2024鲁科版高中物理选择性必修第一册同步练习--专题强化练7　波的多解问题

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2024鲁科版高中物理选择性必修第一册同步
专题强化练7　波的多解问题
一、选择题
1.(2022山东青岛期末)中国地震台网正式测定:2021年11月17日13时54分在江苏盐城市大丰区海域(北纬33.50度,东经121.19度)发生5.0级地震,震源深度17千米。地震波既有横波也有纵波。地震发生后南京监测站监测到了一列沿x轴传播的地震横波,t=0时刻x轴上在-3 km~3 km区间内的波形图如图甲所示;x轴上x=1 km处质点的振动图像如图乙所示,t=0.2 s时刻该质点到达波峰,下列说法正确的是 (　　)
　
A.该地震波沿x轴正向传播
B.该地震波沿x轴传播的速度可能为25 km/s
C.该地震波沿x轴传播10 km距离所需的最长时间为0.8 s
D.当x=2 km处质点到达波谷时,x=1 km处质点将到达波峰
2.(2021河北唐山十中期中)一列沿x轴正方向传播的简谐波,在x1=2 m和x2=12 m处的两质点的振动图像分别如图中的实线和虚线所示。根据图像,下列关于简谐波的波长和波速的判断中,正确的是 (　　)
A.波长可能等于1 m　　　B.频率等于4 Hz
C.最大波速等于5 m/s　　　D.最大波速等于1 m/s
二、非选择题
3.图甲为一列沿x轴传播的简谐横波在某时刻的波形图,Q为平衡位置为x1=10 cm的质点,P为平衡位置为x2=17.5 cm的质点。图乙为Q质点从该时刻起的振动图像。
(1)判断波的传播方向;
(2)从该时刻起,在哪些时刻质点Q会出现在波峰
(3)从该时刻起,P点第二次回到平衡位置通过的路程为多少 (结果保留3位有效数字)。
4.(2021江苏泰州中学期中)一列简谐横波在x轴上传播,在t1=0和t2=0.05 s时的波形图分别用图示中的实线和虚线表示。求:
(1)这列波可能具有的波速;
(2)当波速为280 m/s时,求波传播的方向 此时质点P从图中位置运动至波谷所需的最短时间是多少(结果保留两位有效数字)
答案与分层梯度式解析
专题强化练7　波的多解问题
1.B　由乙图知x=1 km处质点在0时刻振动方向向上,对应到甲图中可知,质点是由其右边质点“带动”的,说明波是沿x轴负方向传播,故A错误;根据图像可知,波长λ=4 km,t=T(n=0,1,2,3…)则波速v==5(4n+1) km/s(n=0,1,2,3…),当n=1时,v=25 km/s,故B正确;当n=0时,速度最小v=5 km/s,则传播10 km距离所需的最长时间为t1==2 s,故C错误;x=2 km处质点与x=1 km处质点平衡位置的间距不是半波长的奇数倍,所以不会出现一个在波谷另一个在波峰的现象,故D错误。故选B。
2.C　由两质点的振动图像得知,两个质点的振动情况总是相反,则有x2-x1=λ(n=0,1,2…),则波长λ= m,由于n为整数,分析可知波长不可能为1 m,故A错误;由振动图像读出周期T=4 s,则频率为f==0.25 Hz,故B错误;波速为v= m/s(n=0,1,2…),当n=0时,v=5 m/s,为最大波速,故C正确,D错误。故选C。
3.答案　(1)见解析
(2)t=(0.8n+0.6)s(n=0,1,2,3…)
(3)13.2 cm
解析　(1)由Q点的振动图像可知,t=0时刻质点Q向下振动,由波形图分析可知,波的传播方向沿x轴正方向。
(2)由题图乙可知T=0.8 s,所以t=nT+T=(0.8n+0.6)s(n=0,1,2,3…)时刻质点Q会出现在波峰。
(3)由题图可知,振幅A=4 cm,该时刻P点位移y=A且向上振动,因此第二次到达平衡位置共通过的路程为s=+3A=13.2 cm。
4.答案　见解析
解析　(1)若波沿x轴正方向传播,则
Δx=nλ+λ=(2+8n) m(n=0,1,2,3…)
v= m/s=(40+160n) m/s(n=0,1,2,3…)
若波沿x轴负方向传播,则
Δx'=nλ+λ=(6+8n) m(n=0,1,2,3…)
v'= m/s=(120+160n) m/s(n=0,1,2,3,…)。
(2)当波速为280 m/s时,有280 m/s=(120+160n) m/s,可得n=1,所以波沿x轴负方向传播;
质点P从图中位置第一次到达波谷所需的最短时间为t= s≈2.1×10-2 s。
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