绵阳市普明中学2019-2020学年高中物理教科版选修3-4：2.1机械波的形成和传播 课时训练（含解析）

2.1机械波的形成和传播
1．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
2．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
3．一列沿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
4．一列横波沿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
5．质点做简谐运动，其位移x随时间t变化的图象如图.由图可知，在t=0.2s时，质点
A．速度为零，加速度为负的最大值
B．速度为零，加速度为正的最大值
C．速度为负的最大值，加速度为零
D．速度为正的最大值，加速度为零
6．在t=0时刻一木块在静水面O处开始上下振动，形成各个方向传播的水波．t=1s时，如图所示，水波向西刚好传播到M点（图中只画了东、西方向，其他方向未画出），O、M间的距离为2m，波形的最低点N与原静水的竖直距离为15cm，以下分析正确的是（
）
A．t=1s时，O点的运动方向向下
B．该水波的波长为2m
C．M点与N点振动后，在某时刻速度不可能相同
D．t=1.25s时刻M点和N点处于同一水平线上
7．如图所示，一列简谐横波向右传播，P、Q两质点平衡位置相距0.2m。当P运动到平衡位置上方最大位移处时，Q刚好在平衡位置且向上运动，若该波的频率为5Hz，则
A．波长可能是0.8m
B．波速可能是0.8m/s
C．当P在平衡位置时，Q一定位于波峰
D．当P在平衡位置时，Q一定位于波谷
8．在均匀介质中选取平衡位置在同一直线上的9个质点，相邻两质点的距离均为L，如图甲所示。一列横波沿该直线向右传播，t＝0时到达质点1，质点1开始向下运动，经过时间Δt第一次出现如图乙所示的波形，则该波的(　
　)
A．周期为Δt，波长为8L
B．周期为Δt，波速为
C．周期为Δt，波速为
D．周期为Δt，波长为8L
9．某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以1.8m/s的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近，该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s。下列说法正确的是(
)
A．水面波是一种机械波
B．该水面波的频率为6Hz
C．该水面波的波长为3m
D．水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去
10．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t=0时刻的波形如图所示，介质中质点A、B、C分别位于x1=2m、x2=3m、x3=6m处.当t=9s时质点A刚好第3次到达波峰。下列说法正确的是(
)
A．该波的波速一定为1m/s
B．质点A的振动方程可表示为y=sin(0.25πt)m
C．波源的起振方向沿y轴正向
D．如果质点C到达波峰，则质点B一定在平衡位置
11．一列简谐横波在某时刻的波形如图所示，某时刻质点P的速度为v，经过1.0s它的速度第一次与v相同，再经过0.2
s它的速度第二次与v相同，则下列判断中正确的是
（___）
A．波沿x轴正方向传播，波速为6m/s
B．波沿x轴负方向传播，波速为5
m/s
C．若某时刻质点M到达波谷处，则质点P一定到达波峰处
D．质点M与质点Q的位移大小总是相等、方向总是相反
E.
从图示位置开始计时，在2.0
s时刻，质点P的位移为20
cm
12．2016年5月22日在西藏日喀则定日县发生5.3级地震，震源深度10千米．如图所示，已知波沿z轴正方向传播，某时刻刚好传到N处，如果该地震中的简谐横波在地球中匀速传播的速度大小为4
km/s，则__________（填正确答案标号，选对1个给2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分0分）
A．从波源开始振动到波源迁移到地面需要经过2.5s时间
B．从波传到N处开始计时，经过t=0.03
s，位于r=240m处的质点刚好开始振动
C．波的周期为0.015s
D．波动图像上的质点M此时速度方向沿y轴负方向，动能正在减小
E．波动图像上x=0
m到x=120
m之间此时还有3个点与M点的加速度相同
13．一列简谐横波在x轴上传播，波中A、B两质点平衡位置间的距离为1.0m，且小于一个波长，如图甲所示，A、B两质点振动图象如图乙所示，由此可知_____
A．波中任意质点在一个周期内通过的路程为8cm
B．若该波沿轴负方向传播，则波长为4m
C．若波速为1.0m/s，则该波沿x轴正方向传播
D．在0
5s～1.5s间，A、B两质点的路程相等
E.t=1.5s时，A、B两质点的振动速度都相同
14．一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形如图所示，此时质点P恰在波峰，质点Q恰在平衡位置且向上振动。再过0.2
s，质点Q第一次到达波峰，则下列说法正确的是________
A．该波沿x轴负方向传播
B．1
s末质点P的位移为零
C．该波的传播速度为30
m/s
D．质点P的振动位移随时间变化的关系式为　x＝0.2sinm
E．0～0.9
s时间内质点P通过的路程小于0.9
m
15．图示是一列沿x轴传播的简谐横波在t=0时刻的波形图，已知该时刻x=3m处的质点沿y轴正方向运动，且经过t=0.3s第一次到达波峰。则设波沿x轴_______（填“正“或“负”)方向传播，传播速度为________m/s，x=4.5
m处的质点在0～1.5s内通过的路程为_______m。
参考答案
1．B
【解析】
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.
2．B
【解析】
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
3．A
【解析】
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.
4．D
【解析】
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。
5．B
【解析】
由图可知，在t=0.2s时，质点的位移为负向最大，质点的速度为零，而加速度方向总是与位移方向相反，大小与位移大小成正比，则加速度为正向最大值，故B正确，ACD错误。
6．D
【解析】
A项：、当t=1s时水面波向西刚刚只传到M点，由图可知，0点振动了半个周期，则T=2s，t=0时刻，O点向下振动，经过半个周期O点向上振动，故A错误；
B项：根据可知，，故B错误；
C项：根据波的传播可知：M点振动比N点振动超前那么，根据质点振动的对称性知M点和N点有可能对称分布在水平面的上下且振动方向相同，故C错误；
D项：t=1s时M点向下振动，N点向上振动，经过一定的时间，M、N肯定可以处于同一水平线上，故D正确。
7．AB
【解析】
A、B项：当P运动到平衡位置上方最大位移处时，Q刚好在平衡位置且向上运动，那么，P、Q两质点平衡位置间距离为波长的倍，，n=0，1，2，3…，故有：，所以，n=0，1，2，3…；当时，，当时，由公式，故AB正确；
C、D项：由于P、Q两质点平衡位置间距离为波长的倍，由质点的振动可知，当P在平衡位置时，Q可能在波峰也可能在波谷，故CD错误。
8．CD
【解析】
由图读出波长λ=8L。横波沿该直线向右传播，图示时刻质点9的振动方向向上。由题波源1的起振动方向向下，则第一次出现如图乙所示的波形，振动传到质点9后，又传播了周期，则时间△t与周期的关系为△t=1.5T，T=△t；故波速为．故CD正确，AB错误。
9．AC
【解析】
明确水面波是种机械波，首先根据题干中的条件，可计算出波的振动周期，再利用周期与频率之间的关系，即可计算出波的频率，利用波速、周期、波长之间的关系式λ=vT可求得波长，结合波传播的特点，参与振动的质点只是在自己的平衡位置处振动；
【详解】
A、水面波是有机械振动一起的，在介质（水）中传播的一种波，是一种机械波，故A正确；
B、由第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15s，可得知振动的周期T为：，频率为：，故B错误；
C、由公式，有，故C正确；
D、参与振动的质点只是在自己的平衡位置附近做往复运动，并不会“随波逐流”，但振动的能量和振动形式却会不断的向外传播，故D错误；
【点睛】
本题应明确机械波的特点，知道传播过程中各质点的振动都是受迫振动，振动的能量和振动形式却会不断的向外传播。
10．AD
【解析】
A、B、根据波向右传播可得：t=0时质点A在平衡位置向上振动，故由当t=9s时质点A刚好第3次到达波峰可得：，所以周期T=4s；那么波速为，另一波要与该波发生干涉现象，由两波频率相等可得频率；故A正确，B错误；
C、根据波向右传播，由图可得：x=4m处质点起振方向向下，故质点起振方向向下，故C错误；
D、由图可得：波长λ=4m，B、C平衡位置间的距离为，故质点C在波峰时，质点B在平衡位置，故D正确；
故选AD.
11．BCE
【解析】由图读出波长
λ=6m．根据质点P的振动情况可得：该波的周期为
T=1.0s+0.2s=1.2s，则波速为
：
=5m/s，根据质点P的运动情况可知，图示时刻P点运动方向沿y轴负方向，则沿波x轴负方向传播，故A错误，B正确．由图知质点M与质点P的平衡位置之间的距离是半个波长，振动情况总是相反，则某时刻质点M到达波谷处，则质点P一定到达波峰处，故C正确；图示时刻，质点M与质点Q的位移大小相等、方向相反，但它们平衡位置之间的距离不是半个波长的奇数倍，所以位移不是总是相反．故D错误；该波的周期T=1.2s，从图示位置开始计时，质点P的振动方程为：
，当t=2.0s时，代入解得
y=20cm，即从图示位置开始计时，在2.0
s时刻，质点P的位移为20
cm，故E正确。所以BCE正确，AD错误。
12．BCE
【解析】波的传播是振动形式沿x轴传播，但每一个质点并不迁移，所以选项A错误。从波传到N处开始计时，经过t=0.03?s，波沿x轴传播的距离△x=v?△t=4000m/s?0.03s=120m，此处坐标恰恰为240m，所以B选项正确。波的周期T＝s＝0.015s，所以选项C正确。由于波是沿x轴正方向传播，所以M点正向y轴负方向运动，但由于是向平衡位置运动，所以速度增大，动能增大，所以选项D错误。加速度大小是由偏离平衡位置的位移决定，所以位移相同则加速度相同，那么x=10m、x=20m、x=80m，这三处质点的加速度与M点的加速度相同，所以选项E正确。故选BCE。
点睛：本题全部是关于波的图象与质点运动的关系问题，这要对波形成的原因理解透彻才便于回答．考察对公式和v＝的应用、波动图象和振动关系等内容．仔细认真一点不难回答．
13．ACE
【解析】由图可知，该波的振幅为2cm，波中质点在一个周期内通过的路程为4倍的振幅，即8cm．故A正确；若该波沿轴负方向传播，由图知，t=0时刻B点通过平衡位置向上运动，A点位于波峰，则有：△x=x2-x1=（n+）λ，n=0，1，2，3…由题λ＞△x=1m，则知n只能取0，故λ=m，故B错误；若波速为1.0m/s，则该波波长为，△x=1m=，t=0时刻B点通过平衡位置向上运动，A点位于波峰，可知波沿x轴正方向传播，选项C正确；由振动图像及数学知识可知，在0
5s时两质点的位移为
，在1.5s时，AB两质点的位移大小相等，但方向相反，分别为和，A的路程为，
B的路程为，则在0
5s～1.5s间，A、B两质点的路程不相等，选项D错误；
由图知，t=1.5s时A、B两质点到平衡位置的距离是相等的，所以振动的速度大小相等；又由图可知，在t=1.5s时刻二者运动的方向相同，所以它们的振动速度相同．故E正确．故选ACE.
点睛：本题中振动图象反映质点的振动情况，根据振动图象的信息，能确定两质点在同一时刻的状态，列出距离与波长的通式是关键．
14．BCE
【解析】图示时刻，质点Q恰好在平衡位置且向上振动，根据波形平移法知该波沿x轴正方向传播。故A错误；该波的周期为
T=4×0.2s=0.8s，则t=1s=1?T，可知1s末质点P到达平衡位置，位移为零。故B正确；由题得该波的波长为
λ=24m，则波速为：v==30m/s，故C正确；图示时刻质点P的振动位移为
y=0.2m，根据数学知识可知其振动方程是余弦方程，即为：?y=0.2cos（t）=0.2cos2.5πt=0.2sin（2.5πt+）m，故D错误；t=0.9s，质点P的位移为：y=0.2sin（2.5πt+）m═0.2sin（2.5π×0.9+）m=m；
，所以0至0.9s时间内P点通过的路程为：S=4A+m=（0.8+0.2-）m＜0.9m，故E正确；故选BCE.
点睛：先根据质点的振动过程确定周期，判断波的传播方向是应具备的基本功。质点的振动方程要根据位移和速度方向由数学知识分析函数特征，写出振动方程。
15．
(1)正；
5；
0.25；
【解析】由图可知，t=0时刻，x=3m处的质点沿y轴正方向运动，经过t=0.3s第一次到达波峰，所以该波沿x轴正方向传播，波长λ=６.0m，周期，传播速度为；
x=4.5
m处的质点在0～1.5s内通过的路程为