波的描述练习
一、单选题
如图所示,一列简谐横波向右传播,P、Q两质点平衡位置相距0.15m。当P运动到上方最大位移处时,Q刚好运动到下方最大位移处,则这列波的波长可能是
A. 0.60m B. 0.30m C. 0.20m D. 0.15m
下面为某机械波在t=0时刻的波形图象和该波上质点P对应的振动图象,根据图象正确的是(????)
A. P点振幅为0cm B. Q点速度向y轴正方向
C. 波向右传播,v=2.0m/s D. 波向左传播,v=4.0m/s
甲、乙两图分别表示一简谐横波在传播方向上相距3.0m的两质点的振动图象,如果波长大于1.5m,则该波的波速大小可能是(????)
A. 5m/s B. 10m/s C. 15m/s D. 20m/s
如图为一列沿x轴负方向传播的简谐横波,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.6?s时的波形图,波的周期T>0.6?s,则
A. 波的周期为2.4?s
B. 在t=0.9s时,P点沿y轴正方向运动
C. 经过0.4s,P点经过的路程为4m
D. 在t=0.5s时,Q点到达波峰位置
一列简谐横波在x轴上传播,在某时刻的波形如图所示,已知此时质点f的运动方向向下,则(????)
A. 此波朝x轴的负方向传播 B. 质点d此时向上运动
C. 质点b将比质点c先回到平衡位置 D. 质点e此时的速度为零
如图所示,实线是沿x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,虚线是这列波在t=0.2?s时刻的波形图.该波的波速为0.8?m/s,则下列说法正确的是(????)
A. 这列波的波长是14?cm
B. 这列波的周期是0.5?s
C. 这列波可能是沿x轴正方向传播的
D. t=0时刻,x=4?cm处质点的速度方向沿y轴负方向
渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位.某渔船发出的一列超声波在t=0时的波动图像如图1所示,图2为质点P的振动图像,则
A. 该波的波速为1.5m/s
B. 该波沿x轴负方向传播
C. 0~1s时间内,质点P沿x轴运动了1.5m
D. 0~1s时间内,质点P运动的路程为2m
如图所示,实线是x轴传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形图,虚线是这列波在t=0.2?s时刻的波形图.该波的波速为0.8?m/s,则下列说法正确的是(????)
A. 这列波的波长是14?cm
B. 这列波的周期是0.5?s
C. 这列波可能是沿x轴正方向传播的
D. t=0时,x=4?cm处的质点的速度沿y轴负方向
位于坐标原点处的波源A沿y轴做简谐运动,A完成一次全振动时,在介质中形成简谐横波的波形如图所示.B是沿波传播方向上的一个质点,则
A. A开始振动时的运动方向沿y轴正方向
B. A、B两质点振动情况相同
C. 经半个周期质点B将向右迁移半个波长
D. 在一个周期内A所受回复力的冲量为零
一列简谐横波在t=13s时的波形图如图(a)所示,P、Q是介质中的两个质点,图(b)是质点Q的振动图象.关于该简谐波,下列说法正确的是
A. 波速为9cm/s B. 沿x轴正方向传播
C. 质点Q的平衡位置坐标x=9cm D. 在t=12s时质点P移动到O点
二、多选题
一列简谐横波在t=0.6?s时刻的图像如图甲所示,此时,P、Q两质点的位移均为?1?cm,波上质点A的振动图像如图乙所示,则以下说法正确的是(????).
A. 这列波沿x轴负方向传播
B. 这列波的波速是503m/s
C. 从t=0.6?s开始,紧接着的Δt=0.6?s时间内,质点A通过的路程是4m
D. 从t=0.6?s开始,质点P比质点Q早回到平衡位置
如图所示,一列简谐横波沿x轴传播,实线为t=0时刻的波形图,虚线为t=0.6?s时刻的波形图,已知波的周期T>0.6?s,下列说法正确的是
A. 该波的波速一定是10?m/s
B. 该波的波速可能是103m/s
C. t=2.7?s时,Q点的位移一定是0
D. t=2.7?s时,Q点的位移可能是0.2?m
如图甲是一列简谐横波在某一时刻的波的图象,图乙是x=2?m处的质点从该时刻开始计时的振动图象,a、b是介质中两个质点,下列说法正确的是(????)
A. 质点a振动的周期为2?s B. 这列波的波速是2?m/s
C. 这列波沿x轴负方向传播 D. 8?s内质点b通过的路程是40?cm
一列简谐横波,沿x轴正方向传播,传播速度为10?m/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=1.25?m处的质点正在做加速度减小的加速运动
B. x=0.7?m处的质点比x=0.6?m处的质点先运动到波峰的位置
C. x=0.3?m处的质点再经过0.08?s可运动至波峰位置
D. x=1?m处的质点在做简谐运动,其振动方程为y=0.4sin(10πt)?m
三、填空题
如图是一个向右传播的t=0时刻的横波波形图,已知波从O点传到D点用0.2s。该波的波速为______m/s;t=0时,图中“A、B、C、D、E、F、G、H、I、J”各质点中,向y轴正方向运动的速度最大的质点是___________。
如图,一列简谐横波平行于x轴传播,图中的实线和虚线分别为t=0和t=0.1s时的波形图。已知平衡位置在x=6m处的质点,在0到0.1s时间内运动方向不变。这列简谐波的周期为______s,波速为______m/s,传播方向沿x轴______(填“正方向”或“负方向”)。
一简谐横波沿x轴方向传播,在t=0时刻的波形图如图甲所示,质点P的振动图像如图乙所示。这列波的传播速率是________m/s;t=1?s时质点N的位移是________cm。
四、计算题
简谐横波某时刻的波形如图甲所示,从该时刻开始计时,波上A质点的振动图象如图乙所示.
(1)求该简谐波的波速;
(2)从该时刻起,再经过Δt=0.4s,P质点通过的路程和波传播的距离分别为多少?
(3)若t=0时振动刚刚传到A点,从该时刻起再经多长时间图甲中横坐标为45m的质点(未画出)第二次位于波峰?
如图是某横波的波形图,实线表示某时刻的波形,虚线表示0.2s后的波形图.
(1)若波向左传播,则它传播的可能距离是多少?
(2)若波向右传播,则它的最大周期是多少?
(3)若波速为35m/s,则波的传播方向如何?
如图所示是一列沿x轴方向传播的机械波图象,实线是t1=0时刻的波形,虚线是t2=1s时刻的波形.
①求该列波的周期和波速.
②若波速为9m/s,其传播方向如何?从t1时刻起质点P运动到波谷的最短时间是多少?
答案和解析
1.【答案】B
【解答】
解:P、Q两质点平衡位置相距0.15m。当P运动到上方最大位移处时,Q刚好运动到下方最大位移处,则有:
(n+12)λ=0.15m
解得:λ=0.15mn+12=0.3m2n+1?(n=0、1、2、3…)
当n=0时,λ=0.30m,
当n=1时,λ=0.10m,故B正确,ACD错误。
2.【答案】C
【解答】
A.由图可得:振幅A=10cm,那么,波上各质点的振幅都为10cm,故A错误;
CD.根据质点P的振动图象可得:t=0时刻,质点P向上振动;由t=0时刻的波形图可得:波向右传播;根据质点P的振动图象可得:周期T=2s;由t=0时刻的波形图可得:波长λ=4m,故波速v=λT=2m/s,故C正确,D错误;
B.根据波向右传播,由图可得:质点Q向下振动,即Q点速度向y轴负方向,故B错误。
3.【答案】B
【解析】解:由图可知两质点的振动图象相反,T=0.2s,则有
????s=(n+12)λ=3m??????v=λT=302n+1,由题意λ=62n+1>1.5m得n<1.5,故n=0或1;
??? 当n=0时,v=30m/s;?当n=1,v=10m/s,故B正确.
4.【答案】D
【解答】
A.根据题意应用平移法可知由实线得到虚线需要将图象沿x轴负方向平移(n+34)λ,其中n=0、1、2、3、4…,故由实线传播到虚线这种状态需要(n+34)T,即(n+34)T=0.6s,解得T=2.44n+3,其中n=0、1、2、3、4…,当n=0时,解得T=0.8s,当n=1时,解得T=0.34s,又T>0.6s,故最大周期为0.8s,故A错误;
B.由于波沿x轴负方向传播,故t=0时p点沿y轴负方向运动,故t=0.8s时p点沿y轴负方向运动,而周期T=0.8s,故0.9s时P点沿y轴负方向运动,故B错误;
C.在一个周期内p点完成一个全振动,即其运动路程为4A,而0.4s=12T,故p点的运动路程为2A=0.4m,故C错误;
D.由题意可知波长λ=8m,则变速v=λT=10m/s,在t=0时Q点的横坐标为5m,由于波沿y轴负方向运动,故在t=0.5s的时间内波沿x轴负方向传播的距离为x=vt=10×0.5=5m,故在t=0.5s时,Q点振动情况和t=0时距离坐标原点10m处的质点的振动情况相同,而t=0时距离坐标原点10m处的质点在波峰,在t=0.5s时,Q点到达波峰位置,故D正确。
5.【答案】C
6.【答案】D
【解答】
A.从图中可以看出波长等于12cm,故A错误;
B.由已知得波速等于0.8m/s,周期T=λv=0.120.8s=0.15s,故B错误;
C.经过t=0.2s时该波传播距离Δx=vt=0.16m=113λ,结合图像知该波沿x轴负方向传播,故C错误;
D.由于该波向左传播,所以根据振动和波动关系可知t=0时刻,x=4cm处的质点的质点速度沿沿y轴负方向,故D正确。
7.【答案】D
【解答】
A.由图1可知,振幅为5×10?6m,波长为1.5×10?2m,由图2可得周期为1×10?5s,则可得该波的波速为v=λT=1.5×10?21×10?5m/s=1500m/s,故A错误;
B.由图2可知,在0时刻质点P由平衡位置向上振动,根据微平移法结合图1可得波波沿x轴正方向传播,故B错误;
C.波在传播过程中,介质中的质点并不会随波迁移,故C错误;
D.由于tT=11×10?5=1×105,则可知0~1s时间内,质点P运动的路程为s=4×5×10?6×1×105m=2m,故D正确。
8.【答案】D
【解答】
A.从图中可以看出波长等于12cm,故A错误;
B.由已知得波速等于0.8m/s,周期T=λv=0.120.8s=0.15s,故B错误;
C.经过t=0.2s时该波传播距离Δx=vt=0.16m=113λ,结合图像知该波沿x轴负方向传播,故C错误;
D.由于该波向左传播,所以根据振动和波动关系可知t=0时刻,x=4cm处的质点的质点速度沿沿y轴负方向,故D正确。
9.【答案】D
【解答】
A、波源A开始振动时的运动方向与与图示时刻波最前端质点的振动方向相同,可知波源A的起振方向沿y轴负方向,故A错误;
B、A、B两质点平衡位置相距半个波长,两质点振动情况完全相反;故B错误;
C、波向右传播过程中,质点不随波迁移,故C错误;
D、在一个周期时间内A回复到原来的运动状态,动量的变化为零,根据动量定理得回复力的冲量一定为零,故D正确;
10.【答案】C
【解答】
A.由图(a)可知,波长为λ=36cm,由图(b)可知,波的周期为T=2s,则波速为v=λT=18cm/s,故A错误;
B.由图(a)可知,t=13s时,Q点向上振动,则波的传播方向为沿着x轴负方向,故 B错误;
C.设P、Q在x轴上的平衡位置分别为xP、xQ,由图(a)可知,在x=0处时,y=?A2=Asin(?30?),则
xP=30?360?λ=3cm,由图(b)可知,在t=0时Q点处于平衡位置,经过Δt=13s后,振动状态向x轴负方向传播到P点处,则xQ?xP=vΔt=6cm,可得:xQ=9cm,故C正确;
D.质点只会再平衡位置附近上下振动,不会随波移动,所以不会移到O点,故D错误。
11.【答案】BD
【解答】
A.由乙图读出t=0.6s时刻质点A的速度方向为沿y轴负方向,由甲图判断出波的传播方向为沿x轴正向.故A错误;
B.由甲图读出该波的波长为λ=20m,由乙图周期为:T=1.2s,则波速为:v=λT=201.2m/s=503m/s.故B正确;
C.△t=0.6s=0.5T,质点做简谐运动时在一个周期内质点A通过的路程是4倍振幅,则经过△t=0.6s,A质点通过的路程是:S=2A=2×2cm=4cm.故C错误;
D.图示时刻质点P沿y轴正方向,质点Q沿y轴负方向,所以质点P比质点Q早回到平衡位置,故D正确。
12.【答案】BC
【解答】
AB、据图,波长λ=8m,如果波向左传播,则有(n+34)T=0.6s(n=0,1,2······),只有当n=0时,T1为0.8s>0.6s,
此时波速为v1=λT1=10m/s,
如果波向右传播,则有(n+14)T=0.6s(n=0,1,2······),只有当n=0时,T2为2.4s>0.6s,此时波速为v2=λT2=103m/s,
故A错误,B正确;
CD、如果波向左传播,则2.7s=338T1,根据波的平移法,Q点正好到达平衡位置,位移为零
如果波向右传播,则2.7s=118T2,根据波的平移法,Q点也是正好到达平衡位置,位移为零,故C正确,D错误。
13.【答案】BD
【解答】
AB.由题图知,此波的波长λ=8?m,周期T=4?s,所以波速v=λT=2?m/s,故B正确,A错误;
C.由振动图线可知t=0时刻,x=2?m处的质点向上振动,所以波沿x轴正方向传播,故C错误;
D.质点振幅为5?cm,一个周期内通过的路程为20?cm,8?s=2T,8?s内质点通过的路程是40?cm,故D正确。
14.【答案】AC
【解析】[分析]
考察波的图像
A、波沿x轴正方向传播,由上下坡法可知此时x=1.25m处的质点振动的方向向下,离开平衡位置的位移正在减小,所以质点正在做加速度减小的加速度运动,故A正确;
B、波沿x轴正方向传播,根据波形平移法得知,x=0.7m处的质点比x=0.6m处的质点都正在向下运动,x=0.6m的质点先到达波谷,又先到达波峰的位置,故B错误;
C、波沿x轴正方向传播,x=0.3?m处的质点到左侧相邻的波峰之间的距离为x=14λ+0.3?m=(14×2+0.3)?m=0.8?m,再经过t=xv=0.810s=0.08?s可运动至波峰位置,故C正确;
D、根据图象可知波长λ=2m,则T=λv=210s=0.2s,从此时开始计时,x=1m处质点先向下振动,由图可知,振幅A=0.4m,ω=2πT=2π0.2rad/s=10πrad/s,则x=1m处质点的振动函数表达式为y=?0.4sin10πt(m),故D错误.
15.【答案】10;D
16.【答案】0.4? 10? 负方向
【解析】解:如波向x轴正方向传播,则根据平移法有Δt=0.1s=34T+nT,n=0,1,2,3…
如果波向x轴的负方向传播,则△t=0.1s=14T+nT,n=0,1,2,3…
因为在0到0.1s时间内x=6m处的质点运动方向不变,结合以上分析可知,在该段时间内x=6m处的质点从波峰振动到平衡位置,
所以Δt=0.1s=14T,故T=0.4s,
该波沿着x轴的负方向传播,
因为λ=4m,所以波的传播速度为:v=λT=10m/s。
17.【答案】1,?10;
【解答】
由题图甲可知,该波的波长λ=4?m,由题图乙可知,波的周期T=4?s,又由λ=vT可得波的传播速率v=1?m/s;由题图乙可知,质点P在t=0时刻的振动方向为沿y轴正方向,故波沿x轴负方向传播,t=1?s时质点N的位移为?10?cm;
故答案为:1,?10。
18.【答案】解:(1)据图象知,λ=20m,T=0.8s,A=2cm,
所以波速v=λT=200.8?m/s=25?m/s;
(2)因为△t=0.4?s=T2,
所以质点P通过的路程为2A=4?cm,
在T2内波传播的距离为λ2=10?m;
(3)由A点t=0时刻向上振动知,波沿x轴正方向传播,波速v=25?m/s,
x=45?m处的质点第一次到达波峰的时间
t1=45?2025?s=1?s,
此质点第二次位于波峰的时间t=t1+T=1.8?s。
19.【答案】解:(1)若向左传播,Δt时间内波传播的距离为Δx=(n+34)λ? (n=0,1,2…)
其中λ=4m
得到x=(4n+3)m,(n=0,1,2…),
可能距离为3m、7m、11m…
(2)当波向右传播时,和周期T的关系为
1,2…)
所以T=0.84n+1s(n=0,1,2…)
当n=0时,T有最大值Tmax=0.80+1s=0.8s
(3)波在内传播的距离为
结合图形可判断出波是向左传播的。
20.【答案】解:①由图象知,波长λ=4m
若波沿x轴正方向传播,在内传播距离表达式为:,(n=0,1,2,3,...)
则有:,,(n=0,1,2,3,...)
波速为:,(n=0,1,2,3,...)
若波沿x轴负方向传播,在内传播距离表达式为:,(n=0,1,2,3,...)
则有:,,(n=0,1,2,3,...)
波速为,(n=0,1,2,3,...)
②若波速为,在内传播距离为:
由波形平移法可知,波沿x轴正方向传播,t=0时刻质点P沿y轴正方向振动,由知,,
质点P最短经过时间振动到波谷位置