
14.如图甲为一列简谐横波在时刻的波形图,P是平衡位置在处的质点,Q是平衡位置在处的质点,M是平衡位置在处的质点,图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是(  )
A.该波向右传播,波速为40
B.时,Q点的位移为10
C.在0.5s时间内,质点M通过的路程为1.0m
D.质点P简谐运动的表达式为
15.一简谐横波沿x轴正方向传播,在t=0时刻,该波的波动图像如图a所示,P、Q是介质中的两个质点。图b表示介质中某质点的振动图像。下列说法正确的是(  )
A.质点Q的振动图像与图b相同
B.在时刻,质点P的速率比质点Q的大
C.在时刻,质点P的加速度的大小比质点Q的大
D.在时刻,质点P的位移比质点Q的小
16.一列简谐横波在t=0时刻的图像如图甲所示,平衡位置位于x=15m处的A质点的振动图像如图乙所示。下列说法中正确的是(  )
A.这列波沿x轴负方向传播
B.这列波的波速是m/s
C.从t=0开始,质点P比质点Q晚0.4s回到平衡位置
D.从t=0到t=0.1s时间内,质点Q加速度越来越小
三、填空题,共2小题
17.一列横波在某时刻的波形如图所示,已知波沿x轴正方向传播,且波速为,则:
(1)该波的周期为_______s;
(2)在处的质点此时刻的速度方向为_________.
18.地震时,振源会同时产生两种波,一种是传播速度约为3.5 km/s的S波,另一种是传播速度约为7.0km/s的P波。一次地震发生时,某地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S波早3min。假定地震波沿直线传播,振源的振动周期为1.2s,则振源与监测点之间的距离为________km,S波的波长为________km。
四、解答题,共2小题
19.某电磁波的波形如图所示。问:
(1)该电磁波的频率是多少?
(2)它从A传到B需要多少时间?
20.如图所示,是一列沿x轴正方向传播的横波,其中实线是t1=2s时的波形,虚线是t2=2.5s时的波形。
(1)由图可知,该列波的波长和振幅是多大;
(2)若(t2-t1)小于一个周期,求波速大小;
(3)若(t2-t1)大于一个周期,求波速大小;
试卷第1页,共3页
参考答案
1.B
【详解】
波速由介质决定,波从一种介质传到另一种介质时,速度大小即速率会改变,所以速度发生变化,而频率由波源决定,与介质无关,根据
可知波长也会改变,不发生变化的是频率,故选B。
2.D
【详解】
A.波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定,在不同的介质中,波速是不同的,故A错误;
BD.波的频率由波源振动的频率决定,与介质无关,根据波长与波速、频率之间的关系可知波长会因为介质的不同而不同,故B错误,D正确;
C.振幅反映了波所传播的能量大小,同一列波传播的能量相同,但在不同介质中,由于质点受力情况不同,所以质点能够偏离平衡位置的最大位移不同,即波的振幅不同,故C错误。
故选D。
3.D
【详解】
A.从波的图像可知波长。时波刚传到的质点,由波的传播方向、波形和质点的振动方向的关系可知,此时该质点的振动方向向上,即波源的起振方向向上。时质点A在负的最大位移处,需经过一个半周期第二次出现在正的最大位移处,所以有。由波长和周期可求出波速,A错误。
B.到处相距半个波长,所以波经半个周期传到处,此时该点向上振动,B错误。
C.时处的质点在平衡位置向下振动,时经过了一个半周期,所以处的质点仍在平衡位置,但向上振动,C错误。
D.处的质点与A点相距两个波长,振动的步调应一致,D正确。
故选D。
4.B
【详解】
A.由图乙可知,时刻,质点向上振动,根据振动方向和波动方向的关系,可以判断出波的传播方向沿轴正方向,故A错误;
B.由图甲可知波长为4cm,由图乙可知周期为4s,波长、周期和波速的关系
故B正确;
C. 在时刻,质点的振动速度为图像的切线,因此速度不为零,故C错误;
D.在时刻,质点处于波峰,加速度最大,故D错误。
故选B。
5.B
【详解】
AD.由图可知,波长为
经过,该波第一次出现如图中虚线所示的波形,故传播距离为
故波速为
周期为
AD错误;
B.由“同侧法”可知,时刻,质点P沿y轴正方向运动,B正确;
C.波传播过程质点只在平衡位置上下振动,不随波迁移,C错误。
故选B。
6.D
【详解】
A.机械波不能够在真空中传播,所以A错误;
B.机械波的波长由波源及介质来决定,所以B错误;
C.机械波的波速只由介质决定,所以C错误;
D.产生机械波一定要有波源和介质,所以D正确;
故选D。
7.D
【详解】
A.振动图像的形状不随时间变化,而波的图像的形状随时间而变化,故A错误;
B.简谐振动图像和简谐波的图像的形状都是正弦(或余弦)曲线,故B错误;
C.振动图像研究的是一个质点在振动过程中位移随时间的变化,而波的图像研究的是某一时刻在波的传播方向上各个质点在空间的分布,故C错误;
D.可以由波的传播方向判断质点的运动方向,也可以由质点的运动方向判断出波的传播方向,故D正确。
故选D。
8.B
【详解】
A.由图可知该波的振幅为4cm,故A错误;
B.由图乙可知从开始,质点P向上振动,则由图甲可知波沿x轴负方向传播,故B正确;
C.由图乙可知,经过1s时间,质点P的路程为8cm,故C错误;
D.由图乙可知,t=2s时,质点P回到了平衡位置,此时质点的速度最大,动能最大,故D错误。
故选B。
9.C
【详解】
A.波速为
v=m/s=25 m/s
故A错误;
B.由图乙可知t=0时刻质点A向上振动,根据“同侧法”,波上任一点的振动方向与波的传播方向在波形的同一侧,可推断波沿x轴负方向传播,故B错误;
C.0.4 s刚好为半个周期,质点P的路程为两个振幅,即4 m,故C正确;
D.由于波沿x轴负方向传播,质点Q比质点P先到达平衡位置,故D错误;
故选C。
10.C
【详解】
A.由甲图可得
由乙图中可得
所以该简谐横波的传播速度为
故A错误;
B.由图甲可知,时质点b位于平衡位置且向上振动,由图乙可知,5s时质点处于波峰位置,故B错误;
C.由图甲可知,质点c的振动方程为
故C正确;
D.时质点a处于波峰处,经过5s,即为,质点a运动到平衡位置且向下振动,故D错误。
故选C。
11.B
【详解】
AC.由题意可判断出波沿x轴正方向传播,P点向下运动,Q向上振动,周期为
故AC错误;
B.该波的传播速度为
故B正确;
D.时,质点P回到平衡位置,s时,质点P位于y轴负方向,所以加速度方向沿y轴正方向,故D错误。
故选B。
12.D
【详解】
因为波沿x正方向传播,且A、B两质点速度相同,则两质点位移大小相等,根据同侧法确定,ABC项中A、B质点速度方向不同,故ABC错误,D项正确;
故选D。
13.CE
【详解】
A.该列波的波速为
则该波周期为
A错误;
B.该波的角速度
振幅,点的简谐振动方程为
B错误;
C.波传到处经过的时间
在时间内,轴上处质点振动,则通过的路程为
C正确;
D.波传到处经过的时间
在时,轴上处质点位移为零,还没有开始振动,D错误;
E.波传到处经过的时间
在时,轴上处质点已经振动,由于质点从平衡位置向最大位移处运动时速度逐渐减小,经过的位移为A,所以轴上处质点在时位移
由于波传到处质点时质点起振方向向上,所以在时处的质点向轴正方向振动,E正确。
故选CE。
14.AC
【详解】
A.由乙图知在时,质点正向上运动,根据波形平移法可知该波沿轴向右传播,由甲图知波长
由图乙可知周期
则波速为
故A正确;
B.从到,经历时间
0.20s时向上振动,经时间点的位移为-10cm,故B错误;
C.经历时间
质点通过的路程
故C正确;
D.设质点简谐运动的表达式为
由图知
波向右传播,则质点沿轴负方向运动,当波形向右平移3m时质点到达平衡位置向上运动,所用最短时间为
所以当 时,则有
代入
解得
则有
故D错误;
故选AC。
15.AD
【详解】
A.由于波沿x轴正方向传播,在t=0时刻,Q点恰好处于平衡位置且沿y轴正方向运动,图像与图b相同,A正确;
B.在时刻,质点P恰好经过负的最大位移处,速率为零,而质点Q的恰好经过平衡位置,速率最大,B错误;
C.在时刻,质点P恰好运动到平衡位置,加速度为零,而质点Q恰好运动到正的最大位移处,加速度最大,C错误;
D.在时刻,质点P位移为
(A为振幅)
而质点Q的位移为
D正确。
故选AD。
16.ACD
【详解】
A.由图乙知,t=0时刻质点A的速度方向为沿y轴正方向,在题图甲中,由波形平移法可知该波的传播方向为沿x轴负方向,故A正确;
B.由题图甲知该波的波长为
由题图乙知周期
则波速为
故B错误;
C.t=0时刻质点P沿y轴负方向运动,质点Q沿y轴正方向运动,所以质点P比质点Q晚回到平衡位置,晚了
故C正确;
D.t=0时刻质点Q向y轴正方向振动,t=0.1s时回到平衡位置,则从t=0到t=0.1s时间内,质点Q的加速度越来越小,故D正确。
故选ACD。
17.0.4 沿y轴的正方向
【详解】
[1]由图像可知,波为,所以周期为
[2]由于波沿x轴正方向传播,根据“同侧法”可知,在处的质点此时刻沿y轴的正方向振动。
18.1260 4.2
【详解】
[1]地震监测点记录到首次到达的P波比首次到达的S波早3min(180s),故
代入数据,有
解得
x=1260km
[2]根据波速、波长、周期关系公式,得到
19.(1);(2)
【详解】
(1)波长
故频率
(2)它从A传到B需要多少时间
20.(1)λ=0.4m;A=5cm;(2)0.2m/s;(3)
【详解】
(1)根据图像,波长为
λ=0.4m
根据图像,振幅为
A=5cm
(2)若(t2-t1)小于一个周期,且向x轴正方向传播,波速为
(3)若(t2-t1)大于一个周期,且沿x轴正方向传播
解得
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页