3.3机械波案例分析基础巩固（Word版含答案）

3.3机械波案例分析基础巩固2021—2022学年高中物理沪教版（2019）选择性必修第一册
一、选择题（共15题）
1．由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播，波源振动的频率为20Hz。已知介质中P质点位于波源S的右侧，SP=0.8m，P到S的距离不超过两个波长。Q（图中未画出）质点位于波源S的左侧，P、Q和S的平衡位置在一条直线上。t=0时波源开始振动的方向如图所示，当P第一次到达波峰时，波源S也恰好到达波峰，Q恰好第二次到达波谷，下列说法正确的是（　　）
A．机械波在介质中的波速为8m/s
B．机械波的波长为0.8m
C．Q点到波源S的距离为0.6m
D．P与Q同时通过平衡位置，且振动方向相同
2．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示。P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，对P的速度v和加速度a的描述中，正确的是（　　）
A．v大小不变，方向沿x轴正方向
B．v逐渐减小，方向沿y轴正方向
C．a逐渐变大，方向斜向右下方
D．a逐渐变小，方向沿y轴正方向
3．一列简谐横波沿x轴传播，波长为λ，周期为T。t＝0时刻的波形如图所示，此时质点P正沿y轴正方向运动。则x＝0处的质点的振动图像是图中的（　　）
A． B．
C． D．
4．一列简谐横波沿直线从b向a传播，该直线上平衡位置相距18m的a、b两质点的振动图象如图所示。下列描述该波的图象可能正确的是（　　）
A．
B．
C．
D．
5．一列简谐波在初始时刻的全部波形如图所示，质点a、b、c、d对应x坐标分别为1m、1.5m、3m、4m。从此时开始，质点d比质点b先到达波谷。下列说法正确的是（　　）
A．波源的起振方向沿y轴向上 B．振动过程中质点a、c动能始终相同
C．波沿x轴负方向传播 D．此时b点加速度沿y轴正方向
6．如图所示，一列简谐横波向右传播，两质点平衡位置相距。当运动到上方最大位移处时，刚好到达平衡位置且向下运动，则这列波的波长可能是（　　）
A． B． C． D．
7．如图所示，图甲为一列沿水平方向传播的简谐横波在某时刻的波形图，图乙是这列波中处的质点再经过开始计时的振动图线，以下说法中正确的是（ ）
A．该简谐横波沿轴负方向传播
B．该简谐横波传播的速度为
C．质点在内沿轴移动的距离为
D．质点在时刻有最大的加速度，且加速度沿轴的正方向
8．如图是一列简谐波在t=0时的波形图，介质中的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=-10sin5πtcm。关于这列简谐波，下列说法中正确的是（　　）
A．这列简谐波的波长为20cm
B．这列简谐波的周期为0.4s
C．这列简谐波在该介质中的传播速度为4m/s
D．这列简谐波沿x轴正向传播
9．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0.25sA．当波向－x方向传播时，波速等于10m/s
B．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
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内通过的路程不相等
D．当波沿－x方向传播，经过0.1s时，质点M离开平衡位置的位移一定为零
10．如图为一列沿x轴传播的简谐横波在t=0s时刻的图像，图中A点速度沿y轴负方向，t=4s时第一次到波峰，则t=0s时，0cm到8cm之间的质点加速度为负值的坐标范围是（　　）
A．0cm＜x＜4cm B．2cm＜x＜6cm
C．3cm＜x＜7cm D．4cm＜x＜8cm
11．一列简谐横波向右传播，在其传播路径上每隔0.1m选取一个质点，如图甲所示，t=0时刻波恰传到质点1，质点1立即开始向下振动，在t=0.4s时，所选取的1到9号质点第一次出现如图乙所示的波形，则（　　）
A．t=0.4s时刻，质点1向上运动
B．t=0.4s时刻，质点8向上运动
C．t=0至t=0.4s内，质点3运动的时间为0.3s
D．该波的周期为0.4s，波速为0.2m/s
12．如图所示，a、b、c、d是一简谐横波上的质点，某时刻a、d位于平衡位置且相距为9m，c在波谷，该波的波速为2m/s。若此时a经平衡位置向上振动，则（　　）
A．此波向右传播 B．b点振动周期为3s
C．c点运动速度大小为2m/s D．此波在a、d两点之间传播需3s
13．如图所示，在一条直线上两个振源A、B相距4m，振动频率相等，从t0=0时刻A、B开始动，且都只振动一个周期，振幅相等，甲为A的振动图像，乙为B的振动图像。若A向右传播的波与B向左传播的波在t1=0.4s时刻在AB中点C相遇，则（　　）
A．两列波在A、B间的传播速度均为10m/s
B．两列波的波长都是1m
C．在两列波相遇过程中，中点C为振动加强点
D．t2=0.9s时刻B点经过平衡位置且振动方向向上
14．图甲为一列简谐横波在t=0s时的波形图，图乙为介质中平衡位置在x=1.5m处的质点P的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．波速为1m/s
B．波的传播方向向左
C．0～2s时间内，P运动的位移为8cm
D．当t=15s时，P处于负向最大位移处
15．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
二、填空题（共4题）
16．如图所示，一列沿x轴上传播的简谐横波t0时刻的图线用实线表示．经过 △t=0.2s时其图线用虚线表示，已知波长为5cm．
（i）若波向x轴正方向传播，最小波速是____________cm/s；
（ii）若波向x轴负方向传播，最大周期为____________s；
（iii）若波速为71cm/s，则此波向____________传播．（填“x轴正方向”或“x轴负方向”）
17．（物理选修3-4）（1）某简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0时刻恰好传播到x=4m的b点，在t=0.6s时，x=1m的质点a恰好第二次位于平衡位置，质点P（图中未画出）位于x=5m处，下列说法正确的是
A．该波的波速为v=5m/s
B．质点P的起振方向是向上
C．0~1.2s质点P通过的路程是0.10m
D．质点P第三次到达波峰的时间是2.4s
E．与该波发生干涉的另一简谐波的频率是2.5Hz
18．如图所示，一个位于原点O的波源沿y轴做简谐运动，振动周期为4s，形成沿x轴传播的双向波。该波的波速____________m/s，位于平衡位置的m和m两点振动方向____________（选填“相同”或“相反”）。
19．在时刻，质点A开始做简谐运动，其振动图象如图所示．质点A振动的周期是________s；时，质点A的运动沿轴的_________方向（填“正”或“负”）；质点B在波动的传播方向上与A相距16m，已知波的传播速度为2m/s，在时，质点B偏离平衡位置的位移是_____cm
三、综合题（共4题）
20．一列波在t1时刻的波形图如图中的实线所示，t2时刻的波形图如图中的虚线所示，已知，求：
（1）这列波可能的波速．
（2）若波速为14m/s，这列波向哪个方向传播？
21．图示为一列简谐横波在时刻的波形图象，此时波中质点M正处于平衡位置，运动方向沿y轴负方向，到时质点M恰好第三次到达y轴正方向最大位移处。试求：
（1）该波的传播方向。
（2）该波的波速大小。
（3）从时刻到时刻，波中质点N走过的路程是多少。
22．一列简谐横波在t=0时的波形如图甲所示，P、Q是介质中的两个质点，P点坐标为（x，-1），Q点的坐标为（15，0），图乙为质点Q的振动图像。求：
(1)波速及波的传播方向；
(2)质点P的平衡位置的x横坐标；
(3)质点P的位移随时间变化的关系式。
23．一质点沿x轴做简谐运动，其振动图像如图所示，试在图中标出A、C、F对应时刻的速度方向，在B、D、E对应时刻的加速度方向.
（______）
参考答案
1．A
2．D
3．D
4．B
5．B
6．A
7．D
8．B
9．C
10．B
11．C
12．B
13．B
14．D
15．B
16．4 x轴负方向
17．ACD
18．1 相同
19．4 正 10
20．（1）若波向右传播，波速 ；若波向左传播，有：
波速（2）波向左传播．
21．（1）沿x轴负方向传播；（2）20m/s；（3）120cm
22．(1)，沿x轴负方向传播；(2)；(3)
23．