3.3机械波的传播现象学科素养提升练（word版含答案）

3.3机械波的传播现象 学科素养提升练（含解析）
一、选择题
1．一列沿x轴正向传播，周期为2.0s的简谐横波，某时刻的波形如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则（　　）
A．此刻质点a的振幅最大
B．经过2s质点b沿x轴正向移动8m
C．此刻质点c的振动方向为y轴正方向
D．经过0.50s，机械波沿x轴传播距离为2m
2．如图所示，一列简谐横波沿水平方向向左传播，P、Q两质点平衡位置相距0.15m。当P向下运动到平衡位置时，Q刚好运动到下方最大位移处，则这列波的波长可能是（　　）
A．0.60m B．0.30m C．0.20m D．0.15m
3．一列简谐波沿x轴传播，在t=1s时的波形如图甲所示，介质中质点P的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．该波波长为10cm B．该波沿x轴负方向传播
C．该波在介质中传播速度为10m/s D．再经过2s后P质点沿x轴迁移20cm
4．图为一列横波在某时刻的波形图，已知F质点此时刻的运动方向向下，下列说法中正确的是（　　）
A．波向左传播，质点I运动方向向下；
B．波向右传播，质点C的速度为零；
C．波向左传播，质点B运动方向向上；
D．质点B比质点C先回到平衡位置
5．一列简谐横波沿x轴传播，在t=0时刻的图像如图甲所示，介质中P质点的振动图像如图乙所示，下列说法正确的是（　　）
A．波沿x轴正方向传播
B．介质中质点振动周期为2s
C．波速大小为m/s
D．在t=2.5s时刻P、Q两质点的速度相同
6．如图为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某时刻的波形，图中A、B、C、D四个质点的位移大小相等．关于这列波的描述，下列说法正确的是（　　）
A．C比D先回到平衡位置 B．波源起振方向向上
C．A、B两点速度相同 D．B、C两点加速度相同
7．一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时的波动图像如图甲所示，图乙为质点P的振动图像，则（　　）
A．该波沿x轴正方向传播
B．若遇到3m的障碍物，该波能发生明显的衍射现象
C．该波的传播速率为0.25m/s
D．经过0.5s，质点P沿波的传播方向移动2m
8．如图所示，坐标原点O处有一波源做简谐振动，它在均匀介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播。时，波源开始振动，时，波刚好传到处，其中P、Q为介质中的质点。下列说法正确的是（　　）
A．波源的起振方向沿y轴向上
B．从图示时刻开始，质点P比质点Q先回到平衡位置
C．该机械波的传播速度为2m/s
D．从图示时刻开始，再经过0.25s质点P到达平衡位置
9．两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，波速均为0.4 m/s。t = 0时恰好传播到如图位置。则两列波相遇的时刻以及相遇位置质点的起始振动方向分别为（　　）
A．1.5 s，沿y轴向下 B．1.5 s，沿y轴向上
C．0.75 s，沿y轴向上 D．0.75 s，沿y轴向下
10．图a为一列简谐横波在t=0.1s时的波形图，图b为介质中平衡位置在x=4m处的质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．横波沿x轴正方向传播
B．波传播的波速为40m/s
C．在0.1s时间内质点P能移到Q位置
D．在任意0.15s内Q运动的路程均为30cm
11．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在某个时刻的波形图，由图像可知（　　）
A．此时质点b位移为零
B．此时质点b向－y方向运动
C．该时刻起，d比c先到达平衡位置
D．质点a再经过通过的路程是4cm，偏离平衡位置的位移大小是4cm
12．一列简谐横波沿x轴方向传播，某时刻的波形如图所示，此时质点F的振动方向沿y轴负方向，则（　　）
A．此刻质点B的振动方向与质点H的振动方向相同
B．此刻质点E向右移动
C．这列波沿x轴正方向传播
D．质点B将比质点D先回到平衡位置
13．如图所示，S1、S2为水波槽中的两个波源，它们分别激起两列水波，图中实线表示波峰、虚线表示波谷。已知两列波的波长，该时刻在P点为两列波的波峰与波峰相遇，则以下叙述不正确的是（　　）
A．P点的振幅始终最大
B．若没有波源S2，离S1越远的质点振动越弱
C．P点的振动不遵守波的叠加原理，P点的位移是变化的
D．P点的振动遵守波的叠加原理，但它的振幅要发生变化
E.在S1、S2、P区域内能形成稳定的干涉图样
14．在均匀介质中坐标原点O处有一波源做简谐运动，其表达式为，它在介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻波刚好传播到x=12m处，波形图像如图所示，则（　　）
A．波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向
B．此时M点正在做加速运动
C．此的传播速度为4m/s
D．此后再经过6s该波将传播到x=24m处
15．如图所示为一列向右传播的简谐横波在某个时刻的波形，由图像可知（　　）
A．质点b此时速度为零
B．质点b此时向y轴正方向运动
C．质点d的振幅是2cm
D．质点a再经过通过的路程是4cm，偏离平衡位置的位移是4cm
二、解答题
16．如图所示，波源在绳的左端发出频率为、振幅为的半个波形a；同时另一个波源在绳的右端发出频率为（）、振幅为的半个波形b，P为两个波源连线的中点。两列波相遇时，振幅最大的位置是在点P，还是在点P的左侧或是在点P的右侧？为什么？
17．从坐标原点产生的简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，t＝0时刻波的图像如图所示，此时沿x轴正方向传播的波刚好传到M点，质点P位于波峰。再经，质点P第一次回到平衡位置。
（1）从t＝0时刻起经多长时间位于处的质点N（图中未画出）第一次到达波峰位置？
（2）求质点P的位移随时间变化的表达式（用正弦函数表示）。
参考答案
1．D
【详解】
A．振幅为质点离平衡位置最大距离，则各个质点的振幅相同，此刻质点a的位移最大，选项A错误；
B．机械波传播的过程中，质点只能在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项B错误；
C．根据“同侧法”判断，此刻质点c的振动方向为y轴负方向，选项C错误；
D．波速为
则经过0.50s，机械波沿x轴传播距离为
x=vt=2m
选项D正确。
故选D。
2．A
【详解】
P、Q两质点平衡位置相距0.15m．当P向下运动到平衡位置时，Q刚好运动到下方最大位移处，则有
解得
（n=0、1、2、3…）
当n=0时，λ=0.60m，BCD错误，A正确。
故选A。
3．B
【详解】
A．由图甲可知，该列波的波长为20cm，A错误；
B．由图乙可知，当t=1s时，介质中质点P向下振动，故结合图甲可知，该波沿x轴负方向传播，B正确；
C．根据公式
C错误；
D．机械波中的质点不随波迁移，D错误。
故选B。
4．C
【详解】
因为F质点此时刻的运动方向向下，可知波向左传播，根据“同侧法”可知，质点I运动方向向上；质点C的速度为零；质点B运动方向向上；质点C比质点B先回到平衡位置。
故选C。
5．C
【详解】
A．由题图乙可知，t=0时刻P质点向y轴负方向运动，由题图甲可判断波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．设振动周期为T，由图乙可知
解得
T=3s
故B错误；
C．由题图甲可知波长，由波速公式可得波速
故C正确；
D．当P和Q关于平衡位置对称时，即处的质点恰在平衡位置时，P、Q两质点的速度相同，从时刻起，平衡位置的振动状态，向左传播至时处波传播的距离
经历的时间
可得
当n=0时有
t=1.25s
当n=1时有
t=2.75s
故D错误。
故选C。
6．A
【详解】
A．根据同侧法可知，C点向上振动，D点向下振动，可知C比D先回到平衡位置，选项A正确；
B．由题中条件不能确定波源起振方向，选项B错误；
C．A、B两点速度大小相同，方向相反，选项C错误；
D．B、C两点加速度大小相同，方向均指向平衡位置，则方向相反，选项D错误。
故选A。
7．B
【详解】
A．在乙图上读出t=0时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，在甲图上判断出该波的传播方向沿x轴负方向．故A不符合题意；
B．由于该波的波长为4m，所以该波在传播过程中若遇到3m的障碍物，能发生明显的衍射现象，故B符合题意；
C．由甲读出该波的波长为4m，由乙图读出周期为1s，则波速为
故C不符合题意；
D．质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不沿波的传播方向向前传播．故D不符合题意。
故选B。
8．B
【详解】
A．波刚传到x=9m处时，质点向下振动，可知波源的起振方向沿y轴向下，选项A错误；
B．从图示时刻开始，因P点向上振动，Q点向下振动，可知质点P比质点Q先回到平衡位置，选项B正确；
C．该机械波的传播速度为
选项C错误；
D．从图示时刻开始，波向右传播0.5m时，质点P到达平衡位置，则经过的时间为
选项D错误。
故选B。
9．D
【详解】
两列简谐波的波前相距由
得
即两列波运动到0.5m处，根据波的传播方向和质点的振动方向的关系，可得，此处的质点振动方向均向下，即沿y轴向下。
故选D。
10．B
【详解】
A．时刻质点Q向下振动，可知横波沿轴负方向传播，故A错误；
B．波传播的波速为
故B正确；
C．根据波的传播特点可知，质点并不随波迁移，而是在平衡位置附近做简谐运动，故C错误；
D．，则若Q点是从平衡位置或者波峰或波谷位置开始计时，则在0.15s内Q运动的路程为30cm，否则就不是30cm，故D错误。
故选B。
11．A
【详解】
A．质点b点此时刻处于平衡位置，位移为零，选项A正确；
B．波沿x轴正方向传播，根据图像由带动法知b点正经过平衡位置向y轴正方向运动，选项B错误；
C．该时刻c点从波谷向y轴正方向运动，经周期到达平衡位置，d点向下运动，到最大位移处后再经周期才能到达平衡位置，故d比c后到达平衡位置，选项C错误；
D．质点a再经到达波谷，偏离平衡位置的位移应该是-2cm，选项D错误。
故选A。
12．A
【详解】
C．因此时质点F的振动方向沿y轴负方向，则这列波沿x轴负方向传播，选项C错误；
A．此刻质点B向上振动，质点H向上振动，即质点B的振动方向与质点H的振动方向相同，选项A正确；
B．质点只能在自己平衡位置附近上下振动，即此刻质点E向下振动，不可能向右移动，选项B错误；
D．质点B向上振动，质点D向下振动，则质点B将比质点D后回到平衡位置，选项D错误。
故选A。
13．ACE
【详解】
AE．因为两列波的频率不相等，所以无法形成稳定的干涉图样，P点的振幅不是始终最大，故AE错误；
B．由于波在水中传播过程中会出现能量损耗，所以若没有波源S2，离S1越远的质点振动越弱，故B正确；
CD．P点的振动遵守波的叠加原理，但由于两列波不能形成稳定的干涉，所以它的振幅要发生变化，且在振动过程中位移是变化的，故C错误，D正确。
本题选错误的，故选ACE。
14．BD
【详解】
A.由于x=12m处质点沿y轴正方向运动，可知波源开始振动时的运动方向沿y轴正方向，A错误；
B.由于波向右传播，此时M点正向下做加速运动，B正确；
C. 由表达式
可知
因此振动周期
而波长
因此波速
C错误；
D.此后再经6s，波又传波了
因此波传播到24m处，D正确；
故选BD。
15．BC
【详解】
A．b在平衡位置，速度最大，故A错误；
B．根据波的传播方向，由波的平移法可知，质点b此时向+y方向运动，故B正确；
C．同一列波上，所有质点的振幅均相同，由题图可知该列波的振幅为2cm，所以质点d的振幅是2cm，故C正确；
D．质点a再经过，从波峰到达波谷，通过的路程是2倍振幅，即4cm，偏离平衡位置的位移是-2cm，故D错误。
故选BC。
16．点P的右侧，原因见解析
【详解】
由于机械波在同一介质中传播波速相等，由题图知a的波长比b小，故a的波峰先传到P点，此时b的波峰还没有传到P点，故波峰相遇的位置在P点右侧。
17．（1）6.5s；（2）
【详解】
（1）由题意可知
波的传播速度为
波刚传到质点N的时间为
质点N从开始振动到第一次到达波峰的时间为
则质点N第一次到达波峰的时间为
解得
（2）质点的位移随时间变化的表达式为
由题意可知
t＝0时刻，初相位为
则质点P的位移随时间变化的表达式为