3.3机械波的传播现象 综合训练 （word版含答案）

3.3机械波的传播现象
一、选择题（共15题）
1．一列简谐横波沿直线传播，以波源O为平衡位置开始振动为计时零点，质点A的振动图象如图所示，已知O与A的平衡位置相距1.2 m，以下判断正确的是（　　）
A．波长为1.2 m
B．波源起振方向沿y轴正方向
C．波速大小为0.3 m/s
D．质点A的动能在t=4 s时最大
2．S是上下振动的波源，频率为10Hz，所激起的波沿X轴向左向右传播，波速为20m/s，质点M、N到S的距离SM=42．8m，SN=13.3m，M、N已经振动，若某时刻S正通过平衡位置向上运动，则该时刻（ ）
A．N位于X轴上方，运动方向向下
B．N位于X轴下方，运动方向向上
C．M位于X轴上方，运动方向向上
D．M位于X轴上方，运动方向向下
3．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐波在某一时刻的图象，下列说法中正确的是（ ）
A．该时刻a点和d点处的质点位移相同，加速度方向相反
B．该时刻b点和c点处的质点位移相同，速度方向也相同
C．质点b比质点c先回到平衡位置
D．质点a比质点d先回到平衡位置
4．如图所示，甲图为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波动图像，乙图为参与波动的质点P的振动图像，则下列判断正确的是（　　）
A．该波传播的速度为1m/s
B．该波的传播方向沿x轴正方向
C．经过0.5s时间，质点沿波的传播方向向前传播2m
D．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
5．一列简谐横波沿x轴方向传播，某时刻的波形如图所示，关于波的传播方向与质点a、b的运动情况，下列叙述中正确的是（　　）
A．若波沿x轴正方向传播，a运动的速度将增大
B．若波沿x轴正方向传播，a运动的加速度与速度都将减小
C．若波沿x轴负方向传播，b将向方向运动
D．若波沿x轴负方向传播，b将向方向运动
6．如图中给出某一时刻t的简谐波的图像和x=1.0m处的质元的振动图像，关于这列波的波速v、传播方向和时刻t可能是（　　）
A．v=1.0m/s，t=0
B．v=1.0m/s，t=6s
C．t=3s，波向x正方向传播
D．t=5s，波向x正方向传播
7．如图是一列频率为50Hz的机械波的图像，关于这列波，下列说法正确的是（ ）
A．波长是2m B．振幅是6cm C．周期是4s D．波速是200m/s
8．一列简谐横波t=0时刻的波形如图所示，其中M、N为平衡位置在x1=3m和x2=9m的两个质点。已知质点M比质点N提前0.5s回到平衡位置，下列说法正确的是（　　）
A．简谐波沿x轴正方向传播 B．波传播速度的大小为2m/s
C．t=1s时，M、N的速率相等 D．t=1s时，M、N的运动方向相同
9．如图中坐标原点处的质点O为一简谐波的波源，当t = 0 s时，质点O从平衡位置开始振动，波沿x轴向两侧传播，P质点的平衡位置在1m~2m之间，Q质点的平衡位置在2m~3m之间。t1=2s时刻波形第一次如图所示，此时质点P、Q到平衡位置的距离相等，则（　　）
A．波源O的初始振动方向是从平衡位置沿y轴向上
B．从t2=2s开始计时，质点P比Q先回到平衡位置
C．当t2=2.5s时，P、Q两质点的速度方向相同
D．当t2=2.5s时，P、Q两质点的加速度方向相同
10．如图所示，甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，乙为介质中x=2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图像，质点Q的平衡位置位于x=3.5m处，下列说法错误的是（　　）
A．这列波沿x轴正方向传播、波速为10m/s
B．0～0.1s内，质点Q运动的路程为2cm
C．t=0.1s时，质点P的加速度大于质点Q的加速度
D．t=0.25s时，x=3.5m处的质点Q到达波峰位置
11．在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波沿x轴传播，某时刻的波形如图所示，其波速为10m/s，P点坐标为（-2m，0），Q点坐标为（1m，0），则下列说法正确的是（ ）
A．P、Q两个质点有可能某个时刻速度方向相同
B．再经过0.2s时间N质点将开始向下振动
C．能与该波发生干涉的横波的频率一定为5HZ
D．该波只有遇到尺寸小于2m的物体才能发生衍射
12．在均匀介质中x=12m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轴负方向传播，某时刻波刚好传播到x=4m处，波形图像如图所示，则（　　）
A．该波波速为1m/s
B．此后M点经2s第一次到达y=-3m处
C．波源开始振动时的运动方向沿y轴负方向
D．M点在此后第3s末的振动方向沿y轴负方向
13．有一障碍物的尺寸为10m，下列哪些波在遇到它时能产生明显衍射现象（　　）
A．波长为1m的机械波 B．波长为10m的机械波
C．波长为20m的的机械波 D．频率为510Hz的声波
14．图甲为一列简谐横波在t＝0.20 s时刻的波形图，P是平衡位置为x＝1 m处的质点，Q是平衡位置为x＝4 m处的质点，图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．该波的周期为0.20 s
B．该波的传播速度为20 m／s
C．该波沿x轴正方向传播
D．t＝0.20 s时，质点P的速度方向沿y轴正方向
E．从t＝0.20 s到t＝0.50 s，质点Q通过的路程为30 cm
15．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为4m/s。某时刻其波形如图所示，下列说法正确的是________
A．这列波的振幅为2cm
B．这列波的周期为1s
C．此时处质点沿y轴负方向运动
D．此时处质点的加速度为0
E．从此时开始5s后处的质点沿y轴负方向运动
二、填空题
16．如图，一个是振动图像，一个是波动图像，其中是___________是振动图像(选填：“a”或“b”)，图a的物理意义是：___________．
17．一列沿x轴正方向传播的简谐横波某时刻的波形图如图所示，波速为5m/s，振幅为10cm。A是振源，B、C、D、E、F、G是介质中的质点，相邻两质点平衡位置间的距离相等且为1m。则该波振源A起振方向是y轴______(选填“正”或“负”)方向，从图示时刻起再经过______s，G点第一次到波谷。
18．如图所示，一列沿x轴传播的简谐横波t =0时的图线用实线表示。t=1s时其图线用虚线表示，已知该简谐横波的波长为2m。
(1)若该波向x轴正方向传播，其最小波速是_________m/s；
(2)若该波向x轴负方向传播，其最大周期为_________s（结果用分数表示）；
(3)若波速为20.25m/s，则此波向x轴_________（选填“正方向”或“负方向”）传播。
19．P、Q是一列简谐横波中的两质点，已知P离振源较近，P、Q两点的平衡位置相距15m（小于一个波长），各自的振动图象如图所示．此列波的波速为_______m/s．
三、综合题
20．如图所示，甲为某一波在t＝1.0s时的图象，乙为参与该波动P质点的振动图象，波速为4m/s，求：
（1）在甲图中画出再经3.5 s时的波形图；
（2）求再经过3.5 s时P质点的路程和位移。
21．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t = 0时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q分别位于x = 2m、x = 4m处。从t = 0时刻开始计时，当t = 9.5s时质点Q刚好第5次到达波峰。
（i）求波速。
（ii）求质点P在5s时间内通过的路程。
（iii）写出从t = 0时刻开始平衡位置在4.5m处的质点N（N点没标出）的振动方程（不要求推导过程，初相位：）。
22．如图所示为一列简谐横波沿-x方向传播在t=0时刻的波形图，M、N两点的坐标分别为（-2，0）和（-7，0），已知t=0.5s时，M点第二次出现波峰．
①这列波的传播速度多大
②从t=0时刻起，经过多长时间N点第一次出现波峰
③当N点第一次出现波峰时，M点通过的路程为多少
23．一列横波在 x 轴上传播，介质中 a、b 两质点的平衡位置分别位于 x 轴上 xa=0、xb=6m处，t=0时，a点恰好经过平衡位置向上运动，b点正好到达最高点，且 b 点到 x 轴的距离为 4cm，已知这列波的频率为5Hz。
(1)求经过 Δt=0.25s 时 a点的位移以及这段时间内 a 点经过的路程；
(2)若 a、b 在 x 轴上的距离大于一个波长，小于两个波长，求该波的波速。
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．B
【详解】
AC．由图象可知，A质点比波源晚振动3s，其周期为4s，所以波速
又根据波速公式得：
故AC错误；
B．根据波传播的特点，各质点的起振的方向和波源的起振方向相同，由振动图象可知，A质点的起振方向沿y轴正方向，故该波源的起振方向沿y轴正方向，B正确；
D．根据图象，在t=4s时，质点A正处于正的最大位移处，其动能为零，D错误．
故本题选B
2．A
【详解】
由频率为10Hz，得T=0.1s，,SM=
由图可知M位于X轴下方，运动方向向下，CD错；
SN=，由图可知N位于X轴上方，运动方向向下，B错，A对．
3．D
【详解】
A．该时刻a点和d点处的质点位移相同，加速度方向均指向y轴正方向，A错误；
BC．该时刻b点和c点处的质点位移相同，由“同侧法”可知，b点速度方向向上，c点速度方向向下，故质点c比质点b先回到平衡位置，BC错误；
D．质点a振动方向向上，质点d振动方向向下，故质点a比质点d先回到平衡位置，D正确。
故选D。
4．D
【详解】
A．由甲图读出该波的波长为λ=4m，由乙图读出周期为T=1s，则波速为
v==4m/s
故A错误；
B．在乙图上读出t=0时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，根据“逆向波形法”在甲图上可判断出该波的传播方向沿x轴负方向，故B错误；
C．质点P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C错误；
D．由于该波的波长为4m，与障碍物尺寸相差不多，能发生明显的衍射现象，故D正确。
故选D。
5．C
【详解】
AB．根据同侧法可知，若波沿x轴正方向传播，质点a向-y方向运动，远离平衡位置，则速度将变小，回复力增大，则加速度增大，故AB错误；
CD．根据同侧法可知，若波沿x轴负方向传播，质点b向+y方向运动，故C正确，D错误。
故选C。
6．D
【详解】
AB．由图中读出该波的波长
周期
则波速
由振动图像可知t=0和t=6s两个时刻，在x=1.0m处的质元都在平衡位置，与波动图像不符，故AB错误；
C．t=3s时，由振动图像知质元在最高点，而由波动图像可看出t时刻x=1.0m处的质元的位移为2cm，与波动图像不符，故C错误；
D．由振动图像可知当t=5s时，x=1.0m处的质元的位移为2cm，与波动图像相符，振动方向向下，由“逆向波形法”可判断知波向x正方向传播，故D正确。
故选D。
7．D
【详解】
A．由图可知波长为
故A错误；
B．由图可知振幅为
故B错误；
C．周期
故C错误；
D．波速为
故D正确。
故选D。
8．C
【详解】
A．由题意可知t=0时M沿y轴负方向运动，N沿y轴正方向运动，所以M应位于波传播方向波形的上坡上，N应位于波传播方向波形的下坡上，即波沿x轴负方向传播，选项A错误；
B．设波的传播速度为v，由题意可知
解得
选项B错误；
CD．由图可知波长
λ=8m
则波的周期为
从t=0到t=1s经过了半个周期，根据振动的特点可知t=1s时M、N的位移相同，速率相同，而运动方向相反，选项C正确，D错误。
故选C。
9．D
【详解】
A． 据题，t1=2s时刻刚传到4m处，根据4m处质点向下振动可知波源起振的方向也向下。故A错误；
B．x正方向波向右传播，t2=2s开始计时，则P点先过波峰再向平衡位置运动，质点Q向平衡位置运动，故质点P比Q晚回到平衡位置，故B错误；
CD．根据波形图可得波长4m，由题意可知周期为2s，在t2=2.5s时，即由图示的位置再过0.25个周期，此时质点P在正半轴，向下运动，质点Q在正半轴，向上运动，故此时两质点速度方向相反，加速度方向均沿y轴负方向，相同，故C错误，D正确。
故选D。
10．B
【详解】
A．由图乙知，计时起点时，质点P向上振动，结合图甲可知，这列波沿x轴正方向传播。根据题图可知，此波周期为
波长为
则波速为
故A正确，不符合题意；
B．由图甲知，0s时，质点Q并不在波谷、平衡位置或波峰处，0～0.1s内，质点Q运动的路程并不为一半振幅即2cm，故B错误，符合题意；
C．t=0.1s时，质点P处于波峰位置，加速度最大，而质点Q并不在波峰或波谷位置，则其加速度较小，故C正确，不符合题意；
D．x=1m处的波峰传播到x=3.5m处，需要的时间为
故D正确，不符合题意。
故选B。
11．C
【详解】
A．波同时向两侧传播，根据对称性可知，此时点（-2m，0）与其对称点（2m，0）运动方向相同，而（2m，0）点与（1m，0）点相距半个波长，所以、两个质点速度方向总相反，故A错误；
B．由图可知，到波的前沿的距离为2m，波传播到的时间
由图知波长
周期为
波传到点时，点向上运动，所以质点将开始向下振动的时间为
故B错误；
C．该波的频率为
所以能与该波发生干涉的横波的频率一定为5Hz，故C正确；
D．由图知波长，该波如果遇到2m的障碍物，则能发生明显的衍射现象，故D错误；
故选C。
12．B
【详解】
A．根据振动图像的表达式
可知，周期
波速为
2m/s
故A错误；
B．由对称性可知M点第一次到达y=-3m处为半个周期所需时间2s，故B正确；
C．由波的传播方向和波形图可知波源的起振方向沿y轴正方向，故C错误；
D．根据周期和图示时刻的波形图可知M点第3s末的振动方向沿y轴正方向，故D错误。
故选B。
13．BC
【详解】
ABC．能产生明显衍射现象的条件是机械波的波长比障碍物的尺寸差不多或大得多，A错误，BC正确；
D．因频率为510Hz的声波的波长为
则遇到尺寸是10m的障碍物不能产生明显衍射现象，D错误。
故选BC。
14．BDE
【详解】
A．由题图乙可知质点振动周期（波的周期）为，A项错误；
B．由题图甲可知波的波长
则波速
B项正确；
CD．由题图乙可知时，质点的振动方向沿轴负方向，故此时点振动方向沿轴正方向，波沿轴负方向传播，C项错误，D项正确；
E．时，质点位于平衡位置，从到，经历了个周期，运动的路程为，E项正确；
故选BDE。
15．ADE
【详解】
A．振幅等于y的最大值，故这列波的振幅为A=2cm，故A正确。
B．由图知，波长λ=8m，且波速v=4m/s，由波速公式
代入数据得周期：T=2s，故B错误；
C．简谐机械横波沿x轴正方向传播，由波形平移法得知，此时x=4m处质点沿y轴正方向运动，故C错误。
D．此时x=4m处质点沿处于平衡位置，位移为零，则加速度为零，故D正确。
E．因T=2s，则从此时开始5s后x=4m处的质点完成了2.5T，恰好处于平衡位置，将沿y轴负方向运动，故E正确。
故选ADE。
16． b 同一时刻各个质点的位移(或者相对平衡位置的位移)
【详解】
振动图像描述的是一个质点在不同时刻离开平衡位置的位移，则图像b是振动图像；图a是波的图像，物理意义是同一时刻各个质点的位移(或者相对平衡位置的位移)．
17． 正 1.3
【详解】
因质点B起振的方向为y轴正向，可知该波振源A起振方向是y轴正方向；从图示时刻起G点第一次到波谷时波需向前传播6.5m，则经过的时间
18． 0.25 正方向
【详解】
(1)若该波向x轴正方向传播，则波在1s内传播的最短距离为0.25m，其最小波速
(2)若该波向x轴负方向传播，则波在1s内传播的最短距离为1.75m，其最小波速
最大周期
(3)若波速为20.25m/s，则波在1s内传播的距离
所以波向x轴正方向传播。
19．2.5m/s
【详解】
试题分析:由图可知，振动周期是T=8s，
P、Q两点的平衡位置相距15m（小于一个波长），由图可知，波从P点传到Q点需要时间t==6s
所以波速V==m/s=2.5m/s
20．（1） ；（2）2.8m，0
【详解】
（1）由P点的振动方向可判断波向左传播，由甲图得波长
由乙图得周期
所以波速
传播距离
所以只需将波形向x轴负向平移
即可，如下图所示
（2）求路程：因为
所以路程
求位移：由于波动的周期性，经历时间为周期的整数倍时，位移不变，所以只需考虑从图示位置经时的位移即可，所以经3.5s质点P的位移仍为0。
21．（i）2m/s；（ii）2m；（iii）
【详解】
（i）根据波形图得到波长，t = 0时刻，质点Q正向下运动，从t = 0时刻开始计时，当t = 9.5s时质点Q刚好第5次到达波峰，故有
解得
故波速为
（ii）质点P在5s时间内运动的周期数
所以质点P通过的路程为
（iii）t = 0时刻，质点N正在向下运动，振幅为 A = 0.2m，角速度为
故质点N做简谐运动的表达式为
22．①20m/s
②0.55s
③0.4m
【详解】
试题分析：①根据图象可知，该波波长 λ=4m
M点与最近波峰的水平距离为6m，距离下一个波峰的水平距离为10m，所以波速为：
②N点与最近波峰的水平距离为 s=11m
当最近的波峰传到N点时N点第一次形成波峰，历时为：
③该波中各质点振动的周期为：
N点第一出现波峰时质点M振动了 t2=0.4s
则 t2=2T
质点M每振动T/4经过的路程为5cm，则当N点第一次出现波峰时，M点通过的路程为：
s′=8×5cm=40cm=0.4m
23．(1) ；20cm；(2)或 24m//s
【详解】
(1)由题可知
故
所以a点位于
a点经过的路程
(2)若波沿轴正方向传播，则ab之间最少有四分之三个波长
则有
由于ab距离大于一个波长，小于两个波长，故
对应的波长
从而求得
若波沿x轴负方向传播，则ab之间至少有四分之一个波长，则有
则有
同理，由限制条件可得
可得
答案第1页，共2页