3.2波的描述同步练习基础过关——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新学期同步练习基础过关（人教版2019）
练习
一、单选题，共12小题
1．一简谐横波在x轴上传播，时的波形如图甲所示，处的质点的振动图线如图乙所示，已知波的振幅为5cm，则下列说法中正确的是（　　）
A．波的频率为3Hz
B．波的传播速度为2m/s
C．该波沿轴负向传播
D．时，处的质点的位移为cm
2．一列沿x轴负方向传播的简谐横波，t=2s时的波形如图（a）所示，x=2m处质点的振动图像如图（b）所示，则波速可能是（　　）
A．m/s B．m/s C．m/s D．m/s
3．如图甲为一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x=1 m处的质点，Q是平衡位置为x=4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图象，则（　　）
A．t=0.15 s时，质点Q的加速度达到负向最大
B．t=0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向
C．从t=0.10 s到t=0.25 s，该波沿x轴正方向传播了6 m
D．从t=0.10 s到t=0.25 s，质点P通过的路程为30 cm
4．如图所示，沿波的传播方向上有间距均为1m的六个质点A、B、C、D、E、F，均静止在各自的平衡位置，一列横波以1m/s的速度水平向右传播，t=0时到达质点A，A质点开始由平衡位置向上运动，t=1s时，质点A第一次到达最高点，则在4sA．质点C的加速度逐渐增大
B．质点A的速度逐渐增大
C．质点D向下运动
D．质点F保持静止
5．手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动，带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播，示意如图。绳上有另一质点P，且O、P的平衡位置间距为L。t=0时，O位于最高点，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，下列判断正确的是（　　）
A．该简谐波是纵波
B．经一段时间后P点逐渐移至绳的右端
C．时，P在平衡位置上方
D．时，P的速度方向竖直向上
6．如图甲是一列简谐横波在某时刻的波形图，图乙是质点P从该时刻起的振动图象，则下列说法正确的是（　　）
A．波沿x轴正方向传播
B．从甲图时刻开始计时，在1s内质点R通过的路程为20m
C．该时刻质点Q的速度为
D．在0.02s内，质点P沿x轴正方向移动2m
7．在平面内有一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为、振幅为A。M、N是平衡位置相距的两个质点，如图所示。在时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处。则下列分析正确的是（　　）
A．该波的波长可能是 B．该波的波长可能是
C．该波的周期可能是 D．该波的周期可能是
8．如图所示，是一列简谐横波在某时刻的波形图．已知波沿着x轴的正方向传播，关于波上的三个质点K、L、M，下列说法中正确的是（　　）
A．此时质点K和M的运动方向相同
B．此时质点K和M的回复力方向相同
C．此时质点L的速度最大
D．质点K经过一段时间会沿x轴运动到质点M的位置
9．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，此时波恰好传至x=12cm的位置，质点a、b、c在该时刻所在位置如图，已知波速为v=0.2m/s。以下说法正确的是（　　）
A．质点a、b、c开始振动的方向均沿y轴负方向
B．从图示时刻开始计时，质点b比质点a先回到平衡位置
C．该简谐波的周期为40s
D．从图示时刻开始再经过0.1s时间，质点a经过的路程为15cm
10．如图为一列沿x轴正向传播的简谐横渡在t=0时刻的波形图，P为0. 9m处的质量，Q为2. 2m处的质点.若经历△t=0.1s，P质点恰好第一次运动到波谷，则下列说法正确的是( )
A．该波的周期T=s
B．该波的传播速度为v=14m/s
C．从t=0时刻再经历1s，P质点向前传播的距离为14m
D．从t=0时刻再经历s，Q质点一定向下振动
11．如图甲所示，一列简谐横波沿x轴传播，A、B为平衡位置相距的两个质点，它们的振动图像如图乙所示，则该波的波速可能是（　　）
A． B． C． D．
12．一根粗细均匀的较长绳子，右侧固定。现使左侧的S点上下振动，产生一列向右传播的机械波，某时刻第一次形成了如图所示的波形。下列说法中正确的是（　　）
A．S点的振动速度等于波的传播速度
B．S点的起始振动方向是向下的
C．该波的波长逐渐增大
D．该波的频率逐渐增大
二、多选题，共4小题
13．一列沿x轴正方向传播的简谐横波的x-y-t图像如图所示，图中曲线①②③均为正弦曲线，其中曲线①在xoy平面内，曲线②所在的平面平行于xoy平面，曲线③在yot平面内，则（　　）
A．曲线①的振幅为2cm
B．波的传播速度为4cm/s
C．曲线③为0m处质点的振动图像
D．t=1s时6m处质点沿y轴负方向运动
14．一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播。处在和的两质点A、B的振动图像如图所示，下列说法错误的是（　　）
A．波速为1m/s
B．波长为
C．1s末A质点的振动速度小于B质点的振动速度
D．3s末A、B两质点的位移相同
15．如图所示，一列简谐横波沿x轴向右传播，质点O为坐标原点，质点P、Q的坐标分别为。从波传播到质点O处开始计时，此时O开始向上振动，经，波刚好传到质点P，而此时质点O恰好第一次到达最低点且距离平衡位置处。关于该简谐波，下列说法正确的是（　　）
A．该简谐波传到P点时，P点开始向下振动
B．该简谐波的波长为
C．该简谐波的波速为
D．经过质点P随波运动到Q点
E.当波传播到质点Q时，质点O通过的路程为
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＝15 m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0.4 s回到平衡位置
D．从t＝0到t＝0.6 s时间内，质点A经过的路程为4 m
三、填空题，共2小题
17．一列简谐横波沿x轴传播，在t=0和t=2s时的波形分别如图中实线和虚线所示，t=0时x=0.5m的质点P正沿y轴正方向运动，已知该波的周期T>2s，则该波沿x轴______（选填“正方向”或“负方向”）传播，波长为______m，波速为______m/s。
18．如图所示，S为上下振动的波源，振动频率为100Hz，所产生的横波向左、右两方向传播，波速为80 m/s，已知P、Q两质点距波源S的距离为SP＝17.4 m，SQ＝16.2 m。当S通过平衡位置向上振动时，P、Q两质点的位置是P在________，Q在________。
四、解答题，共2小题
19．图中实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线。经过后，其波形曲线如图中虚线所示。设该波的周期大于。
（1）如果波是向左传播的，波的速度是多大？
（2）如果波是向右传播的，波的周期是多大？
20．如图所示，甲、乙两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x=-0.2m和x=1.2m处，两列波的速度大小均为v=1m/s，两列波的振幅均为2cm，图示为t=0时刻两列波的图象，此刻P、Q两质点刚开始振动.质点M的平衡位置处于x=0.5m处。
（1）甲波源的振动频率为多少？
（2）0~1s内乙波源处的质点通过的路程为多少？
试卷第1页，共3页
参考答案
1．C
【详解】
A．由图可知周期为2s，则频率为0.5Hz，故A错误；
B．根据波动图像得到波长，根据振动图像，周期，波速
故B错误；
C．结合两个图像，可知波沿轴负向传播，故C正确；
D．时处质点位移为零，波沿轴负向传播，再经0.5s即四分之一周期，的质点在时刻沿轴负方向振动到最大位移，位移为cm，故D错误。
故选C。
2．A
【详解】
根据图b可知t=2s时x=2m处的质点正经过平衡位置向下振动；又因为该波向负方向传播，结合图a，利用“上下坡”法可知x=2m为半波长的奇数倍，即有
（n=1，2，3… …）
而由图b可知该波的周期为T=4s；所以该波的波速为
（n=1，2，3… …）
当n=3时可得波的速率为
故选A。
3．B
【详解】
A．由图乙可知，t=0.15 s时，质点Q在负的最大位移处，因为加速度方向与位移方向相反，大小与位移的大小成正比，所以此时Q的加速度达到正向最大，选项A错误；
B．甲图描述的是t=0.10 s时的波动图像，而根据图乙可知从t=0.10 s时质点Q将向下振动，这说明在甲图中此时质点Q将向下振动，根据质点振动方向和波的传播方向的关系可知，波向左传播，由此可知，经过四分之一周期即t=0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴负方向，选项B正确；
C．由图甲和图乙可知波长和周期，则波速
所以，从t=0.10 s到t=0.25 s，该波沿x轴负方向传播了
选项C错误；
D．只有在波峰或波谷或者平衡位置的质点每四分之一周期通过的路程才为一个振幅，t=0.10 s时，质点P不在平衡位置，也不在波峰和波谷位置，所以从t=0.10 s到t=0.25 s，质点P通过的路程不等于3A=30cm，选项D错误。
故选B。
4．B
【详解】
A．A质点开始由平衡位置向上运动，t=1s时，质点A第一次到达最高点，则此波的周期T=4s，则波长为
则4s时质点C恰好处于平衡位置向下运动，所以在4sB．4s时质点A恰好处于平衡位置向上运动，所以在4sC．4s时质点D恰好处于波峰，所以在4sD．5s时恰好到达质点F，所以在4s故选B。
5．C
【详解】
A．绳波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，该简谐波是横波， A错误；
B．波的传播过程中，介质中质点只振动不迁移，B错误；
C．因为 t=0时，P的位移恰好为零，速度方向竖直向上，表明此时质点P位于平衡位置向上振动，0～时从平衡位置向上振动，则时，P在平衡位置上方，C正确；
D．～ 时间内，质点P由波峰回到平衡位置，所以时，P的速度方向竖直向下，D错误。
故选C。
6．B
【详解】
A．由图乙可知该时刻P质点正在向下运动，由同侧法可知，波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．由图乙可知周期为0.02s，时间
质点在一个周期内通过的路程为4A，所以在1s内质点R通过的路程为
故B正确；
C．由图甲可知波长为2m，则波速为
但质点Q的速度与波速不同，由图中数据不能确定该时刻质点Q的速度，故C错误；
D．在波的传播过程中，质点不随波迁移，故D错误。
故选B。
7．B
【详解】
在时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于其平衡位置上方最大位移处，则有
即
当时
当时
故选B。
8．B
【详解】
A．因为该波沿着x轴的正方向传播，根据波的传播方向与质点的运动方向的关系，可得质点K向下运动，M向上运动，质点K和M的运动方向相反，A错误；
B．根据回复力与平衡位置的关系，可知此时质点K和M的回复力方向相同，B正确；
C．由波形图可知，此时质点L处于波谷，其速度最小，C错误；
D．质点不会沿波运动，故质点K经过一段时间不会运动到质点M的位置，D错误。
故选B。
9．B
【详解】
A．由于波刚好传到x=12cm的位置，则此位置质点开始振动方向沿y轴正方向，则质点a、b、c开始振动的方向沿y轴正方向，故A错误；
B．从图示时刻开始计时，质点b、a均沿y轴正方向振动，则质点b比质点a先回到平衡位置，故B正确；
C．由图可知，波长为12m，由公式可知，周期为
故C错误；
D．从图示时刻开始再经过0.1s时间即为四分之一周期，由于质点a并不在平衡位置或最大位移处，所以质点a经过的路程小于15cm，故D错误。
故选B。
10．B
【详解】
由波的平移法可知，，故B正确；，故A错误；波的传播过程中并不随波迁移，故C错误；设，，此时Q点运动到对称点处，Q质点一定向上振动，故D错误．
11．B
【详解】
由振动图像可知，周期为
根据振动图像关系，两质点的平衡位置距离为
，
根据速度公式得
，
故选B。
12．D
【详解】
A．质点的振动速度与波的传播速度无关，故A错误；
B．由同侧法可知，图示时刻波最右端的质点振动方向向上，则S点的起始振动方向是向上的，故B错误；
CD．波速是由介质的性质决定的，与波长无关，所以该波的波速保持不变。由图看出，该波的波长逐渐减小，而波速一定，由波速v=λf分析得知频率逐渐增大，故C错误，D正确。
故选D。
13．ACD
【详解】
A．由这列波的波动图像曲线①可知，波的波峰为2cm，所以，可以得出曲线①中质点的振幅为2cm；故A正确；
B．由这列波的波动图像可知，波的波长为4cm/s，而质点的振动周期为2s，根据波的传播速度与波长和振动周期的关系，可知传播速度为2cm/s；故B错误；
C．由于曲线③中的质点从平衡位置向y轴负方向运动，又因为这列波沿x轴正方向传播，可得，曲线③为0m处质点的振动图像，故C正确；
D．当时间t=1s时，由0m处质点的振动图像可知，其向y轴正方向运动，由波动图像可以看出，6m处质点运动方向与其相反，所以6m处质点向y轴负方向运动，故D正确；
故选ACD。
14．AD
【详解】
AB．在t=0时刻，A经过平衡位置向上运动，B位于波峰，波从A向B传播，则A、B间的距离
（n=0，1，2，…）
由题意可知，波长大于1m，则n只能取0，即有
波长为
波速为
故A符合题意，B不符合题意；
C．由振动图象读出，ls末A质点在最大位移位置，B质点处于平衡位置，速度最大，所以ls末A质点的速度小于B质点的速度，故C不符合题意；
D．3s末A、B两质点的位移分别为
yA=-2cm
yB=0
位移不同，故D符合题意。
故选AD。
15．BCE
【详解】
A．在t=0时刻，质点O开始向上振动，所以波传到P时，P点也向上振动，故A错误；
B．经t=3s，质点O恰好第一次到达最低点，则
OP的距离等于
所以
λ=4m
故B正确；
C．在t=0时刻，波传播到质点O，经t=3s，波刚好传到质点P，则
故C正确；
D.波传播过程中，质点并不随波迁移，故D错误；
E.当波传播到质点Q时，用时
即，质点O通过的路程为5A即为50cm，故E正确。
故选BCE。
16．ACD
【详解】
A．由题图乙知，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．由题图甲读出该波的波长为λ＝20 m，由题图乙知周期为T＝1.2 s，则波速为
v＝＝m/s＝m/s
故B错误；
C．图示时刻质点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，其时间等于波向左传播λ所用的时间，即
t＝T＝0.4 s
故C正确；
D．0.6 s＝T，故A点的运动路程为
2A＝4 m
故D正确。
故选ACD。
17．负方向 4 1
【详解】
[1][2][3]时的质点P正沿y轴正方向运动，则波沿x轴负方向传播，由图可知该波波长为
实线波形变为虚线波形经历的时间为
波的周期为
，
该波的周期，则时周期为，波速
18．波峰 波谷
【分析】
由振动的频率和波速，根据波速公式求出波长，分析PS、QS与波长的关系，结合波形，确定P、Q两质点所处的位置。
【详解】
由得
λ＝0.8 m
即依题意可得
，
当S在平衡位置向上振动时，Q，P都应在最大位移处，画出最简波形图如图所示。
故P在波峰，Q在波谷。
【点睛】
本题关键确定SP、SQ与波长的关系，结合波形进行分析是常用的方法。
19．（1）；（2）
【详解】
（1）如果波是向左传播的，从题目图中可以看出，虚线所示的波形相当于实线所示的波形向左移动了（个波长），由此可求出波速的大小
（2）如果波是向右传播的，从题目图中可以看出，虚线所示的波形相当于实线所示的波形向右移动了（个波长），由此可求出波速的大小
波的周期为
20．（1）2.5Hz；（2）
【详解】
（1）甲波的波长λ=0.4m，由
得
（2）1s内波传播的距离为
则知t=1s时刻甲波刚好传到乙波源处，乙波的周期，根据
解得
则1s内乙波源处的质点通过的路程为
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页