3.2 波的描述培优练习题(Word版含答案)

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名称 3.2 波的描述培优练习题(Word版含答案)
格式 docx
文件大小 596.9KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-12-25 11:54:56

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文档简介

3.2 波的描述
一、单选题
1.一列简谐横波沿x轴正方向传播,频率为5Hz,某时刻的波形如图所示,介质中质点A在距原点8cm处,质点B在距原点16cm处,从图象对应时刻算起,质点A的运动状态与图示时刻质点B的运动状态相同需要的最短时间为( )
A.0.08s B.0.12s C.0.14s D.0.16s
2.一列简谐波某时刻的波形如图中实线所示。经过0.5s后的波形如图中的虚线所示。已知波的周期为T,且0.25s<T<0.5s,则(  )
A.不论波向x轴哪一方向传播,在这0.5s内,x=1m处的质点M通过的路程都相等
B.当波向+x方向传播时,波速等于10m/s
C.当波沿+x方向传播时,x=1m处的质点M和x=2.5m处的质点N在这0.5s内通过的路程相等
D.当波沿﹣x方向传播时,经过0.1s时,质点M的位移一定为零
3.如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,从此刻起横坐标位于x=6m处的质点P在最短时间内到达波峰历时0.6s。图中质点M的横坐标x=2.25m。下列说法正确的是(  )
A.该波的波速为7.5m/s
B.0~0.6s内质点P的路程为4.5m
C.0.4s末质点M的振动方向沿y轴正方向
D.0~0.2s内质点M的路程为10cm
4.如图所示为一列沿x轴传播的横波在t=0时的波形,此时质点Q正向上运动,周期为T,则( )
A.该波沿x轴正方向传播
B.经过1.5T波传播的距离为12cm
C.当质点Q到达波谷时,质点P位于平衡位置且向上运动
D.当质点Q到达波谷时,质点P位于平衡位置且向下运动
5.如图所示,图甲是一列沿x轴传播的简谐横波在t=0.05s时刻的波形图,图乙为质点P的振动图像,则下列说法中错误的是(  )
A.该简谐横波的波速为20m/s
B.该简谐横波沿x轴正方向传播
C.t=0.25s时质点Q的加速度大于质点P的加速度
D.t=0.17s时质点Q的运动方向沿y轴正方向
6.如图所示,实线是一列简谐波在某一时刻的波形曲线,经0.5s后,其波形如图中虚线所示,设该波的周期T大于0.5s。以下说法正确的是(  )
A.如果波是向左传播的,波速是0.12m/s
B.波的周期可能是4s
C.如果波是向右传播的,波速是0. 72m/s
D.波的周期一定是s
二、多选题
7.如图所示为一列沿轴正方向传播的简谐横波时刻波形图,该时刻点开始振动,再过,点开始振动。下列判断正确的是_____________。
A.波的传播速度
B.质点的振动方程
C.质点相位相差是
D.时刻,处质点在波峰
E.时刻,质点与各自平衡位置的距离相等
8.如图所示,A、O、B是均匀弹性介质中x轴上的三个质点,AO=2m,OB=6m.t=0时刻质点O作为波源由平衡位置开始向下做等幅振动,并形成一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴传播,t=3s时波源O第一次到达波峰位置.下列说法正确的是_________
A.t=3s时波刚好传播到质点B处
B.t=4s时质点A恰好达到波峰
C.该横波的波长为6m、周期为4s
D.质点B达到波峰时,质点A一定处于波谷
E.质点A和质点B开始振动后,始终保持同步运动
9.如图所示,甲、乙是两条不同材料的弹性细绳,两绳在处连接。分别是甲乙两绳上的两点距为,间距为。点上下振动时形成向左、向右传播的简谐横波。时刻点处在波谷位置。后波谷恰好传播到点,此时间还有一个波谷,且点在平衡位置且向上运动。已知乙波的波速为。则下列说法正确的是(  )
A.甲波的波长为
B.甲波的波速为
C.点的振动周期为
D.时,点恰好处于波谷
E.当点处于波峰时,点也一定处于波峰
10.某同学漂浮在海面上,虽然水面波正平稳地以的速率向着海滩传播,但他并不向海滩靠近.该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为.下列说法正确的是( )
A.水面波是一种机械波
B.该水面波的频率为
C.该水面波的波长为
D.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时能量不会传递出去
E.水面波没有将该同学推向岸边,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移
11.一列简谐横波沿x轴正方向传播,t时刻的波形图如图中的实线所示,此时波刚好传到P点,t+0.6s时刻,这列波刚好传到Q点,波形图如图中的虚线所示,a、b、c、P、Q为介质中的质点,则下列说法正确的是( )
A.这列波的波长为40m
B.这列波的波速为16.7m/s
C.质点c在这段时间内通过的路程一定为30cm
D.从t时刻到s时刻,质点a恰好第一次到达平衡位置
三、填空题
12.一列简谐横波沿x轴正方向传播,位于原点的质点的振动图象如图甲所示.
(1)该振动的振幅是________cm;
(2)振动的周期是________s;
(3)在t等于周期时,位于原点的质点离开平衡位置的位移是________cm.
图乙所示为该波在某一时刻的波形图,A点位于x=0.5 m处.
(4)该波的传播速度是________m/s;
(5)经过周期后,A点离开平衡位置的位移是________cm.
13.如图所示,一列简谐横波沿x轴正向传播,从波刚传到0.5m处开始计时,该时刻的波形图如图所示。已知A点相继出现两个波峰的时间间隔为0.2s,该波的波速为________m/s;在t=0.1s时,x=0.5m处的质点的振动方向沿y轴________(填“正”或“负”)方向;x=2m的质点经过_______s第一次到达波谷。
四、解答题
14.一列简谐横波正在沿轴的正方向传播,波速为,时刻的波形如图甲所示.
图甲
()求横波中质点振动的周期.
()在图乙中画出时刻的波形图(至少画出一个波长).
()在图丙中画出平衡位置为处质点的振动图象(从时刻开始计时,在图中标出横轴的标度,至少画出一个周期).
图乙 图丙
15.如图所示,实线和虚线分别表示一列简谐横波在t1=0和t2=0.75 s时刻的波形图线,设波的周期T>0.75s,求∶
(1)若波沿x轴正向传播,波速多大?周期多长?
(2)若波沿x轴负向传播,波速多大?周期多长?
16.如图所示为一列简谐横波在t=0时刻的图象。此时质点P的运动方向沿y轴负方向,且当t=0.55s时质点P恰好第3次到达y轴正方向最大位移处。问:
(1)该简谐横波的波速v的大小和方向如何?
(2)从t=0至t=1.2s,质点Q运动的路程L是多少?
(3)当t=1.2s时,质点Q相对于平衡位置的位移大小是多少?
17.一列横波t=0时刻的波形如图甲所示,Q是x轴正方向上离原点5 m处的质点(图中未画出),图乙表示介质中P质点此后一段时间内的振动图像,求:
(1)此横波的波速多大;
(2)假设t=0时刻此横波刚传到P点,从该时刻开始计时经过时间t=8 s,试确定质点Q所通过的路程大小;
(3)试画出t=7s时刻的波形图。
试卷第2页,共2页
试卷第1页,共1页
参考答案
1.B
【解析】
波的波长为0.2m,频率为5Hz,则波速v==1m/s.波向右传播,则质点A的运动状态与图示时刻质点B的运动状态相同需要的最短时间t=.故B正确.A、C、D错误.
故选B.
2.B
【详解】
A.机械波的振幅为,当波向轴正方向传播时:
根据周期的范围可知,时,符合条件,在内质点M振动的路程:
当波向轴负方向传播时:
根据周期的范围可知,时,符合条件,在内质点M振动的路程:
所以质点M通过的路程都不相等,A错误;
B.当波向轴正方向传播时,根据图像可知波长,波速为:
B正确;
C.当波向轴正方向传播时,质点M经过的路程为,质点M、N经过经过的路程为,两质点均回到初始位置,再经过过程中,因为质点N的平均速度大于质点M的平均速度,所以质点N经过的路程大于,所以质点N的路程大于M点的路程,C错误;
D.当波向轴负方向传播时,因为,所以质点M未回到平衡位置,位移不为零,D错误。
故选B。
3.A
【详解】
A.由图象知波长λ=6m,根据波动与振动方向间的关系知,质点P在t=0时刻沿y轴负方向振动,经过T第一次到达波峰,即

解得:

由得波速

A正确;
B.由图象知振幅A=10cm,0~0.6s内质点P的路程
L=3A=30cm,
B错误;
C.t=0时刻质点M沿y轴正方向振动,经过0.4s即,质点M在x轴的下方且沿y轴负方向振动,C错误;
D.0~0.2s内质点M先沿y轴正方向运动到达波峰后沿y轴负方向运动,因质点在靠近波峰位置时速度较小,故其路程小于A即10cm,D错误。
故选A。
4.C
【详解】
A.由“同侧法”可知,该波沿x轴负方向传播,故A错误;
B.由图可知,波长为4cm,经过1.5T波传播的距离为1.5倍波长即为6cm,故B错误;
CD.质点Q经过到达波谷,质点P经过位于平衡位置且向上运动,故C正确,D错误。
故选C。
5.D
【详解】
A.该简谐横波的波长λ=4m,周期T=0.2s,则波速为
选项A正确,不符合题意;
B.由P点的振动图像可知,t=0.05s时刻,质点P在平衡位置向下振动,由波形图可知该简谐横波沿x轴正方向传播,选项B正确,不符合题意;
C.t=0.25s时,也就是从图示时刻的波形再经过一个周期,则质点Q和P都回到原来的位置,则此时质点Q的加速度大于质点P的加速度,选项C正确,不符合题意;
D.t=0.17s时,也就是从图示时刻再经过0.12s,质点Q的运动方向沿y轴负方向,选项D错误,符合题意;故选D。
6.A
【详解】
由图知波长:λ=0.24m;据题该波的周期T大于0.5s,说明波在0.5s内传播的距离小于一个波长。
A. 波可能向左传播,传播距离为
x1=6cm=0.06m
故波速为
由得:
T=4t=4×0.5s=2s
故A正确;
BCD. 波可能向右传播,传播距离为
x2=18cm=0.18m
故波速为
由得:
故BCD错误。
故选:A。
7.ACE
【详解】
A.质点M和N相距6m,波的传播时间为1.5s,则波速:

故A正确;
B.波长λ=4m,根据波长、波速和周期的关系可知周期为:

圆频率:

质点M起振方向向上,t=1s时开始振动,则质点M的振动方程为y=0.5sin(2πt-2π),故B错误;
C.相隔半波长奇数倍的两个质点,相位相差为π,质点M、N相隔1.5λ,故相位相差π,故C正确;
D.t=0.5s=0.5T,波传播到x=4.0m处,此时x=1.0m处质点处于波谷,故D错误;
E.t=2.5s=2.5T,N点开始振动,质点M、N相隔1.5λ,振动情况完全相反,故质点M、N与各自平衡位置的距离相等,故E正确。
故选ACE。
8.ABD
【详解】
从0到t=3s时,波传播的距离为,故刚好传到质点B处,故A正确;t=3s时波源O恰好到达波峰,AO距离为,则质点A到达波峰的时间为,即再经过1s,即t=4s时质点A到达波峰,故B正确;设该波的周期为T,由题可得,解得T=4s,则波长,故C错误;波峰从O点传到质点B的时间为,即在t=6s时时刻质点B处于波峰,波源已振动了,此时波源处于平衡位置向上振动,而A与O的距离等于,根据“上下坡”法可知,此时A波谷,故D正确;由D项分析可知,质点A与质点B振动不是同步的,相差了半个周期,故E错误;故选ABD.
【点睛】
本题关键要抓住波在同一介质中是匀速传播的,要抓住各个质点的起振方向都与波源的起振方向相同,通过分析波的形成过程进行分析求解.
9.BCE
【详解】
A.由后的波形特点知

故A错误;
BC.甲波的波速
则甲波的周期

波的频率等于波源的振动频率,则甲、乙两波频率相等,则其周期相等,则有
故BC正确;
D.乙波波长
则有
则时刻点处于平衡位置向下振动。再经过时间
点在波峰,故D错误;
E.两点距离波源均为各自波长的倍,又二者振动周期相同、起振方向相同,则二者振动步调相同,当点处在波峰时,点也一定处在波峰,故E正确。
故选BCE。
10.ACE
【详解】
A.水波是机械振动在介质中传播形成的,故A正确;
BC.由题意可知s,则频率Hz,波长,故B错误,C正确;
DE.波传播时将振源能量向外传播,而振动的质点并不随波迁移,故D错误,E正确.
11.AD
【详解】
AB.由图可知,该波的波长为=40m;波从P传到Q的距离为
x=90m-60m=30m
所用时间t=0.6s,则波速为
代入数据解得
v=50m/s
故A正确,B错误;
C.根据
代入数据解得这列波的周期T=0.8s,波从P传到c的时间为=0.2s,在0.6s时间内质点c振动了半个周期,通过的路程等于2A=20cm,故C错误;
D.从t时刻开始计时,质点a的振动方程为
cmcm
当y=0时,则有
解得
s
故在s时刻质点a第一次到达平衡位置,故D正确。
故选AD。
12.8 0.2 0 10 -8
【详解】
由振动图象可以看出该振动的振幅为8 cm,振动周期为0.2 s,在t等于周期时,原点的质点刚好回到平衡位置,因而位移为零.由图乙可以看出,该波的波长为2 m,则波速v== m/s=10 m/s.经过周期后,A点刚好到达负的最大位移处,因而位移为-8 cm.
13.2 负 0.9
【详解】
由由图读出波长为:
由点相继出现两个波峰的时间间隔为可知:
波速为:
由于波沿轴正向传播,结合振动的特点与波的传播方向的关系可知在时,处的质点振动方向沿轴正方向,在半个周期后,振动方向与开始时相反,则振动方向沿轴负方向;
该简谐波传播到的质点时需要时间:
再到达波谷需要四分三周期,即:
所以的质点经过0.9s第一次到达波谷。
14.(1)
(2)
(3)
【详解】
()由图甲读出波长,由波速公式得:
()因为,则简谐横波向右平移,画出时刻的波形图如图乙所示
()从时刻开始计时,处质点的位移为正向最大,所以该处质点的振动图象是余弦曲线.画出平衡位置为处质点的振动图象如图丙所示
15.(1)1.33 m/s,3s;(2)4 m/s,1s
【详解】
(1)由于T>0.75s,所以波在0.75s的时间内传播的距离不到一个波长,波沿x轴正向传播时,波传播了四分之一个波长的距离。波速为
由图象知波长 ,所以波沿x轴正向传播时的周期为
T1==3s
(2)波沿x轴负向传播时,波传播了四分之三个波长的距离,波速为
=4m/s
波沿x轴负向传播时的周期为
T2==1s
16.(1),沿x轴负向传播;(2)120cm;(2)2.5cm
【详解】
(1)此时质点P的运动方向沿y轴负方向,则此波沿x轴负向传播。
在到这段时间里,质点P恰好第3次到达y正方向最大位移处,则
解得
由图象可得简谐波的波长为,则波速
(2)在t=0至t=1.2s这段时间,质点Q恰经过了6个周期,所以这段时间内质点Q运动的路程为
(3)在t=0至t=1.2s这段时间,质点Q恰经过了6个周期,则t=1.2s时质点Q相对于平衡位置的位移大小等于t=0时质点Q相对于平衡位置的位移大小,为2.5cm。
17.(1)0.5m/s;(2)8cm;(3)见解析
【详解】
(1)根据题图可知,横波的周期T=4s,波长=2m,则横波的波速为
(2)因为波是匀速传播,所以此横波从该时刻传到Q点经历的时间为
则t=8s时,Q质点振动了2s,即半个周期,所以通过的路程
s=2A=8cm
(3)t=7s=,波向x轴正方向传播了,即波传播到了x=5.5m处。波形如图:
答案第1页,共2页
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