3.2波的描述课堂限时训练 含解析 新人教版选择性必修第一册（Word版，含解析）

波的描述
必备知识基础练
1.一列波从空气传入水中,保持不变的物理量是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.波速
B.波长
C.频率
D.以上都不变
2.(多选)对公式v=λf的理解,以下说法正确的是(　　)
A.由v=λf可知,波速与频率成正比
B.波速v由介质决定,频率f由波源决定
C.当波由一种介质进入另一种介质时,频率不变,波速、波长改变
D.v=λf适用于横波,不适用于纵波
3.(多选)如图甲、乙所示,有关两个图像的说法正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.甲为振动图像 B.乙为振动图像
C.甲为波的图像 D.乙为波的图像
4.(多选)
如图所示,画出了一列向右传播的横波在某个时刻的波形,由图像可知(　　)
A.质点a此时的位移是零
B.质点b此时向-y方向运动
C.质点c、d的振幅相等
D.质点c此时的加速度方向为正
5.(多选)
右图为一完整的波形,下列有关说法正确的是(　　)
A.若P是振源,此时P向上振动
B.若Q是振源,此时Q向上振动
C.若P是振源,此时P向下振动
D.若Q是振源,此时Q向下振动
6.一列沿x轴正方向传播的横波在某时刻的波形如图甲所示,a、b、c、d为介质中沿波的传播方向上4个质点的位置,若从该时刻开始经过3个周期开始计时的振动图像如图乙所示的质点是(　　)
A.a处质点 B.b处质点
C.c处质点 D.d处质点
7.(多选)(2021山东高二期末)大家熟悉的do,re,mi,fa,sol,la,si是一组按照音调高低次序排列起来的音阶,下表中列出了某乐律中各音的频率。下列说法正确的是(　　)
唱名 do re mi fa sol la si
f/Hz 264 297 330 352 396 440 495
A.do音和sol音的振动频率之比为2∶3
B.do音和sol音的振动周期之比为2∶3
C.do音和sol音在空气中传播时的波长之比为3∶2
D.do音和sol音在空气中传播时的速度之比为2∶3
8.下图为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形,质点P的振动周期为0.4 s。则该波的波速为　　　　m/s,P点此时的振动方向为　　　　。
9.(2021江苏扬州高二月考)如图所示是一列横波在某一时刻的波形图像。已知这列波的频率为5 Hz,此时x=0.5 m处的质点正向y轴正方向振动,问:
(1)这列波正在向哪个方向传播
(2)波速大小是多少
(3)该质点1 s内通过的路程是多少
关键能力提升练
10.图示是一列简谐波沿x轴正方向传播的某时刻的波形。a是正向最大位移处,b恰好处于平衡位置,经过Δt=时间,下列关于a、b两个质点所通过的路程的关系的说法中正确的是(　　)
A.sa=sb
B.saC.sa>sb
D.不能判断两者大小关系
11.质点A做简谐运动,其振动图像和t=1.6 s时刻的波的图像如图甲、乙所示,则下列说法正确的是(　　)
A.t=1.6 s时质点A向上运动,波向左传播
B.t=1.6 s时质点A向上运动,波向右传播
C.t=1.6 s时质点A向下运动,波向左传播
D.t=1.6 s时质点A向下运动,波向右传播
12.一列简谐横波沿x轴负方向传播,波速为v=4 m/s。已知坐标原点(x=0)处质点的振动图像如图甲所示,在下列四个选项中能够正确表示t=0.15 s时的波形的是(　　)
甲
13.(多选)(2021江苏海安高级中学高二期末)直角坐标系的y轴为两种均匀介质Ⅰ、Ⅱ的分界线,位于x=0处的一波源发出的两列机械波a、b同时分别在介质Ⅰ、Ⅱ中传播,某时刻的波形图如图所示,此时刻a波恰好传到x=4 m处,下列说法正确的是(　　)
A.波源的起振方向沿y轴负方向
B.两列波的频率关系fa=4fb
C.此时刻b波传到x=-16 m处
D.质点P在这段时间内的路程为50 cm
14.(多选)(2021山东高二期中)如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形为图中实线,t=1 s时刻的波形为图中虚线,已知该波的周期大于1 s。则下列说法正确的是(　　)
A.该波的波速为5 m/s
B.该波的周期为1.6 s
C.t=0时刻,x=10 m处的b质点正在向y轴负方向运动
D.t=1 s时刻,x=4 m处的a质点相对平衡点的位移为1.5 cm
15.如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,在x轴上有P、M、Q三点,从波传到x=5 m的M点时开始计时,已知t1=0.7 s时M点第二次出现波峰。求:
(1)这列波传播的速度大小;
(2)从t=0起到t2=1 s止,质点Q(x=9 m)通过的路程。
参考答案：
必备知识基础练
1.一列波从空气传入水中,保持不变的物理量是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.波速
B.波长
C.频率
D.以上都不变
解析波的频率由波源决定,与介质无关,选项C正确;波速由介质决定,波由一种介质进入另一种介质,波速v发生变化,选项A、D错误;由λ=知选项B错误。
答案C
2.(多选)对公式v=λf的理解,以下说法正确的是(　　)
A.由v=λf可知,波速与频率成正比
B.波速v由介质决定,频率f由波源决定
C.当波由一种介质进入另一种介质时,频率不变,波速、波长改变
D.v=λf适用于横波,不适用于纵波
解析波速只与介质有关,频率由波源决定,选项A错误,B正确;不同频率的波在同一种介质中传播时,波长与频率成反比,同一列波从一种介质进入另一种介质,频率不变,选项C正确;v=λf适用于一切波,选项D错误。
答案BC
3.(多选)如图甲、乙所示,有关两个图像的说法正确的是(　　)
　　　　　　　　　　　　　　　　
A.甲为振动图像 B.乙为振动图像
C.甲为波的图像 D.乙为波的图像
答案BC
4.(多选)
如图所示,画出了一列向右传播的横波在某个时刻的波形,由图像可知(　　)
A.质点a此时的位移是零
B.质点b此时向-y方向运动
C.质点c、d的振幅相等
D.质点c此时的加速度方向为正
解析质点a此时的位移是最大值,故选项A错误;因波向右传播,b质点处在下坡路上,应向上运动,故选项B错误;同一列简谐波中的质点的振幅都是一样的,故选项C正确;质点c此时的加速度方向为正,故选项D正确。
答案CD
5.(多选)
右图为一完整的波形,下列有关说法正确的是(　　)
A.若P是振源,此时P向上振动
B.若Q是振源,此时Q向上振动
C.若P是振源,此时P向下振动
D.若Q是振源,此时Q向下振动
解析若P为振源,则该波向右传播,P处于下坡路上,所以向上振动,A正确;若Q为振源,则该波向左传播,Q处于上坡路上,所以向下振动,D正确。
答案AD
6.一列沿x轴正方向传播的横波在某时刻的波形如图甲所示,a、b、c、d为介质中沿波的传播方向上4个质点的位置,若从该时刻开始经过3个周期开始计时的振动图像如图乙所示的质点是(　　)
A.a处质点 B.b处质点
C.c处质点 D.d处质点
解析从振动图像乙可知,开始计时时质点从平衡位置向y轴负方向运动,再结合甲给出的四个质点和波形及传播方向可知,乙所描述的是c质点的运动,C正确。
答案C
7.(多选)(2021山东高二期末)大家熟悉的do,re,mi,fa,sol,la,si是一组按照音调高低次序排列起来的音阶,下表中列出了某乐律中各音的频率。下列说法正确的是(　　)
唱名 do re mi fa sol la si
f/Hz 264 297 330 352 396 440 495
A.do音和sol音的振动频率之比为2∶3
B.do音和sol音的振动周期之比为2∶3
C.do音和sol音在空气中传播时的波长之比为3∶2
D.do音和sol音在空气中传播时的速度之比为2∶3
解析do音和sol音的振动频率之比,do音和sol音的振动周期之比,故A正确,B错误;do音和sol音在空气中传播时的波速相同,由v=λf知,do音和sol音在空气中传播时波长之比,故C正确,D错误。
答案AC
8.下图为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形,质点P的振动周期为0.4 s。则该波的波速为　　　　m/s,P点此时的振动方向为　　　　。
解析由题图可知波长λ=1.0m,则波速v==2.5m/s。将波形沿正x轴方向平移少许,比较P点的运动状态可知,P点沿y轴正向运动。
答案2.5 m/s　沿y轴正向
9.(2021江苏扬州高二月考)如图所示是一列横波在某一时刻的波形图像。已知这列波的频率为5 Hz,此时x=0.5 m处的质点正向y轴正方向振动,问:
(1)这列波正在向哪个方向传播
(2)波速大小是多少
(3)该质点1 s内通过的路程是多少
解析(1)由于x=0.5m处的质点正向y轴正方向振动,故这列波正在向x轴正方向传播。
(2)由题图可知λ=2m,根据v=λf,
代入数据可得,波速大小v=10m/s。
(3)每经过一个周期,质点振动4倍振幅的路程,而每1s运动5个周期,故1s内通过的路程s=5×4×0.1m=2m。
答案(1)向x轴正方向传播　(2)10 m/s　(3)2 m
关键能力提升练
10.图示是一列简谐波沿x轴正方向传播的某时刻的波形。a是正向最大位移处,b恰好处于平衡位置,经过Δt=时间,下列关于a、b两个质点所通过的路程的关系的说法中正确的是(　　)
A.sa=sb
B.saC.sa>sb
D.不能判断两者大小关系
解析因各个质点均做受迫振动,重复波源的振动,故振动频率、周期、振幅相同,而a正处于正向最大位移处,速度为零,在时间Δt内,向平衡位置运动,速度由零逐渐增大,但达不到最大速度(到平衡位置时的速度);b正在从平衡位置向上运动,具有最大速度,在时间Δt内,它向正方向最大位移处运动,速度逐渐减小,但在时间Δt内的平均速度比a质点大。
答案B
11.质点A做简谐运动,其振动图像和t=1.6 s时刻的波的图像如图甲、乙所示,则下列说法正确的是(　　)
A.t=1.6 s时质点A向上运动,波向左传播
B.t=1.6 s时质点A向上运动,波向右传播
C.t=1.6 s时质点A向下运动,波向左传播
D.t=1.6 s时质点A向下运动,波向右传播
解析由振动图像可得质点A在t=1.6s时正向上运动,再结合波的图像可以看出,波向右传播,故B正确。
答案B
12.一列简谐横波沿x轴负方向传播,波速为v=4 m/s。已知坐标原点(x=0)处质点的振动图像如图甲所示,在下列四个选项中能够正确表示t=0.15 s时的波形的是(　　)
甲
解析t=0时刻波的图像如图所示,0.15s内波形平移距离x=vt=0.60m,将t=0时刻的波形向左平移0.6m即得到t=0.15s时的波形,选项A正确。
答案A
13.(多选)(2021江苏海安高级中学高二期末)直角坐标系的y轴为两种均匀介质Ⅰ、Ⅱ的分界线,位于x=0处的一波源发出的两列机械波a、b同时分别在介质Ⅰ、Ⅱ中传播,某时刻的波形图如图所示,此时刻a波恰好传到x=4 m处,下列说法正确的是(　　)
A.波源的起振方向沿y轴负方向
B.两列波的频率关系fa=4fb
C.此时刻b波传到x=-16 m处
D.质点P在这段时间内的路程为50 cm
解析此时刻x=4m处的质点刚刚开始振动,根据质点的传播方向和振动方向的关系可知,该质点此时刻向y轴负方向振动,说明波源开始振动的方向也为y轴负方向,A正确;由题意可知,这两列波是由同一波源发出的,两列波的频率相同,B错误;由题图可知,a波的波长为λa=1m,b波的波长为λb=4m,根据公式v==λf可得,根据x=vt,可得,代入数据得xb=16m,b波向左传播,所以此时刻b波传到x=-16m处,C正确;分析可知质点P振动的时间为2.5个周期,质点P在这段时间内的路程为s=2.5×4×5cm=50cm,D正确。
答案ACD
14.(多选)(2021山东高二期中)如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,t=0时刻的波形为图中实线,t=1 s时刻的波形为图中虚线,已知该波的周期大于1 s。则下列说法正确的是(　　)
A.该波的波速为5 m/s
B.该波的周期为1.6 s
C.t=0时刻,x=10 m处的b质点正在向y轴负方向运动
D.t=1 s时刻,x=4 m处的a质点相对平衡点的位移为1.5 cm
解析由于波的周期大于1s,所以1s内波的传播距离小于其波长,由题图可知,该波在1s内传播的距离s=5m,所以波速v==5m/s,故A正确;由题图可知波长λ=8m,所以周期T=s=1.6s,故B正确;由于波在向x轴正方向传播,故t=0时刻,b质点正在向y轴正方向运动,故C错误;t=0时刻,a质点处于波谷位置,以该时刻为计时起点,则a质点的振动方程为y=3sint-cm,代入t=1s得y=3sincm=cm,故D错误。
答案AB
15.如图所示,一列简谐横波沿x轴正方向传播,在x轴上有P、M、Q三点,从波传到x=5 m的M点时开始计时,已知t1=0.7 s时M点第二次出现波峰。求:
(1)这列波传播的速度大小;
(2)从t=0起到t2=1 s止,质点Q(x=9 m)通过的路程。
解析(1)质点M在t=0时沿y轴负方向振动,经过个周期第二次出现波峰
所以t1=T
解得T=0.4s
由题图可知波长为4m,可得波速为v=m/s=10m/s
(2)从t=0开始,设经过Δt,质点Q开始振动,则有Δt=s=0.4s
所以质点Q振动的时间为Δt1=t2-Δt=1s-0.4s=0.6s
质点Q的路程为s=×4A=×4×10cm=60cm
答案(1)10 m/s　(2)60 cm