高中物理人教版选修3.4 作业题 12.2 波的图象 Word版含解析

波的图象
一、选择题(1～6为单选，7～9为多选)
1．下列选项为一列横波在某介质中传播时某一时刻的波形图，已知波的传播方向向右，能正确描述各质点继续振动时运动方向的是(　C　)
解析：处在波峰或波谷处的质点一定向平衡位置处运动，因此A、D错误；根据“上下坡”法“上坡下，下坡上”可知B错误，C正确．
2．如下图所示，实线为简谐波在时刻t的图象，虚线为简谐波经Δt时间后的图象．则下列说法中正确的是(　D　)
A．这列简谐波一定沿x轴正向传播
B．这列简谐波一定沿x轴负向传播
C．实线上的质点a经Δt时间后位于虚线上a1位置
D．实线上的质点a经Δt时间后位于虚线上a2位置
解析：经Δt时间后的波形可能是t时刻的波形向右平移(向右传播)得到的，也可能是向左平移(向左传播)得到的，根据题意无法判断，A、B错误；波上质点在平衡位置上下两侧振动，并不随波迁移，故C错误，D正确．
3．简谐横波某时刻的波形如图所示，P为介质中的一个质点，以下说法正确的是(　D　)
A．若波沿x轴正方向传播，则P质点此时刻速度沿x轴正方向
B．若波沿x轴正方向传播，则P质点此时刻加速度沿y轴正方向
C．再过个周期，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4A
解析：横波中，质点振动方向与波的传播方向应垂直，故A错；质点加速度的方向一定指向平衡位置，故B错；由于不知道波的传播方向，则无法判断个周期后质点P的位置，故C错．只有选项D正确．
4．下图为一列简谐波在t＝0时刻的图象，已知质点P将比质点Q后回到平衡位置，则下列说法中正确的是(　A　)
A．波一定沿x轴正方向传播
B．质点Q与质点R的运动方向相反
C．质点P的速度正在增大
D．质点R的加速度正在减小
解析：因P点比Q点后回到平衡位置，可知P点向＋y方向振动，Q点向－y方向振动，可判断波向＋x方向传播，即P点远离平衡位置，速度正在减小，Q点衡位置，速度正在增大；R点与Q点均向－y方向运动，R点正远离平衡位置，位移增大，加速度增大．
5．如图所示是沿x轴正方向传播的一列横波在t＝0时刻的一部分波形，此时质点P的位移为y0.则此后质点P的振动图象是如图中的(　B　)
解析：根据波动传播规律，此后质点P的振动图象与选项B中图象一致，选项B正确．
6．一列横波沿x轴正向传播，a、b、c、d为介质中的沿波传播方向上四个质点的平衡位置．某时刻的波形如图甲所示，此后，若经过周期开始计时，则图乙描述的是(　B　)
A．a处质点的振动图象
B．b处质点的振动图象
C．c处质点的振动图象
D．d处质点的振动图象
解析：根据波的图象可知：a处质点经过周期，在波谷；b处质点经过周期，在平衡位置且向下振动；c处质点经过周期，在波峰；d处质点经过周期，在平衡位置且向上振动．则图乙描述的是b处质点的振动图象，故答案为B.
7．取向上为质点振动的正方向，得到如下图所示的两个图象，则图线上A、B两点的运动方向是(　AC　)
A．A点向下
B．A点向上
C．B点向下
D．B点向上
解析：题图甲表示的是波的图象，由于波沿x轴负方向传播，所以图中质点A的振动方向向下，A正确，B错误；题图乙表示的是振动图象，在图中B所对应的时刻质点应当向下运动(因为下一时刻位移为负值)，C正确，D错误．
8．关于如图所示的波形图，下列说法中正确的是(　ACD　)
A．此列波的振幅是0.1
m
B．x＝15
cm处质点的位移是0.1
m
C．若质点A的速度沿y轴正方向，则质点B的速度也沿y轴正方向
D．质点A的加速度为沿y轴负方向，而B、C的加速度沿y轴正方向
解析：从波的图象上可以直接读出振幅、各质点离开平衡位置的位移，A对、B错．各质点加速度的方向总是指向平衡位置，大小为a＝－，D正确．由于A、B两质点在此时刻都在同一“坡”上，根据“上下坡”法可以判断C正确．
9．一列横波沿绳子向右传播，某时刻绳子形成如图所示的凹凸形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F
6个质点，有(　AD　)
A．它们的振幅相同
B．其中D和F的速度方向相同
C．其中A和C的速度方向相同
D．从此时起，B比C先回到平衡位置
解析：各质点先后到达波峰或波谷处，振幅相同，A正确．由于各质点都要“尾随”前边质点振动，在波向右传播时，质点D向上振动，质点F向下振动，二者虽然速度大小相同，但方向不同，B错．同理可知A向下运动，C向上运动，二者速度方向相反，C错．从此时起，B和C均向上振动，显然B先到达波峰，先回到平衡位置，D正确．
二、非选择题
10．如图所示是一列横波在t0时刻的波形图，试根据波形图回答下列问题．
(1)该时刻加速度最大的质点有哪些？
(2)速度最大的质点有哪些？
(3)振动方向相同的质点有哪些？这些点的分布有什么规律？
(4)如果这列波沿x轴负方向传播，质点3受到的合外力方向如何？
答案：见解析
解析：(1)加速度最大的质点一定是位移最大的质点，所以该时刻质点2、6、10、14的加速度最大，但方向不相同．
(2)该波是简谐波，质点做简谐运动，因此处在平衡位置的质点速度最大，分别是质点0、4、8、12、16.
(3)该时刻具有相同振动方向的质点是0、1、7、8、9、15、16.与上述质点振动方向相反的质点是3、4、5、11、12、13.其规律是：从波形图上看相同增减性的单调区间上各质点的振动方向相同，相邻的单调区间上质点振动方向相反．
(4)如果该波沿x轴负方向传播，则质点3的速度方向向下．因为位移方向是y轴正方向，其加速度方向沿y轴负方向，由牛顿第二定律知，质点3受到周围质点作用的合外力沿y轴负方向．
11．如下图是一列横波在某一时刻的波形图，该波沿x轴正方向传播，求：
(1)质点A、C、D的振动方向各是怎样的？
(2)再经过T，质点A通过的路程是多少？质点C的位移是多少？
答案：见解析
解析：(1)波沿x轴正方向传播，所以质点A向上振动，质点C向下振动，质点D速度为零．
(2)此时质点A向上振动，再经过T，质点A到达负向最大位移处，质点A通过3个振幅的路程，即6
cm；此时质点C向下振动，再经过T，质点C到达正向最大位移处，位移是2
cm.
12．一列简谐波在x轴上传播．波的振动周期为0.4
s．已知t＝0时刻的波形图如图所示，图中M处的质点此时正经过平衡位置沿y轴正方向运动，画出t＝0.1
s时的波形图．
答案：如图所示
解析：经过0.1
s，各质点振动了T，根据特殊点法可以判断，P质点回到平衡位置，M质点运动到波峰．波形图如答案图所示．