3.2机械波的描述 自主提升过关练（word版含答案）

3.2机械波的描述 自主提升过关练（含解析）
一、选择题
1．当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.3 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.6 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为（　　）
A．221 m B．442 m C．374 m D．646 m
2．一个人手拿着长绳的一端，绳子另一端固定在墙上。当手上下振动，绳子上产生了波（如图所示）。当人的手频率加快，则（　　）
A．波速不变 B．波速变大 C．波长不变 D．波长变大
3．下列说法正确的是（　　）
A．机械波的频率与波源无关
B．机械波的传播速度由介质本身的性质决定
C．声波是一种横波
D．形成纵波的质点，随波一起迁移
4．如图所示，一水平长绳上系着一个弹簧和小球组成的振动系统，小球振动的固有频率为2Hz。现在长绳两端分别有一振源P、Q同时开始以相同的振幅A上下振动一段时间，某时刻两个振源在绳上形成的波形如图所示，两列波先后间隔一段时间经过弹簧振子所在位置，观察到小球先后出现了两次振动，小球第一次振动时起振方向向上，且振动并不显著，而小球第二次发生了显著的振动，则以下说不正确的是（　　）
A．由振源P产生的波先到达弹簧处
B．由振源Q产生的波后到弹簧处
C．两列波可能形成干涉
D．由振源Q产生的波的波速接近4m/s
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．波源在时开始振动，其振动图象如图所示，在波的传播方向上有、两质点，它们到波源的距离分别为和，测得、开始振动的时间间隔为。下列说法错误的是（　　）
A．质点开始振动的方向向上
B．该波的波长为
C．质点的振动比波源滞后
D．当质点刚要振动时，质点正沿平衡位置向下振动
7．如图为一列沿轴正方向传播的简谐横波在时刻的波形图（振动刚传到处），已知该波的周期为，、、为沿波传播方向上的质点，则下列说法中正确的是（　　）
A．这列波的起振方向向上
B．在时，质点的速度方向为轴负方向
C．在时，质点的速度达到最大值
D．在时，质点的加速度达到轴负向最大值
8．一列简谐横波某时刻波形如图所示，此时质点P的速度方向沿y轴正方向，则（　　）
A．这列波沿x轴负方向传播
B．质点a此时动能最大，加速度最小
C．再经过一个周期，质点P运动到x=6m处
D．当质点P运动到最低点时，质点b恰好运动到平衡位置
9．体育课上甲同学一脚把足球踢到了足球场旁边的池塘中间。乙提出用石头激起水波让水浪把足球推到池边，他抛出一石块到水池中激起了一列水波，可是结果足球并没有被推到池边。大家一筹莫展，恰好物理老师来了，大家进行了关于波的讨论。物理老师把两片小树叶放在水面上，大家观察发现两片小树叶在做上下振动，当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶在1min内都上下振动了36次，两树叶之间有2个波峰，他们测出两树叶间水面距离是4m。则下列说法正确的是（　　）
A．该列水波的频率是36Hz
B．该列水波的波长是1.6m
C．两片树叶的位移始终相同
D．足球不能到岸边的原因是水波的振幅太小
10．一列声波从空气传入水中时，波长（　　）
A．变长 B．变短 C．不变 D．无法确定
11．两艘航模船甲、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
12．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
13．一列沿x轴传播的简谐横波，波速为m/s，实线、虚线分别为、两个时刻的波形图（）。已知平衡位置坐标为m的质点P，在时刻正向着加速度变大的方向振动，设，下列判断正确的是（　　）
A．该波沿x轴负方向传播
B．时刻质点P振动的加速度沿y轴负方向
C．从开始计时，经0.375s质点P第一次回到平衡位置
D．可能为1.25s
14．一列连续的简谐横波沿x轴正方向传播，传播速度为10m/s，t=0时刻的波形如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．t=0时刻，x=0.6m处的质点振动方向沿y轴正方向
B．在0~0.06s时间内x=0.2m处的质点运动的路程为0.2m
C．x=3.6m处的质点经过0.33s第一次到达波峰
D．当x=3.3m处质点位于波峰时，x=0.3m处质点恰好位于平衡位置
E．x=0.1m处质点的振对方程为
15．如图所示，a、b、c、…、k为连续的弹性介质中间隔相等的若干质点，e点为波源，t=0时刻从平衡位置开始向上做简谐运动，振幅为3cm，周期为0.2s。在波的传播方向上，后一质点比前一质点迟0.05s开始振动。t=0.25s时，x轴上距e点2.0m的某质点第一次到达最高点，则（　　）
A．该机械波在弹性介质中的传播速度为8m/s
B．图中相邻质点间距离为0.5m
C．当a点经过的路程为9cm时，h点经过的路程为12cm
D．当b点在平衡位置向下振动时，c点位于平衡位置的上方
二、解答题
16．2021年5月22日2时4分，青海省果洛市玛多县发生了7.4级地震，该次地震是继汶川地震之后发生的震级最高的一次地震。已知地震波中既有横波又有纵波。甲是地震波中的一列横波在时刻的波形图，乙为由这列横波引起的处质点的振动图像，如图所示。
（1）现测得该横波从震中（指地震震源正上方的部分地面）传到成都所用时间为3分钟，求震中与成都的距离；
（2）判断该列横波的传播方向并确定时的质点的位移。
17．如图1所示，O、P为某均匀介质中平衡位置相距d=1m的两质点，一列简谐横波从O点向P点传播，图2，图3分别为O、P两质点的振动图象，求：
（1）质点P的振动方程；
（2）该简谐横波的传播速度大小。
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参考答案：
1．C
【解析】
右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1=0.3 s，左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=1.9 s。山谷的宽度
s=v（t1＋t2）=×340×2.2 m=374 m
故选C。
2．A
【解析】
波速只和介质有关，长绳不变，波速不变，A正确。
故选A。
3．B
【解析】
A．机械波的频率由波源决定。A错误；
B．机械波的传播速度由介质本身的性质决定。B正确；
C．声波是一种纵波。C错误；
D．形成纵波的质点，在平衡位置附近振动。D错误。
故选B。
4．C
【解析】
AB．由“上下坡”法可知P振源起振方向向上，Q振源起振方向向下，故先到达振动系统的是P波，故振源P离振动系统较近，故AB正确，不符合题意；
C．产生干涉的条件是两列波的频率相等，而P、Q的频率不相等，故不会形成干涉，故C错误，符合题意；
D．Q晚到达弹簧振子所在位置，且小球产生了较强烈的振动，即共振，故Q的频率接近2HZ，故波速接近
故D正确，不符合题意。
故选C。
5．D
【解析】
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
【解析】
A．由题图可知，波源开始振动的方向向上，则传播方向上所有的质点开始振动的方向都向上，故A正确；
B．由题意可知波从P传到Q所需时间为，所以该波的波速为，根据振动图象可知周期为T=，所以波长，故B错误；
C．Q质点的振动比波源S滞后，故C正确；
D．由于P、Q间距为，波长为，所以Q比P振动滞后半个周期，则当质点刚要振动时，质点正沿平衡位置向下振动，故D正确。
故选B。
7．D
【解析】
A．由于各质点的起振方向都等于波源的起振方向，因此这列波的起振方向向下，A错误；
B．在时，质点的速度方向为轴正方向，B错误；
C．在时，质点的位移达到正向最大值，速度为零，C错误；
D．根据
在时，波向右前传播的距离
质点恰好运动到波峰处，加速度达到轴负向最大值，D正确。
故选D。
8．B
【解析】
A．由题意根据波形与振动方向的关系可推知，这列波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．质点a此时位于平衡位置，动能最大，加速度最小，故B正确；
C．质点P只是在平衡位置附近做往复振动，不会沿波的传播方向移动，故C错误；
D．质点P和质点b的平衡位置相差一个波长，当质点P运动到最低点时，质点b恰好也运动到最低点，故D错误。
故选B。
9．B
【解析】
A．两树叶在1min内都上下振动了36次，则树叶振动的周期
树叶振动的频率
则水波的频率为0.6Hz，故A错误；
B．两树叶之间有2个波峰，当一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两树叶间水面距离是4m，则
解得该列水波的波长为λ=1.6m，故B正确；
C．一片树叶在波峰时恰好另一片树叶在波谷，两者平衡位置间的距离是半波长的奇数倍，两片树叶的位移始终等大反向，故C错误；
D．水波传播时，各质点在自身的平衡位置附近上下振动，并不随波迁移，所以足球不能到岸边，故D错误。
故选B。
10．A
【解析】
一列声波从空气中传入水中时，波速变大，根据
且f不变，则可知波长一定会变长。
故选A。
11．A
【解析】
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。
12．C
【解析】
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。
13．BC
【解析】
A．因为质点P在时刻正向着加速度变大的方向振动，即质点P向上振动，根据“上坡下，下坡上”可判断该波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．因为在时刻质点P的位移为正，所以此时刻质点P振动的加速度沿y轴负方向，故B正确；
C．质点P第一次回到平衡位置所用的时间为
故C正确；
D．因为波沿x轴正方向传播，所以到时间内波传播的距离为
根据
其中，n为正整数，所以不可能为1.25s，故D错误。
故选BC。
14．ACE
【解析】
A．t=0时刻，x=0.6m处的质点正位于波传播方向的“下坡”上，所以此时质点振动方向沿y轴正方向，故A正确；
B．由题意可得波的周期为
所以在0~0.06s时间内x=0.2m处的质点运动的路程为为两个振幅，即0.4m，故B错误；
C．t=0时刻x=0.3m处质点位于波峰，此波峰传播到x=3.6m处所需的时间为
所以x=3.6m处的质点经过0.33s第一次到达波峰，故C正确；
D．因为x=3.3m处和x=0.3m处的质点的平衡位置之间的距离为
所以当x=3.3m处质点位于波峰时，x=0.3m处质点恰好位于波谷，故D错误；
E．因为t=0时刻x=0.1m处的质点的振动方向沿y轴负方向，所以质点振动的初相位为
质点振动的圆频率为
振动方程为
故E正确。
故选ACE。
15．BC
【解析】
A．根据题意可知波的周期为0.2s，t=0时刻e点从平衡位置开始向上做简谐运动，经过t=0.05s，e点第一到达最高点。t=0.25s时，x轴上距e点2.0m的某质点第一次到达最高点，则知该质点的振动比e点落后一个周期，所以波长为 λ=2m，波速为v=10m/s，A错误；
B．由波的周期为0.2s，后一质点比前一质点迟0.05s开始振动，可知相邻质点间的距离等于四分之一波长，可得相邻质点间的距离为
B正确；
C．质点a到波源的距离为一个波长，h质点到波源的距离为四分之三的波长，由于振动幅为3cm，所以当a点经过的路程为9cm时，即质点a振动了四分之三的周期，由对称性规律可知，质点h刚好振动一个周期，所以质点h的路程为4A=12cm，C正确；
D．b、c两质点均在波源的左侧，波是由c向b传播的，所以当b点在平衡位置向下振动时，c点处于波谷，D错误。
故选BC。
16．（1）720km；（2）-10m
【解析】
（1）由图可知波长为4km，周期为1s，为则由波速公式和距离公式有
带入数据解得
x=720km
（2）由乙图可知，t=0时刻质点沿y轴负方向运动，则波沿x轴负方向传播，又有T=1s，t=1.75s，即
则由图时的质点的位移为-10m。
17．（1）；（2）（n=0，1，2，3，……）
【解析】
（1）由题知，质点P的振动周期为
T=0.4s
则
所以振动方程为
（2）设该简谐横波的波长为，由分析知
（n=0，1，2，3，……）
所以该简谐横波的传播速度大小
（n=0，1，2，3，……）
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