3.2机械波的描述课时提升练-2021-2022学年高二上学期物理沪教版（2019）选择性必修第一册（word含答案）

3.2机械波的描述 课时提升练（含解析）
一、选择题
1．如图所示，在同一均匀介质中，时位于坐标原点O的振源开始向上振动形成沿x轴正、负方向传播的简谐横波，时，在x轴上-3m~3m的区间内第2次出现如图所示波形，下列说法中正确的是（　　）
A．该波向两个方向传播的波速大小均为10m/s
B．和处的质点振动情况始终相反
C．和处的质点振动情况始终相同
D．t=0.7s时，x=-3m处质点正沿y轴负方向运动
2．一列波长大于1m的横波沿着x轴正方向传播，处在x1＝1m和x2＝2m的两质点A、B的振动图像如图所示。由此可知（　　）
A．波长为m
B．波速为1m/s
C．3s末A、B两质点的位移相同
D．1.5s末A、B两质点的速度相同
3．如图所示，介质中1，2，3…，10各质点间的距离均是0.1m。当t＝0时，质点1开始向上振动，经0.1s第一次达到最大位移，而振动向右传播至质点3，以下结论正确的是（　　）
A．波的传播速度是2m/s，周期是0.4s
B．质点2和质点6都振动起来后，它们的振动情况总是相同的
C．再经0.1 s波传播到质点5，质点1达到平衡位置
D．从质点1开始振动计时，波传播到质点10时，经过了0.45s，质点8达到最大位移
E.若距质点1右侧2m处有一同频率的波源产生向左传播的波，则质点4在两列波相遇后振动加强
4．一列沿轴传播的简谐横波在时刻的波形图如图所示，此刻平衡位置位于处的质点正沿轴负方向运动，且经过第一次回到平衡位置。则该波的传播速度大小为（　　）
A． B． C． D．
5．下列关于波长、频率和波速的说法正确的是（　　）
A．在波动中，振动相位总是相同的两个质点间的距离叫作波长
B．波的频率由介质决定，波的传播速度由波源决定
C．波由一种介质进入另一种介质时，波长、波速和频率均发生变化
D．波在介质中传播一个波长的距离所用的时间，就是波的周期
6．一列简谐横波沿轴正方向传播，某时刻的波形图如图所示。则此波形所具有的波长个数为（　　）
A．1 B．2 C．3 D．4
7．动画片配音时，常用正常录音再快速播放的方法，把成年人的声音变成儿童的声音，在此过程中，播出声波与原来相比（　　）
A．频率不变，波速变大 B．频率不变，波速不变
C．频率变大，波速变大 D．频率变大，波速不变
8．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时刻的波形图如图所示，波源的振动周期T=1s， P、Q为介质中的两质点。下列说法正确的是（　　）
A．该简谐波的波速大小为2 m/s
B．t=0时刻，P、Q的速度相同
C．t=0.125s时，P到达波峰位置
D．t=0.5s时， P点在t=0时刻的运动状态传到Q点
9．心电图（ECG或者EKG）是利用心电图仪从体表记录心脏每一心动周期所产生的电活动变化图形的技术。图示是某人参加体检时做的心电图检查报告的一部分截图。已知心电图仪卷动纸带的速度为1.5m/min，检查报告中方格纸每小格的长度为1mm，则可知此人的心率约为（　　）
A．58次/分钟 B．68次/分钟 C．75次/分钟 D．80次/分钟
10．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
11．为体验波的形成与传播，30 位高低差不多的同学来到操场上排成一排，相互间隔0.5m，然后从排头的同学开始，周期性地蹲下站起，后面的同学比前面的同学迟0.5s开始蹲下，并依次后传，每个同学完成一次下蹲站起的时间为4s，则（　　）
A．欲使模拟较为成功的话，同学们应尽量匀速地蹲下、站起
B．从第一位同学开始到“波”传到最后一位同学用时15s
C．该“波”的波长为4 m
D．第一位同学与第四位同学的动作总是相反
12．质点O为波源，激发的简谐横波沿x轴正方向传播。T=0时，由平衡位置开始振动；3.0s时，波传到x=1.2m处，波形图如图所示。质点M的平衡位置在0.3m、质点N位置在0.9m处，则（　　）
A．t=0时，质点O向y轴正方向运动
B．3.0s后，质点M、N可能同时回到平衡位置
C．3.0s后，每当yM=0时，yN的大小一定是0.1m
D．3.5s时，质点M、N的加速度方向相同
13．描述机械波传播快慢的物理最是（　　）
A．波长 B．周期 C．频率 D．波速
14．如图所示，沿波的传播方向上有五个质点a、b、c、d、e，相邻两质点间的距离均为1.5m，各质点均静止在各自的平衡位置，t=0时振源a开始竖直向上做简谐运动，t=3s时质点e开始振动，t=6.25s时质点e第4次到达最高点。下列说法正确的是（　　）
A．该简谐波的周期为 B．该简谐波的周期为
C．该简谐波的波长为2m D．该简谐波的波长为2.5m
15．简谐横波沿x轴正方向传播，波长为λ，周期为T。t=0时刻的波形如图1所示，a、b、c是波上的三个质点。图2是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．t=0时，质点a的加速度比质点b的小
B．质点b和质点c的速度方向总是相同的
C．图2可以表示质点a的振动
D．图2可以表示质点b的振动
二、解答题
16．资料记載，海啸波是重力长波，波长可达100公里以上；由于其传播速度在深海区与浅海区不同，使得在开阔的深海区低于几米的一次单个波浪，到达浅海区波长减小振幅增大，掀起米高的拍岸巨浪，有时最先到达的海岸的海啸可能是波谷，水位下落，暴露出浅滩海底；几分钟后波峰到来，一退一进，造成毁灭性的破坏。
（1）在深海区有一海啸波（忽略海深度变化引起的波形变化）如图甲，实线是某时刻的波形图，虚线是后首次出现的波形图。已知波沿轴正方向传播，波源到浅海区的水平距离万公里，求海啸波到浅海区的时间；
（2）第一小问中的海啸波进入浅海区后的波形（忽略海深度变化引起的波形变化）变为如图乙所示，若浅海区到达海岸的水平距离为，求该海啸波从进入浅海区到波谷最先到达海岸的时间。
17．一简谐机械横波沿x轴正方向传播，t=0时刻波刚好传到平衡位置x1=8m的质点P，波形如图所示。再经过s，质点P第一次达到波谷。求：
（1）这列波的波速；
（2）在波从质点P传到平衡位置x2=28m的质点Q（图中未画出）的过程中，质点P通过的路程。
参考答案
1．AC
【详解】
A．由于x轴上-3m~3m的区间内第2次出现如图所示波形，根据振源的振动分析可知
解得
则波速为
故A正确；
BC．由于波向振源两边传播，由对称性可知和处的质点振动情况始终相同。故B错误，C正确；
D．t=0.7s时，根据图可知x=-3m处质点正沿y轴正方向运动。故D错误。
故选AC。
2．AD
【详解】
A．因为横波沿着x轴正方向传播， ，所以根据振动图像可知
则
故A正确；
B．波速
故B错误；
C．3s时
，
故C错误；
D．1.5s末A、B两质点振动图像斜率相同，则速度相同，故D正确。
故选AD。
3．ACD
【详解】
A．在时间内，波向右传播，则波速为
代入数据可解得
v＝2m/s
质点1在0.1s内从平衡位置到最大位移，则振动周期
T＝4×0.1s＝0.4s
A正确；
B．该波波长为
λ＝vT
代入数据计算可得
λ＝0.8m
质点2和质点6相距0.4m，即质点2和质点6相距，两质点振动情况总是相反的，B错误；
C．根据
可知再经过0.1s，波向右再传播0.2m，到达质点5，质点1再经过，回到平衡位置，C正确；
D．质点10与质点1相距0.9m，传播时间为
t′s＝0.45s
因为质点8与质点10相差
0.2m
此时质点8已振动了，到达最大位移处，D正确；
E．质点4与左侧波源相距r1＝0.3m，与右侧波源相距r2＝1.7m，波程差为
不等于波长的整数倍，质点4不是振动加强的点，E错误。
故选ACD。
4．B
【详解】
时刻处的质点沿轴负方向运动，处左边的质点先振动，该波沿轴正方向传播，由公式
故选B。
5．D
【详解】
A．波长是在波的传播过程中振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离，A项错误；
B．波的频率由波源决定，波的传播速度由介质决定，B项错误；
C．波由一种介质进入另一种介质时，频率不发生变化，但波长和波速会发生变化，C项错误。
D．波在介质中传播一个波长的距离所用的时间，就是波的周期，故D正确。
故选D。
6．B
【详解】
由图可知，此波形图有2个波长个数。
故选B。
7．D
【详解】
快速播放时，扬声器振动的频率增大，从而使声音的音调变高，让人感觉是童声。波速由介质决定，所以快速播放时波速不变。
故选D。
8．D
【详解】
A．由图可知，波长λ= 2cm，又T=1s，所以
A错误；
B．波向x轴正方向传播，故此时P点速度向+y方向，而Q点速度向-y方向。B错误；
C．此时P的位移为，振动方程可知，P到达波峰时间不是，C错误；
D．由图可知，P、Q的水平距离为，所以t=0.5s 时，波沿x轴传播距离
所以，P点波形恰好传到Q点，D正确。
故选D。
9．A
【详解】
心电图中相邻两峰值之间的时间间隔为心跳的周期，即
心脏跳动的频率为
所以此人的心率约为
故选A。
10．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。
11．C
【详解】
A．每个同学在蹲下、站起过程中应是做简谐运动，故A错误；
B．从第一位传到最后一位用时29个0.5 s，即14.5 s，故B错误；
C．该波的周期为4s，0.5s时间内向前传播0.5m，故波速为1m/s，可知波长为
故C正确；
D．分析可得第一位同学和第四位同学相距
相差不是半个波长，所以他们的动作不是相反关系，故D错误。
故选C。
12．A
【详解】
A．波沿x轴正方向传播，3.0s时，波传到x=1.2m处，根据平移法可得此处质点向上运动，所有质点起振方向相同，可知t=0时，质点O向y轴正方向运动，A正确；
BC． 质点M的平衡位置在0.3m、质点N位置在0.9m处，两质点相距
每当yM=0时，yN的大小可能是0.1m，也可能是-0.1 m，两质点不可能同时回到平衡位置，BC错误；
D．波的速度为
3.5s时，相对于题干波形图波向右传播
3.5s时，质点M的位移为正，加速度方向为y轴负方向；质点N的位移为负，加速度方向为y轴正方向，质点M、N的加速度方向相反，D错误。
故选A。
13．D
【详解】
机械波的波速反映了振动在介质中传播的快慢，由介质的性质决定，与波源无关，机械波传播过程中质点不迁移，所以D正确；ABC错误；
故选D。
14．C
【详解】
t=3s时质点e开始振动，简谐波的传播速度
t=3s时质点e开始向上振动，经过第一次到达最高点；时质点e第4次到达最高点，所以
则简谐波的传播周期
简谐波的波长
故C正确，ABD错误。
故选C。
15．D
【详解】
A．t=0时，质点a的位移最大，则加速度最大，质点b的位移为零，加速度为零，选项A错误；
B．质点b和质点c的平衡位置相差半个波长，则速度方向总是相反的，选项B错误；
C．因t=0时刻质点a位于最高点将向下振动，与图2不符，选项C错误；
D．因t=0时刻质点b向上振动，结合图2可知，图2可以表示质点b的振动，选项D正确；
故选D。
16．（1）15h；（2）3300s
【详解】
（1）由图甲得
依题意有
解得
（2）由图像得波的振幅A=20m，波长，波的周期
海啸波在浅海区的传播速度
故波谷最先到达海岸的时间
17．（1）；（2）
【详解】
（1）由图可知
质点P第一次达到波谷，经，可知振动周期
因此波速
（2）波从P点传到Q点所需时间
由于质点每经过一个周期，运动的路程为4倍振幅，这段时间内，P点经过的路程