3.3机械波的传播现象 练习（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．如图甲所示为一简谐波在t=0时刻的图像，图乙所示为x=0.3m处质点P的振动图像。则x=0.5m处的质点的振动方程为（　　）
A．y=0.08sin（5t）m
B．y=0.08cos（5t）m
C．y=0.08sin（5t）m
D．y=0.08cos（5t）m
2．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，时刻的波形如图所示，P、Q两质点的平衡位置分别位于和处。时刻，P、Q两质点离开平衡位置的位移相同，质点P比质点Q振动滞后0.2s，则下列说法正确的是（　　）
A．波沿x轴正向传播
B．波传播的速度大小为15m/s
C．质点P振动的周期为0.4s
D．质点Q沿y轴负方向回到平衡位置时，质点P处于波谷
3．如图所示，一列简谐横波向左传播，振幅为A，某时刻介质中质点a的位移为，经周期，质点a位于平衡位置的（　　）
A．上方，且位移大于
B．上方，且位移小于
C．下方，且位移大于
D．下方，且位移小于
4．如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在时的波形图，当质点Q在时的振动状态传到质点P时，则（ ）
A．质点Q向左运动了
B．质点Q此时的速度最大，加速度也最大
C．范围内的质点加速度均向y轴的负方向
D．范围内的质点正在向y轴的正方向运动
5．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，周期为1 s，时波的图像如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．这列波的振幅为4 cm
B．这列波的波速为4 m/s
C．时处质点沿y轴正方向运动
D．时处质点的加速度为0
6．一列沿x轴负方向传播的简谐横波，波速为4m/s。P、Q是介质中平衡位置分别处在m和m的两个质点，某时刻波形如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．这列波的振幅为4cm B．这列波的周期为8s
C．此时质点P的加速度为0 D．此时质点Q沿y轴正方向运动
7．一列简谐横波沿x轴负方向传播，图（a）是t=1s时的波形图，图（b）是波中某质点振动位移随时间变化的振动图线（两图用同一时间作为起点）。则图（b）可能是图（a）中哪个质点的振动图线（　　）
A．x=0处的质点 B．x=1m处的质点
C．x=2m处的质点 D．x=3m处的质点
8．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
9．某一列简谐横波在均匀介质中沿直线传播，S为振源、P是传播方向上与S相距的质点，当波传到P点开始计时，S和P两质点的振动图像如图所示。下列选项正确的是（　　）
A．振源开始振动的方向沿y轴正方向 B．该波传到P点的时间可能为
C．该波的传播速度可能为 D．该波的波长可能为
10．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，下列说法正确的是（　　）
A．0～1.25×10-7 s内质点M运动的路程为2.4mm B．超声波在血管中的传播速度为1.4×105 m/s
C．质点M开始振动的方向沿y轴正方向 D．t=1.5×10-7s时质点N恰好处于波谷
11．在均匀的介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两个质点的距离均为a，如图（a），振动从质点1开始并向右传播，其振动初速度方向竖直向下，经过时间t，前13个质点第二次形成的波形图如图（b）所示，则该波的周期T，波速v分别是（　　）
A．T=，v= B．T=t，v=
C．T=t，v= D．T=t，v=
12．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
13．一根粗细均匀的弹性绳子，右端固定，S点上下振动，产生向右传播的机械波，某时刻的波形如图所示。下列说法中正确的是（　　）
A．波源振动的周期逐渐减小 B．波的传播速度逐渐减小
C．各处的波长都相等 D．此时刻质点P的速度方向向上
14．一列简谐波沿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
15．图甲为一列简谐横波在t=0.4s时刻的波形图，P、Q为该横波上的两个质点，它们的平衡位置坐标分别为xP=10m、xQ=15m，图乙为质点Q的振动图像，下列说法正确的是（　　）
A．波速是25m/s，传播方向沿x轴负方向
B．t=0.6s时质点P传播到x=15m处
C．t=0.6s时质点P的速度最大且沿y轴正方向
D．质点P的振动方程为m
二、填空题
16．如图所示，实线是一列简谐横波在t1时刻的波形图，虚线是在t2=(t1+0.2)s时刻的波形图。若波速为35m/s，则质点M在t1时刻的振动方向为___________ ；若在t1到t2的时间内，M通过的路程为1m，则波速为___________ m/s。
17．如图所示，湖面中央O处有一振源在竖直平面内做简谐振动，某同学测得该振源的振动周期为T=0.1 s。以图示时刻为计时的零时刻，且波向右传播，由此可求得该列水波的传播速度为v=______m/s，此时图中质点C的振动方向是______(选填“向上”或“向下”)，距离振源40 m处的质点第一次出现波峰的时刻为t=______s。
18．如图是一列简谐横波在某时刻的波形图，已知该时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，且从该时刻起P质点经过0.05 s第一次回到平衡位置。则该波的波速是___________ m/s，从该时刻起经过0.1 s，Q质点通过的路程是___________ m。
三、解答题
19．一列简谐横波在轴上传播，在和时，其波形图分别如图中实线和虚线所示。求：
（1）这列波的波长是多少；
（2）若波沿轴正向传播，则这列波可能具有的波速；
（3）若波沿轴负向传播，则这列波可能具有的波速。
20．一列简谐横波在介质中沿x轴传播，图甲是t=0.2s时的波形图，图线与y轴的交点纵坐标为-0.25cm，图线与x轴的两个交点间距为6.00cm。图中标出介质中的两个质点M、N，质点M此时位于平衡位置。图乙是质点N的振动图像。
（1）说明波的传播方向并求出波的传播速度；
（2）求质点N平衡位置的横坐标。
21．一列简谐波沿x轴正方向传播，该波在t＝1.0s时的图象如图甲所示，介质中质点P的振动图象如图乙所示。求：
（1）该列简谐波的波速v；
（2）在0～10 s时间内质点M的路程s和位移。
22．如图所示一列简谐横波在x轴上传播，实线和虚线分别为t1=0和t2=1s时的波形图，求：
（1）这列波的波速；
（2）当波速为10m/s时，平衡位置在x=7m处的质点从t1=0开始计时，在1.7s内通过的路程。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．A
【详解】
由乙图可知，振动周期
振幅
在时刻，m处的质点恰好位于平衡位置，且沿着y轴正方向运动，知该点的振动方程为
故选A。
2．B
【详解】
A．因为质点P比质点Q振动滞后0.2s，可知波先传到Q点后传到P点，波沿x轴负向传播，故A错误；
C．P、Q两质点的平衡位置相距
则
解得
T=0.8s
故C错误；
B．.波的传播速度为
故B正确；
D．波向左传播1.5m时，质点Q处于平衡位置，质点P处于波峰，故D错误。
故选B。
3．A
【详解】
由于简谐横波向左传播，经过周期后，波形如图
则可知质点a位于平衡位置的上方，且位移大于。
故选A。
4．C
【详解】
A．介质中的质点只会上下振动，不会左右移动，A错误；
B．质点Q此时的速度最大，加速度为零，B错误；
C．范围内的质点加速度均向y轴的负方向，C正确；
D．范围内的质点，通过“上坡下行”可知，范围内的质点正在向y轴的负方向运动，范围内的质点正在向y轴的正方向运动，D错误。
故选C。
5．D
【详解】
A．由图可知，这列波的振幅为，故A错误；
B．由图可知，这列波的波长为，根据公式可得，这列波的波速为
故B错误；
C．由图根据同侧法可知，时处质点沿y轴负方向运动，故C错误；
D．时处质点，再次回到平衡位置，则质点的加速度为0，故D正确。
故选D。
6．D
【详解】
A．振幅等于y的最大值，故这列波的振幅
故A错误；
B．由图可知，波长
由波速公式
解得周期
故B错误；
C．此时质点P位于正向最大位移处，加速度最大，故C错误；
D．简谐机械横波沿x轴负方向传播，由波形平移法得知，此时质点Q沿y轴正方向运动，故D正确。
故选D。
7．A
【详解】
当t=1s时，由图（b）振动图线可知，质点在t=1s时处于平衡位置，正要沿y轴负方向运动，由图（a）波动图线向x轴负方向传播，可判断x=0处和x=4m处的质点在平衡位置，且正沿y轴负方向运动。
故选A。
8．D
【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。
9．C
【详解】
A．由图像可知从0时刻开始，质点P的起振方向沿y轴负方向，P点的起振方向与振源的起振方向相同，故A错误；
B．由题可知，波的传播方向从S到P，由图可知，周期T=6s，质点P的振动图象向左2s后与S点的振动重合，意味着P点比S点振动滞后了2s，即S传到P的时间t可能为2s，同时由周期性可知，从S传到P的时间为(2+nT)s，n=0、1、2、3…，即t=2s、8s、14s…，不可能为7s，故B错误；
C．由
考虑到波的周期性，当t=2s、8s、14s…时，速度v可能为5m/s、1.25m/s、0.714m/s…，故C正确；
D．同理，考虑到周期性，由
可知，波长可能为50m、12.5m、7.14m…，故D错误。
故选C。
10．D
【详解】
A．波的周期为
易知1.25×10-7 s=1.25T，则质点M运动的路程为
故A错误；
B．根据图像可得该波的波长为
由波速与波长的关系式可得
故B错误；
C．由波形图及波的传播方向为x轴正方向，可知质点M开始振动的方向沿y轴负方向。故C错误；
D．由图可知，波传播过程中，离N点的最近的波谷与N点的距离为
波谷传播到N点的时间为
故D正确。
故选D。
11．D
【详解】
根据振动的周期性和波的传播特点可知，质点13此时的振动方向向下，而波源的起振方向竖直向下，即第二次从质点13算起，则需要再经历，振动的方向才能向下，即与波源的起振方向相同，设周期为，则
即
由题意可知
且
可得
故选D。
12．B
【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。
13．A
【详解】
ABC．波向右传播，由波形图可知，由振源振动形成的机械波的波长逐渐减小，由于同一种介质中的波速不变，根据
可知波源振动的频率变大，周期变小，故A正确，BC错误；
D．波向右传播，由波形图结合上下坡法可知，此时刻质点P的速度方向向下，故D错误。
故选A。
14．B
【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。
15．C
【详解】
A．甲图可知波长为20m，由乙图可知周期为0.8s，根据
解得
由振动图可知，t=0.4s时，质点Q通过平衡位置向下振动，所以波沿x轴正向传播，A错误；
B． 质点P只能在平衡位置附近振动不移动，不会传播到15m处，B错误；
C．t=0.4s时刻质点P在波谷，当t=0.6 s时，即经过了
质点到达平衡位置，速度最大且沿y轴正方向，C正确；
D．t=0.4s时刻质点P在波谷，则在t=0时刻质点P在波峰，振幅为2m，根据
则质点P的振动方程为
D错误。
故选C。
16． 向下 25
【详解】
[1]由图可知波长为
=4m
可得周期为
T=
由题意可知，经历时间为
若波向左传播，M向下振动，经历时间为
若波向右传播，M向上振动，经历时间为
对比可知，该列波向左传播，则质点M在t1时刻的振动方向向下。
[2]由图知，振幅
A=20cm=0.2m
在t1到t2的时间内，M通过的路程为
s=1m=5A
即经过了个周期，则有
=0.2s
解得
=0.16s
故波速为
17． 20 向上 1.975
【详解】
[1]从图中可以看出该水波的波长为λ=2 m，周期为T=0.1s，由此可求得该水波的波速为
v==20 m/s
[2]由于波向右传播，根据上下坡法，可知此时质点C的振动方向向上；
[3]从振源发出的波经过
t1=s =2s
可传播到距离振源40 m处的水面，由此可知40 m处的质点第一次出现波峰的时间是
t=t1－=1.975s
18． 10 0.1
【详解】
[1]由P质点的振动方向沿y轴负方向可知该列波正沿着x轴正方向传播，0.05 s波传播了0.5 m，得
[2]由题图可知，波长
根据
得
当t = 0.1 s时，Q质点运动了一个振幅，恰好运动了10 cm，即0.1 m。
19．（1）；（2）；（3）
【详解】
（1）由题图可知，波长为
（2）若波沿轴正向传播，则
波速为
（3）若波沿轴负向传播，则
，
波速为
20．（1）x轴负方向传播，12cm/s；（2）3.4cm
【详解】
（1）根据图乙可知，t=0.2s时质点N向上振动，根据同侧法，则波沿x轴负方向传播
根据图乙可知， ，根据图甲可知， ，则波速
（2）设质点M、N平衡位置的x坐标分别是 、 根据图甲可知， 处
因此
由图乙可知，在 时N点处于平衡位置，经过，其振动状态向x轴负方向传播到M处，可得M、N 间平衡位置距离
质点N平衡位置的横坐标
21．（1）4 m/s；（2）3.6 m，0
【详解】
（1）由题图甲得波长为
λ＝4 m
由题图乙得周期为
T＝1.0 s
波速为
（2）由题图乙可知质点P从t＝0.5 s开始振动，该波由质点P传播到质点M所需时间为
所以在0～10s时间内质点M振动了
Δt＝4.5s
因为
路程为
0～10s时间内质点M的位移为0。
22．（1）；（2）
【详解】
(1)由波形图可知，波长，若波沿x轴正向传播，则
由速度公式，可得
同理，若波沿x轴负向传播，则
由速度公式，可得
(2)当波速为10m/s时，简谐横波的传播周期为
有，，即波沿x轴正向传播，平衡位置在处的质点正在处沿y轴负向振动，经过到达波谷，通过的路程为
接下来的1.6s内通过的路程为
所以1.7s内通过的路程为
答案第1页，共2页
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