3.2机械波的描述 同步训练（Word版含答案）

3.2机械波的描述
一、选择题（共15题）
1．下列关于波长的说法，正确的是（　　）
A．在一个周期内，振动在介质中向前传播一个波长
B．在一个周期内，介质中的振动质点通过的路程为一个波长
C．在波的传播方向上，波长等于两个振动完全相同的质点平衡位置间的距离
D．波长等于横波中波峰与波峰间的距离
2．在地震中产生的地震波既有横波也有纵波，假设某次地震中，震源在地面上A点正下方，地面上B点与A点距离为100 km，地震波中纵波波速为6.4 km/s，横波波速为3.2 km/s，地震波频率为10 Hz，位于A点的观察者在接收到纵波2 s后才接收到横波，则以下说法中错误的是（　　）
A．震源距离A点深度为12.8 km
B．位于B点的观察者先感觉到左右晃动，后感觉到上下振动
C．纵波的波长大于横波的波长
D．位于B点的观察者接收到纵波比接收到横波也要早2 s
3．关于机械振动和机械波下列说法正确的是（　　）
A．有机械振动就有机械波
B．在同一介质中波的传播速度与振源的振动速度相同
C．一列波由空气传入水中频率不变
D．振源一旦停止振动，则机械波将立即停止传播
4．简谐机械波在给定的媒质中传播时，下列说法中正确的是（　　）
A．振幅越大，则波传播的速度越快
B．振幅越大，则波传播的速度越慢
C．在一个周期内，振动质元走过的路程等于一个波长
D．波源振动的频率越高，则该波的波长必然越短
5．一列波沿绳子传播，绳上有相距3m的P点和Q点，它们的振动图线如图所示．其中实线为P点的图线，虚线为Q点的图线，则该列波的波长和波速的可能值为（　　）
A．6m，20m/s B．6m，12m/s C．2m，10m/s D．2m，12m/s
6．一列波从空气传入水中，保持不变的物理量是（ ）
A．频率 B．波长 C．波速 D．振幅
7．如图所示为一列沿长绳传播的横波，当手抖动的频率变小时，横波的（ ）
A．速度不变，波长减小 B．速度不变，波长增大
C．速度减小，波长增大 D．速度增大，波长不变
8．如图所示，某均匀介质中各质点的平衡位置在同一条直线上，相邻两点间的距离为1m．当t = 0时，波源S开始振动，速度方向竖直向上，振动由此以1m/s的速度开始向右传播．t = 1.0s时，波源S第一次到达波峰处．由此可以判断（ ）
A．该列波的波长为2m
B．该列波的频率为4Hz
C．t = 4.0s时，质点c达到最大加速度
D．t = 4.0s时，质点e加速度方向竖直向上
9．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x＝0与x＝2 m的两质点振动图像分别如图中实线与虚线所示，由此可得出（ ）
A．该波的波长可能是4 m
B．该波的周期是5 s
C．波的传播速度可能是2 m/s
D．在t＝2 s时刻，x＝2 m处的质点运动方向沿y轴正向
10．地震后同时产生地震波波和波，12月22日在江苏常州市发生4.2级地震，震源深度10千米。镇江等地通过手机或电视提前收到了地震预警信息，告知地震波波将在十几秒之内到达。地震波波到达后，感觉建筑物在水平晃动。地震预警是利用波的波速和波的波速不同来实现预警的。下列判断正确的是（　　）
A．波的波速大于波的波速
B．波是横波
C．若已知两波到达某地的时间差为，此地距离震源约为
D．波与波的频率不同
11．在平静的水面上激起一列水波，使漂浮在水面上相距6.0m的小树叶a和b发生振动，当树叶a运动到上方最大位移处时，树叶b刚好运动到下方最大位移处，经过1.0s后，树叶a的位移第一次变为零．则该波的波速可能是
A．1.5m/s
B．2m/s
C．3m/s
D．6m/s
12．如图所示，一列简谐横波沿x轴正向传播，从振源O起振时开始计时，经t=0.9s，x轴上0至12m范围第一次出现图示波形，则（　　）
A．波的波速可能是m/s
B．t=0.9s时，x轴上2m处的质点振动方向沿y轴向下
C．波的周期可能为0.5s
D．上图所示波形图中12m处的质点已经振动周期
二、多选题
13．沿轴方向存在均匀介质和均匀介质，两介质以为界。当时刻，某机械波恰好传到处，其波形图如图所示，、分别是和处的两质点，下列说法正确的是（　　）
A．振源的起振方向沿轴正方向
B．该波在介质中的传播速度是在介质中的2倍
C．沿轴的传播速度是沿轴传播速度的2倍
D．、两质点的振动情况始终相同
14．一列向x轴正方向传播的简谐横波在t=0时的波形如图，A、B、C分别是x=0、x=1m和x=2m处的三个质点．已知该波波速为1m/s，则（　　）
A．在第1s内回复力对质点A做正功 B．在第2s内回复力对质点B做负功
C．在第1s内回复力对质点A和C做功相同 D．在2s内回复力对质点B和C做功相同
15．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在x=12m处的质元的振动图线如图1所示，在x=18m处的质元的振动图线如图2所示．下列说法正确的是（ ）
A．该波的周期为12s
B．在0～4s内x=12m处和x=18m处的质元通过的路程均为6cm
C．x=12m处的质元在平衡位置向上振动时，x=18m处的质元在波峰
D．该波的波长可能为8m
E．该波的传播速度可能为2m/s
三、填空题
16．在20℃的空气中，声音的传播速度是340m/s。如果它的频率是100Hz，那么它的波长为________m。
17．如图为某简谐横波的图像，实线表示时刻的波形图，虚线表示时刻的波形图。已知该波的波速是8m/s，则：该波的周期是__________s；该波沿__________方向传播。
18．为了研究水波的产生及特点，某同学手持小木棒上下振动，让木棒的另一端间断性地接触水面，从而激发出水波。若小木棒每秒振动2次，观察到相邻两个波峰间的距离为，则此水波的频率是_______，波速是_________。
19．一列声波在空气中的波长是20厘米，传播速度为340米/秒，该声波在另一种介质中时波长为80厘米，则此波的频率为___________赫兹， 在该介质中的传播速度为___________米/秒。
四、解答题
20．如图所示是地震局某次收到的地震波解波后的某个波的图像。其在地壳中的传播速度为1000m/s。求该列波的周期、频率、波长和波源的振动频率。
21．某同学用单摆作为计时装置来研究水波波长．摆长为0.392m的单摆完成5次全振动时．水波波源完成了8次全振动，某个波峰向前移动了15.7m．取g＝9.8m/s2，π＝3.14．求：
①单摆的周期；
②水波的周期、波长与波速．
22．2021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。
23．一列简谐横波沿x轴正向传播，时刻恰好传播到处，波形图如图所示。时，处的质点第一次到达波峰。求：
（1）写出处的质点的位移随时间变化的函数表达式；
（2）自至，处的质点经过的路程。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【解析】
【详解】
A.在一个振动周期内，波向前传递一个波长的距离，故A正确；
B.在一个周期内，介质中的振动质点通过的路程是四个振幅，故B错误；
C.在波的传播方向上，波长等于相邻的两个振动情况总是相同的质点平衡位置间的距离，故C错误；
D.横波中相邻的两个波峰之间的距离等于波长，故D错误。
故选A。
2．D
【解析】
【详解】
A．设纵波的波速为v1，横波的波速为v2，震源距离A点深度为s，则有
Δt=-=2 s
解得
s=12.8 km
故A正确；
B．地面上B点与A点距离远大于震源距A点的距离，当纵波到达B点时，观察者左右晃动，横波传来后，再上下振动，故B正确；
C．根据公式λ=得纵波的波长大于横波的波长，故C正确；
D．根据
Δt=-
可知，距震源越远，横、纵波到达的时间差越大。位于B点的观察者接收到纵波比接收到横波要早，时间差要大于2 s，故D错误。
本题要求选错误的，故选D。
3．C
【解析】
【详解】
A．有机械波一定有机械振动，有机械振动不一定有机械波，还需要传播振动的介质，A错误；
B．波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定，与振源的振动速度无关，B错误；
C．机械波的频率等于波源的振动频率，由波源决定的。在不同介质中均相同，C正确；
D．波是传递能量的一种方式，振源停止振动时，机械波仍继续传播，D错误。
故选C。
4．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．波的传播速度只与介质有关，与机械波的振幅无关，选项AB错误；
C．机械波传播的过程中，质元只在自己平衡位置附近上下振动，而不沿波的方向移动，在一个周期内，振动质元走过的路程等于振幅的4倍，选项C错误；
D．波源振动的频率越高，根据
可知，则该波的波长必然越短，选项D正确。
故选D。
5．C
【解析】
【详解】
由图象看出，P、Q两点的振动情况总是相反，则有：，（n=0，1，2，…），得，当n=0时，λ=6m，由图读出，周期为 T=0.2s，对应的波速为：；当n=1时，λ=2m．对应的波速为：．故选C．
6．A
【解析】
【分析】
【详解】
ABC．机械波从一种介质进入另一种介质中，波速会变化（波速由介质决定），频率（由波源决定）不变，根据
波长会改变， BC错误A正确；
D．机械波从一种介质进入另一种介质中，振动的幅度（与能量有关）可能会减小，D错误。
故选A。
7．B
【解析】
【分析】
【详解】
波速由介质决定，所以波速是不变的。又由波长、波速、频率的关系λ = 可知随着频率的变小，波长增大。
故选B。
8．C
【解析】
【分析】
【详解】
AB．根据题意可知，该波的周期为4s，频率为0.25Hz，波长为4m，故AB错误；
C．t=4.0s时，质点c第一次到达波峰，加速度最大，C正确；
D．t=4.0s时，波尚未传播至e点，e点的加速度为零，D错误．
故选C。
9．C
【解析】
【详解】
由图可知，两点的间距，解得 （其中n=0、1、2、、、、）可见看出波长不可能是4m，故A错误；结合图像可以看出周期等于4s，故B错误；波的传播速度 ，当n=0时，波的速度为2m/s，故C正确；根据振动图像可以得到在t＝2 s时刻，x＝2 m处的质点运动方向沿y轴负向，故D错误．
故选C．
10．B
【解析】
【详解】
AB．由题意可知，地震波波到达后，感觉建筑物在水平晃动，可知波是横波，波的波速小于波的波速，A错误，B正确；
C．设此地距离震源的距离为s，根据公式可得
解得
C错误；
D． 由于地震波波和波的波源相同，故可得波与波的频率相同，D错误。
故选B。
11．C
【解析】
【详解】
由树叶a的振动可知振动周期T=4s；6m是半波长的奇数倍，则波速(n=0，1，2，3……)，通过计算,当n=0时，v=3m/s
n=1时，v=1m/s．答案仅有C正确．
12．A
【解析】
【详解】
A．在时间内，若振子起振方向沿，则波传播距离为，波的波速
若振子起振方向沿，则波传播距离为，波的波速
说明波的波速可能是m/s，故A正确；
B．由波动图象可知t=0.9s时，x轴上2m处的质点振动方向沿y轴向上，故B错误；
C．由图分析可知波长为，波的周期 ，当波速为、时对应的周期分别为
故C错误；
D．上图所示波形图中12m处的质点可能振动，也可能，故D错误。
故选A。
13．BD
【解析】
【分析】
【详解】
A．波沿轴正方向传播，从处质点的振动方向可以看出，振源的起振方向沿轴负方向，A错误；
B．从图中可以看出，波在两种介质中的波长分别为、，波在不同介质中传播时，频率不变，即振动周期不变，由得
B正确；
C．波在介质中传播时，质点不随波传播，C错误；
D．波在两介质中的周期相同，、两质点间相差一个周期，、振动情况始终相同，故D正确。
故选BD。
14．BCD
【解析】
【详解】
A．波长为4m，该波的周期为
通过波形微平移法，得到1s内质点A向下运动，回复力向上，回复力对质点A做负功，故A错误；
B．在第2s内，质点B从平衡位置向波谷运动，而回复力向上，所以在第2s内回复力对质点B做负功，故B正确．
C．A、C平衡位置相距半个波长，振动情况总是相反，在第1s内，质点A从平衡位置运动到波谷，质点C从平衡位置运动到波峰，回复力对质点A和C做功相同，故C正确．
D．在2s内，质点B从波峰运动到波谷，回复力做功为零．质点C从平衡位置向上运动，再回到平衡位置，动能的变化量为零，回复力做功为零，所以在2s内回复力对质点B和C做功相同，故D正确．
故选BCD.
15．ACD
【解析】
【分析】
【详解】
A．由图2可知，该波的周期为12s，A正确；
B．据图2知t=0s时，在x=18m处的质元的位移为零，正通过平衡位置向上运动，在t=4s时刻，在x=18m处的质元的位移大于2cm，所以在0～4s内x=18m处的质元通过的路程小于6cm，B错误；
C．由图可知，t=3s时刻，x=12m处的质元在平衡位置向上振动时，x=18m处的质元在波峰，C正确；
D．由两图比较可知，x=12m处比x=18m处的质元早振动9s，即，所以两点之间的距离为
（n=0，1，2，3…）
所以
（n=0，1，2，3…）
n=0时，波长最大为8m，故该波的波长可能为8m，D正确；
E、波的速度
（n=0，1，2，3…）
n=0时，最大速度
不可能为2m/s，E错误。
故选ACD。
16．3.4
【解析】
【详解】
根据波长与波速、频率之间的关系可知声音的波长为
17． 1.5 x轴负向
【解析】
【详解】
[1]由题意可知
，
则该波的周期为
[2]当
时，波传播的距离为
即波传播了个波长，所以该波沿x轴负向传播。
18． 2 0.4
【解析】
【详解】
[1]水波的频率等于振源的频率，由题意知小木棒的振动频率为2Hz，所以水波频率为2Hz；
[2]水波波长等于相邻两个波峰间距离，为20cm，根据波速公式
带入数据可得
v=0.4m/s
19． 1700 1360
【解析】
【分析】
【详解】
[1]声波由空气进入另一种介质时，频率不变，由
得
[2]因频率不变，有
解得
20．；；λ=0.2m；
【解析】
【详解】
由波形图可知，该波的波长
λ=0.2m
则周期
频率
波源的振动频率等于波的频率
21．1.256s；0.785s；1.96m；2.5m/s
【解析】
【详解】
①单摆的周期
②由题意可知：5T=8T水
T水=0.785s
波速
波长
22．（1）720km；（2）-10m
【解析】
【分析】
【详解】
（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。
23．（1）；（2）
【解析】
【详解】
（1）由
得该简谐横波的周期
的质点的位移随时间变化的函数表达式
（2）由图可知，得该简谐橫波的波长
波速
波自处传播到处所需的时间
平衡位置位的质点的振动方程为
时，该质点的位移
自至，平衡位置位的质点经过的路程
答案第1页，共2页
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