3.3机械波的传播现象（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修一 3.3 机械波的传播现象
一、单选题
1．如图是某时刻横波的波形图，则（　　）
A．若质点a向下运动，则波是从左向右传播的
B．若质点b向上运动，则波是从左向右传播的
C．若波从右向左传播，则质点c向下运动
D．若波从左向右传播，则质点d向上运动
2．一列简谐横波沿x轴负方向传播。如图所示为时的波形图，此时质点A在波谷处。若时，质点A第一次到达正的最大位移处，则
A．这列波的周期为
B．这列波的波速为
C．时，质点A动能最小且加速度为零
D．时，处的质点在平衡位置，且沿y轴正向运动
3．如图为一列简谐横波在t=1.0 s时刻的波形图。已知图中质点b的起振时刻比质点a超前了0.2 s，则以下说法错误的是（　　）
A．这列波的波速为10 m/s B．这列波的频率为2.5 Hz
C．这列波沿x轴正方向传播 D．该时刻质点P正沿y轴负方向运动
4．如图所示，实线a是沿x轴传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，虚线b是这列波在t＝0.7s时刻的波形图。已知该波的波速是v＝10m/s，根据图形，则下列说法正确的是（　　）
A．t＝0时刻x＝-3m处的质点向上振动
B．该横波若遇到4m在障碍物不能发生明显衍射，但能发生明显反射
C．经过t＝1s，x＝1m处的质点速度最大，方向沿y轴正方向
D．t＝2.75s时刻x＝4m处的质点离开平衡位置位移为2cm
5．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
6．如图甲所示，均匀介质中，波源位于O点的简谐横波在xOy水平面内传播，波源起振方向垂直水平面向上，其中实线表示波峰，虚线表示与波峰相邻的波谷。T=0时刻，波峰恰好第一次传到了A点。A处质点的振动图像如图乙所示，z轴正方向竖直向上。下列判断正确的是（　　）
A．t=2s时， B、F两处质点位于波谷 B．s时， C、G两处质点位于波峰
C．t=8s时，D处质点位移方向竖直向上 D．t=8s时，H处质点振动速度方向竖直向上
7．一列简谐横波以2m/s的速度沿x轴负方向传播，t=0时刻的波形如图所示，P、Q为波传播方向上的两个质点，下列说法正确的是（　　）
A．此时P质点的速度和加速度均最大
B．此时x=0处的质点正向y轴负方向运动
C．从t=0时刻开始P内质点滞后Q质点半个周期再次达到波峰
D．从t=0时刻开始9s内质点Q运动的路程为6.4m
8．一根粗细均匀的绳子，右端固定，一人拿着左端的O点上下振动。以竖直向上为正方向，波源O在第一个周期内的振动图像如图所示，则该波在第一个周期结束时在介质中形成的波形图是（　　）
A． B．
C． D．
9．一列简谐波沿x轴正方向传播，传播速度为10m/s，t=0时刻的波形图如图所示，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轴负方向
B．在0到0.06s时间内x=0.2m处的质点运动的路程为0.4m
C．x=0.lm处质点的振动方程为
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
10．一列沿 x 轴传播的简谐横波，在 t=0.1s 时的波形如图甲所示，P、Q 是波上的两个质点，此时质点 P 沿 y 轴负方向运动。图 乙是波上某一质点的振动图像。下列说法中正确的是 （　　）
A．该波沿 x 轴负方向传播
B．图 2 乙可能为 Q 点的振动图像
C．t=0.15s 时，质点 P 沿 y 轴正方向运动
D．该波的波速为80m/s
11．一列沿x轴传播的简谐横波在t＝0时刻的波形如图甲所示，图乙是位于x＝1 m的质点N此后的振动图像，Q是位于x＝10 m处的质点。则下列说法正确的是（　　）
A．波沿x轴正方向传播，波源的起振方向向下
B．在t＝7 s时，质点Q开始振动
C．在t＝12 s时，质点Q的位置坐标为（10 m，－8 cm）
D．在5~5.5 s时间内，质点M的速度在减小，加速度在增大
12．如图所示，甲为一列简谐横波在时刻的波形图，P点是平衡位置在处的质点，Q点是平衡位置在处的质点，M点是平衡位置在处的质点；图乙为质点Q的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．该波沿x正方向传播
B．质点M与质点Q的振动方向总是相同
C．在时间内，质点P通过的路程为
D．，质点M的速度为0
13．如图所示为一列机械波在t=0时刻传播的波形图，此刻图中P点速度沿y轴正方向，t=2s时刻，图中Q点刚好在x轴上。则下列说法正确的是（　　）
A．P点振幅是5m
B．该机械波沿x轴正方向传播
C．该机械波周期不可能是s
D．无论周期是多少，当Q点在x轴时，P点一定离x轴最远
14．图甲为一列简谐横波在时的波形图，P、Q为介质中的两个质点，图乙为质点P的振动图像。则（　　）
A．此列波沿x轴正方向传播
B．这列波的波速是
C．此时刻Q点的速度将要增大
D．此时刻Q点的加速度方向向上
15．一列简谐横波沿轴传播，时的波形图如图甲所示，A、B为介质中的两质点。图乙为质点A的振动图像。下列说法正确的是（　　）
A．时，的速度沿轴正方向
B．时，的加速度沿轴负方向
C．从到，的路程为
D．从到，波沿轴负方向传播了
二、填空题
16．一列简谐横波沿x轴传播，t=0时刻的波形如图所示，则这列波的波长为_______m；此时x=3m处的质点正在向上运动，则x=2.5m处的质点向_______（选填“上”或“下”）运动；当x=3m处的质点在波峰时，x=5m处的质点恰好在_______（选填“波峰”、“波谷”或“平衡位置”）。
17．抖动绳子的一端，每秒做两次全振动，产生的横波如图，绳子P点的振动方向向下，则波的传播方向是________（选填“向左”“向右”），波速为_______。
18．如图所示，是一列沿x轴正向传播的横波在t=6s时的波形，此时该波正好传到离波源6m的地方，则该波的波速为_______m/s。波源O点的起振方向是___________。（选填“向上”或“向下”）
三、解答题
19．一列简谐横波沿x轴负方向传播。图甲是t＝1s时的波形图，图乙是该列波中某振动质点的振动图象，求；
（1）该波的传播速度。
（2）图甲中x＝5m处的质点在振动过程中的位移随时间变化的关系式（不要求推导过程）。
20．如图（a）所示为在某介质中传播的一列简谐横波在t＝0.20s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝1.0m处的质点，Q是平衡位置在x＝4.0m处的质点；图（b）为质点Q的振动图像。求：
（1）波的传播方向
（2）在0.20~0.30s时间内，该波传播的距离；
（3）质点Q做简谐运动的表达式。
21．某时刻一列横波的图像如图中的实线所示，如果已知该时刻质点a的运动方向向下，试判断这列波的传播方向。
22．如图所示，实线和虚线分别是沿x轴方向传播的一列简谐横波在t1=0和t2=0.06s时刻的波形图。
（1）求该波的波长λ、可能的周期T和可能的速度v；
（2）若2T<0.06s<3T，求该波的波速大小v0。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【解析】
【详解】
AB．根据质点振动方向与波的传播方向的关系，若a、b向下运动，则波向左传播，A错误，B正确；
C．若波向左传播，则c向上运动，C错误；
D．若波向右传播，则d向下运动，D错误。
故选B。
2．D
【解析】
【详解】
A．点A在波谷处，经过时，质点A第一次到达正的最大位移处，则这列波的周期
A错误；
B．根据图可得，波长为2m，根据
B错误；
C．时，质点A在最大位移处，则速度为零，动能为零，加速度最大，C错误；
D．波沿x轴负方向传播，根据同侧法，则处的质点沿y轴正向运动，D正确。
故选D。
3．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．从图中可知波长λ=4m，质点b的起振时刻比质点a超前了0.2 s，则T=0.4 s，解得
v==10 m/s
A正确；
B．根据
可得
f=2.5 Hz
B正确；
CD．b点起振比a早，根据走坡法可知波沿x轴负方向传播；根据波动与振动“上下坡”关系，该时刻质点P沿y轴负方向运动，C错误，D正确。
此题选择错误的选项，故选C。
4．C
【解析】
【详解】
A．分析图像可知，简谐波的波长为
根据波形平移位移公式
可得
由此可知，该横波向轴的负方向传播，因此可判断t＝0时刻x＝-3m处的质点向下振动，A错误；
B．根据
该横波若遇到4m在障碍物能发生明显衍射，B错误；
C．根据
可得，该波的频率为
则该波的周期为
经过
即个周期后
处的质点速度最大，方向沿y轴正方向，C正确；
D．根据质点的振动方程：
t＝2.75s时刻x＝4m处的质点离开平衡位置位移为
D错误。
故选C。
5．B
【解析】
【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。
6．B
【解析】
【详解】
A．由题知图甲中实线表示波峰，虚线表示相邻的波谷，则有
图乙为质点P的振动图像，则
根据波速计算公式有
最近的波谷传到B、F两处质点所需要的时间
A错误；
B．由图甲可知，最近的波谷传到C、G点时，波形移动的距离为
则需要的时间为
B正确；
C．在t=8s恰好是两倍周期，根据波的传播图形，D处质点位移方向竖直向下，C错误；
D．同C选项可得，H处质点振动速度方向竖直向下，D错误。
故选B。
7．C
【解析】
【分析】
【详解】
A．此时P质点刚好位于波峰处，根据牛顿第二定律可得加速度为为最大，但速度为零，故A错误；
B．因为波沿x轴负方向传播，根据“同侧法”可知，x=0处的质点正向y轴正方向运动，故B错误；
C．质点P、Q之间间隔半个波长，当Q质点达到波峰后，再经过半个周期P质点达到波峰，所以P质点滞后Q质点半个周期再次达到波峰，故C正确；
D．由周期公式可知
则9s内质点Q共振动了个周期，一个周期质点运动的路程为4A，经过4.5个周期质点Q运动的路程为
故D错误。
故选C。
8．D
【解析】
【详解】
由波源O的振动图象可判断出波源的起振方向向下，则介质中各个质点的起振方向均向下，简谐横波沿x轴正向传播，根据波形的平移法可知，AC两图中波最前列的质点起振方向向上，故AC错误。再由振动图象振幅的变化，可知波源的振幅在增加，故B错误，D正确。
故选D。
9．B
【解析】
【详解】
A．波沿x轴正方向传播，则t=0时刻x=0.6m处的质点振动方向沿y轴正方向，选项A错误；
B．波的周期为
在0到0.06s时间内即半个周期的时间内，x=0.2m处的质点运动的路程为2A=0.4m，选项B正确；
C．由图像可以求出，处质点的振动方程为
处质点初相位是处的3倍，所以处质点的振动方程为
故C错误。
D．x=3.3m处于x=0.3m处相差3m，即
Δx=3m=2.5λ
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；
故选B。
10．B
【解析】
【详解】
A．已知条件知道P点沿y轴负方向运动，根据同侧法可知波向x轴正方向传播，故A错误；
B．根据同测法可知，Q点在0.1s时刻沿y轴正方向运动，所以乙图可能是Q点的振动图像，故B正确；
C．根据振动图可知周期是0.2s，所以0.15s时是波在经过0.05s，即再经过四分之一个周期，根据图像可知P点在平衡位置下方沿y轴负方向运动，故C错误；
D．根据图像可知波长是8m，周期是0.2s，所以波速
故D错误。
故选B。
11．B
【解析】
【详解】
A．题图乙是位于x＝1m的质点N此后的振动图像，可知t＝0后其振动沿y轴负方向，由波形图可知波沿x轴正方向传播，而题图甲中的M点刚好起振，向上振动，则波源的起振方向向上，故A错误；
B．由题图可知波长为λ＝4 m，周期为T＝4 s，则波速为
故波从M点传播到Q点的时间为
故B正确；
C．Q点起振需要7 s，则t＝12 s，有（5 s＝T＋）用于振动，可知Q正处于波峰位置，坐标为（10 m，8 cm），故C错误；
D．在5~5.5 s时间内，M点从波峰向平衡位置振动，则其速度增大，加速度减小，故D错误；
故选B。
12．D
【解析】
【详解】
A．由题知甲为简谐横波在t = 0时刻的波形图，而图乙为质点Q的振动图像，由乙图看出在t = 0s时Q质点向下振动，由带动法可知，是Q点右边的质点带动Q点振动，说明该波沿x轴负方向传播，故A错误；
B．由甲图可知，质点M与质点Q的平衡位置相距半个波长，所以质点M与质点Q的振动方向总是相反的，故B错误；
C．由乙图可以看出T = 0.6s，。由甲图可看出，在时间内，质点P先向最大位移处移动，再从最大位移向平衡位置靠近，在这时间内的平均速度小于经过平衡位置前后的时间内的平均速度，所以路程小于一个振幅，该波的振幅为A = 10cm，所以在时间内，质点P通过的路程小于，故C错误；
D．，t=0时质点M处于平衡状态，振动方向向上，经过，质点M向上振动到波峰位置，速度为零，故 D正确。
故选D。
13．D
【解析】
【详解】
A ．P点振幅是5cm，选项A错误；
B．t=0时刻图中P点速度沿y轴正方向，该机械波沿x轴负方向传播，选项B错误；
C．t=2s时刻，图中Q点刚好在x轴上，则
则
或者则
则
此时当n=0时，周期为，选项C错误；
D．因PQ之间平衡位置的距离为，则无论周期是多少，当Q点在x轴时，P点一定在波峰或者波谷位置，离x轴最远，选项D正确。
故选D。
14．D
【解析】
【详解】
A．由振动图像知P点在时要向上运动，在甲图中根据同侧法可知此波沿x轴负方向传播，A错误；
B．由图甲、乙得知
代入公式
得
B错误；
C．因为波沿x轴负方向传播，故此时刻Q向下运动，其速度将要减小，C错误；
D．因为此时刻Q位移为负，即位移方向向下，而加速度方向与位移方向相反，故此时刻Q的加速度方向向上，D正确。
故选 D。
15．A
【解析】
【详解】
AB．由图乙可知，t=0.225s时，质点A在平衡位置上方向向上运动
由甲图可推出此刻B在平衡位置下方向上运动，所以此刻B的速度沿y轴正方向，故A正确，B错误；
C．由波形移动特点可推知0.225s时B在-2.5cm下方，故到时间内，B的路程小于7.5cm，故C错误；
D．由图乙可知在t=0.1s时质点A处于平衡位置且向下振动，波沿x轴负方向传播，由图甲可知，波长λ=10cm，由图乙可知，波的周期为0.20s，则波速为
从t=0.15s到t=0.225s，波沿x轴负方向传播了
s=50×0.075cm=3.75cm
故D错误。
故选A。
16． 4 上 波谷
【解析】
【详解】
[1]由波形图可知，这列波的波长为4m
[2]t=0时刻，x=3m处的质点正向上振动，由波形的平移法得知该波向左传播，即波沿x轴负向传播，则x=2.5m处的质点向上运动
[3]由波沿x轴负向传播，x=3m处的质点与x=5m处的质点相差半个波长，可知当x=3m处的质点在波峰时，x=5m处的质点恰好在波谷
17． 向左 1
【解析】
【详解】
[1]P点振动方向向下，根据波形图可知，是波上右边的质点带动P点振动的，所以波是在向左传播；
[2]由波形图可知波长，由题意知振动频率，所以周期
则波速为
18． 1 向上
【解析】
【分析】
【详解】
[1]波的波速为
[2] x=6m处的质点刚好起振，波沿x轴正向传播，由同侧法可知振动向上，而所有的质点起振方向相同，则波源起振方向向上。
19．（1）1 m/s；（2）（m）
【解析】
【详解】
（1）根据甲图可知，λ＝4 m根据乙图可知，T＝4 s则波速
（2）振动角速度
振幅A＝2m由甲图可知，当t＝0时，x＝5 m处的质点在平衡位置沿负方向向下运动，则
（m）
20．（1）沿x轴正向传播；（2）4m；（3）y＝0.10sin10πt（m）
【解析】
【详解】
（1）由Q点的振动图像可知，t＝0.20s时质点Q向y轴正方向振动，由题图（a）、（b）可知，波沿x轴正向传播；
（2）由题图（a）、（b）可知，波长λ＝8.0m，波的周期为T＝0.20s，波速为
v＝＝m/s＝40 m/s
故在0.20~0.30s时间内，该波沿x轴正方向传播的距离为
x＝vΔt＝40×0.1m＝4m
（3）质点Q做简谐运动的表达式为
y＝Asin（t）＝0.10sin（t）（m）＝0.10sin10πt（m）
21．沿x轴正方向传播
【解析】
【分析】
【详解】
由图可知，质点向下运动是由于左侧点带动引起的，说明波源在左侧，波向右传播。
22．（1）1.2m；若波沿x轴正方向传播， （n=0，1，2，…）；若波沿x轴负方向传播， （n=0，1，2，…）；若波沿x轴正方向传播，（n=0，1，2，…）；若波沿x轴负方向传播， ；(2) 若波沿x轴正方向传播，55m/s；若波沿x轴负方向传播，45m/s
【解析】
【详解】
(1) 由波形图可知，该波的波长为
若波沿x轴正方向传播，则
（n=0，1，2，…）
解得
（n=0，1，2，…）
则波速为
（n=0，1，2，…）
若波沿x轴负方向传播，则
（n=0，1，2，…）
解得
（n=0，1，2，…）
则波速为
（n=0，1，2，…）
(2) 若波沿x轴正方向传播，则
（n=0，1，2，…）
解得
则此时的波速大小为
若波沿x轴负方向传播，则
（n=0，1，2，…）
解得
则此时的波速大小为
答案第1页，共2页
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