3.2机械波的描述 自主提升过关练（word解析版）

3.2机械波的描述 自主提升过关练（解析版）
一、选择题
1．在某介质中位于坐标原点的波源在时刻起振，形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波，如图所示为时刻的波形图，已知波恰好传到处。下列说法正确的是（　　）
A．处质点的首次起振方向沿y轴正方向
B．波的传播速度为20m/s
C．再经过0.1s，处质点会运动到处
D．内质点H通过的路程为5cm
2．下表给出30℃时，声波在不同介质中的传播速度．当声波由空气进入铜中时，下列说法正确的是（　　）
介质 空气 纯水 盐水 橡胶 软木 铜
速度 332 1490 1531 30～50 480 3800
A．频率增大，波长不变 B．频率不变，波长增大
C．频率和波长都不变 D．频率和波长都变大
3．如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线为t=0时的波形图，虚线为t=0.5 s时的波形图。已知该简谐波的周期大于0.5 s。关于该简谐波，下列说法正确的是（　　）
A．波长为2 m B．波速为6 m/s
C．频率为3 Hz D．t=1 s时，x=1 m处的质点处于波峰
4．机械波在某种介质中传播时，下列说法正确的是（　　）
A．振幅越大，波振动的频率越小
B．振幅越大，波传播的速度越大
C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长
D．波传播的速度大小与质点振动的速度大小无关
5．设一简谐波在给定的介质中传播，则下列说法中正确的是（　　）
A．振幅越大，则波速越大
B．振幅越大，则波速越小
C．在一个周期内，振动质点通过的路程等于个波长
D．质点振动的频率越大，则波传播一个波长的距离所用的时间越短
6．一列声波由空气进入水中，声波的（　　）
A．频率变大，波长变长 B．频率不变，波长变长
C．速度变慢，波长变短 D．速度不变，波长变短
7．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，传播速度，时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，下列图形中哪个是时的波形（　　）
A．B．
C． D．
8．两艘航模船甲、乙停在静止的湖面上，它们之间的距离为10m，向湖面上掷去一石块，石块激起的一列水波沿甲、乙连线的方向传播，每条航模船每分钟上下振荡了15次，而且当甲船在最低点时，乙船在最高点，两船之间还有两个水波的最高点。由此可以得到水波的波速是（　　）
A．1 B．2.5 C．3.75 D．5
9．波源O从0时刻开始向上振动，由此在水平绳引发的一列横波在某时刻的波形如图所示，已知在图示空间第一次出现如图所示的波形。则此波的速度为（　　）
A． B． C． D．
10．一列简谐横波沿x轴正方向传播，频率为5Hz，图中A、B两质点的横坐标分别为x=2cm和x=16cm。某时刻的波形如图所示，从该时刻算起，当质点B的位移和速度与图示时刻质点A的运动状态相同时，所需的最短时间为（　　）
A．0.08s B．0.12s C．0.14s D．0.16s
11．如图所示为一列简谐波在t=0时刻的波形图，Q、P是波上的两质点，此刻质点P沿y轴负方向运动，且t=1s时第一次运动到波谷位置。则质点Q的振动方程为（　　）
A．y＝2sin（t＋）m B．y＝2sin（t－）m
C．y＝2sin（t－）m D．y＝2sin（t＋）m
12．下列关于机械波的说法中，正确的是（　　）
A．在简谐波中，各质点的振动步调完全相同
B．简谐横波向右传播时，介质中的各个质点也向右移动
C．一列简谐横波在介质中传播，各质点的振动频率各不相同
D．简谐横波向左传播时，介质中左边质点的振动总比相邻的右边质点的振动滞后一些
13．在同一介质中。两列简谐横波a和b均沿x轴正方向传播，a波的波速，时刻波形如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．a、b两列波不会发生干涉
B．a波和b波的周期之比为2：1
C．再经过0.25s，处的质点第一次到达波峰
D．随时间变化两列波的波峰重合点在不断变化，但两列波的波谷不会重合
14．一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为0.2s，t=0时传播到质点N，波形如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．波的传播速度为8m/s
B．平衡位置在x=0.4m处质点的振幅为0
C．t=0.1s时，质点N传播到x=2.0m处
D．t=0时，平衡位置在x=0.4m处质点的加速度为0
15．如图甲所示，在同一直线上的两个振源A、B相距，时刻开始A、B在纸面内沿竖直方向上下振动，其振动图像分别如图乙、丙所示。由A、B产生的简谐横波在时在连线的中点C相遇，则（　　）
A．两列波的波长均为
B．C点为振动加强点且振幅为
C．时B点在平衡位置且向上振动
D．内C点通过的路程为
二、解答题
16．水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧，舞者的手有规律的振动传导至袖子上，给人营造出一种“行云流水”的美感，这一过程其实就是机械波的传播。现有一列向轴正方向传播的简谐横波，时刻的波形如图中实线所示，时的波形如图中虚线所示。已知波的周期满足，求：
（1）波的传播速度；
（2）写出质点振动位移随时间变化的关系式。
17．简谐横波波源位于坐标原点处，如图为t1=0时刻波的图像，已知波源的振动周期T=2s，振幅A=2cm。质点P、Q的平衡位置分别处于x轴上的-7m和9m处。求：
（1）质点P开始振动的时刻t2；
（2）0~4s内质点Q运动的路程s。
参考答案
1．D
【详解】
A．因波恰好传播到处的质点，此时首次起振方向沿y轴负方向，故A错误；
B．波的传播速度为
故B错误；
C．在波传播过程中，质点只会上下振动，不随波迁移，故C错误；
D．该波的周期为
该波从原点传播到H点所用时间为
则内质点H振动时间为
则质点H通过的路程为，故D正确。
故选D。
2．B
【详解】
波在传播过程中频率不变，一列波从空气进入铜中时，频率不变，波速增大，则由公式
知波长增大。
故选B。
3．B
【详解】
A．由图可以读出，波长为4 m，A错误；
B．由于周期大于0.5 s，所以周期
波速
B正确；
C．频率
f＝＝1.5 Hz
C错误；
D．t＝1 s时，经过了1.5个周期，x＝1 m处质点处于波谷，D错误。
故选B。
4．D
【详解】
AB．波振动的频率、波传播的速度均与振幅无关，AB错误；
C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于4倍的振幅，与波长无关，C错误；
D．波在某种介质中传播，波速恒定，而质点振动的速度大小周期性变化，波传播的速度大小与质点振动的速度大小无关，D正确。
故选D。
5．D
【详解】
AB．简谐波的波速由介质决定和振幅无关，AB错误；
C．在一个周期内质点振动走过的路程等于4个振幅的长度，C错误；
D．波传播一个波长的距离所用时间为一个周期，频率高则周期小，D正确。
故选D。
6．B
【详解】
波的频率是由波源决定的，所以波从一种介质进入另一种介质时，频率不变。
则声波由空气进入水中，波速变大，频率不变，由波速公式
得知，声波的波长变大。
故选B。
7．B
【详解】
由图中可以看出该波的波长为，根据
可知该列波的周期为
又因为时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，当时经历了1.5T，所以此时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴负方向运动，结合图像可知B选项正确。
故选B。
8．A
【详解】
由题意可知水波的周期为
设水波的波长为λ，则有
解得
所以水波的波速为
故选A。
9．B
【详解】
由同侧法可知，时刻O点的质点向下振动，质点在最低点向上振动，由题意可知从0时刻到时刻经过即
由图可知
由公式
联立解得
故B正确，ACD错误。
故选B。
10．C
【详解】
由题图可知，波长λ=20cm，速度
v=λf=0.2×5m/s=1m/s
质点A的运动状态传播16cm－2cm=14cm所需的最短时间为t=0.14s，即当质点B的位移和速度与图示时刻质点A的运动状态相同时，所需的最短时间为0.14s。
故选C。
11．B
【详解】
t=1s时P点第一次回到波谷，则周期
T=4s
则
t＝0时刻P点沿y轴负方向运动，说明波沿x轴正方向传播，则此时Q沿y轴正方向运动，且Q点对应的位移为－1m，所以Q点的振动方程为
故选B。
12．D
【详解】
A．在简谐波中，平衡位置间距为波长的整数倍的质点振动步调完全相同，故A错误；
B．简谐横波向右传播时，介质中的各个质点在平衡位置附近振动，不随波的传播方向移动，故B错误；
C．一列简谐横波在介质中传播，各质点的振动频率相同，故C错误；
D．简谐横波向左传播时，介质中左边质点的振动总比相邻的右边质点的振动滞后一些，故D正确。
故选D。
13．ABD
【详解】
A．在同一介质中，波速相同，根据图像可知，两波长不同，则频率不同，故无法发生干涉，故A正确；
B．根据 可知，a波和b波的周期之比为2：1，故B正确；
C．a波周期
b波周期
再经过0.25s，b在处形成波形在波谷，a在处形成波形在平衡位置向下运动，故质点未到达波峰，故C错误；
D．此时刻两波的波峰重合，波谷不重合，由于两列波的波速相同，相同时间传播距离相同，则随时间变化两列波的波峰重合点在不断变化，两列波的波谷不会重合，故D正确；
故选ABD。
14．AD
【详解】
A．由图可知，该波的波长为1.6m，则波速大小为
故A正确；
B．在波的传播过程中，所有质点的振幅都相同，故B错误；
C．质点只在平衡位置附近周期振动，并不随波迁移，故C错误；
D．t=0时，x=0.4m处的质点处于平衡位置，回复力为零，则加速度为0，故D正确。
故选AD。
15．AD
【详解】
A． 根据乙丙图像可知，A、B的振动周期为，A、B产生的简谐横波在时在连线的中点C相遇，可知两列波各经过3个周期，A、B相距，可知两列波的波长均为，A正确；
B．两列波同时传到C点，且振动方向相反，因此C点为振动减弱点且振幅为，B错误；
C．根据图像A波传到B位置需要6s向上振动，时B波经过六个周期，因此向下振动，AB两个波源的周期相同即角速度相同，B的振幅大于A的振幅，可知对于同一个质元B波因其振动的能量更大即速度更大，因此合速度向下，在平衡位置且向下振动，C错误；
D．内C点未振动，C点振动半个周期，故通过的路程为，D正确。
故选AD。
16．（1）；（2）
【详解】
（1）由图可直接读出波长
因为
所以当波向方向传播时
当n=1时符合条件，解得
所以
（2）振幅
振动的角速度为
质点M振动的初相位
振动方程为
即
17．（1）1.5s；（2）6cm
【详解】
（1）由图可知波长
=4m
可得
v==2m/s
波传播到质点P需要的时间
质点P开始振动的时刻t2=1.5s
（2）波传播到质点Q处需要的时间
质点Q振动的时间△tQ′=1.5s，即，所以振动的路程
s=3A=6cm