粤教版高中物理选择性必修第一册课时练17振动和波的综合应用含答案（教师用）

课时素养评价17　振动和波的综合应用
(分值：62分　单选4分　多选6分)
A组　知识点分组练
1．在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s，已知t＝0时，波刚好传播到x＝40 m处，如图所示．在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是(　　)
A．波源开始振动时方向沿y轴正方向
B．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m处的质点的路程为0.6 m
C．接收器在t＝2 s时才能接收到此波
D．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m处的质点的路程为30 m
解析：质点的起振方向和波源初始时刻的振动方向一致．t＝0时，波刚好传播到x＝40 m处，由质点振动的滞后性可以断定，x＝40 m处的质点的起振方向是沿y轴负向的，这显然也是波源初始时刻的振动方向，A错误；由题意得T＝＝0.1 s，f＝＝10 Hz，从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m处的质点振动了T，通过的路程为s＝×4×0.1 m＝0.6 m，B正确，D错误；此波传到接收器所需时间为Δt＝＝ s＝1.8 s，C错误．
答案：B
2．一列横波沿x轴正方向传播，a、b、c、d为介质中的沿波传播方向上四个质点的平衡位置．某时刻的波形如图甲所示，此后，若经过周期开始计时，则图乙描述的是(　　)
A.a处质点的振动图像
B．b处质点的振动图像
C．c处质点的振动图像
D．d处质点的振动图像
解析：根据波形平移法可知，此时a经平衡位置向上振动，经过周期a处质点位于波谷位置，与振动图像计时起点的情况不符，A错误；此时b在波谷，经过周期b处质点经平衡位置向下振动，与振动图像计时起点的情况相符，B正确；根据波形平移法可知，此时c经平衡位置向下振动，经过周期c处质点位于波峰位置，与振动图像计时起点的情况不符，C错误；此时d在波峰，经过周期d处质点经平衡位置向上振动，与振动图像计时起点的情况不符，D错误．
答案：B
3．如图甲是一列简谐横波在t＝0.2 s时刻的波形图，P是平衡位置距离原点1.5 m的一个质点，Q是平衡位置距离原点2 m的一个质点，图乙是质点Q的振动图像．则(　　)
A．这列简谐波的波速为20 m/s
B．这列简谐波沿x轴负方向传播
C．0.3 s时质点P的速度正在增大，加速度正在减小
D．t＝0.4 s到t＝0.6 s质点P通过的路程为8 cm
解析：由图甲可知，该波的波长λ＝4 m，由图乙可知，其振动周期为T＝0.4 s，该波的波速v＝＝ m/s＝10 m/s，A错误；图乙为Q点的振动图像，由图可知，当t＝0.2 s时，Q点的振动方向沿着y轴的负方向；对应到图甲，由“同侧法”可知，这列简谐波的传播方向为x轴负方向，B正确；与0.2 s时相比，0.3 s时这列波向左传播了x＝v·Δt＝10×0.1 m＝1 m，此时质点P正在远离平衡位置向下振动，可知此时质点P的速度在减小，加速度在增大，C错误；从t＝0.4 s到t＝0.6 s，质点P振动了半个周期，质点P通过的路程s＝2A＝2×2 cm＝4 cm，D错误．
答案：B
4．一列简谐横波沿x轴负方向传播，已知坐标原点(x＝0)处质点的振动图像如图所示．在下列4幅图中能够正确表示该质点在t＝0.15 s时波形的图是(　　)
解析：由题图可看出，t＝0.15 s时坐标原点处的质点位移为正，且此时刻该质点正向y轴负方向振动，由此可断定只有A正确．
答案：A
5．(多选)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，从波传到x＝5 m的M点时开始计时，已知P点相继出现两个波峰的时间间隔为0.4 s.下列说法正确的是(　　)
A．这列波的波长是4 m
B．这列波的传播速度是10 m/s
C．质点Q(x＝9 m)经过0.5 s才第一次到达波峰
D．M点以后各质点开始振动的方向都是向下的
解析：从波的图像可以看出该波的波长为λ＝4 m，A正确；由题意可知该波的周期为T＝0.4 s，则该波传播的速度为v＝＝ m/s＝10 m/s，B正确；波峰传到Q所用的时间为t＝＝ s＝0.7 s，C错误；由波的图像可以看出，M点开始振动的方向向下，说明所有质点开始振动的方向都是向下的，D正确．
答案：ABD
B组　促思提能训练
6.(12分)图甲所示为某机械波在t＝0.5 s时刻时的波形图，P是平衡位置距离原点0.75 m的一个质点，图乙为质点P的振动图像，求：
(1)该波的传播速度v是多少？
(2)0.5～1.5 s时间内，质点P运动的路程s是多少？
解析：(1)由图甲可知，该波的波长为λ＝1.5 m，
由图乙可知，该波的周期T＝1.0 s，
故该波的传播速度v＝＝1.5 m/s.
(2)由图甲可知，该波的振幅A＝5 m，
又0.5～1.5 s为一个周期，故质点P运动的路程s＝4A＝20 m.
答案：(1)1.5 m/s　(2)20 m
7．(12分)一列简谐横波在t＝0时的波形图如图所示，波沿x轴负方向传播．介质中x＝2 m处的质点P从图示位置开始经t1＝0.2 s第一次到达波峰．求：
(1)这列波的传播速度大小；
(2)从t＝0时刻到P点第三次到达波谷时，该横波沿x轴传播的距离．
解析：(1)波沿x轴负方向传播，可知P点沿y轴负方向运动，第一次到波峰时间t1＝T，
解得T＝ s，
由题图可知波长λ＝4 m，根据v＝，
解得v＝15 m/s.
(2)P点第一次到波谷是T，再加两个周期2T便是第三次到波谷，即时间t2＝T，则波传播的距离为Δx＝v·t2，
解得Δx＝9 m.
答案：(1)15 m/s　(2)9 m
8.(16分)如图所示，实线是简谐横波在t1＝0时刻的波形图，虚线是在t2＝0.2 s时刻的波形图．
(1)求此列波传播速度的可能值．
(2)若波速为65 m/s，求x＝3 m处的质点N在t1时刻的振动方向．
(3)在t1到t2时间内，x＝5 m处的质点M通过的路程为1.8 m，求波的传播速度．
解析：(1)从波的图像可以看出，波长λ＝4 m，若波沿x轴正方向传播，则波传播的距离x1＝(n＋)λ(n＝0，1，2，3，…)，
波传播的速度v1＝＝5(4n＋1) m/s(n＝0，1，2，3，…)，
若波沿x轴负方向传播，则波传播的距离x2＝(n＋)λ(n＝0，1，2，3，…)，
波传播的速度v2＝＝5(4n＋3) m/s(n＝0，1，2，3，…)．
(2)由(1)知，若波沿x轴负方向传播，无论n取值多少，都不能求出波速为65 m/s，若波沿x轴正方向传播，n＝3时v1＝65 m/s，则波沿x轴正方向传播，
根据波的传播方向与质点的振动方向的关系可知，质点N沿y轴负方向振动．
(3)从波的图像可以看出振幅A＝20 cm＝0.2 m，
M通过的路程为1.8 m，则经历的时间是两个周期再加四分之一周期，波传播的距离x3＝2λ＋λ＝9 m，
波速大小v3＝＝45 m/s.
答案：(1)见解析　(2)沿y轴负方向振动　(3)45 m/s
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