四川省内江第六中学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 配套练习（含解析）

2.1机械波的形成和传播
1．如图所示，甲图为一列沿x轴传播的简谐横波在t=1s时刻的波动图象，乙图为参与波动的质点P的振动图象，则下列判断正确的是
A．该波的传播方向沿x轴正方向
B．该波的传播速度为8m/s
C．该波的传播速度为4m/s
D．经过1s，质点P沿波的传播方向迁移4m
2．图所示是一列向右传播的横波在t=0时刻的波形图，已知此波的波速为2.4m/s，则此波传播的过程中，坐标为（0.9，0）的质点到t=1s时，所通过的路程为(
)
A．2.56m
B．2.4m
C．0.16m
D．0.02m
3．一列简谐横波某时刻的波形如图所示．P为介质中的一个质点，波沿x轴的正方向传播。下列说法正确的是
A．质点P此时刻的速度沿y轴的负方向
B．质点P此时刻的加速度沿y轴的正方向
C．再过半个周期时，质点P的位移为负值
D．经过一个周期，质点P通过的路程为2a
4．图甲为一列简谐横波在t=0.1s时刻的波形图，Q是平衡位置在x=6m处的质点，图乙为质点Q的振动图象.则___________
A．波的传播方向沿x轴负方向
B．波的传播速度为20m/s
C．在t=0.1s时刻与Q相距5m处的质点一定沿x轴正方向运动
D．t=0.6s时刻，质点Q的速度大小最大，方向沿y轴负方向
E.
在t+0.2s时间内，质点Q通过的总路程为20cm
5．如图，a、b、c、…、k为连续的弹性介质中间隔相等的若干质点，e点为波源，t＝0时刻从平衡位置开始向上做简谐运动，振幅为3
cm，周期为0.2
s．在波的传播方向上，后一质点比前一质点迟0.05
s开始振动．t＝0.25
s时，x轴上距e点2.0
m的某质点第一次到达最高点，则
A．该机械波在弹性介质中的传播速度为8m/s
B．该机械波的波长为2
m
C．图中相邻质点间距离为0.5
m
D．当b点在平衡位置上方3cm处时，f点也在平衡位置上方3cm处
6．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，t＝0时，波刚好传播到M点，波形如图实线所示，t＝0.3s时，波刚好传播到N点，波形如图虚线所示。则以下说法正确的是
A．波的周期为0.6s
B．波的波速为20m/s
C．c点在0~0.3s内通过的路程等于24cm
D．时，b点到达平衡位置
E.
t＝0.25s时，a点与M点的位移相同
7．如图所示，图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为介质中x=2m处的质点P以此时刻为计时起点的振动图象，质点Q的平衡位置位于x=3.5m。下列说法正确的是(
)
A．在0.3s时间内，质点P向右移动了3m
B．这列波的传播速度是20m/s
C．这列波沿x轴正方向传播
D．t=0.ls时，质点P的加速度大于质点Q的加速度
8．如图所示,位于坐标原点的波源从
t=0
时刻开始沿
y
轴正方向振动,产生两列简谐横波在同
一介质中分别沿
x
轴正方向和负方向传播
t=1s
时刻平衡位置
xA=-2m
处的质点
A
位于波谷,xB=8m
处的质点
B
恰好起振，此时波源恰好回到平衡位置沿
y
轴正方向振动，则下列说法正确的是
A．波速为
8.0m/s
B．周期可能为
0.5s
C．波长最大值为
1.6m
D．t=1s
时
x=-6m
的质点一定位于波峰
E.
若振幅为
0.1m,t=1.5s
时质点
B
已经过的路程可能为
1.8m
9．一列简谐横波沿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=0.3s时，x=0至x=4m范围内的波形图，虚线右侧的波形未画出。已知图示时刻x=2m处的质点第一次到达波峰，则下列判断正确的是
A．t=0.3s时，O点振动方向沿y轴负方向
B．t=0.3s时，O点振动方向沿y轴正方向
C．t=0.4s时，x=8m处的质点速度沿y轴正方向
D．t=3s时，x=40m处的质点沿x方向前进了80m
10．如图所示，某均匀介质中各质点的平衡位置在x轴上，当t＝0时，波源x＝0处的质点S开始振动，t＝0.5s时，刚好形成如图所示波形，则（　　）
A．波源的起振方向向下
B．该波的波长为4m
C．该波的波速为6m/s
D．t＝1.5s时，x＝4m处的质点速度最大
E.
t＝1.5s时，x＝5m处的质点加速度最大
11．一列简谐横波以1m/s的速度沿x轴正方向传播，t=0时刻波形如图所示。则波动周期T=_______s，在x=1.0m处有一质点M，该波传播到M点需要的时间t=______s；t=0.9s时，质点M的位移是_______m；若在x=2.0m处的波源产生了频率等于2.0Hz且沿x轴负方向传播的简谐横波，则这两列波相遇时____（选填“能”或“不能”）发生干涉，其原因是：__________________________________。
12．甲、乙两船相距16
m，有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动6次.当甲船位于波峰
时，乙船也恰好位于波峰，这时两船之间还有一个波峰，则此列波的频率为____Hz，波速为____m/s.
13．有一列向右传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示，波速为0.6
m/s，P点的横坐标x＝0.96
m，从图示时刻开始计时，此时波刚好传到C点.经过_____s，P点第二次到达波峰.
14．具有NFC(近距离无线通讯技术)功能的两只手机在间距小于10cm时可以通过________波直接传输信息，其载波频率为1.5×107Hz，载波的传播速度为3.0×108m/s，则该载波的波长为________m．
15．一列简谐横波沿一直线在空间传播，某一时刻直线上相距为d的A、B两点均处在平衡位置，且A、B之间仅有一个波峰，若经过时间t，质点B恰好到达波峰位置，则该波的波速的可能值是________。
参考答案
1．C
【解析】
在乙图上读出t=1s时刻P质点的振动方向沿y轴负方向，在甲图上判断出该波的传播方向沿x轴负方向，故A错误。由甲读出该波的波长为λ=4m，由乙图读出周期为T=1s，则波速为，故C正确，B错误。质点只在自己的平衡位置附近上下振动，并不波的传播方向向前传播，故D错误。
2．C
【解析】
根据图像可知，波长：，所以周期为：，从t=0时刻到t=1s，经过两个周期，通过路程为：，ABD错误C正确
3．C
【解析】
A.由题图可得，波沿x轴方向传播，结合平移法可知，P质点在该时刻的运动方向沿y轴正方向。故A错误。
B.质点的加速度，质点在x轴的上方，所以加速度的方向沿y轴的负方向。故B错误。
C.质点开始时在x轴的上方，经过半个周，一定是在x轴的下方，位移一定为负。故C正确；
D.经过一个周期，质点P通过的路程为4倍的振幅，即4a故D错误。
4．ABE
【解析】
A、由图乙可得t=0.1s时刻，质点Q在平衡位置向上振动，故由图甲可得，波沿x轴负方向传播；故A正确.
B、由图甲知该波的波长，由图乙知周期T=0.4s，则波的传播速度；故B正确.
C、振动点只能在平衡位置附近上下振动，不会沿x轴传播；故C错误.
D、根据波向左传播，由图甲可得，质点Q向上振动，那么，经过后，Q点位于波峰处，此时v=0；故D错误.
E、经过时间，走过的路程；故E正确.
故选ABE.
5．BC
【解析】
据题波的周期为T=0.2s，t=0时刻e点从平衡位置开始向上做简谐运动，经过t=0.05se点第一到达最高点。t=0.25s时，x轴上距e点2.0m的某质点第一次到达最高点，则知该质点的振动比e点落后一个周期，所以波长为
λ=2m，波速为，故A错误，B正确。由波的周期为
T=0.2s，后一质点比前一质点迟0.05s=T/4开始振动，可知相邻质点间的距离等于1/4波长，为0.5m。故C正确。当b点在平衡位置上方3cm处时，f点在平衡位置下方3cm处，故D错误。
6．BDE
【解析】
A.根据波的图像可知，波长：，从M点传到N点位移：，所以所需时间：，所以周期：，A错误
B.波速：，B正确
C.波传到c点需要时间：，在0~0.3s内，c点只运动了0.2s，即通过路程：，C错误
D.此时b点对应的纵坐标为4cm，对应角度为30度，所以b点对应的横坐标为，当原点的波传到b点时，b点处于平衡位置，时间：，D正确
E.t＝0.25s时，波传播的距离：，则分别将t＝0s时的-3m、-1m传到a点和M点都处于横轴以下相同位置，所以，位移相同，E正确
7．CD
【解析】
简谐横波传播过程中，质点P只上下振动，不向右移动，故A错误；由图知：λ=4m，T=0.4s，则波速：，故B错误；由乙图读出，t=0时刻质点P的速度向上，则由波形的平移法可知，这列波沿x轴正方向传播，故C正确；t=0.1s时，质点P位于波峰，可知，质点P的位移大于质点Q的位移，由知，质点P的加速度大于质点Q的加速度，故D正确。
8．ADE
【解析】
A项：由题意得xB=vt，解得v=8.0m/s，A项正确；
B、C项：由于t=1s时刻波源恰好回到平衡位置沿y轴正方向振动，A质点位于波谷，则有
，而质点B恰好起振，则有
以及t=mT，故有m=4n+1，，
当n=0、1、2、3、4……时，m=1、5、9、13、17……，代入上式可得周期T不可能等于0.5s，最大波长为8.0m，B、C项错误；
D项：t=1s时，，该质点一定位于波峰；t=1.5s时质点B已经振动了
由m=1、5、9、13、17……可知质点B已走过的路程可能为，1.0m，1.8m，2.6m……，D、E项正确。
故选：ADE。
9．AC
【解析】
由题，波源t=0时刻开始沿y轴负方向起振，则介质中各个质点均沿y轴负方向起振，图示时刻x=2m处的质点第一次到达波峰，已经振动了T，说明t=0.3s时波传到x=8m质点处，则周期为T=0.3s，t=0.3s时O点振动方向沿y轴负方向，故A正确，B错误。t=0.4s=1T时，x=8m处的质点正从最低点向平衡位置振动，即速度沿y轴正方向，选项C正确；质点只能在自己的平衡位置附近上下振动，不能随波迁移，选项D错误.
10．BDE
【解析】
A．根据图象，由波向右传播可得：P点向上振动即波前向上振动，故波源起振方向沿y轴正方向，故A错误；
BC．由图可知，T＝2t＝1s，λ＝4m，故波速：，故B正确，C错误；
t＝1.5s＝，波向前传播的距离x＝vt＝6m，如图所示:
DE．x＝4m处的质点位于平衡位置，速度最大，x＝5m处的质点位于振幅最大处，加速度最大，故DE正确.
11．
0.4
0.6
-0.1
不能
频率不同
【解析】据波形图得：
=0.4m
据波速公式得：
，
该波传播的M点的时间；
波传到M点时首先向上振动，T=0.9s时，M点振动了0.3s，到达波谷位置，位移为-0.1m。
两列波发生明显干涉的条件是频率相同，相位差恒定且振动方向在同一个平面，才能发生干涉。这两列波因为频率不同，不能发生干涉。
12．
0.1
0.8
【解析】每只船每分钟上下浮动6次，则每秒振动0.1次，则波的频率为0.1Hz．甲船位于波峰时乙船恰位于波谷，两船之间还有一个波峰，两船之间的距离等于两个波长，
即有λ=8m，则波速为．
13．1.9
【解析】
由波形图象可知，波长为λ=0.24m
由波速公式v=λ/T，
可求得波的周期：T=λ/v=0.24/0.6s=0.4s
波从该时刻传播到P点经历的时间
t1=x/v=(0.96?0.24)/0.6s=1.2s
因为此时波刚好传到C点，该波的起振方向向下，所以P点开始振动时向下，开始振动后第二次到达波峰经历的时间
t2=7T/4=7×0.4/4s=0.7s
所以P点第二次到达波峰需要的总时间
t=t1+t2=1.2+0.7=1.9(s)
14．
电磁　
20
【解析】试题分析：根据英国物理学家麦克斯韦的电磁场理论可知，变化的磁场能产生电场，从而形成电磁波．已知波速c，频率f，由波速公式求解波长．
英国物理学家麦克斯韦的电磁场理论告诉我们：变化的磁场能产生电场，从而产生电磁波．空气中电磁波的传播近似等于光速c，由波速公式
得波长，
15．
【解析】若波由A向B传播：若A、B间没有波谷，则波速；若临近A的是波峰，则波速；若临近B的是波峰，则波速；
若波由B向A传播：若A、B间没有波谷，则波速；若临近A的是波峰，则波速；若临近B的是波峰，则波速；
点睛：本题考虑问题要全面周到，要注意波的传播方向可能两种，B的速度有两种，A、B间可能有波谷，也可能没有波谷．