人教版选择性必修一 3.1 机械波的传播规律专题(含答案)

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名称 人教版选择性必修一 3.1 机械波的传播规律专题(含答案)
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文件大小 945.5KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-12-01 18:06:23

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文档简介

人教版选择性必修一第三章机械波的传播专题(含答案)
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题(本大题共10小题,共60.0分)
手持较长软绳端点以周期在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,示意图如图绳上有另一质点,且、的平衡位置间距为时,位于最高点,的位移恰好为零,速度方向竖直向上,下列判断正确的是( )
A. 该简谐波是纵波 B. 该简谐波的最大波长为
C. 时,在平衡位置上方 D. 时,的速度方向竖直向上
关于机械振动与机械波说法正确的是( )
A. 机械波的频率等于振源的振动频率
B. 机械波的传播速度与振源的振动速度相等
C. 在一个周期内,沿着波的传播方向,质点在介质中传播一个波长的距离
D. 机械波在介质中传播的速度由波源决定
一列简谐横波在均匀介质中沿轴传播,时的波形图如图甲所示,、是介质中的两个质点。质点的振动图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
A. 该简谐横波沿轴正方向传播 B. 该简谐横波的波速大小为
C. 质点的平衡位置坐标 D. 时质点将运动到处
一条弹性绳子呈水平状态,为绳子中点,两端、同时开始上下振动,一小段时间后产生的波形如图,已知,则对于其后绳上各点的振动情况,以下判断正确的是( )
A. 波源产生的波先到达中点 B. 波源的起振方向是向上的
C. 中点的振动始终是加强的 D. 波源振动的频率是波源的倍
一列简谐横波沿某一直线传播,、是该直线上相距的两点,从波到达其中一点开始计时,内完成次全振动,完成次全振动,则该波的传播方向及波速分别为( )
A. 方向由向, B. 方向由向,
C. 方向由向, D. 方向由向,
一列简谐横波沿轴传播,某时刻的波形如图所示,已知此时质点的运动方向向轴负方向,则( )
A. 此波向轴正方向传播 B. 质点将比质点先回到平衡位置
C. 质点此时向轴正方向运动 D. 质点的振幅为零
如图所示,训练者跨步蹲,双手各自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运动。由于初练者双手肌肉力量不一致,左手每秒抖动下,右手每秒抖动下,则在左、右两绳上传播的波( )
A. 周期之比为 B. 速度之比为 C. 振幅之比为 D. 波长之比为
一列简谐横波在均匀介质中沿轴正方向传播,波速为。时刻,该波的波形如图所示,、分别为、处的质点,此时质点恰好开始振动。则时刻,点
A. 经过平衡位置,向上运动 B. 经过平衡位置,向下运动
C. 位于波峰位置 D. 位于波谷位置
如图所示,点为振源,其频率为,所产生的横波向右传播,波速为,、是波传播途中的两点,已知,当通过平衡位置向上运动时( )
A. 在波谷,在波峰
B. 在波峰,在波谷
C. 、都在波峰
D. 通过平衡位置向上运动,通过平衡位置向下运动.
一列简谐横波沿轴正方向传播,周期为在时的波形如图所示,波上有、两点,其纵坐标分别为,,下列说法中正确的是( )
A. 点的振动形式传到点需要 B. 、在振动过程中,位移总相等
C. 在内,点通过的路程为 D. 在相等时间内,、两质点通过的路程相等
二、填空题(本大题共1小题,共12.0分)
某横波沿轴正方向传播,在时刻该波的波形图如图甲所示,、、是波上的三个质点。则图乙可能表示________选填“”“”或“”质点的振动图象;时质点的加速度比质点的加速度________选填“大”“小”或“相等”;经质点运动的路程________选填“大于”“等于”或“小于”。
三、计算题(本大题共3小题,共28.0分)
一列横波时刻的波形如图甲所示,图乙表示介质中质点此后一段时间内的振动图像,点是轴上离原点。距离处的质点图中未画。求:
此横波的波速多大?
此横波从时刻开始经过多长时间能传到点,并判断传到点起振的方向?
从时刻传到点这段时间内,质点振动通过的路程是多大?
如图所示,一列沿轴正向传播的横波,波速,、是轴上两点,图示时刻波传到点,点的横坐标,从图示时刻开始计时,求:
点的振动方向及振动周期;
经过多长时间,点第一次到达波谷。
如图所示,实线是一列简谐横波在时刻的波形,虚线是这列波在时刻的波形,求:
若波速向右,且周期符合:,波速多大;
若波速向左,且周期符合:,波速多大。
若波速大小为,波速方向如何?
答案和解析
1.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查机械波的传播。
在波的传播过程中,波上的质点并不随波的传播而运动,质点只在平衡位置附近振动;随波传播的只是波的形式和能量。
【解答】
A.该简谐波上质点振动方向为竖直方向,波的传播方向为水平方向,两者垂直,故为横波,故A错误;
B.在时,此时波长最大,,该简谐波的最大波长为,故B错误。
C.时,的位移恰好为零,速度方向竖直向上,那么,时,在平衡位置上方,并向上运动,故C正确;
D.时,的位移恰好为零,速度方向竖直向上,那么,时,在平衡位置上方,并向下运动,故D错误。
故选C。
2.【答案】
【解析】
【分析】
机械波形成要有两个条件:一是机械振动,二是传播振动的介质,有机械振动才有可能形成机械波,波的传播速度与质点振动速度没有直接关系;横波在介质中的传播速度由介质本身的性质决定。
机械波产生的条件是振源与介质,质点不随波迁移,且质点的振动在一个周期内传播一个波长的距离。
【解答】
A.机械波的频率是振源的振动频率,故A正确;
B.机械波的传播速度与振源的振动速度无关,故B错误;
C.质点只在平衡位置附近振动,并不随波迁移,故C错误;
D.机械波在介质中传播的速度由介质本身决定,故D错误;
故选A。

3.【答案】
【解析】
【分析】
本题考查对波动图像和振动图像的认识及对波的传播的理解,基础题目。
由图乙得出时质点的振动情况,结合图甲,由同侧法得出该波的传播方向即可判断;由图甲得出波的波长,由图乙得出周期,从而计算出波速即可判断;结合图甲根据数学知识得出波动方程,将点的纵坐标代入解出其横坐标即可判断;根据机械波的传播特点直接可判断。
【解答】
A、由图乙知,时,质点处于平衡位置且沿轴负方向运动,结合图甲,由同侧法知,该简谐横波沿轴负方向传播,故A错误;
B、由图甲知,波长,由图乙知,周期,则波速,故B正确;
C、结合图甲知,时波动方程为,当代人解得质点的平衡位置坐标,故C错误;
D、波动中各质点不随波迁移,只在平衡位置附近振动,则时质点不会运动到处,故D错误。

4.【答案】
【解析】【解析】由题意可知虽然绳两端振动产生的波形不同,但波速相同,由于、与点间距离相同,所以两波同时到达点,故A错误;由波的传播方向和波形图,可确定波源的起振方向向上,故B正确;由于波长不同,故两列波的频率不同,不能发生稳定的干涉现象,因此两列波在点相遇时,并不总是加强或减弱的,故C错误;由题意知,根据,可得,故D错误.
5.【答案】
【解析】
【分析】
由题,内完成次全振动,完成次全振动,可知,从波到达点开始计时,由时间求出一次全振动的时间,即为周期.根据波从传到的时间与距离,求出波速。
本题是突破口是“内完成次全振动,完成次全振动”。质点完成一次全振动的时间即为一个周期,基础题。
【解答】
由于内完成的全振动次数大于完成的次数,所以波由向传播,
周期,
A、在内完成的全振动相差次,即间相距两个波长:,,
则,故D正确,ABC错误。
故选D。
6.【答案】
【解析】解:、简谐波横波在轴上传播,此时质点的运动方向向下,由波形平移法可知,该波沿轴负方向传播。故A错误。
B、此时质点向上运动,而质点向下运动,直接回到平衡位置,则先回到平衡位置。故B正确。
C、质点此时速度为零。故C错误。
D、此时质点的位移为零,但振幅不为零,各个质点的振幅均相同。故D错误。
故选:。
简谐波横波在轴上传播,此时质点的运动方向向下,可判断出波轴负方向传播.质点此时的运动方向与的运动方向相同.质点向上运动,而质点向下运动,则先回到平衡位置.此时质点的位移为零,但振幅不为零.
本题是波动图象中基本题,由质点的振动方向判断波的传播方向是基本功,要熟练掌握.
7.【答案】
【解析】
【分析】
根据频率之比可确定周期之比;由波的传播速度由介质决定,在同一介质中,波速相等;根据确定波长之比。
本题考查机械波波长、波速和周期的关系。基础题目。
【解答】
A.左手每秒抖动下,右手每秒抖动下,可知左右手的频率之比为,由 可知周期之比为,故A错误;
B.由于两绳为同一材质,所以速度之比为,故B错误;
C.由于左右手甩动的幅度未知,故无法判断振幅之比,故C错误;
D.由可知,故D正确。
故选D。

8.【答案】
【解析】
【分析】
考查了质点的振动情况与波的传播关系,运用“上下坡法”判断质点的振动方向。根据间距离与波长的关系能够分析它们振动状态的关系。
根据质点的振动与波的传播的关系知,当质点处于上坡时向下振动,处于下坡时向上振动,可推断开始振动时波源开始振动的方向。
读出波长,由公式 求出波速。根据间的距离,由求得传播时间。由间距离与波长的关系,分析它们状态关系。
【解答】
由图知波长为,则波速,
那么,根据间的距离,及由,那么波从传播到点的时间,则时刻,点已振动了,即已完成了半个周期的振动,
根据横波在均匀介质中沿轴正方向传播,可知,点振动方向向下,因此点的开始振动方向也向下,则当时刻,点在平衡位置,且向上振动,故A正确,BCD错误。
故选A。
9.【答案】
【解析】
【分析】
由振动的频率和波速,根据波速公式求出波长,分析、与波长的关系,结合波形,确定此时刻、两质点所处的位置。
该题虽然没有画出波的图象,仍然要抓住波形图的特点,关键确定、与波长的关系,结合波形进行分析是常用的方法。
【解答】
由得,波长,
,与之间的位置关系相当于,,相当于在处,当通过平衡位置向上运动时,一个波长内的图象如图,结合波形可知,此时刻在波谷,在波峰。
故A正确,BCD错误。
10.【答案】
【解析】
【分析】
、两点平衡位置间的距离等于半个波长,振动形式从传到需要半个周期,这两点的振动情况总是相反。根据时间与周期的关系,求点通过的路程。分析、的步调关系,判断相等时间通过的路程关系。
本题的关键要抓住、是反相点,振动情况总是相反这一特点进行分析。在求质点通过的路程时,要注意分析质点的初始位置。
【解答】
A、由图可知,、两点的平衡位置间的距离等于半个波长,则点的振动形式传到点需要,故A错误;
、由图可知,、两点的平衡位置间的距离等于半个波长,则、两点的振动情况相反,则位移大小相等,方向相反,相等时间内,通过的路程相等,故B错误,D正确;
C.由图根据平移法可知,在时,点沿轴正方向振动,则点在时间内的路程小于振幅的大小,故在内,点通过的路程小于,故C错误。
故选D。
11.【答案】;小;小于。
【解析】
【分析】
根据波的传播方向得到质点振动方向,从而判断图乙描述的质点振动情况,再根据质点做简谐振动的规律得到路程,根据质点位移大小关系得到加速度大小关系。
【解答】
根据波向右传播,由图甲可得:在时刻,质点在平衡位置向上振动,质点在平衡位置向下振动,质点在波峰;
由图乙可知:时刻,质点在平衡位置向上振动;所以,图乙可能表示质点的振动图象;
时刻,质点在波谷,质点在平衡位置向上振动,故质点的加速度较小;
在时刻,质点在平衡位置向上振动,在前内,质点经过的路程为,后时间内由于质点的速度较小,故其路程小于,故经,质点运动的路程质点运动路程小于。
故答案为:;小;小于。
12.【答案】解:根据甲、乙两图可知波长为与周期,
可求波速;
此波传到点,经历的时间为,
点起振的方向为轴的负方向竖直向下;
从秒时刻传到点这段时间内,点通过的路程为,。
【解析】解决该题需要掌握横波波速的求解公式,掌握用同侧法分析质点的振动方向,质点在一个周期的路程等于一个振幅。
根据甲、乙两图可知波长和周期,根据求出此横波的波速;
根据机械波的传播规律求出此横波从时刻开始经过多长时间能传到点和传到点起振的方向;
求出机械波经过的周期数,再求出从时刻传到点这段时间内,质点振动通过的路程。
13.【答案】解:图示时刻点向上振动,由图像可知,该波的波长为,
由波速公式: ,得到: ;
由图像可知,该时刻坐标原点处质点正振动到波谷位置,由波传播规律可知,波再向前传播时,点第一次到达波谷,设经历时间为,则。

【解析】由图直接读出波长,由波速公式求出周期。的最大值等于振幅。
由图像可知,该时刻坐标原点处质点正振动到波谷位置,由波传播规律可求得时间。
14.【答案】解:由图象可知,由
知波传播距离为,即
当波向右传播时,波传播距离为
波速为
当波向左传播时
波传播距离为
波速为
若波速大小为
在时间内波传播的距离为
因为,所以波向左传播
【解析】本题已知波的振动图像,求解基本的物理量,解决此类题目一方面要能够理解图像上各个指标所代表的含义,另一方面要对公式能够灵活运用,解决好这两点,此类题目就可迎刃而解了,在解答的过程中,需要注意的是因为波动具有周期性,因此在计算时要多加考虑下是否涉及到周期性的问题。
由于波的传播方向双向性,要按两种情况分析:若波向右传播时,波传播的距离为,若波向左传播时,波传播的距离为,读出波长,求出波传播的距离,再求解波速;
由求出波传播的距离,分析与波长的关系,判断波的传播方向。
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