高中物理人教版选修3-4 习题 第十二章 第2节 波的图象 Word版含解析

1．(波的图象分析)(多选)下列图中正确的波形图是(　　)
答案　BC
解析　根据“坡形”法，凡是在“上坡”区必向下运动，“下坡”区必向上运动，故B、C正确。
2. (波的图象分析)(多选)一列横波某时刻的波形如图所示，则关于质点A所受的回复力，下列说法中正确的是(　　)
A．如果波向右传播，则质点A受到向上的回复力
B．如果波向右传播，则质点A受到向下的回复力
C．如果波向左传播，则质点A受到向上的回复力
D．如果波向左传播，则质点A受到向下的回复力
答案　BD
解析　无论波向左还是向右传播，回复力始终指向平衡位置，质点A所受的回复力向下，B、D正确。
3．(波的图象与振动图象综合)如图所示是沿x轴负方向传播的一列简谐横波在t＝0时刻的波形，图中x＝2 m处的质点P的振动图象应是下图中的(　　)
答案　A
解析　由波向左传播，可判断x＝2 m处质点开始从平衡位置向上振动，A正确。
4．(波的图象与振动图象综合)(多选)如图甲所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t＝0时刻的波形图，P是离原点x1＝2 m的一个质点，Q是离原点x2＝4 m的一个质点，此时离原点x3＝6 m 的质点刚刚要开始振动，图乙是该简谐波传播方向上的某一质点的振动图象(计时起点相同)，由此可知(　　)
A．质点P和质点Q振动情况完全相同
B．t＝0时刻质点Q沿y轴正方向振动
C．这列波的波源起振方向向上
D．图乙可能是图甲中质点Q的振动图象
答案　BD
解析　由题图甲可知质点P和质点Q振动情况完全相反，A错误；波沿x轴正方向传播，所以t＝0时刻质点Q沿y轴正方向振动，B正确；由离原点x3＝6 m的质点刚刚要开始振动可知，波源起振方向向下，C错误；质点Q在平衡位置且振动方向向上，题图乙对应的可能是题图甲中质点Q的振动图象，D正确。
5．(综合) (多选)一列简谐横波沿x轴正方向传播，x＝0 处的O点为波源且由t＝0时开始沿y轴负方向起振，如图所示是t＝0.3 s时，x＝0至x＝4 m范围内的波形图，虚线右侧的波形未画出。已知图示时刻x＝2 m处的质点第一次到达波峰，则下列判断正确的是(　　)
A．t＝0.3 s时，O点振动方向沿y轴负方向
B．t＝0.3 s时，O点振动方向沿y轴正方向
C．t＝0.4 s时，x＝8 m处的质点速度沿y轴正方向
D．t＝3 s时，x＝40 m处的质点沿x方向前进了80 m
答案　AC
解析　根据题中图象及波沿x轴正方向传播可知，t＝0.3 s时O点振动方向是向下的，A正确，B错误；分析题意可知，t＝0.3 s时波源O正好振动一个周期，即T＝0.3 s，t＝0.4 s时，x＝8 m处的质点已振动了0.1 s，而<0.1 s<，该质点振动方向沿y轴正方向，C正确；波上各质点不随波迁移，只在平衡位置附近做简谐运动，D错误。
6．(综合) 波源在x＝0处的一列简谐波沿x轴正方向传播，各质点振动周期为0.4 s，t0时刻的波形如图所示，此时x＝12 cm处的质点P恰好开始振动，则(　　)
A．质点P开始振动时的方向沿y轴正方向
B．波源开始振动时的方向沿y轴负方向
C．此后一个周期内，质点P通过的路程为8 cm
D．t0＋0.1 s时刻质点P运动到x＝14 cm位置
答案　B
解析　质点P开始振动时的方向沿y轴负方向，故波源开始振动时的方向也沿y轴负方向，A错误，B正确；此后一个周期内，质点P通过的路程为4个振幅，为4×5 cm＝20 cm，C错误；t0＋0.1 s时刻质点P运动到波谷，质点只会上下振动，D错误。
7．(综合)(多选)一列简谐横波向右传播，在其传播路径上每隔L＝0.1 m选取一个质点，如图甲所示，t＝0时刻波恰传到质点1，并立即开始向上振动，经过时间t＝0.3 s，所选取的1～9号质点间第一次出现如图乙所示的波形，则下列判断正确的是(　　)
A．t＝0.3 s时刻，质点1向上运动
B．t＝0.3 s时刻，质点8向下运动
C．t＝0至t＝0.3 s内，质点5运动的时间只有0.2 s
D．t＝0.3 s时刻，波恰好传到质点13
答案　BCD
解析　根据波向右传播，t＝0.3 s时刻，质点1和质点8均向下运动，A错误，B正确；质点起振方向向上，经过时间t＝0.3 s，所选取的1～9号质点间第一次出现题图乙所示的波形，可知质点1已经振动了1.5个周期，波恰好传到质点13，D正确；在t＝0.1 s时刻，波传播到质点5，所以t＝0至t＝0.3 s内，质点5运动的时间只有0.2 s，C正确。
8．(波的图象与振动图象综合)质点A做简谐运动，其振动图象和t＝1.6 s时刻的波的图象如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A．质点A向上运动，波向左传播
B．质点A向上运动，波向右传播
C．质点A向下运动，波向左传播
D．质点A向下运动，波向右传播
答案　B
解析　由振动图象可知质点A正在向上运动，则由波的图象根据上下坡法可知，波向右传播，故B正确。
B组：等级性水平训练
9．(波的图象与振动图象的比较)(多选)下列说法正确的是(　　)
A．通过波的图象可以找出任一质点在任一时刻的位移
B．振动图象的横轴是时间轴
C．两种图象y轴都表示质点离开平衡位置的位移
D．波动图象表示某一时刻质点相对于各自平衡位置的位移
E．波动图象表示各个时刻各个质点的位移
答案　BCD
解析　波的图象仅表示某一时刻各质点相对平衡位置的位移，A错误，同理E错误。
10．(波的图象与振动图象的比较)(多选)根据图甲、乙所示，判断下列说法正确的是(　　)
A．甲是振动图象，乙是波的图象
B．甲是波的图象，乙是振动图象
C．甲中A质点向下振动，乙中B时刻质点向下振动
D．甲中A质点向上振动，乙中B时刻质点向下振动
答案　BD
解析　波的图象的横坐标为波的传播方向上各质点的平衡位置，振动图象的横坐标为时间，故A错误，B正确；甲图中A质点被其左侧的质点带动向上振动，乙图中B时刻后位移由零变为负值，故该时刻质点向下振动，故C错误，D正确。
11．(波的图象和振动图象综合)(多选)如图所示，甲是一列横波在某一时刻的波动图象，乙是在x＝6 m处的质点从该时刻开始计时的振动图象，a、b是介质中两个质点，下列说法正确的是(　　)
A．这列波沿x轴的正方向传播
B．各质点振动的周期均为4 s
C．质点b比质点a先回到平衡位置
D．a、b两质点的振幅都是10 cm
答案　BC
解析　由图乙得x＝6 m处的质点该时刻向y轴正方向运动，对照图甲可知，波的传播方向为沿x轴负方向，A错误；由图乙得T＝4 s，B正确；此刻质点b向平衡位置运动，质点a远离平衡位置运动，质点b先回到平衡位置，C正确；所有质点的振幅都为5 cm，D错误。
12．(波的图象分析) (多选)简谐横波某时刻的波形如图所示。a为介质中的一个质点，由图象可知(　　)
A．质点a的加速度方向一定沿y轴负方向
B．质点a的速度方向一定沿y轴负方向
C．经过半个周期，质点a的位移一定为负值
D．经过半个周期，质点a通过的路程一定为2A
E．经过半个周期，质点a的速度方向一定沿y轴正方向
答案　ACD
解析　质点a做简谐运动，其回复力指向平衡位置，故其加速度一定沿y轴负方向。质点振动速度方向与波的传播方向有关，若波向右传播，则质点a向y轴正方向运动；若波向左传播，则质点a向y轴负方向运动。经过半个周期后，质点a到达x轴下方的对称点，速度方向可能沿y轴正方向，也可能沿y轴负方向，故A、C、D正确，B、E错误。
13．(波的图象)一列水波由M点向N点传播，某时刻观察到M点处在波峰，N点处在平衡位置向上运动，且M、N之间只有一个波谷，请在图中作出M、N两点之间的波形图。
答案　图见解析
解析　抓住三个关键点：①波由M→N传播；②M点在波峰，N在平衡位置且向上运动；③M、N之间只有一个波谷。如图所示。
14．(波的图象)如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在某一时刻的图象，请画出再经过T后的波的图象。(T为波源的振动周期)
答案　如图所示
解析　在图上取5个质点如图甲所示，由于波向x轴负方向传播，所以经过T后H到平衡位置，I到波谷，J到平衡位置，K到波峰，L到平衡位置，所以经T后的波的图象如图乙所示。