2019-2020学年粤教版选修3-4 2.1机械波的产生和传播 达标作业（解析版)

2.1机械波的产生和传播
达标作业（解析版)
1．如图所示，a、b、c、d是均匀媒质中x轴上的四个质点，相邻两点的间距依次为2m、4m和6m．一列简谐横波以2m/s的波速沿x轴正向传播，在t＝0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t＝3s时a第一次到达最高点．下列说法正确的是(　　)
A．在t＝5s时刻波恰好传到质点d处
B．在t＝5s时刻质点c恰好到达最高点
C．质点b开始振动后，其振动周期为4s
D．当质点d向下运动时，质点b一定向上运动
2．如图所示是一列简谐横波在t=0时刻的波形图. 质点c在t=3s时第1次到达波峰，此时质点e恰好在平衡位置且向下运动，则下列说法正确的是（ ）
A．这列波的波速为2m/s，频率为0.25Hz
B．这列波向右传播
C．t=0.4s时b质点恰好回到平衡位置
D．t=3s时质点d向上运动
3．下列关于波长的说法正确的是( ).
A．在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的相邻两质点间的距离
B．波峰与波峰间的距离或波谷与波谷间的距离
C．一个周期内质点移动的距离
D．一个正弦波形的曲线长
4．一列声波从空气传入水中,已知水中声速较大,则( ).
A．声波频率不变,波长变小 B．声波频率变大,波长不变
C．声波频率变小,波长变大 D．声波频率不变,波长变大
5．如图所示为一列简谐波在某一时刻的波形，图中已标出D质点此时的运动方向，下列说法正确的是（ ）
A．波向右传播
B．质点E此时运动方向与D相同
C．此时A点的运动方向向下
D．质点C比质点B先回到平衡位置
6．如图，一列简谐横波向右传播，质点a和b的平衡位置相距0.5 m。某时刻质点a运动到波峰位置时，质点b刚好处于平衡位置向上运动。这列波的波长可能是（ ）
A．1 m B．2 m C．0.6 m D．0.5 m
7．关于机械振动与机械波的关系，下列说法正确的是（ ）
A．有机械波必有机械振动，有机械振动必有机械波
B．由某振源产生的波，波的频率与振源的频率相同
C．振源的振动速度与波速相等
D．当振源振动一个周期时，波上的每个质点前进一个波长的距离
8．在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形如图所示，其波速为5m/s，则下列说法正确的是（　　）
A．此时P、Q两质点运动方向相反
B．波的周期为0.4s
C．波的频率与波源的振动频率无关
D．波速由波源和介质的性质共同决定
9．一列沿x轴正向传播的机械波，在t=0时的波形图如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．该波的波长为8m
B．在t=0时，x=2m的质点速度最大
C．在t=0时，x=4m的质点向y轴负方向运动
D．在t=0时，x=6m的质点的加速度为0
10．一列横波沿ｘ轴正方向传播，波速50m/s，S为上下振动的振源，频率40Hz，在波上有一质点P，P与S在ｘ轴上的距离为为6.5ｍ，当S刚好通过平衡位置向上运动时（如图），质点P的运动情况是（ ）
A．刚好到达x轴上方最大位移处
B．刚好经过平衡位置
C．经过x轴上方某位置，运动方向向下
D．经过x轴下方某位置，运动方向向上
11．一列简谐横波在均匀介质中沿x轴正方向传播，波源位于坐标原点，在t=0时刻波源开始振动，在t=3s时刻的波形如图所示．求：
①该波沿x方向传播的速度；
②7s内x=2m处质点运动的路程．
12．如图，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为，波速为，在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距（小于一个波长），当时刻时质点a在波峰位置，质点b在x轴下方与x轴相距的位置，试求：
（1）画出质点a、b之间波形图
（2）该波的周期；
（3）t=0.5s时质点b的位置
13．机械波产生和传播的条件是：①存在一个做振动的波源，②在波源周围存在____；机械波传播的是_________和___________。
14．在机械波的传播过程中，媒质的质点井没有沿波的传播方向发生迁移。波向外传播的是_____和_______；在单位体积中所包含的波的能量被称为波的能量密度，记为w，其单位为J/m3，而波的强度定义为单位时间沿着传播力向通过单位面积的波的能量，记为I。若波的传播速度为v，则I=_______。
参考答案
1．C
【解析】
【详解】
ad间距离为x=12m，波在同一介质中匀速传播，则波从a传到d的时间为，即在t=6s时刻波恰好传到质点d处．故A错误．设该波的周期为T，由题可得，，得T=4s．质点b开始振动后，其振动周期为4s，波从a传到c的时间为，则在t=5s时刻质点c已振动了2s，而c起振方向向下，故在t=5s时刻质点c恰好经过平衡位置向上．故B错误，C正确．因，而bd之间的距离为10m=1λ，则当质点d向下运动时，质点b不一定向上运动，故D错误．
2．C
【解析】
【详解】
A、B、当质点c第一次到达波峰时，质点e恰好在平衡位置在向下运动，根据“上下坡法”中的“上坡向下“，可得波是向左传播的，质点c经过会第一次到达波峰，故,T=4s;由λ=4m,,,故A，B错误；
C、根据波形匀速移动，故波形从c移动到b点刚好b在平衡位置，，故C正确；
D、时，c在波峰，e在平衡位置，故d点正在平衡位置上方，根据“上下坡法”中的“上坡向下“可判断出质点d向下运动，故D错误；
故选C.
3．A
【解析】
【详解】
相邻的在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离等于波长。故A正确。相邻的波峰与波峰间的距离或波谷与波谷间的距离等于波长。故B错误。振动在一个周期内传播的距离等于一个波长，不是一个周期内质点移动的距离。故C错误。一个正弦波形的曲线长度大于波长。故D错误。
4．D
【解析】
【详解】
声波由空气进入水中，波速变大，频率不变，由波速公式v=λf得知，声波的波长变大。故D正确，ABC错误。
5．D
【解析】A、由图中质点D的运动方向沿y轴负方向，则波向左传播，故A错误；
B、根据波形的平移法可知：质点D、F与E此时的速度方向相反，故B错误；
C、根据波形的平移法可知A点向上运动，故C错误；
D、图示时间质点B沿y轴正方向运动，它回到平衡位置的最短时间大于，而质点C经过回到平衡位置，则质点C比B先回到平衡位置，故D正确。
点睛：根据质点D的运动方向，可判断出波的传播方向，根据质点C和质点B的位置和速度方向分析它们回到平衡位置的先后，在相邻的两个波峰与波谷间的各个质点的振动方向相同。
6．B
【解析】据题质点a运动到波峰位置时，质点b刚好处于平衡位置向上运动，则ab间距离与波长的关系为：xab=（n+）λ，n=0，1，2，3…，则得 ；当n=0时，λ=2m；由于n是整数，则λ不可能等于1m、0.5m、0.67m，故B正确。故选B。
7．B
【解析】
【详解】
A.有机械振动不一定有机械波，因为波的传播需要介质，如果没有介质，有振动却没有波，A错误
B.因为所有质点都是重复波源的振动，所以波的频率与振源的频率相同，B正确
C.波在同一介质中是匀速传播的，而振源的振动速度在周期的变化，两者没有直接关系，C错误
D.每个质点都在自己的平衡位置附近振动，并不随着波的传播而迁移，D错误
8．B
【解析】
【详解】
波同时向两侧传播，根据对称性可知，此时P（-2m，0cm）、Q（2m，0cm）两点运动方向相同，故A错误；由图知波长λ=2m，v=5m/s，则周期为T==0.4s，选项B正确；波在传播过程中是受迫振动，波的频率和波源的频率一致，故C错误；波速只与介质有关，同种介质波速相同，故D错误.
9．A
【解析】
【详解】
A、由波动图象可读出一个周期的波长为；故A正确.
B、x=2m处的质点在t=0时刻处于波峰处，则位移最大，根据振动规律可知加速度最大，速度为零；故B错误.
C、波的传播向右，运用同侧法(质点振动方向和传播方向在波的同侧)可知x=4m的质点振动向上；故C错误.
D、x=6m的质点在t=0时刻处于波谷位置，则振动加速度最大，瞬时速度为零；故D错误.
故选A.
10．D
【解析】
【详解】
由v=λf得，波长；因，即PS=5λ；则当质点S恰好通过平衡位置向上运动，结合波形可知，此时刻P质点正经过x轴下方某位置，运动方向向上，不在最大位移处，加速度方向向上，故D正确，ABC错误。
11．①1m/s ②50cm
【解析】
【详解】
解：①根据
②由图，
周期
经2s位于x=2m质点开始起振
实际振动时间
所以x=2m质点运动的路
12．（1）见解析；（2）0.6s或者0.3s（3）b点在波谷y=-2cm或者b点在波峰y=2cm
【解析】
【详解】
（1）质点a、b之间波形图；
情况一
情况二
（2）由 知
①对应情况一：a、b之间有相差
由 则a、b之间距离

故周期为
对应情况二：a、b之间有相差
则a、b之间距离，
故周期为。
（3） ，则
若是一情况：
向x轴正向平移，b点在波谷y=-2cm
若是二情况：
向x轴正向平移 ，b点在波峰y=2cm
13． 介质 运动形式 能量（或信息）
【解析】机械波产生和传播的条件是：①存在一个做振动的波源，②在波源周围存在介质；机械波传播的是运动形式和能量（或信息）。
14．振动形式 能量 wv
【解析】
【详解】
[1].[2].在机械波的传播过程中，媒质的质点只在各自的平衡位置附近做机械振动，并不随波向前移动，随着波向前传播，原来静止的质点振动起来，从波源获得了能量，所以波向外传播的是振动形式和能量．
[3].设时间t内波传播的距离为l，体积为V，沿着传播方向的面积为S，所包含的总能量为E，则
根据题意，得知，
得到
得，I=wv