济南济北中学2019-2020学年鲁科版选修3-4：2.1波的形成和描述 配套作业（含解析）

2.1波的形成和描述
1．波在传播过程中，正确的说法是（
）
A．介质中的质点随波迁移
B．波源的振动能量随波传递
C．振动质点的频率随着波的传播而减小
D．波源的能量靠振动质点的迁移随波传递
2．如图所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，已知质点A在此时刻的振动方向如图中箭头所示，则以下说法中正确的是（　　）
A．波向左传播，质点B向下振动，质点C向上振动
B．波向右传播，质点B向上振动，质点C向下振动
C．波向左传播，质点B向上振动，质点C向上振动
D．波向右传播，质点B向下振动，质点C向下振动
3．关于横波和纵波，下列说法正确的是(　　)
A．对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
C．波沿水平方向传播，质点在竖直方向上下振动，这类波是横波
D．形成纵波的质点，随波一起迁移
4．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，其波速为5m/s，则下列说法正确的是(
)
A．此时P（-2m,0cm）、Q(2m,0cm)两点运动方向相反
B．再经过0.5s质点N刚好在（-5m，20cm）位置
C．能与该波发生干涉的横波的频率一定为3HZ
D．该波的频率由传播介质决定与波源的振动频率无关
5．一列简谐横波以10m/s的速度沿x轴正方向传播，t
=
0时刻这列波的波形如图所示．则a质点的振动图象为（　　）
A．
B．
C．
D．
6．如图所示是一列横波在某一时刻的波形图，已知D点此时的运动方向如图所示，则（　　）
A．波向左传播
B．质点F和H的运动方向相同
C．质点B和D的加速度方向相同
D．质点G比H后回到平衡位置
7．如图所示为某一时刻某简谐波的图像，波的传播方向沿x轴正方向，下列说法正确的是（　　）
A．质点a、b的振幅相等
B．该时刻质点b、e的速度相同
C．该时刻质点c、d的加速度为零
D．该时刻质点d正在向下运动
8．一列波长大于3m的横波沿着x轴正方向传播，处在和的两质点A、B的振动图象如图所示，由此可知（　）
A．波长为4m
B．波速为2m/s
C．任意2s内A、B两质点的位移相同
D．5s末A点的速度小于B点的速度
9．一列简谐横波沿x轴正方向传播，已知x轴上x1=0处质点的振动图线如图甲所示，x2=3m处的另一质点的振动图线如图乙所示，则此列波的传播速度可能是（　　）
A．6m/s
B．2m/s
C．1.2m/s
D．0.4m/s
10．一列简谐横波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，A、B、P和Q是介质中的四个质点，t=0时刻波刚好传播到B点，质点A的振动图象如图乙所示。则以下说法正确的是（　　）
A．这列波沿x轴负方向传播
B．这列波的波速是25m/s
C．从t=0时刻开始，紧接着的Δt=1.6s时间内，质点P通过的路程是16m
D．从t=0时刻开始，质点Q再经3.8s第二次到达波谷
11．将一枚石子投入静水中，圆形波纹沿水面向外传播。t=0时刻，第一个波峰传到离石子入水处3m时，第6个波峰恰好位于石子入水处，则水波波长为____m。若水波传播速度为1.2
m/s．t=0
-7.8
s内，水面上离石子入水处9m的点____次经历波峰。
12．如图所示，一列沿x轴传播的简谐横波t
=0时的图线用实线表示。t=1s时其图线用虚线表示，已知该简谐横波的波长为2m。
(1)若该波向x轴正方向传播，其最小波速是_________m/s；
(2)若该波向x轴负方向传播，其最大周期为_________s（结果用分数表示）；
(3)若波速为20.25m/s，则此波向x轴_________（选填“正方向”或“负方向”）传播。
13．一列简谐横波沿x轴的正方向传播，在t=0时刻的波形图如图中的实线部分所示，当t=2.5s时刻的波形图如图中的虚线所示。若该波的周期T满足的条件是，则该简谐波的波长=__________m，该简谐波的传播速度v=______m/s。
14．坐标原点O处有一波源做简谐振动，它在均匀介质中形成的简谐横波沿x轴正方向传播。t=0时，波源开始振动，t=3s时，波刚好传到x=6m处，波形图如图所示，其中P为介质中的一个质点。
(1)通过计算画出波源的振动图像；
(2)再经过多长时间P点的动能最大。
参考答案
1．B
【解析】
A．介质中的质点只在自己平衡位置上下振动，而不随波迁移，选项A错误；
B．波源的振动能量随波传递，选项B正确；
C．振动质点的频率等于波源的振动频率，不随着波的传播而减小，选项C错误；
D．波的振动中传播能量的形式，并不是靠振动质点的迁移来传播；故D错误；
故选B.
2．C
【解析】
BD．质点A在此时刻的振动方向如图中箭头所示，向下振动，利用“上下坡法”可知，，故波向左传播，故BD错误；
AC．根据“同侧法”，质点A向下振动，质点B向上振动，质点C向上振动，故C正确，D错误；
故选C。
3．C
【解析】
ABC.横波质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，纵波质点的振动方向与传播方向有时相同有时相反，故选项AB错误C正确；
D.介质中的质点都是在平衡位置附近做往复运动，不会随波迁移，故选项D错误。
故选C。
4．B
【解析】
A．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；
B．由图知波长λ=2m，周期为
时间
波传到N点时间为T，波传到N点时，N点向上运动，则经过0.5s质点N刚好在波峰，其坐标为（-5m，20cm），故B正确；
C．该波的频率为，能与该波发生干涉的横波的频率一定为2.5Hz，故C错误；
D．波的频率与波源的振动频率决定，故D错误；
故选B。
5．D
【解析】
AC．这是机械振动、机械波的简单综合题，由波形图像知道波长为4
m，则周期应该为0.4s，AC错误；
BD．又因为t
=
0时刻a质点处于平衡位置且向下运动，D正确，B错误。
故选D。
6．C
【解析】
A．质点D向上振动，由波形平移法，如图所示，该波向右传播，故A错误；
B.
由波形平移法可知，质点F向上振动，质点H向下振动，故B错误；
C．质点B和D位移均为正，故加速度方向均为负，故C正确；
D．由于质点H向下振动，质点G向上振动，故G比H先回到平衡位置，故D错误；
故选C。
7．AD
【解析】
A．因为是简谐波，所有质点振幅应该相同，所以质点a、b的振幅相等，故A正确．
B．波的传播方向沿x轴正方向，利用“上下坡法”可知该时刻质点b向上振动，而e向下振动，质点b、e的速度方向相反，所以该时刻质点b、e的速度不相同，故B错误；
C．该时刻质点c在波谷，加速度最大，d在平衡位置，加速度为零，故C错误；
D．波的传播方向沿x轴正方向，利用“上下坡法”可知质点d正在向下运动，故D正确；
故选AD。
8．AD
【解析】
A．由振动图象分析可知A、B平衡位置间的距离等于
，可知
A正确；
B．由图可知振动周期
根据
波速
B错误；
C．当A、B在特殊位置（最大位移处或平衡位置处）任意2s内A、B两质点的位移相同，但如果计时起点A、B不在特殊位置，2s内位移不相同，C错误；
D．5s末A点恰好运动到正的最大位移处，速度为零，此时B点恰好运动平衡位置，速度最大，D正确。
故选AD。
9．BD
【解析】
根据振动图像可知质点振动周期为
波沿轴正方向传播，则
（n=1，2，3…）
则波速为
（n=1，2，3…）
当时，，当时，，代入、时，不是整数，AC错误，BD正确。
故选BD。
10．BCD
【解析】
A．由乙图可知，在t=0时刻质点A在平衡位置向下振动，结合波形图可知，这列波沿x轴正方向传播，故A错误；
B．由乙图知，质点的振动周期为T=0.8s，由甲图知，波长λ=20m，则波速为
故B正确；
C．振幅为A=2m；则由t=0到1.6s时，质点P通过的路程为
s=2×4A=16m
故C正确；
D．质点P、Q平衡位置之间的距离为L=85-10=75m；由L=vt解得
t=3s
即经过3s时间质点Q第一次到达波谷，经过3.8s时间质点第二次到达波谷，故D正确。
故选BCD。
11．
6
【解析】
由题意可知5λ=3m，则λ=0.6m；
t=0时刻，第一个波峰传到离石子入水处3m，则传到水面上离石子入水处9m的点时经历的时间为，则再经过7.8s-5s=2.8s
=5.6T，则还有5个波峰经过该点，则t=0
-7.8
s内，水面上离石子入水处9m的点6次经历波峰。
12．0.25
正方向
【解析】
(1)[1]若该波向x轴正方向传播，则波在1s内传播的最短距离为0.25m，其最小波速
(2)[2]若该波向x轴负方向传播，则波在1s内传播的最短距离为1.75m，其最小波速
最大周期
(3)[3]若波速为20.25m/s，则波在1s内传播的距离
所以波向x轴正方向传播。
13．2.0
1.8
【解析】
(1)由图可知λ=2m；根据平移法可知
（n=0，1，2，3…）
所以周期
（n=0，1，2，3…）
据题意波的周期1s＜T＜1.8s，所以n=2，则
由波速公式
14．（1）；（2），n=1、2、3......
【解析】
（1）简谐横波传播的速度
由图像得
所以简谐波的周期
得波源的振动图像：
（2）简谐波的表达式为
根据P点的纵坐标及得到达P点的时间为
根据简谐运动的对称性及周期性可得P点运动到动能最大的时间为
n=1、2、3……