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．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
2．如图所示是某一时刻的波形图像，波沿x轴正方向传播，波速是12 m/s，则波长和频率分别是（　　）
A．3 cm；200 Hz B．6 cm；200 Hz C．2 cm；400 Hz D．12 cm；50 Hz
3．一个人手拿着长绳的一端，绳子另一端固定在墙上。当手上下振动，绳子上产生了波（如图所示）。当人的手频率加快，则（　　）
A．波速不变 B．波速变大 C．波长不变 D．波长变大
4．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
5．一列声波从空气传入水中时，波长（　　）
A．变长 B．变短 C．不变 D．无法确定
6．一列波在第一种均匀介质中的波长为，在第二种均匀介质中的波长为，且，那么这列波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为（　　）
A．和 B．和
C．和 D．和
7．假期里小明在家里利用手机观看某科幻电影，为了急于了解后续情节，他开启了倍速播放模式如图所示，与原速播放相比，音调发生变化，开启倍速播放后，手机发出的声音（　　）
A．频率降低 B．频率升高
C．传播速度增大 D．波长变长
8．海上作业和军事领域中，在雷达无法使用的时候，经常通过解析海上浮标的位置信号来粗略地定位船舶和潜艇。设某海域内常态下海浪表面波长为，延海浪传播方向有、、三个间距150m的浮标，常态下浮标上下浮动周期为，而当某小型潜艇经过时，系统检测到浮标发生异常浮动，后和后又相继检测到、浮标发生了异常浮动，则下列说法正确的是（　　）
A．浮标随海水波浪方向向前移动
B．浮标区域常态下海水波浪速度为
C．根据数据可推测小型潜艇行驶速度约为
D．常态下浮标到达最高点时，浮标处在海平面位置
9．下列说法中正确的是（　　）
A．振动方向与传播方向均为水平的波可能是横波，也可能是纵波
B．波速表示了质点在平衡位置附近振动的快慢，且质点不会沿波的传播方向迁移
C．惠更斯原理完美地解释了波传播过程中的所有现象
D．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度一定相同
10．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．机械波的波长只由介质决定
C．机械波的频率只由介质决定 D．产生机械波一定要有波源和介质
11．如图所示，一列简谐横波向右传播，波长为 0.40m ，P、Q 两质点的平衡位置相距 0.7m。当 P 运动到上方最大位移处时，Q 的运动情况是（　　）
A．运动到上方最大位移处 B．运动到下方最大位移处
C．运动到平衡位置，且速度方向向下 D．运动到平衡位置，且速度方向向上
12．两列简谐横波在同一根绳上沿x轴相向传播，如图所示是两列波在时刻的各自波形图，实线波A向右传播，虚线波B向左传播。已知实线波的振幅为，虚线波的振幅为，两列波沿绳传播的速度为。则下列说法正确的是（　　）
A．两列波在相遇区域内会发生干涉现象
B．时刻实线波A中振幅最大的点，再经过向右移动
C．时刻虚线波B中振幅最大的点，再经过发生的路程为
D．实线波和虚线波的频率之比为
13．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
14．关于振动和波的关系，下列说法中正确的是（　　）
A．波的传播速度即波源的振动速度
B．物体作机械振动，一定产生机械波
C．如果波源停止振动，在介质中传播的波动也立即停止
D．波动的频率，与介质性质无关，仅由波源的振动频率决定
15．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
二、填空题
16．如图所示为一列简谐横波在时刻的图象，此时质点P的速度方向沿y轴负方向，则此时质点Q的速度方向沿y轴________方向，当s时质点P第一次到达y轴正方向最大位移处（即波峰），则该列简谐横波的波速大小为________m/s。
17．如图是一列简谐横波在某一时刻的图像，其中a、b两点间的距离是2m，该波的周期是0.2s。这列波的传播速度应为________m/s。若经0.05s后，b点正好处在波谷位置，这时a点应在________位置，该波的传播方向是沿________。
18．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波某时刻的波形图，质点P的振动周期为0.4s。则该波的波长为______m，波速为______m/s；P点此时的振动方向为______。
19．一列简谐横波沿x轴传播，周期，时的波的图像如图所示，此时 处的质点沿y轴负方向运动。该波的传播方向为沿x轴_________(填“正”或“负”)方向，其速度大小为_________m/s。
三、解答题
20．一列简谐横波沿x轴方向传播，t=0时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q的平衡位置分别在xp=2 m、xQ=4 m处。从t=0时刻开始，质点P比质点Q晚△t=1 s第一次到达波谷。求∶
（i）该波的传播速度的大小v；
（ii）从t=0时刻到t=10s时刻的时间内，质点P运动的路程s。
21．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。
22．O、P是两简谐波的波源，其坐标值分别为xO=0、xP=11.5m，激发的两列横波甲、乙沿x轴相向传播，t=0时的波形如图所示，此时P质点尚未开始振动。t1=0.6s时，甲、乙两列横波分别传到8.0m和9.5m处，且P恰好振动了一个周期。已知两列波的波速相同且波幅均为20cm，求：
（1）P质点开始振动的时刻；
（2）O、P间质点最早出现位移为-40cm的时刻。
23．一列简谐横波沿x轴正向传播，波源位于坐标原点O，某时刻的波形如图所示。x轴上两质点P、Q的平衡位置到原点O的距离分别为3m、7m，此时质点P振动了0.4s，质点Q刚好起振，求：
（i）波速；
（ii）从图示时刻算起x轴上坐标为30m的质点M在10s内运动的路程和10s时质点M的位移。
24．水面上水波的速度跟水深度有关，其关系式为v=，式中h为水的深度，g为重力加速度。如图甲所示是某水域的剖面图，A、B两部分深度不同，图乙是从上往下俯视，O点处于两部分水面分界线上，M和N分别处在A和B两区域水面上的两点。t=0时刻O点从平衡位置向上振动，形成以O点为波源向左和向右传播的水波（可看作是简谐横波）。t=2.5s时O点第二次到达波峰，此时M点第一次到达波峰。已知B区域水波振幅为A=5cm，水深hB=0.90m，OM间距离为4.0m，ON间距离为3.0m，g=10m/s2。求：
（1）A区域的水深hA；
（2）N点在t=3s时的振动方向及它在t=0至t=3s时间内的位移。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【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。
2．B
【详解】
由波形图可知，波长λ= 6cm，则周期为
所以频率为
故B正确，ACD错误。
故选B。
3．A
【详解】
波速只和介质有关，长绳不变，波速不变，A正确。
故选A。
4．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。
5．A
【详解】
一列声波从空气中传入水中时，波速变大，根据
且f不变，则可知波长一定会变长。
故选A。
6．C
【详解】
波的频率等于波源的振动频率，由波源决定，则当一列机械波从一种介质进入另一种介质时，其频率保持不变。即
f1：f2=1：1
由
v=λf
可得
v1：v2=λ1：λ2=3：1
故C正确，ABD错误。
故选C。
7．B
【详解】
开启倍速播放后，手机发出的声音频率升高，因为介质不变，则声音的传播速度不变，根据
则波长变短。
故选B。
8．B
【详解】
A. 浮标是“海面”上的标识物，它不随海水波浪方向向前移动，只是在各自位置上下浮动，故A错误；
B. 浮标上下浮动周期为，即海水波浪的周期T=5s，海浪表面波长=，所以浮标区域常态下海水波浪速度
故B正确；
C. 小型潜艇经过时，浮标发生异常浮动，由题知某小型潜艇经过相邻的两个浮标用时=3s，三个浮标的间距=150m，可推测小型潜艇行驶速度约为
故C错误；
D. 浮标、间距为150m，正好是海浪表面波长的倍，则常态下浮标到达最高点时，浮标处在最低点，故D错误。
故选B。
9．C
【详解】
A．振动方向与传播方向垂直的波是横波，振动方向与传播方向平行的波是纵波，故A错误；
B．波速是单位时间内波形传播的距离，表示了波形传播的快慢，且质点不会沿波的传播方向迁移，故B错误；
C．惠更斯原理是以波动理论解释光的传播规律的基本原理，完美地解释了波传播过程中的所有现象，故C正确；
D．做简谐运动的物体，当它每次经过同一位置时，速度方向有两种情况，故D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．机械波的传播需要介质，A错误；
B．波速由介质决定，根据波速公式
分析可知，波长由介质和波源共同决定，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，C错误；
D．产生机械波一定要有波源和介质，D正确。
故选D。
11．C
【详解】
P、Q两质点平衡位置相距0.7m，即相距
当P运动到上方最大位移处时，Q刚好运动到平衡位置，由于该波向右传播，可知Q向下振动，故C正确，ABD错误。
故选C。
12．D
【详解】
AD．实线波长，虚线波长，根据可知，两列波的频率之比为
频率不同，不能发生干涉现象，故A错误，D正确；
B．横波的质点只可在平衡位置附近振动，不会沿波的传播方向移动，故B错误；
C．虚线波B的周期为
再经过发生的路程为，故C错误。
故选D。
13．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。
14．D
【详解】
A．波在同一均匀介质中匀速传播，速度不变，而质点的振动速度随时间是周期性变化的。波速反映振动在介质中传播快慢，而波源的振动速度反映波源振动的快慢，所以波的速度与振源的振动速度不同，A错误；
B．如果只有机械振动而没有介质，则不会形成波， B错误；
C．振源停止振动时，由于惯性，其他振动质点并不立即停止振动，所以在介质中传播的波动并不立即停止，C错误
D．波在介质中传播的频率等于振源的振动频率，与介质性质无关，仅由振源决定，D正确。
故选D。
15．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。
16． 正 2
【详解】
[1]因在时刻质点P的速度方向沿y轴负方向，根据同侧法，可判断出波向左传播，则可知，此时质点Q的速度方向沿y轴正方向；
[2]由图可知波长，由于s时质点P第一次到达y轴正方向最大位移处，则可知
解得，周期为
则该列简谐横波的波速大小为
17． 20 波峰 x轴负方向
【详解】
[1]由题图可知这列波的波长为λ=4m，则这列波的传播速度为
[2]a、b两点平衡位置间距为半个波长，则当b点正好处在波谷位置时，a点应在波峰位置。
[3]因为
所以图中时刻b点应向y轴负方向运动，根据波的传播方向与质点振动方向的关系可知该波的传播方向是沿x轴负方向。
18． 1 2.5 沿y轴正方向
【详解】
[1] 由图象可知波长为
[2] 波速为
[3] 波沿x轴正向传播，根据“上下坡”法，P点沿y轴正方向
19． 负
【详解】
[1]根据微平移法可知，此时 处的质点沿y轴负方向运动，该波的传播方向为沿x轴负方向传播。
[2]由图可知波长，根据
20．（i）2 m/s；（ii）4m
【详解】
（ i ）质点P比质点Q晚1 s第一次到达波谷，说明t=0时刻，质点P沿y轴正方向振动，故该波沿x轴正方向传播，经分析可知，该波的周期
又
其中波长
解得
v=2 m/s
（ii）该段时间内，质点P完成周期性运动的次数
又
s=n×4A
其中振幅A=0.2 m
解得
s=4m
21．；；λ=0.2m；
【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
22．（1）0.4s；（2）见解析
考查波的振动。
【详解】
（1）两列波的波速相同，波速为
由图像得甲波的波长m，
，
P质点开始振动的时刻为
t1-T2=0.4s
（2）①若P质点开始沿+y方向振动，t1=0.6s时，位于波谷的两质点x甲=7m和x乙=11m的坐标之差x=4m，位移出现-40m的时刻为
②若P质点开始沿-y方向振动，t1=0.6s时，位于波谷的两质点x甲′=7m和x乙′=10m坐标之差△x′=3m，位移出现-40m的时刻为
23．（i）10m/s；（ii）7.7m；-10cm
【详解】
（i）由题意可知，此波的周期T=0.4 s
所以
（ii）波从Q传到M所需时间
所以10 s内M点振动的时间
t2 =10s-2.3 s=7.7 s
由题意可得，质点M开始振动时是从平衡位置向下运动
质点M全振动次数
质点M运动的路程
s=4nA=7.7m
t=10s时刻，质点M处在负的最大位移处
所以位移为
24．（1）0.40m；（2）向上振动，0
【详解】
（1）对O点的振动分析，可得
则
T=2s
对M点的振动分析，知A区域水波波长
λA=OM=4m
则有
vA==2m/s
由v=，代入数据求得
hA=0.40m
（2）由v=，代入数据求得
vB=3m/s
则
λB=vBT=6m
波传到N点的时间
所以t=3s时，N点刚好完成一个全振动，可知其在平衡位置向上振动，位移为0。
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