古交市第二高级中学2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：2.1波的形成和描述 质量检测（含解析）

2.1波的形成和描述
课时作业
1．如图所示，实线是某时刻的波形图象，虚线表示0.2s后的波形图象．
A．若这列波向左传播，则可确定它传播的距离的大小
B．若这列波向右传播，则可求它的最大周期
C．若波速是35m/s，则波的传播方向向右
D．不管波的传播方向如何，由图象都可以确定x=0的质点在0.2s时间内的位移和路程
2．平静湖面传播着一列水面波（横波），在波的传播方向上有相距3m的甲、乙两小木块随波上下运动，测得两个小木块每分钟都上下30次，甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰．这列水面波
A．频率是30Hz
B．波长是3m
C．波速是1m/s
D．周期是0.1s
3．对于横波和纵波，下列说法中正确的是（　　）
A．质点在水平面内振动的波一定是横波
B．质点振动方向与波传播方向都在水平面内的波一定是横波
C．某时刻横波中波峰和波谷处的质点位移都是最大
D．横波中波峰处质点位移最大，波谷处质点位移最小
4．一列简谐横波某时刻的波形及传播方向如图所示，则该时刻P点的运动方向为（　　）
A．向上
B．向下
C．沿切线方向
D．向左
5．一列横波沿一条长绳传播，当波源突然停止振动时（
）
A．所有质点都立即停止运动
B．已经振动的质点继续振动，尚未振动的质点不会振动
C．离波源近的质点先停止振动，然后才是远的质点停止振动
D．离波源远的质点先停止振动，然后才是近的质点停止振动
6．下列现象中属于机械波的是（　　）
A．风吹过麦田时形成的滚滚麦浪.
B．船驶过平静的湖面，湖面上形成的水波.
C．团体操中演员们此起彼伏形成的人浪.
D．在船摇晃时，船上的乘客都一起左右摇晃.
7．一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形如图所示，质点P的x坐标为3m。已知任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，下列说法正确的是（　　）
A．波速为4m/s
B．波的频率为1.5Hz
C．x坐标为15m的质点在t=0.6s时恰好位于波谷
D．当质点P位于波峰时，x坐标为17m的质点恰好位于波谷
8．图甲为一列简谐横波在t=2s时的波形图，图乙为介质中平衡位置在x=0.5m处的质点的振动图像，P是平衡位置为x=1m的质点。下列说法正确的是（　　）
A．波速为0.5m/s
B．波的传播方向沿x轴负方向
C．0~2s时间内，P运动的路程为8cm
D．当t=7s时，P恰好经平衡位置向＋y方向运动
9．振动周期为T，振幅为A，位于x=0点的被波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点P，关于质点P振动的说法正确的是（
）
A．振幅一定为A
B．周期一定为T
C．速度的最大值一定为v
D．开始振动的方向沿y轴向上或向下取决于他离波源的距离
E.若P点与波源距离s=vT，则质点P的位移与波源的相同
10．如图所示，一列简谐波向右以4
m/s
的速度传播，振幅为A。某一时刻沿波的传播方向上有
a、b
两质点，位移大小相等，方向相同.以下说法正确的是（
）
A．a、b两个质点在振动过程中位移总是相同
B．再经过
0.25
s，
a质点回到平衡位置且向下振动
C．再经过
0.5
s，
a、b两质点位移第一次大小相等、方向相反
D．在接下来的
0.5s
内
a
质点的路程为A
11．一列简谐横波沿x轴正向传播，如图为t=0时刻的波形图。波的传播速度为5m/s，此时波刚好传播到x=30m处，则：
(1)从t=0时刻开始至t=14s时，x=20m处的质点A运动的路程为_______m；
(2)从t=0时刻开始经过_______s，x=70m处的质点第三次到达波峰。
12．如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t＝0时刻的波形，虚线为t＝0.2s时刻的波形，波传播的速度大小为25m/s，则这列波沿_______(填“x轴正方向”或“x轴负方向”)传播，x＝1m处的质点在0.8s内运动的路程为_______cm
13．如图所示是在竖直方向上振动并沿水平方向传播的简谐横波，实线是t=0时刻的波形图，虚线是t=0.2s时刻的波形图．
①若波沿x轴负方向传播，求它传播的速度．
②若波沿x轴正方向传播，求它的最大周期．
③若波速是25m/s，求t=0时刻P点的运动方向．
14．某横波在t1时刻的波形如图中实线所示，在t2时刻的波形如图中虚线所示，已知Δt=t2－t1=0.4s，且2T(1)如果波向右传播，则波速为多大？
(2)如果波向左传播，则波速为多大?
参考答案
1．B
【解析】
A．若波向左传播，它传播的距离的大小
不确定，A错误；
B．若波向右传播，波传播的最短时间为周期，根据波形的平移和波的周期性，得出时间与周期的关系式，再求出最大周期
得，当k=0时，T最大，；B正确；
C．由波速与时间乘积求出波传播的距离，再由波形的平移确定波的传播方向，当v=35m/s时，波传播的位移
所以，根据波形的平移得到，波向左传播，C错误；
D．由于周期不确定，所以无法确定x=0的质点在0.2s时间内的位移和路程，D错误。
故选B。
2．C
【解析】
木块的上下运动反映了所在位置水面质点的振动情况，即波传播方向上的质点每分钟完成30次全振动，因此其周期为：T＝s＝2s，故选项D错误；频率为：f＝＝0.5Hz，故选项A错误；又因为甲在波谷时，乙在波峰，且两木块之间有一个波峰，所以sAB＝，解得波长为：λ＝＝2m，故选项B错误；根据波长、波速、周期间关系可知，这列水面波的波速为：v＝＝m/s＝1m/s，故选项C正确．
3．C
【解析】
AB．物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波，称作横波，把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线的波，称作纵波，所以质点在水平面内振动的波不一定是横波；质点振动方向与波传播方向都在水平面内的波不一定是横波，故AB错误；
CD．横波中波峰和波谷处质点的平衡位置相距半个波长的奇数倍，振动情况总是相反，横波中波峰和波谷处的质点位移都是最大，故C正确，D错误。
故选C。
4．A
【解析】
根据同侧法可知该时刻点的运动方向为向上，故A正确，BCD错误。
故选A。
5．C
【解析】
ACD.当波源的振动方向与波的传播方向相互垂直时，称之为横波。当波源突然停止振动时，由于波是使质点间相互带动，并且重复，同时后一个质点比前一个质点滞后，所以离波源近的质点先停止振动，然后才是远的质点停止振动；波的形式仍在质点的振动下传播。最终所有质点将会停止振动，但靠近波源先停止，远离波源后停止振动，故AD错误，C正确；
B.已经振动的质点继续振动，尚未振动的质点，将在波的形式传播后，会停止振动，故B错误；
6．B
【解析】
一般的物体都是由大量相互作用着的质点所组成的，当物体的某一部分发生振动时，其余各部分由于质点的相互作用也会相继振动起来，这样就形成了波．
【详解】
当物体的某一部分发生振动时，其余各部分由于质点的相互作用也会相继振动起来，物质本身没有相应的大块的移动，所以麦子的运动形成的不是波。故A错误
水浪是由于水之间相互带动而传播的；故属于波；故B正确；在人浪表演中是由于演员有节奏的起立和下蹲形成的，没有振动形式的传播和带动；故C错误；乘客左右摇晃为机械振动，不是机械波；故D错误；故选B。
【点睛】
本题考查机械波的定义，要注意理解波的性质，明确波的形成原因；在生活中能正确区分是否一些运动性质属于波动．
7．D
【解析】
AB．任意振动质点连续2次经过平衡位置的时间间隔为0.4s，则周期为
波的频率为
由图可知，该波的波长
波速为
故A、B错误；
C．坐标为15m的质点到点的距离为
可得坐标为15m的质点与点的振动始终相同，质点经过恰好经过平衡位置，所以坐标为15m的质点在时恰好位于平衡位置，故C错误；
D．坐标为17m的质点到点的距离为
所以坐标为17m的质点与点的振动始终相反，则有当质点位于波峰时，坐标为17m的质点恰好位于波谷，故D正确；
故选D。
8．AC
【解析】
A．从图中可得波长λ=2m，周期T=4s，由公式可得波速
v=0.5m/s
选项A正确；
B．t=2s时x=0.5m处的质点向负y方向运动，故波的传播方向沿x轴正方向，选项B错误；
C．0～2s时间内，经过了半个周期，P运动的路程为
S=2A=8cm
选项C正确；
D．t=2s时，x=1m处的质点P位于波峰，从t=2s到t=7s经过时间
所以当t=7s时，质点P恰好经平衡位置向-y方向运动，选项D错误。
故选AC。
9．ABE
【解析】
ABD．在波传播过程中，各振动质点的振动周期、振幅、起振方向都和波源质点相同，故AB正确，D错误；
C．质点的振动速度大小跟波速无关，故C错误；
E．根据
s=vT
可知s等于一个波长，即P点与波源质点相位相同，振动情况总相同，位移总相同，故E正确。
故选ABE．
【点评】
本题考查了波动和振动的区别和联系，质点振动的速度是呈周期性变化的．
10．BCD
【解析】
A．由于a、b两个质点间的距离正好等于半径波长，因此当a运动到平衡位置时，b恰好到达波峰或波谷，A错误；
B．根据
经过
0.25
s，O点的振动情况恰好传播到a点，因此a质点回到平衡位置且向下振动，B正确；
C．再经过
0.5
s，O点的振动情况恰好传到x=2m处，此时a、b两个点关于x=2m位置对称，因此a、b两质点位移第一次大小相等、方向相反，C正确；
D．由图可知，波长，t=0时刻，a点离平衡位置的距离
而当t=0.5s时，a点离平衡位移大小也恰好是，因此这段时间内的位移为
D正确。
故选BCD。
11．70
17
【解析】
(1)由图知波长λ=20m，根据波速公式得
从t=0时刻开始至t=14s，其时间间隔△t＝14s＝3T，质点A通过的路程
s=3×4A+2A=14×5cm=70cm；
(2)从t=0时刻起，最近的波峰传播第一次到x=70m需要的时间为
则x=70m处的质点第三次到达波峰的时间
t总=△t′+2T=9s+2×4s=17s。
12．x轴负方向
200
【解析】
这列波在0.2s内传播的距离为：
x=vt=5m
=l
由此判断这列波沿x轴负方向传播；波的传播周期：
T==0.16s
则x=lm处的质点在0.8s内运动的路程：
s=×4×10cm=200cm．
13．(1)
(2)
(3)沿y轴负方向．
【解析】
(1)波沿x轴负方向传播时，传播的可能距离为（n=0，1，2，3.....）
?传播的速度为；（n=0，1，2，3.....）??
(2)波沿x轴正方向传播，传播的时间与周期关系为；（n=0，1，2，3.....）???????
得（n=0，1，2，3.....）????
当n=0时周期最大，即最大为0.8s???
(3)波在0.2s内传播的距离Δx=vΔt=5m???
传播的波长数，可见波形图平移了的距离.由题图知波沿x轴正方向传播.所以P点在t=0s时刻沿y轴负方向运动.
14．(1)45m/s；(2)55m/s
【解析】
(1)如果波向右传播，实线波形到达虚线波形需要沿波的传播方向传播
(n=0，1，2，3……)
的距离
其中，，已知，则
得
n=2
由图像知m，则△x=18m，故波速
(2)如果波向左传播，同理，有
得
n=2
故波速