四川省合江中学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 同步练习（含解析）

2.1机械波的形成和传播
1．如图所示，为波沿着一条固定的绳子向右刚传播到B点的波形，由图可判断出A点刚开始的振动方向是(　
　)
A．向下
B．向上
C．向左
D．向右
2．下列关于机械波的说法中错误的是(　
　)
A．相邻的质点是相互做功
B．纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能
C．波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动
D．除波源外波中各质点都做受迫振动
3．一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t=0和t=0.2s时的波形分别如图中实线和虚线所示。已知该波的周期T>0.20s。下列说法正确的是
A．波速为0.80m/s
B．波长为0.08m
C．x=0.08m的质点在t=0.70s时位于波峰
D．若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s，则它在该介质中的波长将变为0.32m
4．声波属于机械波，下列有关声波的描述中正确的是（
）
A．同一列声波在各种介质中的波长是相同的
B．声波的频率越高，它在空气中传播的速度越快
C．在一个周期内，振动质元沿波传播方向走过的路程等于一个波长
D．超声波（>20000Hz）在空气中碰到物理考卷卷面尺寸的障碍物时不容易发生明显衍射
5．沿x轴正方向传播的简谐横波在t0时的波形如图所示，P、Q两个质点的平衡位置分别位于x=3.5m和x=6.5m处。此后，在t=0.5s时，质点P恰好第二次处于波峰位置。下列说法中正确的是
A．波的周期为0.2sl
B．波速为5m/s
C．tl=0.5s时，质点Q第二次到达平衡位置且向上运动
D．当t2=0.9s时，质点P的位移为2cm
E.
P、Q两点的振动方向总是相反
6．6．关于机械振动和机械波下列叙述正确的是：（
）
A．有机械振动必有机械波
B．有机械波必有机械振动
C．在波的传播中，振动质点并不随波的传播发生迁移
D．在波的传播中，如振源停止振动，波的传播并不会立即停止
7．一列沿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轴正方向运动
D．在t=0时，x=6m的质点的加速度为0
E.
x=12m的质点t=1s时开始振动，则波速为4m/s
8．一列简谐横波沿x轴正方向传播，t时刻的波形图如图中的实线所示，此时波刚好传到P点，t+0.6s时刻，这列波刚好传到Q点，波形图如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q为介质中的质点，则下列说法正确的是___________
A．这列波的波长为40m
B．这列波的波速为16.7m/s
C．质点c在这段时间内通过的路程一定为30cm
D．从t时刻起，t+s时刻，质点a恰好第一次到达平衡位置
E.
t+0.5s时刻，质点b、P的位移相同
9．如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为，则下列说法中正确的是（
）
A．c点、d点的振动相位总是相同
B．时刻图中质点b的加速度在增大
C．从时刻开始，经0.01s质点b位于平衡位置上方，并向上做减速运动
D．从时刻开始，经0.01s质点a通过的路程为40cm，时刻a相对平衡位置的位移为零
10．如图所示，图甲为沿x轴传播的一列简谐横波在t=0．2s时刻的波形图，图乙为质点B的振动图像，下列说法正确的是___________
A．从t=0到t=0.ls，该波沿x轴正方向传播了2cm
B．在t=0时，质点A的速度方向和加速度方向均沿y轴正方向
C．从t=0.2s到t=0.3s，质点B通过的路程等于5cm
D．在t=0.ls时，质点C和质点D的速度相同
E.
质点D做简谐运动的表达式为
(国际单位制)
11．如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t1=0.1s时刻的波形图，M、N两点的坐标分别为(-2，0)和(-7，0)。已知t2=0.3s时，M处质点第一次出现在波谷位置。
(ⅰ)这列波的传播速度多大？
(ⅱ)当N处质点第一次出现在波峰位置时，M处质点通过的路程为多少？
12．在某介质中波源A、B处在同一水平线上，它们相距d=20m，t=0时二者同时开始上下振动，A只振动了半个周期，B连续振动，它们的振动图象分别如图甲、乙所示，两波经过10s相遇，求
①波源乙振动的表达式；
②在t=0到t=16s时间内从A发出的半个波在前进的过程中所遇到的乙波波峰的个数。
13．如图所示，一列简谐波沿x轴正方向传播，波源在x=-24m处，图示为t=0时刻的波形图.求：
①这列波的周期：x=0处质点何时第一次到达波谷；
②在0～5s内，x=0处质点运动的路程.
14．一列简谐横波沿x轴正方向传播，M、N是波传播方向上的两个质点，其横坐标分别为xM
=1
m，xN
=4.5
m。以质点N开始振动的时刻为计时起点，质点M的振动图象如图。已知该简谐横波的波长λ
>
2
m，简谐运动的表达可写成y
=
A
sin（ωt
+
φ），求：
（i）质点M做简谐运动的表达式中的A、ω和φ；
（ii）该简谐横波的可能传播速度。
参考答案
1．B
【解析】
AB．图示时刻B振动方向向上，则A点刚开始的振动方向向上。故B正确，A错误。
CD．绳子上向右传播的横波，质点的振动方向与传播方向垂直，不可能沿水平方向。故CD均错误。
2．B
【解析】
A．机械波传播过程中，介质中各个质点间存在相互作用力，则质点振动的过程中要相互做功；故A正确；
B．纵波和横波中质点都不随波向前迁移，只在各自的平衡位置附近振动，故B错误；
CD．介质中各个质点都是在波源产生的驱动力作用下做受迫振动，它们开始振动的方向与振源开始振动方向相同，而且各质点的振动频率等于波源的振动频率，所以各质点振动频率是相同的．故CD正确；
3．D
【解析】
由题意可知：nT+0.5T=0.20s，则（n=0、1、2、3…..）因
T>0.20s可知n=0，解得T=0.4s；波长λ=16cm=0.16m，则波速，选项AB错误；
x=0.08m的质点在t=0时刻向上振动，则t=0.70s=1T时位于波谷，选项C错误；若此波传入另一介质中其波速变为0.80m/s，周期不变，则它在该介质中的波长将变为λ=v＇T=0.32m，选项D正确；故选D.
4．D
【解析】
A.在不同介质中，波速不同，但频率相同，所以波长不同，故A错误
B.声波在同种介质中传播速度相同，故B错误
C.任一振动质点都只在自己的平衡位置附近振动，并不随波向前移动，故C错误
D.波发生明显衍射的条件是：孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长相比差不多或者比波长更小，超声波的波长比卷面小的多，所以不容易发生明显衍射，故D正确
故选D
5．BDE
【解析】
AB、由图可知，O时刻P点经平衡位置向上运动，则第二次到达波峰需经，解得：；由图可知，解得波长为，波速为，故选项A错误，B正确；
C、0时刻Q点在平衡位置向下运动，时Q第二次到达波谷，故C错误；
D、当，故此时P点在正向最大位移处，故位移为2cm，故选项D正确；
E、P、Q两点的相距，所以P、Q两点的振动方向总是相反，故选项E正确；
说法中正确的是选选项BDE。
6．BCD
【解析】有机械波一定有机械振动，有机械振动不一定有机械波，还需要有传播振动的介质．故A错误，B正确．在波的传播中，振动质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波的传播发生迁移．故C正确．在波的传播中，如振源停止振动，由于惯性，质点的振动并不立即停止，则波的传播并不会立即停止．故D正确．故选BCD.
点睛：机械波形成要有两个条件：一是机械振动，二是传播振动的介质．有机械振动才有可能有机械波，波的传播速度与质点振动速度没有直接关系．
7．ACE
【解析】
A．由图像可知该波的波长为8m，故A正确；
B．
t=0时刻，x=2m的质点的速度为零，故B不正确；
C．t=0时刻，x=4m处质点向y轴正方向运动，故C正确；
D．t=0时刻，x=6m处质点的加速度最大，故D不正确；
E．波1s时传到x=12m处，则波速为，，故E正确
8．ADE
【解析】
A、B、由图可知，波的波长为λ=40m；波从P传到Q的距离为x=90m-60m=30m，波速为
;故A正确，B错误.
C、波从P传到c的时间为，在这段时间内质点c振动了半个周期，通过的路程等于2A=20cm;故C错误.
D、从t时刻开始计时，质点a的振动方程为
,
当y=0，时，，故在这个时刻质点a第一次到达平衡位置，故D正确.
E、在
t
时刻，因波沿x轴正方向传播，故此时质点P是向上振动的，经后，P正在向下振动（负位移），是经过平衡位置后向下运动0.1s；质点b是正在向上振动的（负位移），是在到达最低点后向上运动0.1s，可见此时两个质点的位移相同;故E正确.
故选ADE.
9．BC
【解析】
A.根据图像分析，c点、d点的振动相位不同，故A错误
B.波向x轴正方向传播，所以b在向y轴负方向运动，加速度增大，故B正确
C.经过0.01s即半个周期，b位于平衡位置上方，并向上做减速运动，故C正确
D.经过0.01s即半个周期，a相对平衡位置的位移大小为20cm，故D错误
故选BC
10．BCE
【解析】
A项：由图乙可知，B质点在t=0.2s时在平衡位置向下振动，由同侧法可知，波沿x轴负方向传播，故A错误；
B项：由图甲向前推半个周期可知，A质点的速度方向和加速度方向均沿y轴正方向，故B正确；
C项：从t=0.2s到t=0.3s为0.1s即为四分之一周期，B质点从平衡位置运动四分之一周期运动路程等振幅即为5cm，故C正确；
D项：将图甲向推四分之一周期B质点在波峰处，D质点在平衡位置，所以质点C和质点D的速度不相同，故D错误；
E项：质点D比质点0晚一个周期，且从波峰处开始振动，由图乙可知，，，所以表达式为，故E正确。
故选：BCE。
11．(1)
(2)
【解析】(ⅰ)M点与最近波谷的水平距离为s=4m，所以波速为
(ⅱ)根据图象可知，该波波长，该波中各质点振动的周期为
t1时刻后经时间M处质点开始振动，则
t1时刻后经时间N处质点第一次出现在波峰位置，则
此时M处质点已振动
则当N处质点第一次出现在波峰位置处，
M处质点通过的路程为
点睛：本题要能由波的传播方向来确定质点的振动方向，运用波形平移法求波速，掌握由质点的振动情况来确定周期．
12．（1）
（2）6个
【解析】（1）由振动图线可知，波源乙振动的表达式.
（2）两列波的波速相同，相遇经过距离均为10cm，则v=s/t=1m/s；
对于乙波：λ=Vt=2m；
在t=10s甲乙相遇时甲波前沿与乙波峰相距s1=3λ/4=1.5m；
在t=16s时甲波传播的距离为s=vt=16可见遇到的波峰个数为6个.
13．(1)
（2）
【解析】①由图象可得，这列波的波长为λ=8m
T=
=ls
最近的波谷距离x=0处的距离为=18m
x=0处质点第一次到达波谷的时间t=
=2.25.
②这列波距离x=0处质点=2m
这列波传到x=0处质点
t2=5-t1=3.5s
3.5s内x=0处质点运动的路程是14个振幅，s=14A=280cm=2.8m
14．（i）（ii）
【解析】（i）根据M的振动图象，可知
振幅A
=
0.02
m
①
振动周期T
=
6
s
故圆频率ω
=rad/s
②
t
=
0时，M的位移y
=
0.01
m，代入表达式y
=
A
sin（ωt
+
φ），
解得φ
=
③
（ii）考虑到质点振动的周期性，若波源的起振方向沿y轴正方向，则波从M点传播到N点经历的时间
　(式中0,1,2,3……)
④
该简谐横波的传播速度
⑤
由于条件限制，结合④⑤可知可取0、1两个值
则当k=0时，
v1=7m/s；k=1时，
⑥
考虑到质点振动的周期性，若波源的起振方向沿y轴负方向，则波从M点传播到N点经历的时间
（式中1,3,5;……）
⑦
该简谐横波的传播速度
⑧
由于条件限制，结合⑦⑧可知可取1、3两个值
则当k=1时v2=1m/s；k=3时，