3.2机械波的描述 同步练习（Word版含解析）

粤教版（2019）选择性必修一 3.2 机械波的描述
一、单选题
1．在波的传播方向上有相距2米的A、B两个质点，当A处于波峰位置时B刚好处于波谷位置，则这列波波长可能值为：（　　）
A．1米 B．2米 C．3米 D．4米
2．如图，画出了一列向+x轴传播的横波在某个时刻的波形图，由图像可知（　　）
A．质点此时向方向运动
B．质点此时向方向运动
C．质点的振幅是
D．质点再经过通过的路程是，偏离平衡位置的位移是
3．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
4．一列简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示，P点的坐标为（-1，0），波沿x轴负方向传播，已知t=0.7s时，P点处第二次出现波峰，则该波传播的速度大小为（　　）
A．5m/s B．10m/s C．15m/s D．20m/s
5．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
6．描述机械波传播快慢的物理最是（　　）
A．波长 B．周期 C．频率 D．波速
7．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
8．下列有关机械波的说法正确的是（　　）
A．有机械振动就一定有机械波
B．波长等于振动相同的两质点间的距离
C．波动过程是质点由近及远的传播过程
D．波是传递能量的一种方式
9．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，时，波刚好传播到M点，波形如图实线所示，时，波刚好传播到N点，波形如图虚线所示。则以下说法正确的是（　　）
A．波的周期为0.6s
B．波的波速为0.2m/s
C．c点在0-0.3s内通过的路程等于24cm
D．时，b点到达平衡位置
10．战绳训练被称为身体训练的“综合训练神器”，如图所示，训练者跨步蹲，双手各正握同一材质的两绳一端，在竖直方向上下甩动，在绳子上交替做出不同的波动，其运动状态可视为简谐振动。由于初练者双手肌肉力量不一致，左手每秒抖动3下，右手每秒抖动4下，则在左、右两绳上传播的波（　　）
A．周期之比为3:4 B．速度之比为4:3
C．波长之比为4:3 D．振幅之比为3:4
11．水袖是中国古典舞中用于情感表达和抒发的常用技巧舞者的手有规律的将振动传导至袖子上，给人营造出一种“行云流水”的美感这一过程其实就是机械波的传播一列水袖上的简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0和t=0.40s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T＞0.40s，下列说法正确的是（　　）
A．波长为0.08m
B．波速为0.40m/s
C．x=0.08m的质点在t=2.20s时具有沿+y方向的最大加速度
D．x=0.08m的质点在t=2.20s时具有沿-y方向的最大加速度
12．S是波源，其振动频率为50Hz，所产生的横波向右传播，波速是80m/s，P、Q是传播方向上的两个质点，已知SP = 8.4m，SQ = 10.8m。当S通过平衡位置向上运动时，以下说法正确的是（ ）
A．P在波谷，Q在波峰
B．P在波峰，Q在波谷
C．P、Q都在波谷
D．P、Q都在平衡位置
13．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形图如实线所示，此时起经，第一次出现如虚线所示的波形图。已知波长为，则下列说法中正确的是（　　）
A．若波向右传播，则该波的周期为
B．若波向左传播，则该波的周期为
C．距离波源越远的质点振动频率越小
D．波峰位置处质点的加速度小于平衡位置处质点的加速度
14．在坐标原点的波源产生一列沿轴正方向传播的简谐横波，波速，已知时，波刚好传播到处，如图所示．在处有一接收器（图中未画出），则下列说法正确的是（　　）
A．波源开始振动时方向沿轴正方向
B．从开始经，处的质点的路程为
C．接收器在时才能接收到此波
D．从开始经，处的质点的路程为
15．老师为演示简谐横波的形成过程，挑了30个身高差不多的同学在操场上排成一排，相邻同学间隔0.5m，然后从排头的同学开始，周期性地做蹲下、站起的动作，后面的同学比前面的同学迟0.5s开始运动，并一个一个依次向后传，每位同学完成一次蹲下、站起的动作用时4s，则（　　）
A．为使模拟较为成功，同学们应尽量匀速地蹲下、站起
B．从第一位同学开始到“波”传到最后一位用时15 s
C．第一位同学和第五位同学的动作总是相反
D．第一位同学和第四位同学的动作总是相反
二、填空题
16．如图甲所小，位于惠州东南部的大亚湾有着延绵曲折的黄金海岸，这里有近百个千姿百态的岛屿，呈弯月状分布，被誉为“海上小桂林”。某同学和爸爸乘船在大亚湾游玩，该同学的船停在A点，爸爸的船停在B点如图乙所示，细心的同学发现：水波以的速率均匀地从A点向B点传播，A、B两点相距，第1个波峰经过A点至第20个波峰经过A点用时，把水波看成简谐横波，则波长为___________m；该同学和爸爸___________（选填“能”或“不能”）同时处于波谷。
17．一列沿x轴负方向传播的简谐横波在时刻的波形如图所示，P、Q两质点的横坐标分别为、，再经过5s内质点Q通过的路程为50cm，则该简谐横波的传播速度为____________m/s；在随后5s内质点P通过的路程为____________cm。
18．如图，上下振动、频率为10Hz的波源S产生的横波沿x轴传播，波速为20m/s，质点A与S的距离为SA=11.2m。若某时刻波源S正通过平衡位置向上运动且此时A已振动，则此时A正位于x轴______（选填“上”或“下”）方，运动方向向______。（均选填“上”或“下”）
19．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示。此时x=2m处的质点正沿y轴的_________（选填“正”或“负”）方向运动。已知该质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，此列波的波速为_________m/s。
三、解答题
20．在平静的湖面中央丢入一个小石块，在水面上形成一列水面波，可视为简谐横波。如图所示，在某水面波的传播方向上依次有甲、乙、丙三个小木块（均可视为质点），只随波上下振动。已知该水面波的振幅为10cm，甲、乙两木块平衡位置之间的距离为4.5m，乙、丙两木块平衡位置之间的距离为1.5m。当甲运动到最低点时，乙恰好运动到最高点，且此时甲、乙两木块之间只有一个波峰，同时测得从第1个波峰到第11个波峰到达甲木块的时间间隔为20s。求：
（1）该水面波的波长和波速；
（2）从乙木块在最高点时开始计时，5s内丙木块经过的路程。
21．如图为沿轴传播的一列简谐横波在某时刻的图像，该时刻P、Q两质点的位移相同，都为5cm，且、两质点的平衡位置相距4m，此后质点P回到平衡位置的最短时间为0.1s，质点Q回到平衡位置的最短时间为0.5s。求：
（1）质点的振动周期T；
（2）该简谐波的波长λ；
（3）该简谐波的传播速度的大小v和方向。
22．一列简谐横波沿轴正向传播，时刻恰好传播到处，波形如图所示。时，平衡位置为的质点第一次到达波峰。
（i）写出平衡位置为的质点离开平衡位置的位移随时间变化的函数表达式；
（ii）自时刻起经过多长时间平衡位置的质点处于波谷？
23．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，t＝0.2s时刻的波形如图中实线所示，t＝0.5s时刻的波形如图中虚线所示，周期T＞0.5s，求：
（1）这列波传播的方向及传播的速度；
（2）从t＝0时刻开始，波传播3s后，x＝2m处的质点运动的路程为3m，求该质点的振幅和t=2.5s的位移。
24．如图是一列向右传播的横波，波速为0.4m/s，M点的横坐标xM=10m，图示时刻波传到N点。从图示时刻开始计时，求：
（1）这列波的波长和周期；
（2）M点第二次到达波峰需要的时间t；
（3）t时间内，N点经过的路程。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．D
【详解】
根据题意可知，A处于波峰位置时，B刚好处于波谷位置，则AB间距离与波长的关系为：
， (n=0，1，2，3…)
A．如果波长为1m，则n没有对应的整数，故A错误；
B．如果波长为2m，则n没有对应的整数，故B错误；
C．如果波长为3m，则n没有对应的整数，故C错误；
D．如果波长为4m，则n=0，故D正确；
故选D。
2．C
【详解】
AB．质点b此时正位于波传播方向波形的下坡，所以正向+y方向运动；质点d正位于波传播方向波形的上坡，所以正向－y方向运动，故AB错误；
C．质点的振幅是，故C正确；
D．质点再经过通过的路程是，偏离平衡位置的位移是，故D错误。
故选C。
3．C
【详解】
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。
4．B
【详解】
ABCD．对于P点，利用平移法将x=6m处的波峰平移至P点，由此可得，故ACD错误，B正确。
故选B。
5．D
【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。
6．D
【详解】
机械波的波速反映了振动在介质中传播的快慢，由介质的性质决定，与波源无关，机械波传播过程中质点不迁移，所以D正确；ABC错误；
故选D。
7．B
【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。
8．D
【详解】
A．机械波需要机械振动和传播振动的介质，A错误；
B．振动相同的相邻两质点间的距离才是波长，B错误；
CD．波动是介质将振动的形式和能量传递出去，而介质中的质点只是在各自平衡位置附近振动，并没有随波迁移，C错误，D正确。
故选D。
9．D
【详解】
A．由波形图可知
解得
A错误；
B．从M到N，有
B错误；
C．由图可知，c点振动了半个周期，所以通过的路程为16cm。C错误；
D．由图可知，b点的振动方程为
代入时间得
所以时，b点到达平衡位置。D正确。
故选D。
10．C
【详解】
A．左手每秒抖动3下，右手每秒抖动4下，左右手的频率之比为3：4，则左右绳的周期之比为4：3，故A错误；
B．因为两绳是同一材质，由波的传播速度由介质决定，所以左右绳的波速之比为1:1；故B错误；
C．由
可知左右绳的波长之比为4:3，故C正确；
D．由于未知左右手甩动的幅度，无法判断两振幅之比，故D错误。
故选C。
11．C
【详解】
A. 波长为λ=16cm=0.16m选项A错误；
B. 由题意可知
（n=0、1、2、3…….）
因T＞0.40s，则n=0解得T=0.8s，波速为
选项B错误；
CD. 因2.20s=2T，则x=0.08m的质点在t=2.20s时振动到最低点，具有沿+y方向的最大加速度，选项C正确，D错误。
故选C。
12．A
【详解】
由于波的周期等于质点振动的周期
波从S到传播到P所需时间为
解得
tP = 0.105s，
即波从S到传播到P用时，因此当S在平衡位置向上运动时，P滞后，则此时P点在波谷，同理S到Q所需时间为
解得
即波从S到传播到Q有，因此当S在平衡位置向上运动时，Q滞后，则此时Q在波峰处。
故选A。
13．B
【详解】
A．若波向右传播，则波速为
则该波的周期为
故A错误；
B．若波向左传播，则波速为
则该波的周期为
故B正确；
C．波上任意处的质点振动频率都和波源振动频率相同，故C错误；
D．质点做简谐运动中，离平衡位置越远，回复力越大，则加速度越大，故波峰位置处质点的加速度大于平衡位置处质点的加速度，故D错误。
故选B。
14．B
【详解】
A．质点的起振方向和波源初始时刻的振动方向一致．时，波刚好传播到处，由质点振动的滞后性可以断定，处的质点的起振方向是沿轴负向的，这显然也是波源初始时刻的振动方向，故A错误；
BD．由题意得
则从开始经0.15s，处的质点振动了，通过的路程为
故B正确，D错误；
C．此波传到接收器所需时间为
故C错误。
故选B。
15．C
【详解】
A．每个同学在蹲下、站起过程中应是做简谐运动，A错误；
B．从第一位传到最后一位是用时29个0.5 s，即14.5 s，B错误；
CD．该波的周期为4s，波速为1m/s，所以波长为4m，分析可得第一位同学和第五位同学相距半个波长，所以动作总是相反，C正确，D错误。
故选C。
16． 6 能
【详解】
[1]由题意可知，波的周期
由波长公式可得
[2]由于的距离恰好为波长的4倍，所以该同学和爸爸能同时处于波谷。
17． 2
【详解】
[1]根据题意可知，再经过5s内质点Q通过的路程为5A，得周期，由题图可知波长，所以波速
[2]波沿x轴负方向传播，则在5s内质点P通过的路程为
18． 上 下
【详解】
[1][2]波长
SA=11.2m=5λ
则当波源S正通过平衡位置向上运动且此时A正位于x轴上方，运动方向向下。
19． 正 5
【详解】
[1]根据“同侧法”原理可知，波的传播方向向右，则x=2m处的质点振动方向向上，即沿y轴正方向；
[2]由质点连续2次经过平衡位置的时间0.4s为半个周期的振动，可得周期，由波形图可读出波长，则波速为：
。
20．（1）；；（2）
【详解】
（1）由题意，波长
代入数据得
该波的周期
由
可得
（2）因为，且
故乙在最高点时丙在最低点，则丙木块经过的路程
代入数据得
21．（1）1.2s；（2）12m；（3）10m/s，向右传播
【详解】
（1）由题意可知P质点比Q质点先回到平衡位置，可得P质点向下振动，Q质点向上振动，它们周期相同，则
（2）（3）由（1）分析该时刻P点向下振动，由同侧法可知，波向右传播，当P点到达平衡位置后再经过0.4s，Q到达平衡位置，可得波速
由公式
22．（i）；（ii）
【详解】
（i）由得该简谐波的周期
平衡位置为的质点的位移随时间变化的函数表达式
（ii）由波形图可知，该简谐波的波长
波速
波自平衡位置为传播到所需的时间
的质点自平衡位置到波谷的时间为
所求时间
代入数据解得
23．（1）沿x轴正方向传播，10m/s；（2）0.2m；
【详解】
（1）周期，因此从实线波形到虚线波形的时间间隔
假设波沿x轴负方向传播，则
求得
因此假设不成立，则这列波沿x轴正方向传播，有
解得
则波传播的速度
（2）时刻，处的质点处于负向最大位移处。
从时刻开始，经过，则处质点运动的路程
解得
则该质点的振动方程为
当时，该质点的位移为。
24．（1）1.6m，4s；（2）27s；（3）135cm
【详解】
（1）由题图可知，这列波的波长为
周期为
（2）x=0.8m处质点的振动传播到M点时，M点第一次到达波峰，需要的时间为
所以从图示时刻开始计时，M点第二次到达波峰需要的时间为
（3）由于
并且N点从平衡位置起振，所以t时间内，N点经过的路程为
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页