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
1．一列声波由空气传到水中（　　）
A．频率不变，波长变小 B．频率不变，波长变大
C．频率变小，波长变长 D．频率变大，波长变大
2．下表给出30℃时，声波在不同介质中的传播速度．当声波由空气进入铜中时，下列说法正确的是（　　）
介质 空气 纯水 盐水 橡胶 软木 铜
速度 332 1490 1531 30～50 480 3800
A．频率增大，波长不变 B．频率不变，波长增大
C．频率和波长都不变 D．频率和波长都变大
3．一列简谐横波沿x轴正方向传播，频率为5Hz，图中A、B两质点的横坐标分别为x=2cm和x=16cm。某时刻的波形如图所示，从该时刻算起，当质点B的位移和速度与图示时刻质点A的运动状态相同时，所需的最短时间为（　　）
A．0.08s B．0.12s C．0.14s D．0.16s
4．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
5．如图所示，沿波的传播方向上有五个质点a、b、c、d、e，相邻两质点间的距离均为1.5m，各质点均静止在各自的平衡位置，t=0时振源a开始竖直向上做简谐运动，t=3s时质点e开始振动，t=6.25s时质点e第4次到达最高点。下列说法正确的是（　　）
A．该简谐波的周期为 B．该简谐波的周期为
C．该简谐波的波长为2m D．该简谐波的波长为2.5m
6．、是一条水平绳上相距为的两点，一列简谐横波沿绳传播，其波长。当点经过平衡位置向下运动时，点（　　）
A．处于平衡位置上方位移最大处 B．处于平衡位置下方位移最大处
C．经过平衡位置向上运动 D．经过平衡位置向下运动
7．在简谐波的传播方向上有相距L的a、b两点，两点间只存在一个波峰的四种情况如图所示，若四种情况波速相同，传播方向都向右，则从图示时刻起开始计时，质点a首先到达波峰的情况是（　　）
A． B． C． D．
8．振源O起振方向沿﹣y方向，振幅为10cm，从振源O起振时开始计时，经t=0.7s，x轴上0至5m范围第一次出现如图所示的波形，则下列判断正确的是（　　）
A．在0.7s内，x轴上3m处的质点的运动路程为20cm
B．此波的周期可能是s
C．此列波的波速为m/s
D．此波的周期一定是0.4s
9．一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
10．一列声波由空气进入水中，声波的（　　）
A．频率变大，波长变长 B．频率不变，波长变长
C．速度变慢，波长变短 D．速度不变，波长变短
11．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
12．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．0-1.25×10-7 s内质点M运动的路程为2 mm
B．质点M开始振动的方向沿y轴正方向
C．超声波在血管中的传播速度为1.4×103 m/s
D．t=1.5×10-7 s时质点N恰好处于波谷
13．如图所示，a、b、c、d是均匀介质中x轴上的四个质点。相邻两点的间距依次为2m、4m和6m，一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t=0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t=3s时a第一次到达最高点。下列说法错误的是（　　）
A．在t=6s时刻波恰好传到质点d处
B．在t=5s时刻质点c恰好到达最高点
C．质点b开始振动后，其振动周期为4s
D．在4s14．如图是一张蜻蜓点水的俯视照片，该照片记录了蜻蜓连续三次点水过程中激起的水面波纹，由图可知蜻蜓（　　）
A．向右飞行，飞行速度比水波传播的速度小
B．向左飞行，飞行速度比水波传播的速度小
C．向右飞行，飞行速度比水波传播的速度大
D．向左飞行，飞行速度比水波传播的速度大
15．两艘航模船甲、乙停在静止的湖面上，它们之间的距离为10m，向湖面上掷去一石块，石块激起的一列水波沿甲、乙连线的方向传播，每条航模船每分钟上下振荡了15次，而且当甲船在最低点时，乙船在最高点，两船之间还有两个水波的最高点。由此可以得到水波的波速是（　　）
A．1 B．2.5 C．3.75 D．5
二、填空题
16．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________。
17．一列振幅5cm的简谐横波在介质中沿轴正向传播，波长不小于40cm。和是介质中平衡位置分别位于和处的两个质点。时开始观测，此时质点的位移为，质点处于波峰位置。时，质点第一次回到平衡位置。则该简谐波的周期___________s，波长___________m。
18．如图所示的简谐横波，波源位于坐标原点O，时刻波恰好传到质点P，质点P与波源O的距离为1.75m，已知波的频率为10Hz，介质中质点振幅为4cm，波的传播速度为______m/s，质点P起振后0.125s通过的路程为______m，坐标为12.25m的质点起振时刻为______s。
19．波长、周期、频率、波速是用来描述机械波的物理量，当一列机械波由一种介质传播到另一种介质时，发生变化的物理量有__________；保持不变的物理量有________。
三、解答题
20．如图所示，图中两小孩各握住轻绳一端，当只有一个小孩上下抖动绳子时，在绳上产生简谐横波，图实线和虚线分别表示绳子中间某段在t1=0和t2=0.75s时刻的波形图，已知小孩抖动绳子的周期T满足0.75s＜T＜2s。
(1)判断哪侧（左侧右侧）小孩在抖动绳子，并写出判断依据；
(2)求此列波在绳子中传播的速度。
21．如图所示为某简谐横波t=0时刻的波形图，该波沿x轴正方向传播，振动周期T=2 s，此时平衡位置为xp= 4 m质点刚要开始振动，质点Q的平衡为xQ = 15m （Q点图中未画出）。求∶
（1）这列波的传播速度及质点P的振动方程；
（2）从该时刻起，经过多长时间质点Q第一次出现波峰。
22．如图所示，M N是在x轴上相距3m处于平衡位置的两个质点，一列简谐横波沿x轴负方向传播，振幅为0.1m。在t=0时，M通过其平衡位置沿y轴正方向运动，N位于波峰位置 已知该波的周期大于1s。
（i）若0~s质点N通过的路程为0.5m，求波的周期；
（ii）若t=0.5s时M位于波峰位置，求可能的最大波速
23．一列简谐横波波源的振动图像如图所示，若已知该列波在某均匀介质中的传播速度为0.85m/s，请画出该列波在时刻的波的图像。取波源的平衡位置为坐标原点。
24．一声波在空气中的波长为30 cm，速度为340 m/s。当折射入另一种介质时，波长变为80 cm。求：
（1）声波在这种介质中的频率；
（2）声波在这种介质中的传播速度。
试卷第1页，共3页
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参考答案：
1．B
【详解】
声波由空气进入水中，波速变大，频率不变，由波速公式
知声波的波长变大，故B正确。
故选B。
2．B
【详解】
波在传播过程中频率不变，一列波从空气进入铜中时，频率不变，波速增大，则由公式
知波长增大。
故选B。
3．C
【详解】
由题图可知，波长λ=20cm，速度
v=λf=0.2×5m/s=1m/s
质点A的运动状态传播16cm－2cm=14cm所需的最短时间为t=0.14s，即当质点B的位移和速度与图示时刻质点A的运动状态相同时，所需的最短时间为0.14s。
故选C。
4．B
【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。
5．C
【详解】
t=3s时质点e开始振动，简谐波的传播速度
t=3s时质点e开始向上振动，经过第一次到达最高点；时质点e第4次到达最高点，所以
则简谐波的传播周期
简谐波的波长
故C正确，ABD错误。
故选C。
6．C
【详解】
因为，、两点之间的距离为半个波长的5倍，当介质中两质点在平衡位置的距离相隔半个波长的奇数倍时，两质点振动反相，则当点经过平衡位置向下运动时，点经过平衡位置向上运动。
故选C。
7．C
【详解】
四个选项图中，C的波长最短，频率最大，周期最短，即质点从平衡位置运动到波峰所需的时间最短。根据波的传播方向与质点振动方向的关系可以判断C中质点a正由平衡位置向上运动，所以C中质点a首先到达波峰，故C正确。
故选C。
8．D
【详解】
A．此时此刻3m处的质点的运动方向向下，而每一个质点的起振方向向下，所以3m处的质点振动了一个周期，即路程为40cm，A错误。
B．对于5m处的质点，此时此刻的振动方向向上，所以波此时应该是刚好传播到7m处，根据公式
可知，周期为0.4s，B错误。
C．根据公式
可知波速为10m/s，C错误。
D．对于5m处的质点，此时此刻的振动方向向上，所以波此时应该是刚好传播到7m处，根据公式
可知，周期为0.4s，D正确。
故选D。
9．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。
10．B
【详解】
波的频率是由波源决定的，所以波从一种介质进入另一种介质时，频率不变。
则声波由空气进入水中，波速变大，频率不变，由波速公式
得知，声波的波长变大。
故选B。
11．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。
12．B
【详解】
A．由题可知，质点M运动的路程为
A正确，不符合题意；
B．根据传播方向可知，质点M开始振动的方向沿y轴负方向。B错误，符合题意；
C．超声波在血管中的传播速度为
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。
13．B
【详解】
A．ad间距离为x=12m，波在同一介质中匀速传播，t=6s时传播距离为
x=vt=12m
波恰好传到质点d处，故A正确，不符合题意；
BD．设该波的周期为T，由题可得
T=3s
解得
T=4s
波从a传到c的时间为
则在4sC．该波的周期为4s，质点b开始振动后，其振动周期为4s，故C正确，不符合题意。
故选B。
14．C
【详解】
根据如图所示，蜻蜓连续三次点水过程中激起的波纹，则圆圈越小，则时间越短，所以飞行方向则为从大圆到小圆，由图示可知，蜻蜓是向右飞行的；若蜻蜓飞行的速度和水波的速度相同，那么蜻蜓的每一次点水的时候都会是在上一个水波的边线上，而第二个水波和第一个水波都在以相同的速度传播，所以每个圆都应该是内切的。然而图中则说明蜻蜓飞行的速度比水波的速度大，故选C。
15．A
【详解】
由题意可知水波的周期为
设水波的波长为λ，则有
解得
所以水波的波速为
故选A。
16． 先 0.1
【详解】
[1]由同侧法可知，图示时刻质点b将沿-y方向运动，其第一次回到平衡位置所需的时间大于，而图示时刻质点a第一次回到平衡位置所需的时间为，可见质点a比质点b先到达平衡位置。
[2]由图知波长为4m，则波的周期为
17． 4 1.2
【详解】
时，O处质点位于位移为位置，此时A位于波峰；时，O处质点第一次回到平衡位置，且波长不小于40cm，时，质点第一次回到平衡位置，则波传播的距离
解得
T=4s
v=0.3m/s
λ=1.2m
18． 14 0.2 0.75
【详解】
[1]由题图知
则波长
由
得波速
[2]振动的周期
由于
质点P在0.125s内运动的路程
[3]坐标为12.25m的质点起振时刻为
19． 波长、波速 周期、频率
【详解】
[1] [2] 周期和频率由波源决定，与介质无关，所以当机械波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率保持不变；机械波传递速度与介质有关，波速发生变化，因而波长也发生变化。
20．(1)右侧；(2)
【详解】
(1)如果左侧小朋友抖动绳子，则波的向右传播，在内其波向右传播，波速
根据周期等于波长和波速的比值，得到周期为，不符合题意周期。
因为右侧小孩先抖动绳子时，波向左传播，又小于一个周期，波向左传播的距离是（小于一个波长）
根据周期等于波长和波速的比值得到，周期为符合题意。
(2)波速等于。
21．（1），；（2）6s
【详解】
（1）该波的波长
传播速度
质点P的起振方向沿y轴的正方向
波的振幅
则质点P的振动方程
（2）振动由质点P传到质点Q的时间为
从质点P开始振动到出现第一次波峰的时间
故总时间为
22．（1）；（2）6m/s
【详解】
（i）根据简谐运动规律可知
代入数据解得
（ii）设周期为 ，波长为λ，传播速度为v，质点M振动到波峰所需时间
由于
故时，解得
质点M、N平衡位置的间距
故时，波长最长
解得
23．
【详解】
该机械波波源的周期为10s，振幅为0.81m，故该机械波的周期
振幅为0.81m，由于其传播速度，故波长
取时刻的波源的平衡位置为坐标原点，则其波的图像如图所示
24．（1）；（2）
【详解】
（1）声波由空气进入另一种介质时，频率不变，由
得
（2）因频率不变，有
解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页