高中物理教科版 能力提升作业 选修3-4　机械波 Word版含解析

1．(2017·4月浙江选考)一列向右传播的简谐横波，当波传到x＝2.0 m处的P点时开始计时，该时刻波形如图所示．t＝0.9 s 时，观测到质点P第三次到达波峰位置．下列说法正确的是(　　)
A．波速为0.5 m/s
B．经1.4 s质点P运动的路程为70 cm
C．t＝1.6 s时，x＝4.5 m处的质点Q第三次到达波谷
D．与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5 Hz
答案：BCD
2．在同一介质中两列频率相同，振动步调一致的横波互相叠加，则(　　)
A．波峰与波谷叠加的点振动一定是减弱的
B．振动最强的点经过T后恰好回到平衡位置，因而该点的振动是先加强后减弱
C．振动加强区和减弱区相间隔分布，且加强区和减弱区不随时间变化
D．加强区的质点某时刻的位移可能是零
解析：选ACD.由题知两列波满足相干的条件，因此在它们相遇的区域里会产生干涉图样，波峰与波谷叠加的点其振幅等于|A1－A2|，为减弱点，选项A正确．振动最强的点经T后回到平衡位置，它仍是振动加强点，选项B错误．根据干涉图样的特点知选项C正确．叠加区域的所有质点都在以自己的平衡位置为中心振动，因此选项D正确．
3．(2019·嘉兴调研)一列简谐波沿x轴正方向传播，某时刻波形图如图甲所示，a、b、c、d是波传播方向上的四个振动质点的平衡位置．如再过个周期开始计时，其中某质点继续振动的图象如图乙所示，则该质点是(　　)
A．a处质点　　　　　　　 B．b处质点
C．c处质点 D．d处质点
解析：选D.画出再过个周期后的波形图，a处质点处于波谷，c处质点处于波峰，b处质点处于平衡位置且向下运动，d处质点处于平衡位置且向上运动，所以图乙是d处质点的振动图象，选项D正确．
4．振源S在O点做竖直方向的简谐运动，频率为10 Hz，t＝0时刻向右传播的简谐横波如图所示(向左传播的简谐横波图中未画出)．则以下说法正确的是(　　)
A．t＝0时，x＝1 m处的质点振动方向向上
B．t＝0时，x＝－2 m处的质点振动方向向上
C．t＝0.175 s时，x＝－1 m处的质点处在波谷位置
D．t＝0.175 s时，x＝1 m处的质点处在波峰位置
解析：选AC.t＝0时，x＝1 m处的质点振动方向向上，选项A正确；根据波动传播的双向性和对称性，画出向左传播波的波形图，t＝0时，x＝－2 m处的质点振动方向向下，选项B错误；波长为λ＝2 m，周期T＝＝0.1 s，波速v＝λf＝20 m/s.t＝0.175 s时，x＝－1 m处的质点处在波谷位置，选项C正确、D错误．
5．(2019·杭州联考)如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，下列说法中正确的是(　　)
A．图示时刻质点b的加速度正在减小
B．从图示时刻开始，经过0.01 s，质点a通过的路程为20 cm
C．若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为50 Hz
D．若该波传播中遇到宽约4 m的障碍物，能发生明显的衍射现象
解析：选CD.图示时刻质点b向下运动，质点的加速度正在增大，选项A错误；此波周期为T＝＝0.02 s，频率为50 Hz.从图示时刻开始，经过0.01 s，质点a振动了半个周期，故其通过的路程是40 cm，选项B错误；若此波遇到另一列波并发生稳定的干涉现象，则另一列波的频率为50 Hz，选项C正确；根据发生明显衍射现象的条件，若该波传播中遇到宽约4 m的障碍物，能发生明显的衍射现象，选项D正确．
6．一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波动图象如图所示，已知波的传播速率是16 m/s.
(1)指出这列波中质点振动的振幅是多少；
(2)画出再经过0.125 s时的波动图象．
解析：(1)由图象可以看出，质点振动的最大位移大小是10 cm，因此振幅是10 cm.
(2)再经0.125 s波形沿x轴正方向移动的距离为Δx＝vΔt＝16×0.125 m＝2 m，所以再经过0.125 s后的波形图象如图中的虚线所示．
答案：(1)10 cm　(2)如解析图所示
【课后达标检测】
不定项选择题
1．下列物理现象中：
(1)在春天里一次闪电过后，有时雷声轰鸣不绝；
(2)“闻其声而不见其人”；
(3)学生围绕振动的音叉转一圈会听到忽强忽弱的声音；
(4)当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高．这些物理现象分别属于波的(　　)
A．反射、衍射、干涉、多普勒效应
B．折射、衍射、多普勒效应、干涉
C．反射、折射、干涉、多普勒效应
D．衍射、折射、干涉、多普勒效应
答案：A
2．(2019·杭州高二期中)周期为2.0 s的简谐横波沿x轴传播，该波在某时刻的图象如图所示，此时质点P沿y轴负方向运动，则该波(　　)
A．沿x轴正方向传播，波速v＝20 m/s
B．沿x轴正方向传播，波速v＝10 m/s
C．沿x轴负方向传播，波速v＝20 m/s
D．沿x轴负方向传播，波速v＝10 m/s
答案：B
3．(2019·绍兴质检)为了研究乐音的物理规律，某同学用计算机录制下优美的笛声do和sol，然后在电脑上用软件播放，分别得到如图(a)和图(b)的两个振动图象，由此可以判断(　　)
A．do和sol的周期之比约为3∶2
B．do和sol的频率之比约为3∶2
C．do和sol在空气中传播的波速之比为3∶2
D．do和sol在空气中传播的波长之比为3∶2
答案：AD
4．小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视如图所示，小河水面平静．现在S处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方法是(　　)
A．提高拍打水面的频率
B．降低拍打水面的频率
C．无论怎样拍打，A都不会振动起来
D．无需拍打，A也会振动起来
解析：选B.使形成的水波能带动树叶A振动起来，必须使水面形成的波波长足够长，衍射现象明显，可以采用的方法是降低拍打水面的频率，选项B正确．
5．(2019·丽水检测)一列沿x轴正向传播的简谐横波，当波传到O点时开始计时，7.0 s时刚好传到x＝3.5 m处，如图所示．由此可以判定(　　)
A．该波的振动周期为7.0 s
B．波源的起振方向向上
C．该波的波速为0.5 m/s
D．再经过1.0 s，x＝2 m处质点刚好处在波谷的位置
解析：选C.由题述可知，该波的振动周期为4.0 s，波源的起振方向向下，选项A、B错误；该波的波长为2 m，波速为0.5 m/s，选项C正确；再经过1.0 s，x＝2 m处质点刚好处在平衡位置，选项D错误．
6．(2019·浙江省绿色评估联盟高三考试)如图甲所示为某振源的振动图象，图乙为该振源振动在t时刻在介质中形成的沿x轴传播的简谐横波．以下说法正确的是(　　)
A．质点P的振幅为0
B．如果Q点是振源，则P点至少振动了
C．如果Q点是振源，则Q点至少振动了
D．如果t时刻P点沿y轴正向振动，则波沿－x方向传播
解析：选C.质点P的振幅为A，选项A错误；如果Q点是振源，波动沿－x方向传播，P点t时刻振动方向向下，则P点至少振动了T，Q点至少振动了，选项B错误、C正确；如果t时刻P点沿y轴正向振动，则波沿＋x方向传播，选项D错误．
7．(2019·嘉兴调研)如图所示是某绳波形成过程的示意图，1，2，3，4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2，3，4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t＝0时质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动．下列判断正确的是(　　)
A．质点6开始振动时的运动方向向下
B．t＝时质点6的速度方向向下
C．t＝时质点10的速度方向向上
D．t＝T时质点16开始运动
解析：C.介质中各质点开始振动时的振动方向和振源开始振动时的振动方向相同，A错误；经过t＝质点1回到平衡位置，质点9开始向上振动，质点5振动到正的最大位移处，根据带动法可知，质点6在平衡位置上方向上振动，即速度的方向向上，B错误；t＝时质点1振动到负的最大位移处，质点9振动到正的最大位移处，质点13开始振动，5～13之间的质点在平衡位置上方，9～13之间的质点振动方向都向上，C正确；t＝T时质点17开始运动，D错误．
8．如图所示为一沿x轴负方向传播的简谐横波在t＝0时的波形图，当Q点在t＝0时的振动状态传到P点时，则(　　)
A．1 cmB．Q处的质点此时的加速度沿y轴的正方向
C．Q处的质点此时正在波峰位置
D．Q处的质点此时运动到P处
解析：选B.当Q点在t＝0时的振动状态传播到P点时，波形图如图中虚线所示．此时，1 cm9．沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为5 cm，质点A、B的平衡位置离O点的距离分别为1.8 m和3.0 m，t＝0时的波形如图所示，t＝0.6 s时质点A恰好第二次到达波峰．下列说法正确的是(　　)
A．波速为3 m/s
B．频率为2 Hz
C．质点B在0～0.6 s内的路程为25 cm
D．质点B在t＝0.6 s时沿y轴正方向运动
解析：选BD.由波形图可知该列波的波长为λ＝4 m，简谐横波沿x轴正方向传播，故质点A在t＝0时刻的振动方向向上，又t＝0.6 s质点A恰好第二次到达波峰，则t＝0.6 s＝＋T，得T＝0.5 s．则波速 v＝＝8 m/s，A错误；频率f＝＝2 Hz，B正确；质点B在0～0.6 s内的路程小于25 cm，C错误；在t＝0.6 s时，质点B沿y轴正方向运动，D正确．
10.(2019·浙江温岭选考适应性考试)如图所示为一列横波的图象，在此时刻，质点P的振动速度为v，经过0.2 s，P的振动速度仍为v，再经过0.2 s，P点的振动方向改变，速度大小还是v，从而可以断定(　　)
A．若波向左传播，波速最小为10 m/s
B．若波向左传播，波速最小为5 m/s
C．若波向右传播，波速最小为10 m/s
D．若波向右传播，波速最小为15 m/s
解析：选BD.由题意，若波向左传播，则周期最大为0.8 s．由λ＝4 m，波速最小为5 m/s.B正确，A错误．若波向右传播，设质点由P点到最大位移处再回到P点的时间为t1，由P点直接到对称点P′的时间为t2，根据题意2t1＋t2＝0.2 s，t1＋2t2＝0.2 s，周期T＝2t1＋2t2，解得最大周期为T＝ s，此时波速为v＝＝15 m/s，故C错误，D正确．
11.如图所示是一列简谐横波在t＝0时刻的波形图，此时P点沿y轴的负方向运动，已知波的传播速度为2 m/s.下列说法正确的是(　　)
A．波沿x轴正方向传播
B．P、Q两点的振幅均为5 cm
C．再过0.1 s的时间P点将运动到波峰位置
D．平衡位置在x＝－0.4 m处的质点振动后，其振动步调与P点始终相反
解析：选BD.根据此时P点沿y轴的负方向运动，波沿x轴负方向传播，选项A错误；P、Q两点的振幅均为5 cm，选项B正确；由波动图象可知波长为λ＝0.4 m，周期为T＝＝0.2 s，再经过0.1 s的时间P点将运动到平衡位置向上运动，选项C错误；平衡位置在x＝－0.4 m处的质点与P点相距1.5个波长，二者振动步调始终相反，选项D正确．
12.(2019·杭州质检)如图所示是水平面上两列频率相同的波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰，虚线为波谷．已知两列波的振幅均为2 cm，波速为2 m/s，波长为8 cm，E点是B、D和A、C连线的交点，下列说法中正确的是(　　)
A．A、C两处两质点是振动加强的点
B．B、D两处两质点在该时刻的竖直高度差是4 cm
C．E处质点是振动加强的点
D．经0.02 s，B处质点通过的路程是8 cm
解析：选CD.实线交点为振动加强点，实线与虚线的交点为振动减弱处，振幅分别为A1＋A2和|A1－A2|.对照图示，A、C振动减弱，B、D振动加强，故A错误．而此刻D位移应是A1＋A2＝4 cm，B位移应是－(A1＋A2)＝－4 cm，竖直高度差为8 cm，B错误．由v＝λf，得f＝＝ Hz＝25 Hz，此为单列波的频率，也是B的振动频率，故质点B在0.02 s内振动了，通过的路程sB＝2A＝8 cm.故D正确．对E处情况的判断可用——波形图法．画D、B间的波形如图所示，再经过后，两列波波峰同时到该处，故E点亦为振动加强的点．C正确．
13.(2019·宁波调研)沿x轴正方向传播一列简谐横波在t＝0时刻的波形如图所示，M为介质中的一个质点，该波的传播速度为40 m/s，则t＝ s时(　　)
A．质点M对平衡位置的位移一定为负值
B．质点M的速度方向与对平衡位置的位移方向相同
C．质点M的加速度方向与速度方向一定相同
D．质点M的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反
解析：选CD.根据波的图象可知波长为λ＝4 m，根据波速可得该波周期为T＝＝0.1 s，则由图示状态再经过 s，即T后质点M相对平衡位置的位移仍为正值，但正在向下振动，可知其在t＝ s时的速度方向与其相对平衡位置位移方向相反，而与加速度方向相同，选项A、B错误、C、D正确．
14．(2019·舟山质检)如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线表示t＝0时刻的波形，虚线表示t＝0.7 s时刻的波形．则这列波的(　　)
A．波长为4 m
B．周期可能为0.4 s
C．频率可能为0.25 Hz
D．传播速度可能约为5.7 m/s
解析：选AB.由波形图可知，这列波的波长为4 m，选项A正确；由0.7 s＝＋nT可得周期T＝，可能为0.4 s，频率可能为2.5 Hz，选项B正确、C错误；由v＝可知，传播速度不可能为5.7 m/s，选项D错误．
15．(2018·4月浙江选考)两列频率相同、振幅均为A的简谐横波P、Q分别沿＋x和－x轴方向在同一介质中传播，两列波的振动方向均沿y轴，某时刻两波的波面如图所示，实线表示P波的波峰，Q波的波谷；虚线表示P波的波谷、Q波的波峰．a、b、c为三个等间距的质点，d为b、c中间的质点．下列判断正确的是(　　)
A．质点a的振幅为2A
B．质点b始终静止不动
C．图示时刻质点c的位移为0
D．图示时刻质点d的振动方向沿－y轴
解析：选CD.质点a和c是两列波的波峰与波谷相遇点，两列波的振幅相等，所以a和c位移始终为0，即静止不动，故A错误，C正确；在经过四分之一周期，两列波各向前传播四分之一波长，P波a处的波谷和Q波在c处的波谷刚好传播到b点，所以b点是波谷与波谷相遇，振幅为2A，为振动加强点，故B错误；图示时刻，d点在P波的平衡位置与波峰之间，振动方向沿y轴的负方向，同时d点在Q波的波谷与平衡位置之间，振动方向沿y轴的负方向，所以d点的振动方向沿y轴的负方向，故D正确．