广州市第六十五中学2019-2020学年高中物理粤教版选修3-4：2.1机械波的产生和传播 课时训练（含解析）

2.1机械波的产生和传播
1．一列简谐横波在轴上传播，时刻的波形如图甲所示，的质点的振动图象如图乙所示，由此可以判断（
）
A．该波的传播方向是沿轴正方向
B．该波在时间内传播的距离是
C．在时质点的加速度为零
D．在0到时间内质点通过的路程是
2．人耳只能区分相差0.1
s以上的两个声音，人要听到自己讲话的回声，离障碍物的距离至少要大于(
)．
A．34
m
B．17
m
C．100
m
D．170
m
3．简谐横波某时刻的波形如图所示。为介质中的一个质点，由图象可知（
）
A．质点的加速度方向一定沿轴负方向
B．质点的速度方向一定沿轴负方向
C．经过半个周期，质点的位移一定为负值
D．经过半个周期，质点通过的路程一定为
E.经过半个周期，质点的速度方向一定沿轴正方向
4．如图所示为一列简谐横波的波动图象。已知波速且沿轴正方向传播，从图中可知（
）
A．各质点振幅为，波长为，周期为
B．在处质点的位移为零，速度方向沿轴正方向
C．在处质点的位移为零，速度最大
D．在处质点的位移为，振动周期为
5．一振动周期为、振幅为，位于点的波源从平衡位置沿轴正向开始做简谐振动。该波源产生的一列简谐横波沿轴正向传播，波速为，传播过程中无能量损失。一段时间后，该振动传播至某质点，关于质点振动的说法正确的是（
）
A．振幅一定为
B．周期一定为
C．速度的最大值一定为
D．开始振动的方向沿轴向上或向下取决于它离波源的距离
E.若质点与波源的距离，则质点的位移与波源的相同
F.质点在一个周期内走过的路程等于一个波长
6．一列沿x轴正方向传播的简谐横波，在t=0时刻的波形如图所示的实线，在t=1
s时刻的波形所示的虚线，则下列判断正确的是_______
A．波长为4
cm
B．振幅为4
cm
C．波速可能为5
cm/s
D．波速可能为7
cm/s
E.波速可能为9
cm/s
7．一列简谐横波，沿x轴正方向传播，传播速度为10m/s，在t=0时的波形图如图所示，则下列说法正确的是(
)
A．此时x=1.25m处的质点正在做加速度减小的加速运动
B．x=0.7m处的质点比x=0.6m处的质点先运动到波峰的位置
C．x=0处的质点再经过0.05s时间可运动到波峰位置
D．x=0.3
m处的质点再经过0.08s可运动至波峰位置
E.
x=1m处的质点在做简谐运动，其振动方程为y=0.4sin(10πt)(m)
8．一列简谐横波沿轴正方向传播，图甲是波传播到的点的波形图，图乙是质点从此时刻开始计时的振动图象，是位于处的质点，下列说法正确的是（
）
A．这列波的波长是
B．这列波的传播速度是
C．点以后的各质点开始振动时的方向都沿y轴正方向
D．由甲图对应时刻开始计时，质点经过，第一次到达波谷
E.这列波由点传播到点需要
9．一列横波沿x轴正方向传播，在t与t+0.4s这两个时刻，在x轴上的－3m～＋3m的区间内的波形图，都如图中同一图线所示，则下列说法中疋确的是
A．质点振动周期一定为0.4s
B．该波的最小波速为10
m/s
C．从t时刻开始计时，x=2m处的质点比x=2.5m处的质点先回到平衡位置
D．在t+0.8s时，x=－2m处的质点位移为零
10．一列沿着轴正方向传播的横波，在时刻的波形如图甲所示，图甲中某质点的振动图象如图乙所示，下列说法正确的是（
）
A．图乙表示的可能是质点的振动图象
B．该波的波速为
C．时质点的位移为零
D．在内质点所经过的路程为
E.质点经过沿轴正方向移动
11．如图,
a、b、c、d是均匀介质中x轴上的四个质点.相邻两点的间距依次为2
m、4
m和6
m.一列简谐横波以2
m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3
s时a第一次到达最高点.则波的频率是____Hz,在t=5
s时质点c向____(填“上”“下”“左”或“右”)运动.
12．湖面上停着一条船，一个人观测到每隔5s有一个波峰经过这条船，相邻波峰间的距离是60m。这列波的频率是__Hz，水波的波速是__m/s。
13．（题文）（题文）如图所示，S为上下振动的波源，振动频率为100
Hz，所产生的横波向左、右两方向传播，波速为80
m/s，已知P、Q两质点距波源S的距离为SP＝17.4
m，SQ＝16.2
m.当S通过平衡位置向上振动时，P、Q两质点的位置是P在________，Q在________.
参考答案
1．D
【解析】
A.即由于时，质点P正向上运动，依据下坡上，故波沿着x轴负方向传播，故A错误；
B.由图可知波长为，周期为，在内传播的距离为半个波长即，故B错误；
C.由图乙可知时，质点P正处于x轴上方最高点，因此加速度为最大，方向向下，故C错误；
D.在时间内，质点P的路程为5个振幅，即，故D正确。
2．B
【解析】
声波在空气中传播的速度约为340
m/s，因此2x＝vt，x＝＝17
m，B正确．
3．ACD
【解析】
ABCD.质点a做简谐运动，其回复力指向平衡位置，故其加速度一定沿y轴负方向。速度方
向与波的传播方向有关，若波向右传播，则质点a向y轴正方向运动；若波向左传播，则质
点a向y轴负方向运动。经过半个周期后，质点a到达x轴下方的对称点，故ACD正确，
B错误；
E.经过半个周期后，质点a到达x轴下方的对称点，速度方向可能沿y轴正方向，也可能沿
y轴负方向，故E错误。
4．CD
【解析】
A.由图可知，各质点的振幅为2cm，波长为
=24m，则，故A错误；
B.在x=6m处质点的位移为零，根据波形平移法可知，该质点速度方向沿y轴正方向，
故B错误；
C.在x=18m处质点的位移为零，正通过平衡位置，速度最大，故C正确；
D.在x=24m处质点的位移为2cm，振动周期等于波的周期，为0.4s，故D正确。
5．ABE
【解析】
AB.机械波是将波源的振动形式和能量向外传递的过程，对简谐波而言，介质中各振动质点的
振幅和周期都与波源的相同，故AB正确；
C.质点P的最大振动速度不是波的传播速度v，故C错误；
D.质点P开始振动的方向与波源开始振动的方向相同，与它们的距离无关，故D错误；
E.若质点P与波源的距离，相差波长A整数倍的质点，振动情况都相同，故E正确；
F.质点振动时，一个周期内走过的路程等于振幅的4倍，与波长无关，故F错误。
6．ACE
【解析】
AB.由波形图知波长为4cm，振幅为2cm，故选项A正确，B错误；
CDE.经波形如图虚线所示，由于波传播的周期性，由实线变为虚线波形是即，解得，，波速，，当时，波速为；当时，波速为，故选项C、E正确，D错误。
7．ACD
【解析】
根据题中“波形图如图”、“质点…做…运动”可知，本题考察波的图象与振动相结合的问题，应用同侧法、波速公式、振动特点等知识分析推断。
【详解】
A：波沿x轴正方向传播，由同侧法可得此时x=1.25m处的质点振动的方向向下，正在靠近平衡位置，所以质点正在做加速度减小的加速运动。故A项正确。
B：由同侧法可得x=0.7m处的质点与x=0.6m处的质点都在向下振动，x=0.6m处的质点先到达波谷，又先到达波峰。故B项错误。
C：据图象可知波长，则；由同侧法可得x=0处的质点正由平衡位置向上振动，则x=0处的质点经过可运动到波峰位置。故C项正确。
D：波沿x轴正方向传播，x=0.3
m处的质点到左侧最近波峰之间的水平距离，则x=0.3
m处的质点再经过可运动到波峰位置。故D项正确。
E：由同侧法可得此时x=1m处的质点正向下振动，又质点的振幅，角速度，则x=1m处的质点振动方程为。故E项错误。
【点睛】
波的传播方向与质点振动方向间的关联的判断方法
①波形平移法：将原波形图(实线)沿波的传播方向移一段微小距离后，得到一个新的波形图(虚线)，从原波形图(实线)上某一质点画一个箭头指向新波形图(虚线)，箭头的方向表示这个质点的振动方向，如图所示。
②两速同侧法：在波的图象上某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿水平方向画出另一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是位于图线的同一侧，如图所示。
8．BDE
【解析】
AB.由图可直接读出
，，
所以A错误，B正确；
C.从图甲可判断质点的起振方向是向下的，各个质点的起振方向相同，都是向下的，所以C错误；
D.第一个波谷在处，第一个波谷传到Q就是Q点第一次到波谷
所以D正确；
E.现在波刚传到M点，波的传播速度是匀速的，，所以E正确。
9．BC
【解析】
试题分析：AB、由题意可知，在t与t+0.4s两时刻在x轴上﹣3m至﹣3m区间内的波形图如图中同一条图线所示，则有
0.4s=NT（N=1，2，3…），得：T=s．所以当N=1时，周期最大，为T=0.4s，根据v=，知当N=1时，波速最小为10m/s，故A错误B正确；
C、横波沿x轴正方向传播，t时刻，x=2m处的质点正向下运动，x=2.5m处的质点先向上运动再回到平衡位置，所以从t时刻开始计时，x=2m处的质点比x=2.5m处的质点先回到平衡位置，故C正确；
D、时间t=0.2s，由于，若N是奇数，则x=2m处的质点位移为﹣a；若N是偶数，x=2m处的质点位移为a，故D错误．
10．ABD
【解析】
A.通波沿x轴正方向传播，由图甲知，时刻质点L经过平衡位置向上振动，图乙可表示L点的振动图象，故A符合题意；
B.由甲图读出波长，由乙图读出周期，则该波的波速
故B符合题意；
C.，所以时质点M的位移与开始时的位移相同，为负的最大值，故C不符合题意．
D.由，所以在4s内K质点所经过的路程为4倍的振幅，为3．2m，故D符合题意
E.横波中，各质点振动的方向与波的传播方向垂直，所以质点不可能沿x轴的方向运动，故E不符合题意．
11．
0.25
上
【解析】t=3s时a第一次到达最高点，
，T=4s；
；根据，
，波传到C点后，C振动了2s，即半个周期，所以5s时C经平衡位置向上运动。
【名师点睛】
由题“在t=0时刻到达质点a处，质点a由平衡位置开始竖直向下运动，t=3s时a第一次到达最高点”可确定出该波的周期和频率．根据a与c间的距离，求出波从a传到d的时间．根据时间t=5s与周期的关系，分析质点c的状态。
12．0.212
【解析】
由题得到波的周期为T=5s，则频率为，相邻波峰间的距离是60m，则波长为λ=60m，波速为：。
13．波峰；波谷；
【解析】
【试题分析】由振动的频率和波速，根据波速公式求出波长，分析PS、QS与波长的关系，结合波形，确定P、Q两质点所处的位置．
由得λ＝0.8
m
即依题意可得，，当S在平衡位置向上振动时，Q，P都应在最大位移处，画出最简波形图如图所示．
故P在波峰，Q在波谷．
【点睛】本题关键确定SP、SQ与波长的关系，结合波形进行分析是常用的方法．