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．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
2．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
3．心电图（ECG或者EKG）是利用心电图仪从体表记录心脏每一心动周期所产生的电活动变化图形的技术。图示是某人参加体检时做的心电图检查报告的一部分截图。已知心电图仪卷动纸带的速度为1.5m/min，检查报告中方格纸每小格的长度为1mm，则可知此人的心率约为（　　）
A．58次/分钟 B．68次/分钟 C．75次/分钟 D．80次/分钟
4．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
5．一列简谐横波在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
6．机械波在介质中传播时，下列说法不正确的是（　　）
A．各质点都在各自的平衡位置附近振动
B．相邻质点间必有相互作用力
C．前一质点的振动带动相邻后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点
D．在机械波传播的过程中，机械能一定守恒
7．一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为。某时刻波形如图所示，两质点a、b的平衡位置的横坐标分别为，。则下列说法错误的是（　　）
A．此时质点a的振动速度比质点b的振动速度大
B．质点a的起振时间比质点b的起振时间早1s
C．平衡位置的横坐标处的质点（图中未画出）与质点a的振动情况总是相同
D．质点b的振动周期为4s
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．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
10．微风吹来，湖面泛起波纹，小船随波荡漾。若水面波的波速大小为1m/s，第1个波峰到第9个波峰通过小船处的时间间隔为16s，则该水面波的波长为（　　）
A．1m B．2m C．3m D．4m
11．一列简谐波的图像如实线所示，当这列波进入到其它介质中时，该波的图象变成如虚线所示，则该波的波速和原来相比（　　）
A．变大 B．变小 C．不变 D．无法确定
12．一列简谐横波沿着x轴正方向传播，波中A、B两质点在平衡位置间的距离为0.5m，且小于一个波长，如图甲所示，A、B两质点振动图象如图乙所示，由此可知（　　）
A．波中质点在一个周期内通过的路程为10cm
B．该简谐波的波长为4m
C．该简谐波的波速为0.5m/s
D．t=1.5s时A、B两质点的位移相同
13．一列沿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
14．图甲中B超成像的基本原理就是通过探头向人体发送超声波信号，遇到人体组织会产生不同程度的反射，接收后经计算机的处理，形成B超图象。图乙为沿x轴正方向发送的超声波图象，已知超声波的频率约为1.25105Hz，下列说法中不正确的是（　　）
A．此超声波在人体内传播速度约为1500m/s
B．图乙中质点A此时沿y轴正方向运动
C．图乙中质点A、B此时的速度不同
D．图乙中质点B从图示时刻开始经过s通过的路程为4cm
15．一列沿x轴方向传播的简谐横波，波速为4m/s。某时刻波形如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．此时x=4m处质点加速度最大
B．这列波的振幅是4cm
C．此时x=8m处质点沿y轴负方向运动
D．再经4s，x=6m处质点处于正向最大位移处
二、填空题
16．声波在水中的传播速度远大于在空气中传播的速度，潜水员在水下听到了岸上人的声音，则其声波的波长___________（选填“变长”、“变短”或“不变”）、频率将___________（选填“变大”、“变小”或“不变”）
17．甲、乙两列横波在同一介质中分别从波源M、N两点沿x轴相向传播，波速均为2m/s，振幅均为1cm，某时刻的图像如图所示。甲乙两波的周期之比为_______；再经过6s，平衡位置在x＝3m处的质点位移为______cm。
18．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________。
19．如图所示，P、Q、M是均匀媒介中x轴上的三个质点，PQ、QM的距离分别为3m和2m，一列简谐横波沿x轴向右传播。在t=0时刻，波传播到质点P处并且P开始向下振动，经t=3s，波刚好传到质点Q，而此时质点P恰好第一次到达最高点且离平衡位置10cm处。该简谐波的波速为___________m/s；该波的波长为___________m；t=5s时，质点Q的速度方向___________。
三、解答题
20．一列横波沿x轴正向传播，a，b，c，d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图（a）所示，此后，若经过周期开始计时，则图（b）描述的是哪个质点的运动？b质点与d质点的相位差是多少？
21．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。
22．2021年5月22日2时4分，青海省果洛市玛多县发生了7.4级地震，该次地震是继汶川地震之后发生的震级最高的一次地震。已知地震波中既有横波又有纵波。甲是地震波中的一列横波在时刻的波形图，乙为由这列横波引起的处质点的振动图像，如图所示。
（1）现测得该横波从震中（指地震震源正上方的部分地面）传到成都所用时间为3分钟，求震中与成都的距离；
（2）判断该列横波的传播方向并确定时的质点的位移。
23．如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图。x=0处的质点做简谐运动的振动方程为y=-2sin10πt（cm）。求：
（1）从t=0开始计时，P点第一次到达波峰位置所需的时间；
（2）P点第一次到达波峰位置时，x=0.25m处质点偏离平衡位置的位移。
24．如图，一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻刚好传到A点，此时相距Δx=0.8m的P、Q两质点运动方向相反、偏离平衡位置的位移均为y0=10cm，其中，P点在Q点左侧但位置未标出；从t=0时刻开始，Q质点经历1.4s第二次位于波峰。求：
（1）此列简谐横波的周期及1.4s末A质点偏离平衡位置的位移；
（2）此列简谐横波的波速。
试卷第1页，共3页
试卷第1页，共3页
参考答案：
1．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。
2．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。
3．A
【详解】
心电图中相邻两峰值之间的时间间隔为心跳的周期，即
心脏跳动的频率为
所以此人的心率约为
故选A。
4．D
【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。
5．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。
6．D
【详解】
A．各质点都在各自的平衡位置附近振动，选项A正确，不符合题意；
B．相邻质点间必有相互作用力，选项B正确，不符合题意；
C．前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点的振动必定落后于前一质点，选项C正确，不符合题意；
D．在机械波传播的过程中，存在阻力做负功，机械能减小，D错误，符合题意。
故选D。
7．A
【详解】
A．质点a离平衡位置比b远，所以此时质点a的速度比b的速度小，故A错误，符合题意；
B．质点a的振动形式传到b所用的时间为
即质点a的起振时间比质点b的起振时间早1s，故B正确，不符合题意；
C．由图能直接读出波长λ=8m，x=10.5m处的质点与a质点相距一个波长，步调总是一致，振动情况总是相同，故C正确，不符合题意；
D．由图能直接读出波长λ=8m，由公式得
质点b的振动周期为4s，故D正确，不符合题意。
故选A。
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．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。
10．B
【详解】
小船振动的周期
该水面波的波长
故B正确，ACD错误。
故选B。
11．A
【详解】
依据
波的图像由实线变成虚线，那么波长变长，频率不变，则波速也会变大。
故选A。
12．C
【详解】
A．由图可知，该波的振幅为2cm，波中质点在一个周期内通过的路程为4倍的振幅，即8cm．故A错误；
B．由图知，t=0时刻B点通过平衡位置向上运动，A点位于波峰，则有：
由题，则知n只能取0，故，故B错误；
C．由图知周期T=4s，则波速为
故C正确；
D．由图可知，在t=1.5s时刻，A的位移为负，而B的位移为正，故D错误。
故选C。
13．C
【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。
14．D
【详解】
A．根据图乙可得，图像的波长为12mm，由
A正确；
B．超声波沿x轴正方向传播，质点A此时沿y轴正方向运动，B正确；
C．质点A、B此时的y轴方向相反，故此时速度不同，C正确；
D．质点B振动的频率为
质点B从图示时刻开始经过s，即运动了四分之一个周期，因B 此刻不是在平衡点或波峰波谷的位置，故四分之一个周期的运动路程小于一个振幅（4cm），D错误。
本题选择不正确的，故选D。
15．C
【详解】
A．由波形图可知，此时x=4m处质点恰好处于平衡位置，速度最大，加速度为零，A错误；
B．这列波的振幅是2cm，B错误；
C．由于波传播的过程是前面质点的振动带动后面质点的振动，此时x=8m处质点沿y轴负方向运动，C正确；
D．根据
由图可知波长
可得周期
T=2s
因此再经4s，x=6m处质点仍处于负向最大位移处，D错误。
故选C。
16． 变长 不变
【详解】
[1][2]根据波长与频率和波速的关系，可得
依题意，人的声音频率不变，声波在水中的传播速度远大于在空气中传播的速度，所以水员在水下听到了岸上人的声音，则其声波的波长变长。
17． 2：3 1
【详解】
[1]由图可得甲的波长为λ甲=4m，乙的波长为
λ乙=9m－3m=6m
根据周期公式可知，波速相等，周期之比等于波长之比，即为2：3
[2]再经过6s，两列波均向前传播距离
故乙波刚好传播两个波长，即N处的振动情况传播到x=3m处，而甲波传播
则波峰刚好传到x=3m处，此时x=3m处的质点位移为1cm
18． 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
19． 1 4 竖直向上
【详解】
[1]在时刻，波传播到质点，经，波刚好传到质点，根据速度公式可得简谐波的波速为
[2]在时刻，质点开始向下振动，经，质点恰好第一次到达最高点，则有
解得
根据公式可得该波的波长为
[3]当时，质点已经振动了2s，运动到了平衡位置，速度竖直向上。
20．b，
【详解】
由乙图知t=0时刻，即开始计时的时刻质点位于平衡位置，且速度向下
波沿x轴正向传播，图中a经过平衡位置向上运动，过周期后，在波谷，与振动图像计时起点的情况不符。
此时b在波谷，过周期后，经平衡位置向下，与振动图像计时起点的情况相符。
波沿x轴正向传播，此时c经平衡位置向下，过周期后，到达波峰，与振动图像计时起点的情况不符
此时d在波峰，过周期后，经平衡位置向上，与振动图像计时起点的情况不符
所以是b质点
b质点与d质点在传播方向上相差半个波长的距离，因此，b质点与d质点相位差是
21．（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
22．（1）720km；（2）-10m
【详解】
（1）由图可知波长为4km，周期为1s，为则由波速公式和距离公式有
带入数据解得
x=720km
（2）由乙图可知，t=0时刻质点沿y轴负方向运动，则波沿x轴负方向传播，又有T=1s，t=1.75s，即
则由图时的质点的位移为-10m。
23．（1）0.45s；（2）cm
【详解】
(1)由振动公式可知，波的周期
由波形图可知，波长λ=2m波速
这列波传到P点所需要的时间
P点由平衡位置运动到波峰所需要的时间
总时间
t=t1+t2=0.45s
(2)x=0.25m处质点运动总是滞后振源x=0处质点振动八分之一周期，P点第一次到达波峰位置时t=0.45s，x=0.25m处质点偏离平衡位置的位移即为振源的情况将，代入振源振动方程
可得
cm
24．（1）；；（2）
【详解】
（1）Q质点的振动方程为
当时，将，代入得
当时，将，，代入解得
A质点的振动方程为
当时，将数据代入解得
（2）时刻，P、Q两质点运动方向相反、位移均为
P质点的振动方程为
波动具有周期性，将数据代入得
P、Q两质点的相位差为
P、Q两质点的起振时间差为
又
将、代入解得
答案第1页，共2页
答案第1页，共2页