第五周　波动图像的应用（含解析）2025-2026学年高中物理选择性必修一周末主题作业

第五周　波动图像的应用
一、单项选择题
1.(2024年1月·安徽高考适应性演练)“水袖功”是中国古典舞中用于表达情感的常用技巧,舞者通过手把有规律的抖动传导至袖子上,营造出一种“行云流水”的美感。这一过程其实就是机械波的传播。下列关于机械波中横波的说法正确的是 (　　)
A.介质中质点沿波的传播方向移动
B.介质中质点的振动速度等于波速
C.横波是传递能量的一种方式
D.横波由一种介质进入另一种介质时频率发生变化
2.李老师和王老师在操场上给同学们演示绳波的形成和传播,一位老师手持绳子一端以周期T上下振动,可以认为是简谐运动,图中时刻绳子上A质点正向下运动,绳子上1、3两质点在最低点,绳子上质点2在最高点,O、O1两质点在平衡位置,相距x。下列说法正确的是 (　　)
A.绳波的传播速度为
B.绳子上各质点水平向右运动
C.绳子上各质点振动周期不同
D.机械振动在绳子上传播形成了纵波
3.某同学在研究机械波的形成与传播规律时,将一根粗细均匀的弹性绳左端固定在墙上,手握住绳子右端上下振动,产生向左传播的绳波,某时刻的波形图如图所示,在手振动过程中,下列说法正确的是 (　　)
A.手振动的频率变小 B.手的起振方向向下
C.绳波的传播速度变大 D.绳波的波长变小
4.一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播,已知x=λ处质点的振动方程为y=Asin,则t=T时刻的波形图正确的是 (　　)
5.如图所示,某同学握住软绳的一端周期性上下抖动,在绳上激发了一列简谐波。从图示时刻开始计时,下列说法正确的是 (　　)
A.图示时刻,绳上M点向右运动
B.经过半个周期,绳上M处的质点将运动至N处
C.经过半个周期,绳上M处的质点将运动至Q处
D.加快抖动,波的频率增大,波速不变
二、多项选择题
6.下列说法中正确的是 (　　)
A.同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波
B.虽然横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同,但横波、纵波可能沿同一方向传播
C.波源的频率越大,它产生的机械波传播得越快
D.只要发生机械振动均可形成机械波
7.一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示,介质中x=2 m处的质点P正沿y轴正方向运动,经0.1 s第一次到达最大位移处,下列判断正确的是 (　　)
A.波长为6 m 　B.波速为10 m/s
C.波向x轴的负方向传播 　D.振幅为10 cm
8.如图所示为t=0时刻一列沿x轴正方向传播的简谐横波的完整波形图,波速大小为5 m/s,P点位于x轴上且横坐标为8 m,下列说法正确的是 (　　)
A.该机械波为横波
B.该机械波的频率为1.25 Hz
C.P点开始振动的方向沿y轴负方向
D.从t=0到t=2 s,P点运动的路程为0.6 m
9.如图所示为一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=2 s时的波形图,此时平衡位置位于x=8 m处的质点刚好要起振,质点P、Q、R对应的纵坐标分别为2 cm、2 cm、-2 cm。已知该波的周期T=2 s,下列说法正确的是 (　　)
小题映照大高考(由T9归纳高考对简谐波的波动图像的考查)
A.波速为4 m/s
B.质点R与质点P的振动方向一直相反
C.质点P和质点Q相位差为
D.在t=2.5 s时,平衡位置位于x=10 m处的质点从平衡位置向y轴正方向运动
10.如图所示,一简谐横波在某区域沿x轴传播,实线a为t=0时刻的波形图线,虚线b为t=Δt时刻的波形图线,已知该简谐横波波源振动的频率为f=2.5 Hz,虚线b与x轴交点P的横坐标xP=1 m,下列说法中正确的是 (　　)
A.这列波的传播速度大小一定为20 m/s
B.这列波一定沿x轴负向传播
C.可能有Δt=1.65 s
D.可能有Δt=1.15 s
三、解答题
11.(12分)一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图如图所示,经0.1 s,质点M第一次回到平衡位置,求:
(1)这列波的波长和波的传播速度大小;(7分)
(2)质点M在1.2 s内走过的路程。(5分)
12.(12分)中医悬丝诊脉悬的是“丝”,“诊”的是脉搏通过悬丝传过来的振动,即通过机械波判断出病灶的位置与轻重缓急。如示意图所示,假设在O点脉搏跳动产生了一列沿x轴正方向传播的简谐横波。在t=0时,波传播到x轴上的质点B,在它的左边质点A位于正的最大位移处,在t=0.2 s时,质点A第一次出现在负的最大位移处,求:
(1)该波的周期T;(4分)
(2)该波的波速v大小;(4分)
(3)从t=0时开始到质点E刚刚振动时,经历的时间及在该段时间内质点A通过的路程。(4分)
第五周
1．选C　介质中质点不会沿波的传播方向移动，只在自己平衡位置附近振动，故A错误；介质中质点的振动速度不等于波速，波速与介质有关，振动的速度与距平衡位置的远近有关，故B错误；横波和纵波都能传递能量，故横波是传递能量的一种方式，故C正确；波的频率由波源决定，与介质无关，故横波由一种介质进入另一种介质时频率不发生变化，故D错误。
2．选A　O、O1两质点在平衡位置，则有λ＋＝x，波传播速度v＝，解得v＝，故A正确；介质中的质点只在各自平衡位置上下振动，并不随波迁移，故B错误；介质中各质点振动的周期均与波源振动的周期相等，故C错误；题图中质点振动方向与波传播方向垂直，可知机械振动在绳子上传播形成了横波，故D错误。
3．选A　波的传播速度由介质决定，所以波的传播速度不变，由题图可知绳波的波长变大，而波速不变，根据v＝λf可知，波源振动的频率逐渐变小，故A正确，C、D错误；根据波的传播方向与质点振动方向的关系可知，最左边质点开始振动的方向向上，即手的起振方向向上，故B错误。
4．选B　根据题意可知，t＝T时，在x＝λ处的质点处于y＝Asin＝Asin＝Asin(π)＝0，即此时该质点位于平衡位置，下一时刻该质点向下运动，根据题意，横波沿x轴正方向传播，根据同侧法可知B选项图正确。
5．选D　绳上M点只在平衡位置附近上下振动，不会向右运动，A错误；经过半个周期，波向右传播半个波长，而M点只在平衡位置附近上下振动，恰好运动到最低点P处，B、C错误；加快抖动，波的频率增大，而波速是由介质决定的，与频率无关，故波速仍保持不变，D正确。
6．选AB　同一波源在同一介质中形成的机械波中可同时具有横波和纵波，故A正确；虽然横波、纵波的振动方向与波的传播方向的关系不同，但横波、纵波可能沿同一方向传播，故B正确；机械波传播速度由介质决定，与波源的频率无关，故C错误；要形成机械波除了有机械振动外，还需要传播介质，故D错误。
7．选BD　由题图可知，振幅为10 cm，波长为4 m，故A错误，D正确；由题意可知＝0.1 s，可得T＝0.4 s，波速为v＝＝10 m/s，故B正确；t＝0时，质点P正沿y轴正方向运动，由同侧法可知，波向x轴的正方向传播，故C错误。
8．选ABD　由于质点沿y轴方向振动，波沿x轴正方向传播，可知质点振动方向与波传播方向垂直，则该机械波为横波，故A正确；由题图可知波长为λ＝4 m，则周期为T＝＝ s＝0.8 s，该机械波的频率为f＝＝1.25 Hz，故B正确；根据波形平移法可知，t＝0时刻x＝4 m处质点的起振方向沿y轴正方向，则P点开始振动的方向沿y轴正方向，故C错误；波从x＝4 m传到P点所用时间为t1＝＝ s＝0.8 s，从t＝0到t＝2 s，P点振动的时间为Δt＝2 s－0.8 s＝1.2 s＝T，则P点运动的路程为s＝×4A＝6A＝60 cm＝0.6 m，故D正确。
9．选ABC　由题图可知，该波的波长λ＝8 m，波速v＝＝4 m/s，A正确；质点R的振动比质点P的振动落后半个周期，因此质点R与质点P的振动方向一直相反，B正确；由题图可知，t＝2 s时，质点Q沿y轴正方向运动，质点P沿y轴负方向运动，两质点的位移均为2 cm，为振幅的一半，可知质点Q的相位为，质点P的相位为，故质点P和质点Q相位差为π，C正确；由同侧法可知，该波的波源的起振方向沿y轴负方向，波从x＝8 m处的质点传播到x＝10 m处的质点所需时间为t1＝＝ s＝0.5 s，则t＝2.5 s时，平衡位置位于x＝10 m处的质点开始起振，向y轴负方向运动，D错误。
10．选ACD　由题图可知λ＝8 m，则这列波的传播速度为v＝＝λf＝8×2.5 m/s＝20 m/s，A正确；由题意可知，该波的周期为T＝＝0.4 s，若波沿x轴正向传播，Δt＝T＋nT＝0.05 s＋0.4n(n＝0,1,2,3，…)，当n＝3时，Δt＝1.25 s；当n＝4时，Δt＝1.65 s；若波沿x轴负方向传播，Δt＝T＋nT＝0.35 s＋0.4n(n＝0,1,2,3，…)，当n＝2时，Δt＝1.15 s，B错误，C、D正确。
11．解析：(1)根据数学知识得
y＝Asin(ωx)＝Asin
由题知10 cm＝20sin cm
则波长为λ＝1.2 m
波沿x轴负方向传播，当M第一次回到平衡位置时，由波形平移法可知，此过程中波传播的距离为Δx＝0.5 m
则波速为v＝＝ m/s＝5 m/s。
(2)波沿x轴负方向传播，周期为T＝＝ s＝0.24 s
质点M振动的时间t＝1.2 s＝5T
则质点M在1.2 s内走过的路程为s＝5×4A＝4 m。
答案：(1)1.2 m　5 m/s　(2)4 m
12．解析：(1)质点A从正的最大位移处第一次到负的最大位移处所需时间为半个周期，即t＝0.2 s＝0.5T
解得该波的周期为T＝0.4 s。
(2)由题图可知波长为λ＝2 m
则该波的波速为v＝＝ m/s＝5 m/s。
(3)波从质点B传播到质点E所需的时间为t＝＝ s＝0.6 s＝T
在该段时间内质点A通过的路程为s＝×4×5 cm＝0.30 m。
答案：(1)0.4 s　(2)5 m/s　(3)0.6 s　0.30 m
5 / 5