3.2机械波的描述练习（word版含答案）

粤教版（2019）选择性必修一 3.2 机械波的描述
一、单选题
1．由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左，右传播，波源振动的频率为。已知介质中P质点位于波源S的右侧，，P到S的距离不超过两个波长。Q（图中未画出）质点位于波源S的左侧，P、Q和S的平衡位置在一条直线上。时波源开始振动的方向如图所示，当Р第一次到达波峰时，波源S也恰好到达波峰，Q恰好第二次到达波谷，下列说法正确的是（　　）
A．机械波在介质中的波速为 B．机械波的波长为
C．Q点到波源S的距离为 D．P与Q同时通过平衡位置，且振动方向相同
2．关于机械波，下列说法中正确的是（　　）
A．机械波能够在真空中传播 B．机械波的波长只由波源决定
C．机械波的波速只由波源决定 D．产生机械波一定要有波源和介质
3．下列说法正确的是（　　）
A．由质点简谐运动的图像可知质点振动的振幅和频率
B．两列水波在水面上相遇叠加时，必然能形成干涉图样
C．单摆的振动周期与摆球质量和振幅有关
D．机械波从一种介质传播到另一种介质时，频率变化，速度变化
4．关于波的频率，下列说法中正确的是（　　）
A．波的频率与波速无关
B．波的频率由介质决定，与波源无关
C．波由一种介质进入另一种介质时，频率变大
D．波由一种介质进入另一种介质时，频率变小
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．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
7．一振动周期为T，振幅为A，位于x=0点的波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐振动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正方向传播，波速为v，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是（　　）
A．速度的最大值一定为v
B．一个周期内运动的路程为4A
C．一个周期内沿x轴正方向运动的位移大小为vt
D．开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于它离波源的距离
8．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
9．如图甲所示，时，一小船停在海面上的点，一块浮木漂在纵坐标的点，其后小船的振动图像如图乙所示，可知（　　）
A．水波的振动向轴负方向传播
B．水波波速为
C．末，小船运动到点
D．末，浮木向下运动
10．关于机械波的频率、波速、波长，下列说法正确的是（　　）
A．两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为一个波长
B．波的频率等于波源的振动频率
C．波速等于波源的振动速度
D．波由一种介质进入另一种介质，波速和波长都不变
11．手抓住绳的一端上下振动，产生沿绳传播的机械波，改变手的振动频率，某时刻的波形图如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．随着手的振动频率改变，绳波的波长逐渐增大
B．随着手的振动频率改变，绳波的波速逐渐增大
C．随着手的振动频率改变，绳波的波速逐渐减小
D．手的振动频率在逐渐增大
12．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在时的波形如图所示，N点的平衡位置为，M点的平衡位置为。已知从图示时刻起，在时，M点第二次到达波谷位置，则下列说法正确的是（　　）
A．该简谐波的周期和传播速度分别为和
B．在时，N点正在平衡位置沿y轴负方向运动
C．从到时间内，M点和N点运动的路程分别为和
D．在波的传播过程中，M点和N点的加速度总是大小相等、方向相反的
13．B超成像的基本原理是探头向人体发射一组超声波，遇到人体组织会产生不同程度的反射。探头接收到的超声波信号形成B超图像。如图为血管探头沿x轴正方向发送的简谐超声波图像，t=0时刻波恰好传到质点M。已知此超声波的频率为1×107 Hz，下列说法不正确的是（　　）
A．0~1.25×10-7s内质点M运动的路程为2 mm
B．质点M第一次位移为0.2mm的时刻是×10-7s
C．超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/s
D．t=1.5×10-7s时质点N恰好处于波谷
14．如图所示，一根柔软的弹性绳右端固定在竖直墙壁上，左端自由，在绳上每隔0.25m标记一个点，分别记为A、B、C、D.......当用某一机械装置拉着绳子的端点A使其上下做简谐运动时，绳上便形成一列向右传播的简谐横波。若点A起振方向竖直向下，振幅为10cm，设竖直向上为正方向，经0.3s点A第一次达到正向最大位移处，此时点D恰好开始振动，忽略传播过程振幅的衰减，则关于这列波以下说法正确的是（　　）
A．波长为2m
B．传播速度为25m/s
C．从点A开始振动，经过0.8s点C只经历过一次波谷
D．从点A开始振动，经过0.9s点G通过的路程为30cm
15．波从一种介质传到另一种介质时，不发生变化的物理量是（　　）
A．速度 B．频率 C．波长 D．速率
二、填空题
16．某物体发出的声音在空气中的波长为1 m，波速为340 m/s，在海水中的波长为4.5 m 。
（1）该波的频率为_______Hz。
（2）若物体在海面上发出的声音经 0.5 s 听到回声，则海水深为多少___________。
17．沿轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻（）的波形图如图所示，其波速。从图示时刻起，质点比质点___________（选填“先”或“后”）到达平衡位置；该波的周期___________；内，质点通过的路程___________。
18．如图所示，一直线上有振动情况完全相同的波源S1、S2，已知振动频率为5Hz，波速为10m/s，则该波的波长为_______ m。若S1、S2间距离为2m，S1、A、B、C、S2、间等间距，A、B、C三点中振动加强的点是_______
19．如图所示，一列筒谐横波平行于x轴传播，图中的实线和虚线分别为和时的波形图。已知平衡位置在处的质点，在0到时间内运动方向不变。这列简谐波的波速为______，传播方向沿x轴__________（填“正方向”或“负方向”）。
三、解答题
20．小王不停地把手指插入水池中，使水面产生圆形水波。当他的手指运动频率加快时，产生的波的频率、波速和波长会如何变化 请说明理由。
21．如图所示，波源S在竖直方向做简谐运动，其位移随时间变化的关系式为y10sin5tcm，产生的波向+x方向传播，波速v=8m/s，P，Q是分别位于波源右侧介质中的两质点，质点Q到波源的距离是质点P到波源距离的4倍，从t=0时开始计时，当波源第一次到达波谷时，波刚好传到P点。求：
①波长；
②从t=0时开始计时到质点Q第一次出现波谷，波源通过的路程。
22．一列横波沿x轴传播，如图所示。实线是t1=0时刻的波形，此时坐标原点O向 +y方向运动。虚线是t2=0.3s时刻的波形，求：
①此列横波的波长与振幅；
②此列横波的波速最小值与传播方向。
23．一列沿x轴负方向传播的简谐横波，在时刻的波形图如图所示，此时坐标为的质点刚好开始振动，P质点的坐标为。在时刻，P质点首次位于波峰位置，Q点的坐标是。求：
（1）这列波波源的起振方向；
（2）这列波的传播速度；
（3）t2=1.5s时质点Q的位移。
24．地震是一种破坏性极大的自然灾害，它源于地壳内岩层的突然破裂。岩石发生破裂的地方叫做震源，它一般在地表下几千米到几百千米，震源正上方地表处叫做震中。设地震波纵波（P波）的波速、横波（S波）的波速，表面波（L波）的波速。
（1）如图所示，位于震中的某实验室内有摆A和摆B，地震发生时，最先摆动的是哪一个摆？
（2）该实验室的地震观测仪记录到的地震图像如图所示，由图像推断，a、b、c三种波形各对应于哪种地震波？
（3）若通过图像测得P波与S波到达地震观测仪的时间差为，则该地震观测仪距震源多远？
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．C
【解析】
【详解】
AB．根据题意可知，P与S相距一个或两个波长，因为SP=0.8m，所以波长可能为
或
t=0时刻S振动方向向上，Q恰好第二次到达波谷，Q质点振动的时间为
所以SP间的距离有两个波长，即，可得波速为
故AB错误；
C．由上分析可得
若SQ为，则 SP间将超过两个波长，所以
故C正确；
D．由以上分析可知QP相差两个半波长，所以P与Q同时通过平衡位置，且振动方向相反，故D错误。
故选C。
2．D
【解析】
【分析】
【详解】
A．机械波不能够在真空中传播，所以A错误；
B．机械波的波长由波源及介质来决定，所以B错误；
C．机械波的波速只由介质决定，所以C错误；
D．产生机械波一定要有波源和介质，所以D正确；
故选D。
3．A
【解析】
【详解】
A．质点的简谐运动的图像是x-t图像，则等于振幅，频率
A正确；
B．两列水波只有频率相等时，在水面上相遇叠加时，才能发生干涉现象，B错误；
C．根据单摆的振动周期公式
可知，与摆球质量和振幅无关，C错误；
D．由于机械波的波速与介质有关，而频率与波源有关，所以机械波从一种介质传播到另外一种介质是，波速改变，而频率不变，D错误。
故选A。
4．A
【解析】
【详解】
波的频率是由波源决定的，与波速无关，与介质无关，即波由一种介质进入另一种介质时，频率不变。
故选A。
5．D
【解析】
【分析】
【详解】
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．C
【解析】
【分析】
【详解】
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。
7．B
【解析】
【详解】
A．质点P振动的速度最大值与波速之间并没有必然联系，所以速度的最大值不一定为v，故A错误；
B．质点P在一个周期内运动的路程为4A，故B正确；
C．质点只在平衡位置附近振动，不会沿波的传播方向移动，故C错误；
D．质点P开始振动的方向一定与波源的起振方向相同，与它离波源的距离无关，故D错误。
故选B。
8．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。
9．D
【解析】
【详解】
A．由题图乙可知，t=0时刻小船沿y轴正方向起振，则此时小船应位于波传播方向波形的下坡上，所以水波的振动向x轴正方向传播，故A错误；
B．由题图甲、乙可知波的波长和周期分别为λ=4m、T=1.2s，所以水波波速为
故B错误；
C．小船只会在平衡位置附近振动，不会沿波的传播方向移动，故C错误；
D．t=0时刻浮木正位于波传播方向的上坡上，所以此时浮木沿y轴负方向运动，
因为
且t=0时刻浮木位于平衡位置上方，所以1.5s末，浮木向下运动，故D正确。
故选D。
10．B
【解析】
【详解】
A．两个相邻的均处于平衡位置的质点间的距离为半个波长，故A错误；
B．波的频率等于波源的振动频率，故B正确；
C．波速是机械波在介质中传播的速度，与介质有关，而波源振动的速度与波源本身振动特性有关，二者无必然联系，故C错误；
D．波由一种介质进入另一种介质，波速和波长都变化，故D错误。
故选B。
11．D
【解析】
【详解】
由图可知随着手的振动频率改变，绳波的波长逐渐减小，但由于传播介质不变，所以波速不变，根据
可知手的振动频率逐渐增大，故ABC错误，D正确。
故选D。
12．C
【解析】
【详解】
A．由题知简谐波沿x轴正方向传播，可判断在时，质点M在平衡位置沿y轴负方向运动；再经过的时间，在时，M点第二次到达波谷位置，有，解得周期为；由图知波长为，所以可求波速，A错误；
B．由图知，在时，简谐波刚传播到处，再经过即在时传播到N点，所以在时，质点N振动了，即半个周期，可判断此时N点正在平衡位置沿y轴正方向运动，B错误；
C．从到时间内，M点振动了，N点振动了，可知它们振动经过的路程分别为5倍振幅和2倍振幅，即路程分别为和，C正确；
D．由图知，M点和N点的距离为，即，两点的振动情况不是相反的，所以加速度不总是大小相等、方向相反的，D错误。
故选C。
13．B
【解析】
【分析】
【详解】
A．由题可知，质点M运动的路程为
A正确，不符合题意；
BC．超声波在血管中的传播速度为
根据传播方向可知，质点M开始振动的方向沿y轴负方向。当坐标为 的质点的振动形式传到M点时，质点M第一次位移为0.2mm，此时波向前传播
所用时间
B错误，符合题意；C正确，不符合题意；
D．质点N第一次到达波谷的时间为
D正确，不符合题意。
故选B。
14．D
【解析】
【分析】
【详解】
AB．由题意可知，经0.3s点A第一次达到正向最大位移处，且点A起振方向竖直向下，故有
则周期为
又因此时点D恰好开始振动，可得波速为
AB错误；
C．从点A开始振动，波传到C点所需时间为
因为周期为0.4s，且开始振动的方向为竖直向下，所以，经过0.8s点C会经历两次波谷，C错误；
D．从点A开始振动，波传到点G需要的时间为
所以，点G振动的时间为0.3s，又因为周期为0.4s,则有点G运动的路程为3A，即
D正确。
故选D。
15．B
【解析】
【分析】
【详解】
波速由介质决定，波从一种介质传到另一种介质时，速度大小即速率会改变，所以速度发生变化，而频率由波源决定，与介质无关，根据
可知波长也会改变，不发生变化的是频率，故选B。
16． 340 382.5m
【解析】
【详解】
（1）[1]由
得频率为
（2）[2]因为波从空气到海里，频率不变，则在海水中速度为
所以海水深度为
17． 先 0.1 8
【解析】
【分析】
【详解】
[1]经分析可知，图示时刻质点、都正在向轴负方向运动，故质点先到达平衡位置；
[2]由题图可知该波的波长，该波的周期
[3]，振幅，故内质点通过的路程
18． 2m B
【解析】
【详解】
[1]．该波的波长为
[2]．因AC两点到波源S1和S2的距离之差都等于1m=，则AC都是振动减弱点；因B点到波源S1和S2的距离之差等于0，则B点是振动加强点；
19． 负方向
【解析】
【详解】
[1][2]因为处的质点在内运动方向不变，所以该处质点从正向位移最大处经过四分之一个周期向下运动至平衡位置处，即
解得周期为，所以波速为
在虚线上，处的质点向下运动，根据同侧法可知波沿轴负方向传播。
20．见解析
【解析】
【分析】
【详解】
由于频率由波源决定，当他的手指运动频率加快时，产生的波的频率会变大，由于波速由介质决定，始终在水中传播，波速不变，由波长公式可知波长变短。
21．①3.2m；②1.5m
【解析】
【分析】
【详解】
①由y10sin5tcm可知，质点的振动周期为
因此波的周期也为0.4s，则波长
②由y10sin5tcm可知波源起振方向垂直x轴向上，所以从t=0时开始计时，到波源第一次到达波谷时，所用的时间为
波传播的距离即SP之间的距离
则质点Q到波源的距离
因此波传播到Q点，所需时间
所以从t=0时开始计时到质点Q第一次出现波谷，波源振动的总时间为
故波源通过的路程
22．①0.4m；②20m/s
【解析】
【详解】
①从图像可知波长λ=8m，振幅 A=0.4m；
② t1=0时刻坐标原点O正向y轴正方向运动，则此横波沿x轴负方向传播，从实线波形变到虚线波形至少需要四分之三个周期，那么
要求最小波速，则取n=0，Tmax=0.4s，则最小波速为
23．（1）向上；（2）0.05m/s；（3）
【解析】
【分析】
【详解】
（1）波沿x轴负方向传播，在时刻坐标为（1,0）的质点刚好开始振动，可知该质点的起振方向向上，即这列波波源的起振方向是向上的；
（2）在时刻，P质点首次位于波峰位置，则
解得
T=0.8s
由图中读出波长λ=4cm，则波速
（3）在 t2=1.5s时波沿x轴负向传播的距离为
x=vt=7.5cm
将t=0时刻的波形图向左平移7.5cm，则此时质点Q的位移
24．（1）摆B；（2）a为纵波（P波），b为横波（S波），c为表面波（L波）；（3）61.875km
【解析】
【详解】
（1）由于，可知纵波先传到震源正上方地面，物体受纵波影响，先在竖直方向振动，即最先振动的是摆B。
（2）因为三种波传播的距离相等，波速大的先到达地表，在地震图像上首先出现，所以a为纵波（P波），b为横波（S波），c为表面波（L波）。
（3）假设地震观测仪与震源的距离为s，根据运动学规律有
解得
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