3.2波的描述课后练习能力提升——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）

第三章机械波第二节波的描述高二上学期选择性必修第一册课后练习能力提升（人教版2019）
练习
一、单选题，共12小题
1．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，此时波恰好传至的位置，质点a、b、c在该时刻所在位置如图，已知波速为。以下说法正确的是（　　）
A．此波中某质点的振动周期为40s
B．此时质点a的振动方向沿y轴正方向
C．从图示时刻开始后0.4s时间内，质点a、b、c通过的路程为
D．从图示时刻开始再经过0.1s时间，处的质点恰好到达波谷位置
2．一列简谐横波沿轴传播，某时刻的波形图如图所示，、、为介质中三个点，该时刻点正向上运动。由此可知（　　）
A．该波沿轴负方向传播
B．该时刻点的加速度正在减小
C．该时刻以后，点比点先到达平衡位置
D．该时刻点的速率比点的速率大
3．一列向右传播的横波在时刻的波形如图所示，后点出现第一次波峰，则（　　）
A．该波的波长为
B．该波的周期为
C．每个质点的起振方向沿轴正方向
D．时刻，处的质点振动速度为零
4．一列简谐波沿轴正方向传播，时波形如图所示。已知在末，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
B．波传播到点需要
C．点开始振动时速度方向是向上的
D．点在末第一次出现在波谷
5．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波，实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.6s时的波形图，波的周期T＞0.6s，则（　　）
A．波的周期为0.8s
B．t＝0.6s时，P点的速度最大
C．在t＝1.2s时，P点沿y轴正方向运动
D．在t＝1.2s时，Q点到达波峰位置
6．如图所示为一列简谐横波在t=0时的波形图，波中P点在此刻向上振动，P点的振动周期是2秒，那么对于此列波，下列说法正确的是（　　）
A．该波的波长为2m B．该波的频率为2Hz
C．该波沿x轴向右传播 D．该波的传播速度为0.5m/s
7．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
8．均匀介质中，各质点的平衡位置在一直线上，相邻两质点的距离均为s。如图甲所示，振动从质点1开始向右传播，质点1开始运动时的速度方向竖直向上。经过时间t，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形。这列波的振幅为A。下列说法正确的是（　　）
A．这列波的周期
B．这列波的波长
C．这列波的传播速度
D．质点1运动的路程为
9．高二年级某同学在天鹅湖中投入一颗小石块激起一列水波，该同学发现湖中有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，两树叶之间还有2个波峰，用手机测量两树叶间水面距离是5m，再通过手机计时发现两树叶在1min内都上下振动了120次。则下列说法正确的是（　　）
A．该列水波的波速是4.0m/s
B．该列水波的频率是120Hz
C．该列水波的波长是2.5m
D．两片树叶的振动方向有可能相同
10．一列沿x轴负方向传播的简谐横波在某时刻的波形如图所示，当质点P经平衡位置沿y轴正方向运动时，（　　）
A．质点Q处于波峰
B．质点Q的振动速度比质点P的大
C．质点Q的加速度沿y轴的正方向
D．1m11．一列简谐波在时波的图像如图甲所示，处的质点的振动图像如图乙所示，由此可知（　　）
A．波沿x轴负方向传播
B．波速
C．时刻，质点a向y轴正方向运动
D．时刻，质点b的位移
12．图甲是一列简谐横波在时刻的波形图，P是平衡位置在m处的质点，Q是平衡位置在m处的质点；图乙为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．这列波沿x轴负方向传播
B．在时，质点P的速度方向沿y轴正方向
C．从到的过程中，质点Q的位移大小为30cm
D．从时刻开始计时，质点P在时（、1、2…）到达波峰
二、多选题，共4小题
13．关于次声波和超声波，以下说法中正确的是（　　）
A．频率低于20Hz的声波为次声波，频率高于20000Hz的声波为超声波
B．次声波的波长比可闻波短，超声波的波长比可闻波长
C．次声波的波速比可闻波小，超声波的波速比可闻波大
D．在同一种均匀介质中，在相同的温度条件下，次声波、可闻波、超声波的波速均相等
14．一列简谐横波在介质中沿x轴传播。其中x= 12cm和x= 18cm处的质点的振动图像分别如图（a） 、图（b）所示。根据这两条振动图线，可获得关于这列简谐横波的确定的和可能的信息是（　　）
A．此波的周期是12s
B．此波的振幅是8cm
C．此波的波长可能是4.8cm
D．此波的波长可能是6cm
E.此波的传播速度可能是2cm/s
15．一列简谐横波沿x轴方向传播，在t=0.25s时的波形如图甲所示，图乙为x=1.5m处质点b的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．该波的波速为2m/s
B．该波沿x轴正方向传播
C．质点a（x=1m）在t=0.25s到t=1.25s的时间内沿x轴正方向运动了2m
D．质点d（x=3m）在t=0.75s时处于平衡位置，并沿y轴负方向运动
E.质点b与质点e（x=4m）的运动方向可以相同
16．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图中的实线所示，t=0.1s时刻的波形如图中的虚线所示。P是传播介质中的一个质点，其平衡位置坐标。下列说法正确的是（　　）
A．波的频率可能为25Hz
B．波的传播速度可能为90m/s
C．t=0时刻，质点P相对平衡位置的位移为0.05m
D．若波的传播速度为10m/s，则时P点位于波峰
三、填空题，共2小题
17．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t=0时的波形图，虚线为t=0.5s时的波形图，若波沿x轴正方向传播，则其最大周期为___________s；若波速为14m/s，则t=0时P质点的运动方向为y轴__________（填“正方向”或“负方向”）。
18．一列简谐横波沿x轴传播，和时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知时，处的质点处于平衡位置，该波的周期。则该波的波长为_______，波沿x轴_________（填“正方向”或“负方向”）传播，波速为_______。
四、解答题，共2小题
19．如图，一列简谐横波沿x轴方向传播。实线为t=0时的波形图，此时x=4m的质点M速度方向沿y轴正方向。虚线为t=0.6s时的波形图。求：
（1）这列波的传播方向；
（2）简谐波的周期；
（3）波的最小传播速度。
20．一简谐横波以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。
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】
A．由图可知波长为0.08m，则此波中某质点的振动周期为
A错误；
B．由题知，波向左传播，根据“上下坡法”可知此时质点a的振动方向沿y轴负方向，B错误；
C．周期等于0.4s，从图示时刻开始后0.4s时间内，质点a、b、c通过的路程均等于4个振幅，所以，C正确；
D．从图示时刻开始再经过0.1s时间，波向左传播的距离为
波恰好传播到处，该质点恰好开始振动，在平衡位置处，D错误。
故选C。
2．C
【详解】
A．图示时刻点向上振动，根据“同侧法”可知波沿轴正方向传播，A错误；
B．点正向波谷运动，位移变大，回复力大小变大，则加速度增大，B错误；
C．根据波沿轴正方向传播，可知比先到达平衡位置，C正确；
D．图像所示时刻距离平衡位置比点远，在该时刻点比点的速率小，D错误。
故选C。
3．B
【详解】
A．由图可知，该波的波长为4m，A错误；
B．根据波的平移可知：P点出现第一次波峰波传播的距离为，由图可知波长，所以
即周期为5s，B正确；
C．由图可知，每个质点的起振方向沿轴负方向，C错误；
D．时刻，处的质点处于平衡位置，此时振动速度最大，D错误；
故选B。
4．D
【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错误；
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0.35s末时处在波谷，故D正确。
故选D。
5．D
【详解】
A．根据图像可知，波传播的距离为
所以波速为
所以周期为
又因为波的周期T＞0.6s，所以n只能取0，则有
A错误。
B．0.6s为四分之一个周期，波向右传播，p在初始时刻向上振动，经过四分之一周期会达到波峰位置，此时速度为0，B错误。
C．1.2s为二分之一个周期，p点会振动回到平衡位置，速度方向向下，C错误。
D．1.2s为二分之一个周期，Q会到达波峰位置，D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．由波形图可知，该波的波长为1m，A错误；
B．质点的振动周期与波的传播周期相同，故该波的周期为2s，频率为0.5Hz，B错误；
C．波中P点在此刻向上振动，由“同侧法”可知，该波沿x轴向左传播，C错误；
D．该波的传播速度为
D正确。
故选D。
7．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。
8．A
【详解】
A．由图可知
这列波的周期为
故A正确；
B．由图可知这列波的波长为
故B错误；
C．这列波的传播速度为
故C错误；
D．质点1运动的路程为
故D错误。
故选A。
9．A
【详解】
B．两树叶在1min内都上下振动了120次，则树叶的振动周期为
树叶振动的频率为
该列水波的频率是2Hz，所以B错误；
C．当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶之间还有2个波峰，用手机测量两树叶间水面距离是5m，则有
解得
则该列水波的波长是2m，所以C错误；
D．两片树叶的振动方向有相反，所以D错误；
A．根据
则该列水波的波速是4.0m/s，所以A正确；
故选A。
10．C
【详解】
AB．根据波沿x轴负方向传播，质点P从平衡位置开始向上振动时波形图如下图所示。
此时质点Q位于波谷，振动速度为零，而质点P位于平衡位置，振动速度最大，所以质点Q的振动速度比质点P的小，故AB错误；
C．质点的加速度方向指向平衡位置，质点Q此时的加速度沿y轴的正方向，故C正确；
D．由于波沿x轴负方向传播，故1m故选C。
11．B
【详解】
A．由x=0处的质点的振动图像读出时x=0质点的运动方向沿y轴负方向，则由波动图象，根据逆向描述法，可判断出，波沿x轴正方向传播，选项A错误；
B．由图可知
T=0.4s，
所以
选项B正确；
C．由上可知，波向x轴正方向传播，质点a的振动方向向下，因此当时刻，质点a到达平衡位置向y轴负方向运动，选项C错误；
D．波向x轴正方向传播，质点b向上振动，当时，质点b到达平衡位置，因此质点b的位移为y=0，选项D错误。
故选B。
12．B
【详解】
A．根据图乙，时，质点Q向下振动，所以这列波沿x轴正方向传播，A错误；
B．根据乙图，波的周期为
根据图甲，波向正方向传播，则时质点P向下振动，到，历时
质点P的位移为正且向上振动，所以其速度方向沿y轴正方向，B正确；
C．从s到的过程中，历时 ，质点Q运动到波峰，其位移大小为10cm，C错误；
D．波速为
根据图甲，前质点P到达波峰的时间
根据图甲，后质点P到达波峰的时间
（、1、2…）
D错误。
故选B。
13．AD
【详解】
A．人们把频率低于20Hz的声波为次声波，频率高于20000Hz的声波为超声波，故A正确；
B．声的频率在20Hz~20000Hz之间，响度在0分贝~110分贝之间，正常人都能听到，这样的声音称为可闻波，由可判断在波速相同的情况下，频率大波长短；频率小波长长，所以次声波的波长比可闻波长，超声波的波长比可闻波短，故B错误；
CD．波速由介质决定，同一种均匀介质中，次声波、可闻波、超声波的波速均相等，故C错误，D正确。
故选AD。
14．ACE
【详解】
A．简谐横波的周期与各质点的振动周期相同，则此波的周期是T= 12s，所以A正确；
B．由振动图像可知此波的振幅是4cm，所以B错误；
CD．若该波沿x轴正方向传播，x= 12cm的质点位于波谷，x= 18cm的质点经过平衡位置向上振动，结合波形，得到它们之间的距离与波长的关系为
解得
若该波沿x轴负方向传播，x= 12cm的质点位于波谷，x= 18cm的质点经过平衡位置向下振动，结合波形，得到它们之间的距离与波长的关系为
解得
由波长的公式可知，此波的波长可能是4.8cm，不可能是6cm，所以C正确；D错误；
E．若该波沿x轴正方向传播，此波的传播速度为
若该波沿x轴负方向传播，此波的传播速度为
由波速的公式可知，此波的波速可能是2cm/s，所以E正确；
故选ACE。
15．ABE
【详解】
A．根据图甲可得 ，图乙可得 ，则波的速度为
A正确；
B．在t=0.25s时，b点振动方向向上，由波形平移法知该波沿x轴正方向传播，B正确；
C．质点a只在自己的平衡位置附近上下振动，并不随着波向右迁移，C错误；
D．由乙图可知周期是 T=2s；图为t=0.25s时的波形图，到t=0.75s时经过了的时间是 ，即t=0.75s时，质点d处于平衡位置，并正在向y轴正方向运动，D错误；
E．质点b与质点e相距大于半个波长，运动方向可以相同也可以相反，E正确。
故选ABE。
16．BC
【详解】
A．波向右传播，则0.1s时
则频率
不可能等于25Hz，A错误；
B．由图可知波长为4m，0.1s时间，波传播了
则速度为
当时，速度为90m/s，B正确；
C．P的位置对应正玄函数的角度为
所以位置为
C正确；
D．由B选项，当时，即波走了四分之一个周期。
由C选项，时，P点对应的角度为
经过六分之一秒，波移动
此时P点的位置为
在平衡位置，D错误。
故选BC。
17．2 正方向
【详解】
[1]波沿x轴正方向传播，传播时间
△t=（n+）T（n=0，1，2，3…）
周期
（n=0，1，2，3…）
当n=0时，T最大，最大值为
Tmax=4△t=2s
[2]若波的传播速度为14m/s，波在△t=0.5s时间内传播的距离为
波的传播方向是x轴负方向，可知t=0时刻P质点的运动方向为y轴正方向。
18．16 负方向 0.1
【详解】
[1][2][3]．如图波长为16cm；若波沿x轴正方向传播，
则
当时，T最大，所以波不会沿x轴正方向传播。
当波沿x轴负方向传播
因为，所以n只能等于0，周期为1.6s，波速
。
19．（1）向右；（2）s（n=0，1，2……）；（3）
【详解】
（1）t=0时x=4m的质点M速度方向沿y轴正方向，可知波传播方向向右；
（2）由图可知，波长λ=8m
设波的周期为T，在Δt的时间内，波向右运动了（n=0，1，2……）即
（n=0，1，2……）
简谐波的周期
s（n=0，1，2……）
（3）由
周期最大时，波的传播速度最小，故当n=0时，周期最大为0.8s
波的最小速度
20．（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
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页