怀仁县巨子高中2019-2020学年高中物理鲁科版选修3-4：2.1波的形成和描述 学业测评（含解析）

2.1波的形成和描述
课时作业
1．一列简谐横波在x轴上传播，某时刻的波形图如图所示，a、b、c为三个质点，a正向上运动.由此可知（
）.
A．该波沿x轴负方向传播
B．c正向上运动
C．该时刻以后，b比c先到达平衡位置
D．该时刻以后，b比c先到达离平衡位置最远处
2．已知声波在钢轨中传播的速度远大于在空气中传播的速度，则当声音由钢轨传到空气中时（
）
A．频率变小，波长变长
B．频率变大，波长变短
C．频率不变，波长变长
D．频率不变，波长变短
3．关于机械振动和机械波的关系，下列说法正确的是
A．有机械波必有机械振动
B．有机械振动必有机械波
C．介质中质点的振动速度与波的速度相同
D．波源停止振动时，介质中的波立即消失
4．在均匀介质中，各质点的平衡位置在同一直线上，相邻两质点的距离均为s，如图甲所示．振动从质点1开始向右传播，质点1开始运动时的速度方向竖直向上．经过时间t，前13个质点第一次形成如图乙所示的波形．关于这列波的周期和波速，如下说法正确的是（
）
A．这列波的周期T=2t/3
B．这列波的周期T=3t/2
C．这列波的传播速度v=12s/t
D．这列波的传播速度v=16s/t
5．在机械波传播过程中
A．各质点都在各自的平衡位置附近振动
B．各质点由近及远地传播开去
C．各质点都在做匀速直线运动
D．各质点都在做匀加速直线运动
6．关于机械波，下列说法中正确的是（
）．
A．波的传播过程就是介质中质点的迁移过程
B．波的传播过程就是振动能量的传递过程
C．波的传播方向就是质点振动的方向
D．波的传播速度就是质点振动的速度
7．图a为一列简谐横波在时的波动图象，该波中处质点P的振动图象如图b所示，下列说法正确的是（　　）
A．该波的波速为2m/s
B．该波沿x轴正方向传播
C．时，质点P的位移为5cm
D．经过10s，P运动的路程为20m
8．一列简谐横波沿
x
轴传播，如图甲是
t=0.2s
时的波形图，P、Q
是这列波上的两个质点，图乙是
P质点的振动图象，下列说法正确的是（
）
A．再经过
0.2s，Q质点的路程为
4m
B．经过s的时间，波向
x轴正方向传播
5m
C．t=0.1s
时质点
Q处于平衡位置正在向上振动
D．之后某个时刻
P、Q两质点有可能速度大小相等而方向相反
9．一列简谐横波沿x轴负方向传播，t=0时刻的波形如图中实线所示，t=0.7s时刻的波形如图中的虚线所示，则下列叙述正确的是（　　）
A．该波的波长为8m
B．波的周期可能为0.4s
C．波的传播速度可能为30m/s
D．质点P在t=0.7s时刻向下运动
E.x=4m与x=6m两质点的运动方向总是相反
10．一列简谐横波沿x轴正方向传播，周期为T。在t＝0时的波形如图所示，波上有P、Q两点，其纵坐标分别为yP＝2cm，yQ＝－2cm，下列说法正确的是____
A．P点的速度正在增大
B．P点的振动形式传到Q点需要
C．P、Q在振动过程中，位移的大小总相等
D．在内，P点通过的路程为20cm
E.经过，Q点回到平衡位置
11．一列简谐横波以2m/s的速度沿弹性绳子由A向B传播，如图甲所示。从波传到A点开始计时，质点A的振动图象如图乙所示，开始计时后经过时间9s时，质点B第一次位于波峰位置。则该波的波长为__________m，A、B间的距离为__________m。
12．如图所示为某一介质中的甲、乙两个质点振动的位移随时间变化的图像，在t=5s时，两质点的振动方向_____（填“相同”或“相反”）。由于两质点的振动，在同一介质中形成了两列机械波，两列波的波长之比λ甲：λ乙=_____；波速之比v甲：v乙=_______
13．一列横波在x轴上传播，t1＝0和t2＝0.005s时的波形如图所示的实线和虚线．
(1)设周期大于(t2－t1)，求波速．
(2)设周期小于(t2－t1)，求可能的波速．
(3)若周期小于(t2－t1)，且波速为6000
m/s，求波的传播方向．
14．一列简谐横波沿轴正方向传播，时刻的波形如图所示，介质中质点、分别位于、处．从时刻开始计时，当时质点Q刚好第4次到达波峰．
①求波速．
②写出质点做简谐运动的表达式（不要求推导过程）
参考答案
1．C
【解析】
A．因为a正向上运动，可知该波沿x轴正方向传播，选项A错误；
B．因为该波沿x轴正方向传播，可知c正向下运动，选项B错误；
CD．因此时刻b点向上振动，c正向下运动，可知该时刻以后，b比c先到达平衡位置，c比b先到达离平衡位置最远处，选项C正确，D错误；
故选C.
2．D
【解析】
当声音由钢轨传到空气中时，频率不变，由题意得知波速减小，由波速公式v=λf可知，波长变短。
A．频率变小，波长变长，与结论不相符，选项A错误；
B．频率变大，波长变短，与结论不相符，选项B错误；
C．频率不变，波长变长，与结论不相符，选项C错误；
D．频率不变，波长变短，与结论相符，选项D正确；
3．A
【解析】
AB．机械振动在介质中传播才形成机械波，所以有机械波必有机械振动，而有机械振动若没介质不会形成机械波，故A正确，B错误；
C．波的传播速度与介质有关，而质点的振动速度与波的传播速度无关，故C错误；
D．振源停止振动时，波在介质中的传播并不停止，故D错误。
故选A。
4．D
【解析】
由波的传播特点可知，质点13开始振动的速度方向应和波源的振动方向相同为向上方向；波形图沿波的传播方向“上坡下振，下坡上振”可知质点13当前的振动方向为向下；说明质点13已经振动了半个周期，因此波此时应传播到质点17的位置，由知C错D对；知A和B错误．
5．A
【解析】
A．波在传播的过程中，质点都在各自的平衡位置附近振动，故A正确；
B．波在传播时，介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动，它们并没有随波的传播而发生迁移，故B错误；
CD．波在传播时，介质中的质点在其平衡位置附近做往复运动，并不是匀速度直线运动，也不是匀加速直线运动，故CD错误。
故选A。
6．B
【解析】
A．波传播过程中，质点只在自己平衡位置附近振动，而不随波迁移，选项A错误；
B．波的传播过程就是振动能量的传递过程，选项B正确；
C．波的传播方向与质点振动的方向是两个不同的概念，选项C错误；
D．波的传播速度和质点振动的速度也是两个不同的概念，选项D错误；
故选B．
7．A
【解析】
A．由题图可知
，
则该波的波速为
所以A正确；
B．由振动图象可知，时，质点P向下运动，根据同侧法，在波动图象中可以判断该波沿x轴负方向传播，所以B错误；
C．由振动图象可知，时，质点P的位移为0，所以C错误；
D．经过10s，该波向x轴负方向传播了5个波长，经历了5个周期，所以质点P运动路程为
所以D错误。
故选A。
8．CD
【解析】
A．由乙图可知，振动周期
因此再经过
0.2s，Q质点的路程为
2A=
4cm
A错误；
B．由乙图可知在t=0.2s
时刻，P经平衡位置向下运动，因此波沿x轴负方向传播，B错误；
C．由甲图可知
因此波速
因此t=0.1s
时质点Q振动情况与t=0.2s
时，处质点的振动情况完全相同，处于平衡位置正在向上振动，C正确。
D．由于P、Q之间恰好等于，因此当P运动到位置处时，可能Q也恰好运动到这个位置，且运动方向与P运动方向相反，D正确。
故选CD。
9．ABD
【解析】
A．由波形图可知，该波的波长为λ=8m，选项A正确；
B．由题意可知
（n=0，1，2，3……）
当n=1时，T=0.4s，即波的周期可能为0.4s，选项B正确；
C．波的传播速度
（n=0，1，2，3……）
则当v=30m/s时n不是整数，选项C错误；
D．根据“逆向爬坡法”可知，质点P在t=0.7s时刻向下运动，选项D正确；
E．
x=4m与x=6m两质点平衡位置间距不等于半波长的奇数倍，可知两质点的运动方向不总是相反的，选项E错误。
故选ABD。
10．BCE
【解析】
A．由于波沿x轴正方向传播，可知P点正在向上运动，速度正在减小，A错误；
B．质点每振动一个周期T，波向前传播一个波长，由图可知，P、Q平衡位置间的距离恰好是半个波长，因此P点的振动形式传到Q点需要，B正确；
C．由于P、Q间平衡位置间的距离恰好是半个波长，因此振动过程中，P、Q位移总是大小相等，方向相反，C正确；
D．每经过一个周期，质点运动路程为4倍振幅，但经过，只有处于平衡位置或最大位移处的特殊点路程才是1倍振幅，其它点不再是1倍振幅，因此在内，P点通过的路程不是20cm，D错误；
E．质点Q的振动函数表达式
由图像及题意可求得
因此Q点再运动到平衡位置的时间
E正确。
故选BCE。
11．8
12
【解析】
[1]．由质点的振动图象知波的振动周期为T=4s，则
λ=vT=8m
[2]．波从A传到B点所需时间
质点再振动到波峰所需时间
故B点第一次到达波峰所需时间
t=t1+t2=9s??
解得
x=12m
12．相同
3：2
1：1
【解析】
[1]根据质点的振动图象特征可知，在t=5s时质点在回复力作用下，甲质点要回到平衡位置，而乙质点要运动到波谷位置，因此两质点的振动方向相同。
[3]由于同一介质中，所以波速相同，即
[2]根据质点的振动图象可知，周期
由可知
13．（1）若波沿x轴正方向传播，波速400m/s；若波沿x轴负方向传播，则波速
（2）若波沿x轴正方向传播，波速；若波沿x轴负方向传播，波速
（3）沿x轴的负方向
【解析】
(1)因，所以波传播的距离可以直接由图读出．
若波沿x轴正方向传播，则在内传播了2m，故波速为
若波沿x轴负方向传播，则在内传播了6m，故波速为
(2)因，所以波传播的距离大于一个波长．若波沿x轴正方向传播．在内传播了
故波速
若波沿x轴负方向传播，则在内传播了
故波速
(3)若，且波速为6000
m/s，在内传播的距离为
则有
即
因此，可得波的传播方向沿x轴的负方向
14．（1）；（2）
【解析】
(1)根据波形图得到波长；时刻，质点Q正向下运动；从时刻开始计时，当时质点Q刚好第4次到达波峰，故有
，
解得
故波速为
．
(2)时刻，质点P正在向上运动，振幅为：，
角速度为：
故质点P做简谐运动的表达式为：
．