2019人教版选择性必修第一册 第三章 机械波 专题四 机械波和机械振动的综合应用 拔高练习
一、多选题
1.如图所示,一列简谐横波在x轴上传播,图甲和图乙分别为x轴上a、b两质点的振动图象,且xab="6m." 下列判断正确的是( )
A.波一定沿x轴正方向传播 B.波长可能是8m
C.波速一定是6m/s D.波速可能是2m/s
2.波速均为v=1.2 m/s的甲、乙两列简谐 横波都沿x轴正方向传播,某时刻波的图象分别如图所示,其中P、Q处的质点均处于波峰,关于这两列波,下列说法正确的是( )
A.如果这两列波相遇可能发生稳定的干涉图样
B.甲波的周期小于乙波的周期
C.甲波中M处的质点比P处的质点先回到平衡位置
D.甲波中P处的质点比乙波中Q处的质点先回到平衡位置
3.如图所示,沿x轴正方向传播的一列横波在某时刻的波形图为一正弦曲线,其波速为20 m/s,则下列说法正确的是
A.图中质点b的正在做减速运动
B.从图示时刻开始,经0.05 s质点b通过的路程为20 cm
C.从图示时刻开始,经0.05 s质点a沿着传播方向移动1m
D.若该波在传播过程中遇到人,会发生明显的衍射现象
4.关于机械波的形成,下列说法中正确的是( )
A.物体做机械振动,一定产生机械波
B.后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动,只是时间落后一步
C.参与振动的质点群有相同的频率
D.机械波是介质随波迁移,也是振动能量的传递
E.机械波在传播过程中,各质点并不随波迁移,传递的是振动形式和能量
5.取一条较长的软绳,用手握住一端(点)连续上下抖动,在绳上形成一列简谐横波.已知点完成一次全振动所用的时间为,某一时刻的波形如图所示,绳上、两点均处于平衡位置,下列说法正确的是( )
A.、两点振动方向相同 B.、两点的振动情况相反
C.再经,点将运动到波峰位置 D.再经,点将运动到点位置
6.某均匀介质中有两相同波源分别位于相距18m的M、N两点处,时刻两波源同时开始振动,振动图像如图甲所示。在M、N两点间连线上有一点P,,两波源产生的两列横波沿MN连线相向传播,以M点为坐标原点,时刻M、P间第一次出现如图乙所示的波动图像,下列说法正确的是( )
A.该横波在介质中的传播速度为300m/s
B.从时刻起再过0.005s,P点第一次出现波峰
C.P点的振动是减弱的
D.在内P点运动的路程为15cm
E.M、N两点间(除M、N两点外)振幅为10cm的质点有4个
7.某次地震中,纵波波速为7km/s,横波波速为3.2km/s,地震波频率为10Hz。M点的观察者在接收到纵波15.3s后才接收到横波,横波传到M点的时刻开始计时,图甲为横波引起的M点的振动图像,图乙为M点振动2T时刻的横波波动图像,则( )
A.震源距离M点约为90km
B.图甲中时刻,M点速度大小为0
C.该横波沿x轴负方向传播
D.沿波传播方向上距离M点16km处的N点在5.275s后将处于波谷
二、单选题
8.一列简谐波沿x轴传播,在t=0时刻的波形图线如图所示,质点P在该时刻的速度大小为v,经0.1s该质点的速度第一次与t=0时刻相同,再经过0.1s该质点的速度第一次大小为v而方向与t=0时刻相反,关于波的传播方向和波速,下述说法正确的是( )
A.波沿x轴正方向传播,波速为20m/s B.波沿x轴正方向传播,波速为30m/s
C.波沿x轴负方向传播,波速为10m/s D.波沿x轴负方向传播,波速为20m/s
9.已知一列横波在某一时刻的波形图,已知D点此时的运动方向如图,则( )
A.波向左传播
B.质点F和H的运动方向相同
C.质点B和D的加速度方向相同,而速度方向相反
D.质点H比G先回到平衡位
10.如图甲所示,A、B和P是同一均匀介质中同一直线上的三个点,沿竖直方向振动的横波Ⅰ在介质中沿方向传播,波速为20, P与A相距40,A点振动图像如图乙所示;沿竖直方向振动的横波Ⅱ沿方向传播,P与B相距50 ,B点的振动图像如图丙所示。在时刻,两列波同时分别经过A、B两点,则下列说法正确的是( )
A.两列波能同时到达P点
B.横波Ⅰ的波长为0.2m,横波Ⅱ的波长为0.25m
C.稳定后P点的振幅为10,在时,P点的位移为
D.稳定后P点的振幅为70,在时,P点正通过平衡位置
11.如图所示,S为上下振动的振源,其频率为100Hz,所产生的横波向左右传播,波速为80m/s。已知P、Q两点与振源相距分别为PS=17.4m,QS=16.2m,当S通过平衡位置向上运动时,则( )
A.Q在波峰,P在波谷
B.P在波峰,Q在波谷
C.P、Q都在波峰
D.P通过平衡位置向上振动,Q通过平衡位置向下振动
12.如图1所示为一列简谐横波在t=2s时的波形图,图2为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点的振动图象。P是平衡位置在x=2m处的质点,则下列说法正确的是( )
A.t=2s时,x=1.5m处质点的振动速度为0.5m/s
B.t=1s时,x=1.0m处质点的位移为0
C.该简谐横波沿x轴的正方向传播
D.0~1s时间内,P向y轴正方向运动
13.一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
14.在波的传播方向上有A、B两质点,当波传刚到B质点时开始计时,质点A、B的振动图象如图所示,两质点的平衡位置沿波的传播方向上的距离△x=0.15m,则以下说法正确的是( )
A.这列波的传播方向由A到B
B.这列波的传播速度大小一定是0.5m/s
C.这列波的波长可能是0.04m
D.这列波的频率f=25Hz
三、解答题
15.如图所示,实线为简谐波在t时刻的图线,虚线为波在(t+0.01)s时刻的图线。
(1)由图中读出波的振幅和波长;
(2)如果波向右传播,求它的最大周期。
试卷第1页,共3页
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参考答案
1.BD
【详解】
试题分析:由振动图象无法比较a、b两质点振动的先后,所以无法判断波的传播方向.故A错误.若波沿x轴正方向传播时,由振动图象读出t=0时刻,a质点经过平衡位置向下运动,而b位于波峰,结合波形得到:xab=(n+)λ,n=0,1,2…得到波长为,波速为
同理可知,若波沿x轴负方向传播时,波长为,波速为
由于n是整数,则当n=0时,波向x轴负方向传播时,λ=8m.故B正确.由上可知,波速不一定等于6m/s.故C错误.由波速的公式,n=0,1,2…,得知,当n=0时,v=2m/s.故D正确.故选BD.
考点:机械波的传播;振动图线.
2.BD
【解析】试题分析:同一波动图上,根据质点的振动方向和所在位置判断回到平衡位置的先后.不同的波动图上,先由图可读出波长,根据波速分别算出它们的周期,根据时间判断回到平衡位置的先后.根据干涉的条件判断能否产生干涉.
根据题意可知,甲的周期小于乙的周期,周期不同,两波频率不同,不能产生干涉,A错误B正确;根据走坡法可知P点向下运动,M点向上运动,故P点先回到平衡位置,C错误;P点、Q点回到平衡位置时间分别为, ,则,D正确.
3.AD
【详解】
A.简谐横波沿x轴正方向传播,由波形平移法知图示时刻b点的振动方向沿y轴负方向,正远离平衡位置,其速度正在减小。故A正确。
B.由图可知波长为:,周期为:
从图示时刻开始,经0.05 s,即,由图可知经0.05 s质点b通过的路程小于20 cm。故B错误。
C.质点a在平衡位置附近做周期性振动,并不随随波迁移。故C错误。
D.该波的波长为4m,若该波发生明显的衍射,知波遇到的障碍物或孔的尺寸比4m小,或与4m相当。故D正确。
4.BCE
【详解】
A.机械振动在介质中传播形成机械波,只有机械振动,没有介质不会有机械波,选项A错误;
BC.机械波实质是传播的振动形式和能量,波源振动带动其周围质点振动,后振动的质点总是落后于前面振动的质点,但振动周期和频率一致,故选项B、C正确;
DE.机械波并不是介质随波而迁移,参与波动的各质点只在各自平衡位置附近振动,并不随波迁移,选项D错误,E正确。
故选BCE。
5.BC
【详解】
AB.根据波的传播规律,利用带动法可知,点在向下运动,点在向上运动,A错误,B正确;
C.点在向上运动,再经,点将运动到波峰位置,C正确;
D.质点只在平衡位置上下振动,不会随波迁移,D错误。
故选BC。
6.ABD
【详解】
A.由题图甲可知,波源的振动周期,由题图乙可知,波长,又,可得
故A正确;
B.由题图乙知,从时刻起,经过个周期,P点第一次出现波峰,即再经过
故B正确;
C.两波源到P点的波程差为6m,等于一个波长,故P点的振动是加强的,故C错误;
D.M点处的波源产生的波传播到P点所用时间为0.02s,N点处的波源产生的波传播到P点所用时间为
=0.04s
时,P点已振动的时间为
故P点运动的路程为15cm,故D正确;
E.振动加强的质点振幅为10cm,两波源到振动加强点的波程差(n为整数),设振动加强点到M点的距离为x,则到N点的距离为则
即
当、、0、1、2时,即
、6m、9m、12m、15m
处的质点振幅为10cm,共有5个,故E错误。
故选ABD。
7.AD
【详解】
A.设震源距离M点为x,则
解得
x=90km
选项A正确;
B.图甲中时刻,M点在平衡位置,速度最大,选项B错误;
C.由振动图像可知,在t=2T时刻,M点向上振动,则该横波沿x轴正方向传播,选项C错误;
D.波的周期为T=0.1s,波由M点传到N点的时间
再经过0.275s=2T质点N处于波谷位置,选项D正确。
故选AD。
8.C
【详解】
AB、若波沿x正方向传播,0时刻P向上运动,经过0.1s该质点的速度仍为v,说明一直运动到关于平衡位置对称的P'点且向上运动;再经过0.1s该质点的速度大小等于v的大小,而方向与v的方向相反,说明回到P点后向上再次返回P,即共0.2s大于一倍周期而小于2倍周期;波长为,波速根据求解,故波速小于20m/s而大于10m/s,故AB均错误;
CD、若波沿x负方向传播,0时刻P向下运动,经过0.1s该质点的速度仍为v,说明运动到关于平衡位置对称的P'点;再经过0.1s该质点的速度大小等于v的大小,而方向与v的方向相反,说明再一次到达P'点;共0.2s为半个周期,故周期为T=0.4s;波长为,波速,故C正确,D错误.
9.C
【详解】
A.由题,D点此时的运动方向向上,而C点已经到达波峰,说明D点的振动比C点的振动滞后,波向右传播,A错误;
B.图中,由上下坡法可知,F点的运动方向与D点相同,均向上,而质点H的运动方向向下,所以质点F和H的运动方向相反,B错误;
C.质点B和D位于各自平衡位置的上方,加速度方向均向下。而B点的速度方向向下,与D点速度方向相反,C正确;
D.由图可知,质点G直接向上向平衡位置运动,而质点H先向下,后向上向平衡位置运动,则质点G比H先回到平衡位置,D错误。
故选C。
10.D
【详解】
A.两列波在同一均匀介质中传播,则传播速度大小相同,所以横波Ⅰ先到达P点,故A错误;
B.由题图乙、丙可知两列波的周期均为T=1s,则波长均为
故B错误;
CD.两列波周期相同,则频率相同,相位差恒为π,将A、B视为横波I、Ⅱ的波源,则P点到两波源的波程差为
所以两列波在P点将发生稳定的干涉,且P是干涉加强点,稳定后振幅为
A=A1+A2=70cm
t=5.0s时,P点正通过平衡位置,故C错误,D正确。
故选D。
11.B
【详解】
由公式
得,波长
则
P、S相当于相距时的关系
、S相当于相距时的关系,结合如图波形可知,当S通过平衡位置向上运动,此时刻质点在波峰,在波谷,故B正确,ACD错误。
故选B。
12.B
【详解】
A.根据振动图象可知,周期T=4s,根据波形图可知,波长λ=2m,所以波的传播速度为:,不是振动速度,故A错误。
B.根据波形图可知,经过t=2s=T,x=1.0m处质点处于正向最大位移处,则t=1s=T时,x=1.0m处质点的位移为0,故B正确。
C.根据振动图象可知,x=1.5m处的质点在t=2s时,过平衡位置向下运动,根据同侧法可知,波向x轴的负方向传播,故C错误;
D.根据波形图可知,0~1s时间内x=2m处的质点P从波峰向平衡位置运动,所以运动方向为y轴负方向,故D错误;
13.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。
14.B
【详解】
试题分析:从图中可知B质点比A质点振动的早,所以是从B传向A,A错误;从图中可知A质点在才开始振动,所以从B传播到A经历为0.3s,因为两质点的平衡位置沿波的传播方向上的距离,所以这列波的速度为,B正确;从图中可知波的周期为,所以该波的波长为,C错误;,D错误;
考点:考查了振动图像,波速,波长以及频率的关系
名师点睛:本题的关键是从图中得出A质点比B质点振动慢了0.3s,从而得知传播方向,
15.(1)A=0.05m;λ=4m;(2)0.04s
【详解】
(1)由图可知,振幅
A=0.05m
波长
λ=4m
(2)向右传播时,传播的时间
解得
(n=0,1,2,…)
当n=0时,T有最大值0.04s
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