巩固练习机械波及波的图像(提高).pdf

高中物理 高中物理【巩固练习】一、选择题 1、平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率为 50Hz 的简谐横波向x轴正、负两个方向传播，波速均为 100m/s.平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为xP3.5m、xQ3m当S位移为负且向y方向运动时，P、Q两质点的()A位移方向相同、速度方向相反 B位移方向相同、速度方向相同 C位移方向相反、速度方向相反 D位移方向相反、速度方向相同 2、介质中有一列简谐机械波传播，对于其中某个振动质点（）A它的振动速度等于波的传播速度 B它的振动方向一定垂直于波的传播方向 C它在一个周期内走过的路程等于一个波长 D它的振动频率等于波源的振动频率 3、（2016 全国卷）某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以 1.8m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近该同学发现从第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身下的时间间隔为 15s下列说法正确的是_ A水面波是一种机械波 B该水面波的频率为 6Hz C该水面波的波长为 3m D水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去 E水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 4、（2016 四川卷）简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q 是传播方向上相距 10m 的两质点，波先传到 P，当波传到 Q 时开始计时，P、Q 两质点的振动图像如图所示则()A质点 Q 开始振动的方向沿 y 轴正方向 B该波从 P 传到 Q 的时间可能为 7s C该波的传播速度可能为 2m/s D该波的波长可能为 6m 5、一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经 0.6s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为()高中物理 高中物理 AA=1m f=5Hz BA=0.5m f=5Hz CA=1m f=2.5Hz DA=0.5m f=2.5Hz 6、在 O 点有一波源，t0 时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波。t1=4s 时，距离 O点为 3m 的 A 点第一次达到波峰；t2=7s 时，距离 O 点为 4m 的 B 点第一次达到波谷。则以下说法正确的是（）A该横波的波长为 2m B该横波的周期为 4s C该横波的波速为 1m/s D距离 O 点为 1m 的质点第一次开始向上振动的时刻为 6s 末 7、一列简谐横波在 t=0 时的波形图如图所示。介质中x=2m 处的质点 P 沿 y 轴方向做简谐运动的表达式为 y=10sin（5t）cm。关于这列简谐波，下列说法正确的是（）A周期为 4.0s B振幅为 20cm C传播方向沿x轴正向 D传播速度为 10m/s 8、用手握住较长软绳的一端连续上下抖动，形成一列简谐横波。某一时刻的波形图如图所示，绳上 a、b 两质点均处于波峰位置。下列说法正确的是（）Aa、b 两点之间的距离为半个波长 Ba、b 两点开始时刻相差半个周期 Cb 点完成全振动的次数比 a 点多一次 Db 点完成全振动的次数比 a 点少一次 9、位于坐标原点处的波源 A 沿 y 轴做简谐运动，A 刚好完成一次全振动时，在介质中形成 的简谐横波的波形如图所示，B 是沿波传播方向上介质的一个质点，则（）高中物理 高中物理 A波源 A 开始振动时的运动方向沿 y 轴负方向 B此后14周期内回复力对波源 A 一直做负功 C经半个周期时间质点 B 将向右迁移半个波长 D在一个周期时间内 A 所受回复力的冲量为零 10、如图，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，振幅为2cm，波速为2m s，在波的传播方向上两质点,a b的平衡位置相距0.4m（小于一个波长），当质点a在波峰位置时，质点b在x轴下方与x轴相距1cm的位置，则()A此波的周期可能为0.6s B此波的周期可能为1.2s C从此时刻起经过0.5s，b点可能在波谷位置 D从此时刻起经过0.5s，b点可能在波峰位置 二、填空题 1、某波源 S 发出一列简谐横波，波源 S 的振动图像如图所示。在波的传播方向上有 A、B 两点，它们到 S 的距离分别为 45m 和 55m。测得 A、B 两点开始振动的时间间隔为 1.0s，由此可知 波长=_m；当 B 点离开平衡位置的位移为+6cm 时，A 点离开平衡位置的位移是_cm。2、运动周期为 T，振幅为 A，位于x=0 点的波源从平衡位置沿 y 轴正向开始做简谐运 动，该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播，波速为v，传播过程中无能量损失，一段时间后，该振动传播至某质点 p，关于质点 p 振动的说法正确的是_。A.振幅一定为 A B.周期一定为 T C.速度的最大值一定为v D.开始振动的方向沿 y 轴向上或向下取决与它离波源的距离 高中物理 高中物理 E.若 p 点与波源距离svT，则质点 p 的位移与波源的相同 3、如图所示，实线是一列简谐横波在 t1=0 时的波形图，虚线为 t2=0.5s 时的波形图，已知 0t2t1T，t1=0 时，x=2m 处的质点 A 正向 y 轴正方向振动。（1）质点 A 的振动周期为 ；（2）波的传播方向是 ；（3）波速大小为 ；（4）从 t2时刻计时，x=1m 处的质点的振动 方程是 。三、计算题 1、渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位。已知某超声波频率为 10105 Hz，某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示。（1）从该时刻开始计时，画出x=7510-3m 处质点做简谐运动的振动图象（至少一个周期）。（2）现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为 4s，求鱼群与渔船间的距离（忽略船和鱼群的运动）。2、地震时，震源会同时产生两种波，一种是传播速度约为 3.5km/s 的 S 波，另一种是传播速度约为 7.0km/s 的 P 波，一次地震发生时，某地震监测点记录到首次到达的 P 波比首次到达的 S 波早 3min。假定地震波沿直线传播，震源的振动周期为 1.2s，求震源与监测点之间的距离x及 S 波的波长。3、一列简谐横波沿x轴正方向传播，0t 时刻的波形如图所示，介质中质点P、Q分别位于2xm、4xm处。从0t 时刻开始计时，当15ts时质点Q刚好第 4 次到达波峰。x/m y/cm 1 2 3 4 5 0 5 5 A 高中物理 高中物理 （1）求波速。（2）写出质点P做简谐运动的表达式（不要求推导过程）。4、一列横波在 x 轴线上传播，在 t1=0 时和 t2=0.005s 时的波形图象如图所示，A、由图中读出波的振幅和波长。B、设周期大于（t2-t1），如果波向右传播，波速是多大？如果波向左传播，波速是多大？C、设周期小于（t2-t1），并且波速为 6000m/s，求波的传播方向。【答案与解析】一、选择题 1、【答案】D【解析】本题是对机械振动和机械波的综合考查，根据波速和频率之间的关系 v=f 得该波的波长为 2m可知，当 S 经过平衡位置向负方向运动时，距离 S 为 1.75 个波长的 P 点从最大的负位移处向平衡位置运动，距离 S 为 1.5 个波长的 Q 点经平衡位置向正方向运动，所以两质点的位移方向相反，速度方向相同，D 正确 2、D 解析：简谐机械波介质中的各质点都做简谐动，其速度按照正弦或余弦规律变化，与波的传播速度是两码事，A 错误；横波的振动方向垂直于波的传播方向，而纵波的振动方向与波的传播方向在一条直线上，B 错误；简谐机械波介质中的质点一个周期内走过的路程等于四个高中物理 高中物理 振幅，波一个周期传播的距离等于一个波长，C 错误；机械波介质中的各质点做简谐运动的频率都相等，都等于波源的振动频率，所以 D 正确。3、【答案】ACE 【解析】水面波是一种机械波，故 A 正确；该同学发现从第 1 个波峰到第 10 个波峰通过身上的时间间隔为 15 s，所以周期155s93tTn，该水面波的频率 f0.6Hz，故 B 错误；该水面波的波长 vT3m，故 C 正确；水面波没有将该同学推向岸边，只能说是因为波传播时振动的质点并不随波迁移，不能说是因为波传播时能量不会传递出去，波的传播过程也是能量传递的过程，故 D 错误，E 正确 故选 ACE。4、【答案】AD 【解析】读图可知，质点 P 的振动图像为虚线，质点 Q 的振动图像为实线从 0 时刻开始，质点 Q 的起振方向沿 y 轴正方向，A 选项正确由题可知，简谐横波的传播方向从 P到 Q，由图可知，周期 T6s，质点 Q 的振动图像向左平移 4s 后与 P 点的振动图像重合，意味着 Q 比 P 的振动滞后了 4s，即 P 传到 Q 的时间t 可能为 4s，同时由周期性可知，从P 传到 Q 的时间t 为(4nT)s，n0，1，2，即t4s，10s，16s，所以 B 选项错误 由xvt，考虑到简谐波的周期性，当t4s，10s，16s，时，速度 v 可能为 2.5m/s，1m/s，0.625m/s，C 选项错误同理，考虑周期性，由vT 可得，波长可能为 15m，6m，3.75m，D 选项正确 故选 AD。5、D 解 析：由 题 图 的 振 幅 A=0.5m，波 长=4m。经 0.6s，N 点 开 始 振 动 的 波 速11 5/10/0.6vm sm s，所以频率102.54vfHzHz，D 正确。（或者：M 点到 N点距离为 6 米，即32，时间相差32T，由30.62Ts，所以0.4Ts，频率2.5fHz。）6、BC 解析：由vxt得：4341Tvst 43472Tvst 解得 sTsmv4/1、，波长mvT4 振动从 O 传到距离 O 点为 1m 的质点所需时间svxt111 7、CD 解析：由振动方程 5，周期为20.4Ts，A 错。由波的图像得，振幅10Acm、波长4m，故波速为10/vm sT，B 错 D 对。p 点在 t=0 时振动方向为正 y 方向，波向正x方向传播，C 对。故选 CD。8、D 解析：ab 两点是波上相邻两波峰，其间距为一个波长，波在传播是在一个周期里传播一个高中物理 高中物理 波长，所以波的前端从 a 到 b 需要一个周期的时间，a 质点比 b 质点提前一个周期起振，所以 b 比 a 完成的全振动少多一次。9、ABD 解析：由A刚好完成一次全振动时的图线可知波源A的起振方向沿 y 轴负方向，A 选项正确；经过14周期之内质点 A 将向负向最大位移运动，回复力做负功，B 正确；质点不随波迁移，C 选项错误；由简谐运动的对称性可知回复力在一个周期内的冲量为零，D 选项正确。10、ACD 解析：对 AB 选项，根据题意有两种情况：第一种情况：0t 时刻的波形如图 1，110.4412，1.2米。根据vT，1.20.62Tsv，A 正确。第二种情况：0t 时刻的波形如图，如图 2，310.44120.6m 根据vT，0.60.32Tsv，B 错误。对 CD 选项，根据以上两种情况，也有两种对应的情况：第一种情况是波长1.2米的波，在0.5ts波的 图像如图 3，0.550.50.66sTT，波沿x轴正方向 传播了56=1.0m，波峰传播到x=1.0m 处，再确定 几个特殊点（如 0.1m、0.7m、1.3m 在平衡位置），0.4m 处的 B 点在波谷，C 正确。第二种情况是波长0.6m 0.3Ts的波，在 0.5ts时波的图像如图 4，0.550.50.33sTT，波沿x轴正方向传播了51.03m，波峰传播到x=1.0m 处，0.4m 处的 B 点在波峰，D 正确。故正确选项为 ACD。注意：本题出现了非T41和非41的整数倍的情况，有新意、难度较大，但只要把基础知识学扎实，这类题还是能得分的。二、填空题 1、20m；6cm。高中物理 高中物理 解析：（1）由题意可知波速10/xvm st，周期2.0Ts，波长20m，A、B 相差10 米即半个波长，振动情况完全相反，故 B 点位移为+6cm 时，A 点位移为6cm。2、ABE 解析：由波的形成与传播可知，振幅、周期与波源的相同，AB 对。振动速度与传播速度是两回事，C 错。开始振动的方向与波源的起振方向相同，D 错。p 点与波源距离svT，正好等于波长，振动情况与波源完全相同，E 对。故正确选项为 ABE。3、（1）2s （2）沿着x轴的正方向 （3）2/m s（4）5sin(cmyt）解析：t1=0 时，x=2m 处的质点 A 正向 y 轴正方向振动，所以波向右传播，波形向右传播了四分之一个周期，则10.54Ts，周期2Ts。由图知波长为 4 米，波速大小为2/vm sT。从 t2时刻计时，x=1m 处的质点在平衡位置向下振动，初相位为零，2T,所以振动方程为5sin(cmyt）。三、计算题 1、（1）如图。（2）3000 米。解析：（1）如图。（2）从图读出m31015，求出smfv/1500，mvts30002。2、kmx1260，S 波的波长km2.4 解析：设 P 波的传播时间为t，则)(,ttvxtvxsp解得,tvvvvxspsp代入数据得180ts，kmx1260，由Tvs，解得km2.4。3、（1）1m/s（2）0.2sin2yt m。解析：（1）设简谐横波的波速为v，波长为，周期为T，由图像知，4m。由题意0t 时刻Q在平衡位置向下振动，33154tTTs 4Ts，波速 41/4vm sT。（2）振幅为 0.2 米，22T，0t 时刻质点P在平衡位置向上振动，质点 P 做简谐运动的表达式为0.2sin2yt m。4、A、A=0.2cm，=8m。B、向右传播，400/vm s；向左传播，1200/vm s C、方向向左。解析：A、如图 A=0.2cm，5104 =8m。高中物理 高中物理 B、若波向右传播：1()4tnT 40.024141tTnn 0,1,2n n=0 时，T=0.02s，n=1 时，T=0.004s0.005s（舍）8400/0.02vm sT 若波向左传播：3()4tnT 40.024343tTnn 0,1,2n n=0，0.023Ts，n=1,0.020.0057Tss（舍）81200/0.02 3vm sT C、设周期小于（t2t1），v 6000m/s 由vT 得 86000Tsv 则 0.005338 60004tT，即波传了334 个波长。方向向左。