广州市白云中学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 同步练习（含解析）

2.1机械波的产生和传播
1．一列简谐波沿一直线向左运动，当直线上某质点a向上运动到达最大位移时，a点右方相距0.15m的b点刚好向下运动到最大位移处，则这列波的波长可能是（
）
A．0.6m
B．0.3m
C．0.2m
D．0.1m
2．对于介质中正在传播的一列机械波，下列说法正确的是（
）
A．传播速度等于波中某质点的振动速度
B．某质点一个周期内走过的路程等于波长
C．波的周期等于波源振动的周期
D．波在一个周期内传播的距离等于波长
3．下列关于机械振动与机械波的说法，正确的是（
）
A．机械波的频率与振源的振动频率无关
B．机械波的传播速度与振源的振动速度无关
C．质点振动的方向不一定垂直于波传播的方向
D．机械波在介质中传播的速度由振源的频率决定
4．关于波长，下列说法正确的是（
）
A．质点一个周期内通过的路程为一个波长
B．两个波峰（或波谷）间的距离是一个波长
C．在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播的距离是一个波长
D．两个相邻的，在振动过程中运动方向总是相同的质点间的距离是一个波长
5．一列简谐横波沿轴正方向传播，某时刻其波形如图所示。下列说法正确的是（
）
A．波长为
B．波的周期为
C．经周期后质点运动到点
D．经周期后质点的速度变为零
6．一列简谐横波在轴上传播，在时刻的波形图如图中实线所示，图中虚线是时的波形图。已知该波的周期大于，这列波的速度为（
）
A．若波沿轴正方向传播
B．若波沿轴正方向传播
C．若波沿轴负方向传播
D．若波沿轴负方向传播
7．如图所示，一列简谐横波沿轴正方向传播，从波传到的点时开始计时，已知点的振动周期为，下列说法中正确的是（
）
A．这列波的波长是
B．这列波的传播速度是
C．质点经过才第一次到达波峰
D．点右边各质点开始振动时的方向都是向下
8．一列简谐横波在时刻的波形如图中实线所示，在时刻的波形如图中虚线所示，由此可以判定此列波（
）
A．波长一定是
B．周期可能是
C．一定向右传播
D．传播速度一定是
9．关于机械振动和机械波，以下说法正确的是（
）
A．要产生机械波，有波源就可以
B．要产生机械波，必须要有波源和介质
C．要产生机械波，有介质就可以
D．要产生机械波，不需要有波源和介质
10．以下对机械波的认识正确的是(
)
A．形成机械波一定要有振源和介质
B．振源做简谐运动形成的波中，各质点的运动情况完全相同
C．横波向右传播时，处于波峰的质点也向右迁移
D．机械波向右传播时，右方的质点比左方的质点早一些振动
11．如图所示为一列横波在t=0时刻的波动图象，从此时刻开始，此波中d质点到达波峰的时间比c质点早0.1s，求：
（1）波速及波的传播方向；
（2）x=1.5m处的b质点从此刻起到第一次到达平衡位置且向下运动所经历的时间和路程。
12．图中的实线是一列简谐波在某一时刻的波形图．经0.2
s后，其波形如图中虚线所示．
(1)
若该波向左传播，求波的传播速度和周期；
(2)
若该波的波速为0.9m/s，求波的传播方向.
13．在某介质中形成一列简谐波，t=0时刻的波形如图中的实线所示。
（1）若波向右传播，零时刻刚好传到B点，且再经过0.6s，P点也开始起振，求：该列波的周期T=？
（2）从t=0时起到P点第一次达到波峰时止，O点所经过的路程S0及P点第一次达到波峰时O点对平衡位置的位移y0各为多少？
（3）若该列波的传播速度大小为20m/s，且波形中由实线变成虚线需要经历0.525s时间，则：该列波的传播方向如何？
参考答案
1．BD
【解析】
试题分析：根据题意：设ab平衡位置间距离为x．则故解得：；所以当n=0时，当n=1时，而当，n不是整数，故不可能．
故选BD
考点：波长、频率和波速的关系；
点评：知道两个质点的振动状态，确定它们平衡位置间距离与波长的关系，得到波长的通项式或波长的值．
2．CD
【解析】
A.波在介质中匀速传播，质点的振动是变速运动，二者不相等，选项A不符合题意；
B.质点在一个周期内走过的路程等于振幅的四倍，不一定等于波长，选项B不符合题意；
C.除波源外其它质点的振动属于受迫振动，频率和波源的频率一样，因此波的周期与波源振动的周期始终相等，选项C符合题意；
D.根据知，波在一个周期内传播的距离等于波长，选项D符合题意；
3．BC
【解析】
A.机械波的频率是振源的振动频率，选项A不符合题意；
B.机械波的传播速度与振源的振动速度无关，选项B符合题意；
C.波分横波与纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在同一条直线上，选项C符合题意；
D.机械波在介质中传播的速度由介质本身决定，选项D不符合题意；
4．CD
【解析】
A.质点在一个周期内通过的路程为4个振幅，各质点只是在其平衡位置附近振动，不能随波迁移，故A不符合题意；
B.两个波峰(或波谷)间的距离是波长的整数倍，故B不符合题意；
C.由于波具有周期性，每经过一个周期，波形会重复出现，沿着波的传播方向，振动在介质中传播的距离是一个波长，故C符合题意；
D.在振动过程中运动方向总是相同的质点间的距离是波长的整数倍，只有在振动过程中运动方向总是相同的相邻质点间的距离才是一个波长，故D符合题意。
5．AD
【解析】
A.这是波形图，由图可直接读出波长，选项A符合题意；
B.由波形图不能读出周期，选项B不符合题意；
C.机械波传播过程中质点不能随波迁移，选项C不符合题意；
D.质点在平衡位置，经周期后质点到达最大位移处，速度变为零，选项D符合题意。
6．AD
【解析】
AB.若波向右传播
，
，
因为，所以，则，则
，
选项A符合题意，选项B不符合题意。
CD.若波向左传播
，，
所以，则，则
，
故选项D符合题意，选项C不符合题意。
7．ABD
【解析】
A.由图象可知这列波的波长是4
m，故选项A符合题意；
B.根据得：波速，故选项B符合题意；
C.再经过0.5s，即波向前传播了一个周期，Q点位于波谷，故C不符合题意；
D.由质点带动法知Q点刚开始振动时振动方向向下，则M点右边各质点开始振动时的方向都是向下，故D符合题意；
8．AB
【解析】
试题分析：相邻两个波峰或波谷之间的距离等于波长，由波动图象可直接读出波长．根据波的周期性得到周期的通项，考虑到波的传播方向未知，还要注意波可能有两种不同的传播方向．
根据图像得出波长是，A正确；若波向x轴正方向传播，则，则，不可能存在，若波向x负轴传播，则，则，故可能存在，周期不确定，则传播速度也不确定，B正确CD错误；．
9．B
【解析】
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，B正确．
10．A
【解析】
根据机械波的产生条件知产生机械波一定要有振源和介质，A正确，机械波后面的质点重复前面质点的运动，因此各质点在各自平衡位置上做简谐振动，振动情况不一定相同，B错误应，机械波传播过程中各质点并不随波迁移，C错误，机械波向右传播时，应是右方的质点比左方的质点振动滞后些，选项D错．
11．（1）20m/s,沿x轴正方向（2）0.125s,12.5cm
【解析】
（1）通过波中d质点到达波峰的时间比c质点早0.1s，得出振动的方向，从而确定波的传播方向。求出波的周期，通过波长求出波速的大小。
（2）根据波形的平移分析，波传播的距离等于△x=2.5m时，b质点经过平衡位置且向下运动，由△t=
求出时间，得到b质点在这段时间内经过的路程。
【详解】
（1）因为波中d质点到达波峰的时间比c质点早0.1s，知d质点振动的方向向上，根据上下坡法知，波的传播方向沿x轴正方向。
根据题意知，T=0.2s，则
（2）从b点第一次到达平衡位置且向下运动水平方向通过的位移为x′=2.5m，故经历的时间
通过的周期数t=
通过的路程为s=4A×=12.5cm
【点睛】
根据质点的振动方向判断波的传播方向，运用波形的平移法研究b质点的运动状态。
12．（1）0.3+1.2n（
n=0,1,2,3····）；（n=0,1,2,3····）（2）向右
【解析】
解：(1)波长：
波向左传播，根据图像则有
波的周期为
波的传播速度
(2)波向右传播，根据图像则有
波的周期为
波的传播速度
当时，，即波的波速为0.9m/s，波的传播方向向右
13．（1）0.2s（2）0.3m,-2cm（3）沿x轴负方向传播
【解析】
波向右匀速传播，根据传播距离x=6m，时间t=0.6s，求出波速，由图读出波长，求出周期；由波速和时间求出波传播的距离，研究与波长的关系，根据波形的平移确定波的传播方向。
【详解】
（1）经过0.6s，波从B点传播到P点，即波向右传播距离为6m，所以，波速；
由图可得：波长λ=2m，故周期；
（2）根据波向右传播可得：波前向下振动，故质点P从开始振动到第一次达到波峰，经过；又有波从B传播到P经历时间0.6s=3T；
所以，从t=0时起到P点第一次达到波峰时止，经过时间；
t=0时刻，质点O在平衡位置且向上振动，故经过后；O点在波谷，对平衡位置的位移y0=﹣2cm；O点所经过的路程为S0=15A=30cm=0.3m；
（3）由图可得：波长λ=2m；根据波速v'=20m/s可得：需要经历0.525s，波的传播距离；
故根据波的传播距离及两波波形图可知：波沿x轴负方向传播。
【点睛】
本题是知道两个时刻的波形研究波传播的距离、波速、周期的问题。